火烽(中石化華北石油工程有限公司測(cè)井分公司,河南新鄉(xiāng)453000)

應(yīng)用ΔlgR方法評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣

火烽(中石化華北石油工程有限公司測(cè)井分公司,河南新鄉(xiāng)453000)

在頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)中，測(cè)井的主要任務(wù)為儲(chǔ)層的定性識(shí)別和儲(chǔ)層參數(shù)的定量計(jì)算。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層由于含有豐富的有機(jī)質(zhì)，測(cè)井響應(yīng)與常規(guī)儲(chǔ)層有明顯不同。本文所采用的測(cè)井技術(shù)能夠基本實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層有機(jī)炭含量的計(jì)算，可作為今后頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)的一種思路。

頁(yè)巖氣測(cè)井;地化指標(biāo);儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

1 測(cè)井評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣理論依據(jù)

從20世紀(jì)40年代開(kāi)始，烴源巖的測(cè)井研究工作逐步展開(kāi)，最初主要利用測(cè)井資料進(jìn)行烴源巖層段識(shí)別及有機(jī)質(zhì)豐度預(yù)測(cè)。如今發(fā)展到利用測(cè)井資料評(píng)價(jià)烴源巖的類(lèi)型[3]、有機(jī)質(zhì)豐度[4]和成熟度[5]。

1.1 儲(chǔ)層骨架模型

測(cè)井資料評(píng)價(jià)烴源巖的理論依據(jù)是烴源巖含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，因此會(huì)表現(xiàn)出不同于其它巖石的地球物理特性。理論假設(shè)烴源巖由巖石骨架、固體有機(jī)質(zhì)及孔隙流體三部分組成，而成熟烴源巖則由巖石骨架、固體有機(jī)質(zhì)及孔隙流體(水及烴類(lèi))構(gòu)成[1,5],該模型與其它巖石模型的差異在于，烴源巖模型中增加了有機(jī)質(zhì)，且將其作為巖石骨架的一部分；固體有機(jī)質(zhì)具有高含烴、低密度、低速度的物理化學(xué)特征，所以，在測(cè)井曲線上表現(xiàn)出聲波時(shí)差高、體積密度低和中子孔隙度高等特征。測(cè)井資料對(duì)該三種模型的響應(yīng)差異是測(cè)井曲線評(píng)價(jià)烴源巖的基礎(chǔ)。

1.2 測(cè)井響應(yīng)特征

與普通頁(yè)巖相比，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中有機(jī)質(zhì)含量較高，放射性元素鈾含量比較高，干酪根的密度較低，同時(shí)也具有與常規(guī)氣類(lèi)似的物理特征，表現(xiàn)為傳播速度慢、密度低、含氫指數(shù)小及不導(dǎo)電等[2]，在測(cè)井曲線上有明顯的特征響應(yīng)，主要表現(xiàn)為自然伽瑪高值、井徑擴(kuò)徑、聲波時(shí)差高、中子孔隙度高、地層密度中低值、光電吸收界面低值及電阻高值，且深、淺電阻率曲線幾乎重合。

2 應(yīng)用ΔlgR法評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)豐度[6]

有機(jī)質(zhì)豐度是評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣生烴能力的最重要的參數(shù)。目前應(yīng)用測(cè)井資料研究有機(jī)質(zhì)豐度方法眾多:重疊法和雙孔隙度法、C/O比法等。不過(guò)應(yīng)用最普遍的還是ΔlogR法，即將孔隙度—電阻率曲線重疊，通過(guò)建立其與TOC的相關(guān)性來(lái)分析巖層有機(jī)質(zhì)豐度。

Passey等(1990)經(jīng)過(guò)大量統(tǒng)計(jì)分析后，發(fā)現(xiàn)ΔlgR與TOC線性相關(guān)，并且是成熟度的函數(shù)，他們提出一個(gè)利用ΔlogR法計(jì)算Toc經(jīng)驗(yàn)公式[1]，即：

