劉金萍 ，簡曉玲 ，王改云 ，杜民 ，王嘹亮 ，成古

（1．廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510075；2.中山大學(xué)地球科學(xué)系，廣東 廣州 510275）

北黃海盆地上侏羅統(tǒng)烴源巖測井評價

劉金萍1，簡曉玲1，王改云1，杜民1，王嘹亮1，成古2

（1．廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510075；2.中山大學(xué)地球科學(xué)系，廣東 廣州 510275）

北黃海盆地尚處于勘探早期，盆地內(nèi)烴源巖厚度巨大，但鉆井取心較少，測試樣品有限，難于對該區(qū)的烴源巖條件作出整體評價。文中結(jié)合地層沉積特征和地球化學(xué)測試數(shù)據(jù)，利用Δlog R技術(shù)，根據(jù)有機(jī)質(zhì)在測井曲線上的響應(yīng)特征，考慮巖性組合的差異，建立了適合研究區(qū)不同巖性組合的2種有機(jī)質(zhì)豐度測井解釋模型，獲得鉆井剖面上連續(xù)分布的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)信息。研究表明：北黃海盆地東部坳陷上侏羅統(tǒng)烴源巖發(fā)育，上部J3SQ2層序中烴源巖厚度50～300 m，坳陷中心總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大部分高于1.5%；下部J3SQ1層序中烴源巖厚度50～200 m，總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%～2.0%。2套層序中烴源巖總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)出由坳陷中心向四周降低的特征。整體上，研究區(qū)上侏羅統(tǒng)烴源巖以中等烴源巖為主，具有生成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，鄰近生烴中心的構(gòu)造帶應(yīng)具有較好的勘探前景。

烴源巖；測井評價；上侏羅統(tǒng)；北黃海盆地

0 引言

北黃海盆地是發(fā)育在華北地臺上的中、新生代小型疊合斷陷盆地，是我國近海勘探及研究程度均較低的一個含油氣盆地［1-4］，其鄰區(qū)已有油氣發(fā)現(xiàn)［5-6］。近年來，我國在該盆地完成了大量的綜合地球物理調(diào)查和鉆探工作，對該盆地的油氣地質(zhì)條件有了深入認(rèn)識。目前的鉆探結(jié)果揭示，東部坳陷是北黃海盆地最具勘探前景的一個坳陷［7］，其中發(fā)育巨厚的中、新生代地層，具備一定的生油氣能力，且多口鉆井已在中生界見油氣顯示及工業(yè)油氣流［8-9］。東部坳陷內(nèi)的烴源巖主要為中、上侏羅統(tǒng)暗色泥巖，厚度超過1000 m。受海上鉆井巖心樣品數(shù)量的限制，很難獲得連續(xù)烴源巖的有機(jī)碳實(shí)驗(yàn)室測定值，如何正確評價東部坳陷內(nèi)巨厚烴源巖的生烴潛力對資源評價和后續(xù)勘探方向都至關(guān)重要。

烴源巖測井預(yù)測及評價因不受巖石樣品的限制，縱向分辨率高，不僅能獲得連續(xù)的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)資料，而且還能提供烴源巖厚度，近年來取得了長足進(jìn)展并得到廣泛應(yīng)用［10-12］。但是，受烴源巖巖性組合多樣、有機(jī)質(zhì)類型和成熟度差異等因素影響，不同地區(qū)烴源巖具有不同的測井響應(yīng)特征，很難建立普適性公式［13］。本文在充分考慮研究區(qū)烴源巖地質(zhì)及地球化學(xué)特征的基礎(chǔ)上，利用Δlog R技術(shù)，根據(jù)有機(jī)質(zhì)測井響應(yīng)特征，建立適合研究區(qū)不同巖性組合的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（TOC）與測井響應(yīng)值的定量關(guān)系，獲得鉆井剖面上連續(xù)分布的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)信息，并據(jù)此重點(diǎn)評價研究區(qū)上侏羅統(tǒng)不同層序中烴源巖的分布特征。

1 Δlog R方法原理

Δlog R法是由Exxon和Esso公司在1979年研發(fā)的一種利用測井資料來評價烴源巖的技術(shù)。該方法對碳酸鹽巖和碎屑巖都適用，能夠很好地預(yù)測烴源巖的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，得到了廣泛應(yīng)用［14-24］。

