第四章 烃烃源岩与盖层测井评价详解
有机质丰度测井评价
烃源岩有机质丰度测井评价方法一、烃源岩的测井识别正常情况下，有机碳含量越高的岩层(泥页岩)在测井曲线上的异常就越大。
因此，测定异常值就能反算出有机碳含量。
测井曲线对烃源岩的响应主要有：1高GR值：由于烃源岩层一般富含放射性元素，因此，在自然伽马曲线和能谱测井曲线上表现为高异常；2低密度：烃源岩层密度低于其它岩层，在密度曲线上表现为低密度异常；3高声波时差：在声波时差曲线上表现为高声波时差异常；4高电阻率：成熟烃源岩层在电阻率曲线上表现为高异常，原因是其孔隙流体中有液态烃，不易导电，利用这一响应还可以识别烃源岩成熟与否。
声波测井曲线：对于一般陆相盆地来说，烃源岩主要为钙质泥岩、页岩、暗色泥岩等，一般情况下，泥岩的声波时差随其埋藏深度的增加而减小(地层压实程度增加)。
但当地层中含有机质或油气时，由于干酪根(或油气)的声波时差大于岩石骨架声波时差，因此，就会造成地层声波时差增加。
由于声波时差受矿物成分、碳酸盐和粘土含量以及颗粒间压实程度的影响，所以不能单独用声波时差测井来估算烃源岩的有机质含量。
电阻率测井曲线由于泥岩层的导电性较好(岩石骨架及孔隙内地层水均导电)，所以在地层剖面上此类地层一般表现为低阻(含钙质地层除外)。
但富含有机质的泥岩层，由于导电性较差的干酪根和油气的出现，其电阻率总是比不含有机质的同样岩性的地层电阻率高。
因此可以利用电阻率作为成熟烃源岩的有机质丰度指标。
但一些特殊的岩性层段或泥浆侵入等也可能导致电阻率的增大。
因此，也不能单独使用普通电阻率测井来估算烃源岩的有机质含量。
密度测井曲线密度测井测量的是地层的体积密度，包括骨架密度和流体密度。
地层含流体越多，孔隙性就越好。
由于烃源岩(含有机质)的密度小于不含有机质的泥岩密度，同时地层密度的变化对应于有机质丰度的变化，因此密度与有机质含量存在一定的函数关系。
但当重矿物富集时，密度测井就不可能是有机质的可靠指标。
可见，上述任何单一测井方法评价都可能造成误解，而且估测精度也会受到影响。
烃源岩测井识别与评价方法研究
文章编号:100020747(2002)0420050203烃源岩测井识别与评价方法研究王贵文1,朱振宇2,朱广宇3(1.石油大学(北京);2.中国科学院地质与地球物理研究所;3.东南大学)摘要:烃源岩测井评价通过纵向连续的高分辨率测井信息估算地层的有机碳含量,弥补了因取心不足而造成的在区域范围内识别与评价烃源岩的困难,为资源量估算及油气勘探决策提供地质依据。
研究了用Δlg R 、多元统计分析和人工神经网络方法根据测井信息识别与评价烃源岩的方法,用这些方法对塔里木盆地台盆区21口井寒武2奥陶系进行烃源岩层段识别与评价,将测井资料处理成果与岩心的有机地化、地质录井资料相互检验,证实所用方法基本满足烃源岩评价的需要。
图6参7(朱振宇摘)关键词:烃源岩;有机碳含量;多元统计;人工神经网络;测井信息;识别中图分类号:P631.811 文献标识码:B 有机碳含量(TOC )是反映岩石有机质丰度最主要的指标。
对岩心、岩屑样品进行有机地球化学分析,可获得有机质丰度和转化率等系列参数。
然而,岩心样品有限,分析费用昂贵且费时,特别是岩屑分析结果可能不准确。
利用测井曲线估算地层有机碳含量,既可以克服以上缺点,同时容易得到区域范围的地层有机碳含量数据,为资源量估算及油气勘探决策提供地质依据。