上式：LOM為有機(jī)質(zhì)成熟度；TOC為有機(jī)碳總含量，單位wt%。

LOM與頁(yè)巖的鏡質(zhì)體反射率Ro具有良好相關(guān)性，見(jiàn)表1，只要有Ro值就可進(jìn)行計(jì)算。

表1 LOM和Ro的關(guān)系(Passey，1990)

因?yàn)榉菬N源巖中的泥質(zhì)都含有少量有機(jī)碳，所以當(dāng)將電阻率及聲波時(shí)差疊在作為T(mén)OC基線時(shí)，其實(shí)依然含有有機(jī)碳含量背景值。因此無(wú)論ΔlgR間距大小，用上式得到的含量值都要再計(jì)入背景值ΔTOC。背景值在各個(gè)地區(qū)是有差別的，世界上泥巖平均TOC是0.2%~1.65%，應(yīng)參照實(shí)際情況加以確定。

2.1 ΔlgR法原理

將電阻率和聲波的曲線比例設(shè)為一致，聲波值(200-150-100-50-0μs/ft)依次與電阻率(0.01-0.1-1.0-10-100歐姆)這四個(gè)對(duì)數(shù)單位相對(duì)應(yīng)，則非烴源巖段的△t曲線與RT平行或重疊，此層段就是基線位置?？梢酝频谩鱰與RT曲線疊加運(yùn)算△logR的公式：

上式：△t為實(shí)測(cè)聲波時(shí)差(μs/ft)；Rt為實(shí)測(cè)電阻率(Ω·m)；△t基線、Rt基線為非源巖層段對(duì)應(yīng)的聲波和電阻率值；0.02為基于每50μs/ft△t相當(dāng)于RT的一個(gè)對(duì)數(shù)坐標(biāo)單位。

2.2 考慮物性影響的ΔlgR法

但是直接利用前文推導(dǎo)的ΔlgR公式計(jì)算TOC，沒(méi)有考慮巖層的重要物性參數(shù)，如密度。同時(shí)ΔlgR法需人工確定巖性基線，人為影響大，另外還需要成熟度參數(shù)，這些因素導(dǎo)致該方法誤差大。為更好的減小誤差，將式2進(jìn)一步修正為：

上式：K為常系數(shù)。

對(duì)于單井或小構(gòu)造單元來(lái)講，△t基線和lgR基線都為常量，此外優(yōu)質(zhì)烴源巖測(cè)井曲線表現(xiàn)為明顯的高電阻、高聲波及低密度，即密度與TOC成明顯反相關(guān)，所以對(duì)式3進(jìn)行密度校正簡(jiǎn)寫(xiě)為：

上式：a、b、c可通過(guò)對(duì)研究區(qū)采集樣品統(tǒng)計(jì)擬合得到；d為密度測(cè)井值。

應(yīng)用改進(jìn)后的ΔlgR法對(duì)我國(guó)南方地區(qū)X井M組進(jìn)行實(shí)例計(jì)算，選取非烴源巖段AC基值為83?s/m，RT基值為163.3107m· Ω，然后加入密度變量，通過(guò)計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，巖心分析TOC平均為2.07，計(jì)算TOC平均為1.61，兩者的平均絕對(duì)誤差為0.56，平均相對(duì)誤差為35.5%，即計(jì)算TOC與巖心分析TOC有比較好的相關(guān)性，兩者比較符合。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有明顯的“二低四高”測(cè)井響應(yīng)特征，即低密度、低光電吸收截面和高伽馬、高聲波、高電阻和高中子孔隙度；

(2)有機(jī)質(zhì)豐度與測(cè)井響應(yīng)相關(guān)性較好，可以利用測(cè)井曲線來(lái)計(jì)算頁(yè)巖氣儲(chǔ)層有機(jī)質(zhì)豐度。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，考慮物性影響、引入密度變量的ΔlgR法較傳統(tǒng)的單變量ΔlgR法有更好的準(zhǔn)確度；

[1]Passey Q R,Creaney S,Kulla J B1 A practical model for organic richness f rom porosity and resistivity logs[J]1 AAPG, 1990,74(12):1777-17941.

火烽（1986-），男，河南新鄉(xiāng)人，研究方向：測(cè)井解釋及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，工作單位：中石化華北石油工程有限公司測(cè)井分公司。