Δlog R法的基本原理是將適當(dāng)刻度的聲波曲線重疊到電阻率曲線上。由于2條曲線都對應(yīng)于地層孔隙度的變化，在飽含水但缺乏有機(jī)質(zhì)的巖石中，2條曲線彼此平行且重合在一起；而在含油氣儲集巖或者富含有機(jī)質(zhì)的非儲集巖中，2條曲線之間存在差異。利用自然伽馬、補(bǔ)償中子孔隙度及自然電位曲線可以辨別和排除儲集層段。在應(yīng)用過程中，其幅度差常用相對刻度表示，每2個對數(shù)電阻率值對應(yīng)聲波時差為278.00 μs/m。定義聲波時差曲線與電阻率曲線重合處，意味著細(xì)粒非烴源巖（差烴源巖）段不含有機(jī)碳，Δlog R值視為0。其計(jì)算烴源巖總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的公式為

式中：Δlog R為聲波時差與電阻率曲線間的間距；R1為測井儀實(shí)測電阻率，Ω·m；R0為非烴源巖段所對應(yīng)的電阻率，Ω·m；DT為實(shí)測聲波時差，μs/m；DT0為非烴源巖段所對應(yīng)的聲波時差，μs/m；K為單個電阻率刻度所對應(yīng)聲波時差（144.00 μs/m）的比值，取 0.02。

在成熟度一定的烴源巖層段，TOC與Δlog R值呈線性關(guān)系，其關(guān)系式為

式中：LOM為熱變指數(shù)。

LOM可以根據(jù)鏡質(zhì)體反射率分析得到，且LOM=7時，有機(jī)質(zhì)開始進(jìn)入熱催化生油氣階段，即生油窗，對應(yīng)鏡質(zhì)體反射率為0.5%；LOM=12時，為有機(jī)質(zhì)高溫生氣階段，即過成熟階段，對應(yīng)鏡質(zhì)體反射率2.0%。

由于泥巖中都含有一定量的有機(jī)質(zhì)，因此，非烴源巖或差烴源巖段作為Δlog R基線時，應(yīng)該考慮其實(shí)際TOC 背景值（ΔTOC），式（2）應(yīng)為

故烴源巖TOC和Δlog R應(yīng)該存在TOC=aΔlog R+b這樣的線性關(guān)系。通過實(shí)測TOC數(shù)據(jù)和利用測井曲線值計(jì)算得到的Δlog R值線性擬合，可以求取相應(yīng)的系數(shù)a和b，進(jìn)而確定可用于TOC計(jì)算的公式，即TOC測井解釋模型。

2 模型的建立

對比研究區(qū)烴源巖實(shí)測TOC值與不同測井曲線值發(fā)現(xiàn)，單井烴源巖實(shí)測TOC值與聲波時差（DT）和深側(cè)向電阻率（RLLD）具有較好的正相關(guān)關(guān)系（見圖1），符合Δlog R方法建立TOC測井評價模型的要求；并且，這2類測井曲線數(shù)據(jù)研究區(qū)鉆井都有：因此，最終選擇聲波時差和深側(cè)向電阻率曲線數(shù)據(jù)，根據(jù)Δlog R方法的思想建立研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度測井解釋模型。

圖1 NYS9井烴源巖實(shí)測TOC與DT和RLLD相關(guān)關(guān)系

研究區(qū)NYS9井實(shí)測TOC數(shù)據(jù)較多，本研究以該井實(shí)測TOC及其測井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用Δlog R方法建立研究區(qū)的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度測井解釋模型。應(yīng)用Δlog R方法建立TOC測井解釋模型最關(guān)鍵的一步是讀取聲波時差基線值和電阻率基線值。具體操作是，按照一定的刻度使非烴源巖段的聲波時差曲線與電阻率曲線重合，讀取此段聲波時差值和電阻率值，將其作為相應(yīng)的基線值。因研究區(qū)目前所鉆探井上侏羅統(tǒng)內(nèi)部J3SQ1和J3SQ2層序中均穩(wěn)定發(fā)育10～20 m厚的非烴源巖泥巖，且分布連續(xù)，因此，選擇2套層序中的非烴源巖層段作為確定測井曲線基線的位置。

分析發(fā)現(xiàn)，NYS9井J3SQ2和J3SQ1兩套層序的聲波時差和電阻率基線值均不一致。原因可能是：J3SQ1層序主要為三角洲平原或前緣砂體沉積，砂泥巖薄互層頻繁，使得泥巖段各類測井曲線的基線遭到一定程度抬升，如深側(cè)向電阻率曲線，砂巖表現(xiàn)出高電阻率特征，而泥巖電阻率一般都較低，夾在砂巖之間的薄層泥巖，受測井靈敏度和垂向分辨率影響，測量值會比真實(shí)值偏高，從而造成基線抬升現(xiàn)象。因此，本研究將主要為泥質(zhì)沉積的J3SQ2層序，與主要為砂泥巖互層沉積的J3SQ1層序區(qū)分開來，利用Δlog R法建立不同的測井解釋模型。