笔者在充分考察前人有关烃源岩测井分析方法的基础上,分析与对比Δlg R 法、多元统计分析法和人工神经网络法[127]的特点,并将这些方法运用于塔里木盆地台盆区寒武2奥陶系烃源岩的测井分析与评价中,取得了较好的效果。
1烃源岩的测井响应富含有机碳的烃源岩具有密度低和吸附性强等特征。
假设富含有机碳的烃源岩由岩石骨架、固体有机质和孔隙流体组成,非烃源岩仅由岩石骨架和孔隙流体组成(见图1a ),未成熟烃源岩中的孔隙空间仅被地层水充填(见图1b ),而成熟烃源岩的部分有机质转化为液态烃进入孔隙,其孔隙空间被地层水和液态烃共同充填(见图1c )。
煤系烃源岩TOC测井资料评价方法讲解
炭质
泥岩
煤
泥岩
相对含量（%）
91
0.5
8.5
62
7
31
66
2
32
57.5
42.5
100
90.2
3.7
6.1
76.7
4.4
18.9
100
100
79.9
12.3
7.8
100
0
87
13
0
炭质
泥岩
煤
泥岩
累计厚度（m）
445.9
2.94
72.54
8.19
135.96
4.12
102.925
42.14 36.27 65.92 76.075
已发现中下侏罗系水西沟群煤层、碳质泥岩、暗色泥岩为该盆地内油气藏 的主力烃源岩层
井名 柯27井 堡参1井 大步2井 吉深1井
累计
层位
厚度（米）
西山窑组 三工河组 八道湾组 西山窑组 三工河组 八道湾组 西山窑组 三工河组 八道湾组 西山窑组 三工河组 八道湾组
490 117 206 179 31 244 415 53.5 169.5 560.77 106.44 99.89
三、统计法计算有机碳含量
单参数模型建立（相关性不高，最大R2=0.4985 ）
lgR与有机碳交会图 100
10
暗色泥岩
煤、碳质泥岩
1
y = 24.337x - 22.167 R2 = 0.5832
y = 5.1651x - 5.8019 R2 = 0.4985
0.1 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
1
0.1 150
y = 0.075x - 14.811 R2 = 0.4913
测井方法在评价烃源岩的应用概述
测井方法在评价烃源岩的应用概述摘要烃源岩是油气生成和成藏的基础，但由于其非均质性和样品的制约，其预测和评价具有一定的困难。
测井信息可以间接地反映出地层的岩性及其流体性质，利用自然伽马、电阻率、声波时差等常规测井曲线对有机质的不同响应，可以建立测井信息与有机质丰度之间的对应关系，直接获取烃源岩有机质丰度等评价参数，从而定性、定量地评价烃源岩。
测井信息自身具有连续性好、纵向分辨率高的特点，依据测井信息得到纵向连续分布的有机碳含量数据，弥补了因分析资料不足而造成在区域范围内识别与评价烃源岩的困难。
本文主要归纳了烃源岩的性质，常用测井方法的测井响应及解释方法以及烃源岩的主要评价参数。
关键词：烃源岩；测井；有机质丰度引言烃源岩是油气藏和输油气系统研究的基础，其质量决定着盆地的勘探潜力，具有良好的油气源岩是沉积盆地形成油气聚集的首要条件。
烃源岩评价的认识是勘探决策的重要依据，随着勘探技术发展及勘探程度的提高，对油气资源评价精度及勘探决策水平的要求也不断提高。
受构造变动、气候变化、沉积充填等导致的沉积环境变迁的影响，烃源岩及其中有机质的发育、分布存在明显的非均质性。
随着陆相生油理论研究的深入以及石油勘探的实践，石油地质工作者认识到，并不是所有的暗色泥岩都有生油潜质，也不是所有的烃源岩都是有效的，优质烃源岩对大型油气藏的形成具有举足轻重的作用，是提高油气资源评价精度及勘探决策水平的要求。
而受样品来源和分析经费所限，实验室能够得到的分析数据有限，因此常以有限的样品的平均值来代表整套厚层烃源岩的有机碳含量值，并以此为据来分析评价某层段烃源岩生烃潜力的大小，确定烃源岩的厚度及体积。
传统的实验分析方法不仅分析费用昂贵，往往样品分析周期也较长，而且忽略烃源岩的非均质性对烃源岩评价的影响，评价结果受分析样品代表性影响较大，掩盖了局部高（低）丰度对与烃源岩评价的影响。
特别在缺少取芯且岩屑又受到污染的情况下，生烃岩的评价将受到严重制约，显然，这难以满足精细评价和勘探的需要。
【油气田开发】4第四章 生油层、储集层及盖层1
第一章 绪论 第二章 油气水成分及性质 第三章 油气成因理论及油气生成模式 第四章 生油层、储集层、盖层 第五章 油气运移、聚集和保存 第六章 油气成藏条件及油气藏类型 第七章 油气聚集单元及分布规律 第八章 油气田地质研究概述 第九章 油层对比 第十章 油气田地下构造研究 第十一章 沉积相研究 第十二章 储层非均质研究 第十三章 油层压力和温度 第十四章 储量计算
3)古生代:分为早晚，二叠纪、 石炭纪、泥盆纪属晚古生代，属海西 期；志留纪、奥陶纪、寒武纪在早生 代，属加里东期；
4)元古代:震旦纪、青白口、蓟 县、长城纪在元古代，震旦属加里东 期，其余属晋宁期。
§1 生油层
4、面积及厚度
分布面积越大，厚度越大，有机质的总量越大，则 生烃量越大。但单层厚度很大的块状泥岩因往往欠压 实，会抑制生烃能力，不利于排烃。
×1.22（或1.33）。
10
§1 生油层
11
2 、 氯 仿 沥 青 “ A” 含 量
氯仿沥青“A”是指岩石 中可抽提的有机质含量； 组分包括(饱和烃、芳香烃 、胶质、沥青质)。
较好的生油层氯仿沥 青 “ A” 在 0.1% 以 上 ， 非生油岩低于0.01%。
§1 生油层
3、总烃（HC）含量
为氯仿沥青“A”中饱和烃芳香烃含量。我国陆相主力油 层 总 烃 >410×10-6, 平 均 为 550~1800×10-6, 好 的 为 1000×10-6, 较 好 >500×10-6 。
干酪根是沉积有机质的主体，约占其总量 的70-90%，所以干酪根类型的确定是有机 质类型研究的主体。
一般认为Ⅰ型干酪根生烃潜力最大，且以 生油为主，Ⅲ型生烃潜力最差，且以生气为
主，Ⅱ型介于两者之间。
用测井资料自动评价烃源岩
东海西湖 凹陷钻遇地 层 的岩性 ， 泥质 含量 变 其 化 趋 势 反 映 在 自然 伽 玛 测 井 特 征 上 。 为 了 使 自然 伽
玛具 有 统 一 量 纲 的特 征 ， 进行 极 差 正 规 化 变 换 ， 成 生
Ａ 岩 性 序 列 ， 它 的 变 化 趋 势 作 为 方 向 依 据 ， 用 对 Ａ 、 ：Ａ 序 列 进 行 相 同方 向 的变 换 。 Ａ 、，
的组 成 部 分 。 由 于 海 洋 地 质 工 作 的 特 殊 性 ， 上 钻 海 井 取 芯 工 作 成 本 高 ， 芯 样 品 有 限 ， 其 泥 岩 段 甚 岩 尤 少 ， 分 析 测 试 费 用 昂贵 而 耗 时 ， 岩 屑 采 样 具 较 高 且 而 的不 确 定 性 和 不 稳 定 性 等 实 际 问 题 。如 果 单 纯 地 用 地 质 信 息 来 研 究 和评 价 烃 源 岩 ， 存 在 一定 困难 ， 则 需 要 充 分 依 靠 地 球 物 理 测 井 信 息 ， 有 限 的 岩 芯 样 品 在 的有 机 地 球 化 学 分 析基 础 上 ， 过 人 工智 能 的方 法 ， 通 在 微 型 计 算 机 上 研 制 了用 测 井 资 料 对 烃 源 岩 的 自动