2.1 泥質(zhì)沉積為主

NYS9井J3SQ2層序3330～3340 m實(shí)測TOC小于0.5%，為非烴源巖層，可作為確定測井曲線基線的位置。此處讀到聲波時差基線值為240.00 μs/m，深側(cè)向電阻率基線值11.4 Ω·m。提取聲波時差和深側(cè)向電阻率數(shù)據(jù)，由式（1）計(jì)算出與實(shí)測TOC樣品深度點(diǎn)對應(yīng)的Δlog R值，然后對實(shí)測TOC值和Δlog R值進(jìn)行回歸分析（見圖2），最后得到TOC與Δlog R的關(guān)系式：

圖2顯示此TOC測井解釋模型的相關(guān)系數(shù)r2為0.7013，達(dá)到了測井解釋模型的精度需求，表明該模型在NYS9井J3SQ2層序中是適用的。

圖2 NYS9井J3SQ2層序?qū)崪yTOC與Δlog R關(guān)系

根據(jù)式（4），利用聲波時差和深側(cè)向電阻率測井曲線，計(jì)算獲得連續(xù)的Δlog R值，進(jìn)而得到連續(xù)的TOC值，即計(jì)算的TOC曲線（見圖3）。圖3中同時顯示了實(shí)測TOC值和計(jì)算TOC解釋曲線，二者表現(xiàn)出良好的對應(yīng)關(guān)系，吻合程度很高。說明該TOC測井解釋模型在NYS9井泥質(zhì)沉積為主的層段是適用的。

圖3 NYS9井J3SQ2層序?qū)崪yTOC與計(jì)算TOC值

2.2 砂泥互層沉積為主

NYS9井J3SQ1層序3770～3780 m實(shí)測TOC小于0.5%，巖性為紫紅色泥巖，為非烴源巖層，可作為確定測井曲線基線的位置。此處讀得聲波時差基線值為195.16 μs/m，深側(cè)向電阻率基線值為36.3 Ω·m。提取聲波時差和深側(cè)向電阻率數(shù)據(jù)，由式（1）計(jì)算出與實(shí)測TOC樣品深度點(diǎn)對應(yīng)的Δlog R值，然后對實(shí)測TOC值和Δlog R值進(jìn)行回歸分析（見圖4），最后得到TOC與Δlog R的關(guān)系式：

圖4顯示此TOC測井解釋模型的相關(guān)系數(shù)r2為0.7428，達(dá)到了測井解釋模型的精度需求，表明在NYS9井J3SQ1層序中是適用的。由式（5），利用聲波時差和深側(cè)向電阻率測井曲線，計(jì)算獲得連續(xù)的Δlog R值，進(jìn)而得到連續(xù)的TOC值，即計(jì)算的TOC曲線。由于砂巖的數(shù)量較大，且與泥巖薄互層，因此在砂巖層段，聲波時差曲線未能與深側(cè)向電阻率很好地重合，造成在砂巖和灰?guī)r等非泥巖層段中Δlog R值不為0，甚至具有較大的Δlog R值，引起計(jì)算TOC曲線中砂巖和灰?guī)r等非泥巖層段呈現(xiàn)尖峰狀，但這并不影響泥巖段的計(jì)算TOC值。

圖4 NYS9井J3SQ1層序?qū)崪yTOC與Δlog R關(guān)系

圖5中同時顯示了J3SQ1層序的實(shí)測TOC值和計(jì)算TOC解釋曲線，二者在泥巖段表現(xiàn)出良好的對應(yīng)關(guān)系，具有良好的一致性，說明該TOC測井解釋模型在NYS9井砂泥巖互層段中是具有適用性的。

圖5 NYS9井J3SQ1層序?qū)崪yTOC與計(jì)算TOC值

3 評價結(jié)果及分析

研究區(qū)所鉆多口探井上侏羅統(tǒng)2個層序均具有與NYS9井相似的沉積特征，因此，利用上述所建2個模型，分別計(jì)算了研究區(qū)其他鉆井上侏羅統(tǒng)烴源巖的TOC值。利用TOC測井解釋模型計(jì)算得到的TOC值和實(shí)測TOC數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了研究區(qū)多口鉆井上侏羅統(tǒng)2個層序中泥巖的TOC平均值，并結(jié)合層序格架、泥巖厚度平面分布特征，充分考慮沉積相變等因素，繪制了上侏羅統(tǒng)2個層序烴源巖的TOC平面等值線圖（TOC＞0.5%）（見圖6）。