维普资讯
上 海 地 质
・
３ ・ ２
Ｓ ｎｇ ａ ｏ ｏ ｙ ｈａ ｈ ｉＧｅ ｌ ｇ
总第 ８ ３期
用 测 井 资 料 自动 评 价 烃 源 岩
胡 佳 庆 陆 芸 兰 蔡 洪 正
（ 海 海 洋地质 调 查局 三 海测 井 上 海 上
摘 要
把钻遇地层一个 测井 段 的 Ｎ个 采样 点 ， 为 ｎ 视
东海西湖 凹陷 的烃 源岩 ， 主要 为暗色 泥质 岩 和
烃源岩评价方法及有机质演化曲线
2）烃源岩的评价
① 有机质的数量
有机质数量的评价包括有机质的丰度和烃源岩的体积两 个方面。丰度评价主要指标：有机碳、氯仿沥青“A”和总烃 的百分含量、生烃潜量（S1+S2）等。 A.有机碳（TOC）：沉积岩中原始有机质只有部分转化 为油气并部分排出，故测定残余总有机碳含量（TOC%）基 本可以反映原始有机质的丰度。目前我国陆相泥质烃源岩的 有机碳下限值多定为0.3%~0.5%，而碳酸盐岩烃源岩 0.4%~0.5%的下限值似乎为更多人所接受。 B.氯仿沥青“A”和总烃的百分含量： 岩石————氯仿沥青“A“含量————总烃含量 C.生烃潜量（S1+S2）：烃源岩中的有机质在全部热降 解完毕后所产生的油气量，即可溶烃（S1）+热解烃（S2）。
③有机质的成熟度
常用方法：Ro、孢粉和干酪根的颜色法、岩石热解法、 可溶有机质的化学法。 Ro ﹤0.5%，未成熟阶段；
0.5% ﹤Ro ﹤0.7%，低成熟阶段；
0.7% ﹤ Ro ﹤1.3%，中等成熟阶段； 1.3% ﹤Ro ﹤2.0%，高成熟阶段； Ro﹥2.0%，过 二、烃源岩手标本观察和烃源岩评价方法 三、烃源岩有机质演化曲线及生烃阶段划 分
一、实习5作业
1、烃源岩岩性描述及定性评价
烃源岩一般表现为粒细、色暗、富含有 机质和微体生物化石，常含原生分散状黄铁 矿，偶见原生油苗。常见的烃源岩主要包括 泥质岩类和碳酸盐岩类。从岩性上讲，暗色 泥岩、页岩的有机质丰度高，生烃能力强； 生物灰岩其次；泥灰岩，纯灰岩和白云岩差。
2、有机质丰度评价
我国陆相烃源岩中干酪根类型划分： Ⅰ型：腐泥型 Ⅱ1 ：腐殖腐泥型
Ⅱ型：中间型
Ⅱ2 ： 腐泥腐殖型 Ⅲ型：腐殖型 B. 干酪根显微组分：利用显微镜透射光，根据干酪根的透 光色、形态及结构特征，可将干酪根划分为不同的显微组分。 干酪根的类型指数 TI=[镜质组×（－75）+ 惰质组× （－100）+壳质组×50+腐 泥组 ×50] / 100 当TI≧80，Ⅰ型； 40≦TI ﹤80， Ⅱ1 型；
烃源岩评价
干酪根显微组分 －藻类体
干酪根显微组分 －腐泥无定形体
干酪根显微组分 －壳质组
左图：十万山晚二迭世 右图：羌塘早白垩世
干酪根显微组分 －镜质组和惰质组
干酪根类型鉴定
方法原理∶利用具有白光和荧光功能的生 物显微镜，对岩石中的干酪根显微组分进 行形态学观察和荧光描述，从而实现干酪 根的个体类型鉴定；
主要成分：C、H、O，占总量的93%（440 样品的平均）
成分非常复杂
元
素
组
成
图
干酪根的 基本化学
结构
Ⅰ型干酪根 的结构图
A、低熟阶段 B、高熟阶段
Ⅱ型干酪根 的结构图
A、低熟阶段 B、高熟阶段
Ⅲ型干酪根的 结构图
A、低熟阶段 B、高熟阶段
类
有 机 类
过渡类 无机类
烃源岩显微组分分类表
干干酪酪根根：：油油气气母母质质及及其其化化学学组组成成
生物碎屑的物质组分
脂类化合物
分布广，涉及动植物类型多
碳水化合物
分布广，植物为主
蛋白质
量大（1/3），但不稳定
木质素和丹宁
芳香结构，植物细胞壁，稳定
干酪根的定义
干酪根(kerogen)一词来源于希腊语， 意 指 生 成 油 和 蜡 状 物 的 物 质 。 A.Crum-Brow(1912) 首 先 用 该 词 来 描 述 苏 格 兰 Lathiaus的油页岩中的有机质，这些有机质 在干馏时能产生类似石油的物质。以后多次 用来代表油页岩、藻煤中的有机质。直到60 年代以后才明确规定为代表沉积岩中的不溶 有机质。目前，干酪根所采用的广泛定义是： 不溶于常用有机溶剂和非氧化无机酸、碱的 沉积有机物。
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（二）、测井响应及应用 1.自然伽马测井 富含有机质的生油气岩常伴随有高放射性元素，生油
气岩常有较高的自然伽测井值，经常用异常高的自 然伽马测井值来确定生油岩(Beer，1945；Swanson， 1966)。
油田范围内自然伽马与有机质含量
的相互关系表明较高的放射性层常常与
有机质存在相关性。由于铀和有机质之
Ix是总有机质含量的相对量度。
相同深度的岩屑或岩心得到的干酪根、油和气的测量数据相加得到 TOC利用有机质的重量来刻度Ix是可能的。
伽马放射性对固体有机质(干酪根)确实相当敏感， 时差却对气或油相当敏感。
具有低d(GR)和高d(Δt)的层段应含有一些气。 具有高d(GR)和低d(Δt)的层段会含有较多的固体有机质。 中间值应归于油和干酪根的混合地段。
两条重叠曲线中部的数据为R基线和Δt基线 值。
• 以上方法的优点是声波曲线和电阻率曲线对孔 隙度的变化反映很灵敏，一旦确定了给定岩性 的基线，那么孔隙度的变化影响两条曲线的响 应，一条曲线的移动对应另一条曲线的移动， 移动幅度可对比。
（二）、自然伽马-电阻率组合
泥质和泥岩段的自然伽马放射性都高于GRl，可以断定三种类型层段： （1）当孔隙度增加时，不合有机质的泥质和页岩层段电阻率减小； （2）含干酪根页岩段，电阻率随着孔隙度略有变化； （3）含干酪根、油和气的页岩段，电阻率随孔隙度增加。
间 经 验 观 测 有 很 好 的 关 系 (Swanson ， 1960) 。 可 用 自 然 伽 马 能 谱 测 井 来 有 效 地 确 定 有 机 质 丰 度 (Supemaw 等 ， 1978 ； Fert和Rieke，1980)。
根据自然伽马及其能谱中的铀含量，评价烃源岩的TOC。应用自然 伽马测井评价有机质的经验公式为：
与不导电的烃类有关。 5.声波测井 烃源岩比非烃源岩具更多的有机质，
声波时差较高。采用体积平均法 （ Wgllie 转 换 ） ， 经 统 计 分 析 ， 得 出应用声波测井评价TOC的函数为：
应用各种测井相应特征，评价烃源岩 得TOC时，应注意影响因素，有针 对性地进行。
烃源岩的定义及地质分类 1.泥质类烃源岩 2.碳酸盐岩类烃源岩 3.煤系气类烃源岩
（三）、声波时差-自然伽马组合
不含有机质泥岩基线之上所表示的层段是富含有机质的页岩。
在GR—Δt图上每一个富含有机质层段可由两个差异值表征： (1)放射性 d(GR)＝GRlog—GR1 (2)时差 d(Δt)＝Δtlog—Δt1 这两个值中的每一个值都与页岩段的总有机质含量(干酪根、油、气)