圖6 J3SQ1和J3SQ2層序烴源巖厚度和TOC平面分布

從圖中可以看出：J3SQ1層序在地層尖滅線附近，烴源巖的TOC值偏低，基本小于0.5%。在沉積中心附近，TOC逐漸增大，總體在0.5%～2.0%；沉積中心烴源巖TOC最大值在2.0%，整體表現(xiàn)出TOC值由沉積中心向四周快速降低的特征。J3SQ2層序與J3SQ1層序烴源巖TOC平面等值線圖相似，主要沉積中心位于坳陷西南側(cè)，TOC值由沉積中心向四周快速降低。從厚度上看，J3SQ1烴源巖厚度總體在50～200 m，在坳陷中心烴源巖厚度達(dá)到最大，整體在100 m以上，最厚可達(dá)200余米；J3SQ2層序烴源巖的展布特征與J3SQ1層序相似，厚度總體在50～300 m，厚度和分布范圍上均大于J3SQ1層序，坳陷中部烴源巖分布范圍最廣，厚度均在200 m以上。

從評價結(jié)果看，東部坳陷上侏羅統(tǒng)烴源巖TOC中等，厚度較大，因此研究區(qū)具有油氣富集的基礎(chǔ)，鄰近生烴中心的構(gòu)造帶具有較好的勘探前景。

4 結(jié)論

1）本研究在Δlog R方法的基礎(chǔ)上，建立了針對研究區(qū)2種不同巖性組合的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度TOC測井解釋模型。分別針對以泥質(zhì)沉積為主的地層和以砂泥巖間互層沉積為主的地層，根據(jù)上侏羅統(tǒng)不同層序不同沉積背景選用不同的TOC測井模型，并利用實(shí)測TOC數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所建解釋模型在研究區(qū)其他井具有很好的適用性。

2）北黃海盆地東部坳陷上侏羅統(tǒng)J3SQ2層序中烴源巖發(fā)育，厚度較大，坳陷中心總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，大部分高于1.5%；J3SQ1層序中烴源巖厚度相對較薄，總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與J3SQ2層序相似：因此，研究區(qū)具有油氣富集的基礎(chǔ)，鄰近生烴中心的構(gòu)造帶具有較好的勘探前景。

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（編輯 王淑玉）

Logging evaluation of Upper Jurassic source rocks in North Yellow Sea Basin

LIU Jinping1,JIAN Xiaoling1,WANG Gaiyun1,DU Min1,WANG Liaoliang1,CHENG Gu2
(1.Key Laboratory of Marine Mineral Resources,Ministry of Land and Resources,Guangzhou 510075,China;2.Department of Earth Sciences,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China)

The North Yellow Sea Basin is still in the early stage of exploration,in which the thickness of the source rocks is considerable.But it is difficult to overall evaluate the source rocks conditions with the limited core test samples.Based on the stratigraphic sedimentary characteristics and geochemical test data,according to the response characteristics of organic matter on logging curve,two TOC logging interpretation models for different lithology combination were built using Δlog R technology.The organic carbon contents of the continuous distribution in the drilling wells were obtained.The research results show that the thickness of the source rocks in J3SQ2ranges from 50 to 300 m.Major TOC contents reach 1.5%in the depression center.The thickness of source rocks in J3SQ1ranges from 50 to 200 m and the TOC contents range from 0.5%to 2.0%.From the depression center to the surrounding,TOC contents decrease gradually.In summary,the Upper Jurassic source rocks in the North Yellow Sea Basin can be considered as medium source rocks and have the material basis for the formation of oil and gas.So the targets close to the mainquot;hydrocarbon kitchenquot;can be the favorable targets in the further exploration.

source rock;logging evaluation;Upper Jurassic;North Yellow Sea Basin

國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目“北黃海盆地構(gòu)造熱機(jī)制與成烴效應(yīng)”（41302100）

TE122.1+15

A

10.6056/dkyqt201706003

2017-05-17；改回日期：2017-09-04。

劉金萍，女，1974年生，教授級高級工程師，主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作。E-mail：2497246@qq.com。

劉金萍，簡曉玲，王改云，等.北黃海盆地上侏羅統(tǒng)烴源巖測井評價［J］.斷塊油氣田，2017，24（6）：745-749.

LIU Jinping，JIAN Xiaoling，WANG Gaiyun，et al.Logging evaluation of Upper Jurassic source rocks in North Yellow Sea Basin［J］.Fault-Block Oilamp;Gas Field，2017，24（6）：745-749.