成比例，它们的乘积IX是： IX＝(GRlog—GRl)×(Δtlog—Δt1)
在进行烃源岩研究时，所涉及的对象往往是，既有成熟的烃源岩， 也有末成熟的烃源岩。按亨特的定义，将未成熟的烃源岩定义为 “潜在烃源岩”，将成熟并产生排烃的烃源岩定义为“有效烃源 岩”。
石油伴生气的生气岩，也可理解为包括在烃源岩之内的一种情况， 因为它们之间有着内在的成因联系。
至于“煤型气”的源岩，则是煤系地层的特征。
二、泥质岩盖层测井评价参数
1．厚度 自然电位、自然伽马、自然伽马能谱。
2．含砂量 含砂量大，可塑性降低，脆性增大，易 产生裂缝，尤其针对深层裂缝
3．总孔隙度 可动流体与被粘土矿物束缚部分的流体 总和-反映压实程度 30%。 计算岩石突破压力
第四章 烃源岩与盖层的测井研究
烃源岩的测井分析与评价
一、烃源岩的地质特征与测井响应
（一）、地质特征
烃源岩主要是在低能环境下沉积的粘土和碳酸盐淤泥。
亨特(J．MHnt，1979)将烃源岩限定为“曾经产生并排出足以形成 工业性油气聚集之烃类的细粒沉积”。
蒂索(B．P．Tissont，1978)则将“可能产生或已经产生石油的岩石 叫做烃源岩”。
盖层测井分析与评价
一、盖层概述
盖层（是一个相对概念）作用是防止油气逸散。 通常人们把那些逸散率相对较小的岩层成为盖层 按岩性分有：泥岩、页岩、碳酸岩盐、盐岩、膏岩盖层 按作用与展布情况：区域盖层、局部盖层和隔层 按储盖邻接关系：上覆盖层与直接盖层 泥岩作为盖层，其封闭机理有三个：
(1)毛细管力封闭：毛细管具有较高的驱替压力和阻止烃类扩散； (2)压力封闭：由于具有异常压力而阻止烃类逸散； (3)浓度封闭：由于盖层具有较高的烃类，从而阻止储集层烃类扩散。
RT=R75×82/(T+7) T-有关深度的地层温度（oF）
R75=RT×(T+7)/82
2. 声波时差-电阻率交会图
横坐标：标准温度下电阻率R75oF,对数刻度，单位：Ω.m 纵坐标：声波时差，采用对数刻度,单位：s/m
3.声波一电阻率曲线组合
Passey(989)研究了一项可以使用于碳酸 盐岩和碎屑岩生油岩的技术，预测不 同成熟度条件下的TOC，这一方法为 声波测井和电阻率曲线重叠法。
传播时间曲线和电阻率曲线刻度为每两个 对数电阻率刻度对应的声波时差为— 100μs ／ ft(—328μs ／ m) 。 把 非 生 油 岩 的曲线叠加在一起作为基线，当两条 曲线在一定深度范围内“一致”或完 全重叠时为基线。确定基线之后，用 两条曲线间的间距来识别富含有机质 的层段。两条曲线间的距离为ΔlgR， 每一个深度增量测一次。
I有机质=α（GR烃源岩-GR普通泥岩）（α-地区经验系数）
3.密度测井 固体有机质的密度比周围的岩石骨架低，可用密度测井来估算
有机质含量(Schnlolter，1979)。经统计分析，可作出密度TOC关干酪根系图。
式中：ρb、ρm、ρk、-分别为岩石、骨架、干酪根的密度值。
4.电阻率测井 成熟生油岩中电阻率急剧增加，可能
烃源岩的识别方法 1.烃源岩的岩相分析 2.烃源岩的地化分析
烃源岩的测井分析方法 烃源岩的测井响应 烃源岩的测井识别—烃源岩的单一的测井方法分析
二、烃源岩的测井解释方法
（一）、电阻率一孔隙度测井组合—交会图
1．密度-电阻率交会图
横坐标：标准温度下电阻率（R75oF、R24oC）,对数刻度，单位：Ω.m 纵坐标：密度，采用时数刻度,单位：g/cm3