有机质丰度测井评价
利用测井曲线估算有机碳含量
利用测井曲线估算有机碳含量发布时间：2021-04-14T14:03:43.687Z 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：崔金风于宁宁衣玉静林慧娟[导读] 含油气盆地资源评价的一项重要工作是对盆地生油岩有机质丰度进行合理的定量估计。
本文主要是利用法国石油研究院提出的生油岩岩石模型，借助岩心、岩屑或井壁取心等样品的有机碳实验分析数据对常规测井曲线进行标定，初步实现了利用测井采集的电阻率和声波等大量连续数据直接估算总有机碳含量。
这种方法在济阳凹陷下第三系沙三段烃源岩地层得到了验证。
中石化经纬有限公司胜利测井公司崔金风于宁宁衣玉静林慧娟摘要：含油气盆地资源评价的一项重要工作是对盆地生油岩有机质丰度进行合理的定量估计。
本文主要是利用法国石油研究院提出的生油岩岩石模型，借助岩心、岩屑或井壁取心等样品的有机碳实验分析数据对常规测井曲线进行标定，初步实现了利用测井采集的电阻率和声波等大量连续数据直接估算总有机碳含量。
这种方法在济阳凹陷下第三系沙三段烃源岩地层得到了验证。
对计算机测井分析结果和实验室样品分析结果进行对比表明，用计算机处理测井资料所得的有机质含量和岩石样品分析结果同样可靠，现有的资料表明该方法适用与胜利油田生油凹陷非成熟至中等成熟的生油岩评价。
关键词: 生油岩、有机质丰度、总有机质含量本文主要采用的是法国石油研究院的有机碳测井评价方法通过建立解释模型，用声波测井和电阻率测井进行定量计算有机碳的含量，同时针对不同成熟度的生油岩通过给出反映成熟度的地化参数，对解释模型进行适当的修正，来进行生油岩的处理和解释胜利油田生油凹陷非成熟至中等成熟的生油岩评价。
1、基本原理生油岩通常是指沉积的泥岩、页岩或灰质泥岩以及碳酸盐岩，它们一般含有大量的有机物质。
非生油岩也含有机质，但其有机质含量一般都很小。
在以粘土成分为主的泥页岩里，其骨架的颗粒主要是层状的粘土矿物，而固体的有机质赋存方式主要有两种，即分散有机质方式与有机质富集层方式，有机质和粘土沉积混合在一起，而不是充填在它们之间的孔隙中，随着压实作用的增大，这些层状的矿物颗粒自身会形成水平层理，有机质就分布在这些薄层之中。
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 )。
测井技术及资料解释
水层：低阻，高侵剖面
深感
2.与孔隙度测井组合，计算地层
应
水电阻率
3.确定地层真电阻率，计算含
水饱和度
中感
4.油田地质应用
应
油层对比和油层非均质性研究
D、声波测井
资料应用
1.确定地层岩性和计算孔隙度 2.识别气层和裂缝
声波时差：△t水<△t油<△t气 气层特点：① 周波跳跃
② 声波时差增大 3.合成地震记录 4.检测压力异常和断层
（U/K：估计泥岩生油能力，愈高愈好）； 6、地层对比； 7、划分水淹层； 8、判断地层界面。
H、井径测井
资料应用： 1、计算固井水泥量； 2、测井解释环境影 响校正：
井径
3、提供钻井工程所 需数据；
4、辅助判断储集层。
I、其它测井技术
地层倾角
地层压力测试 FMT SFT RFT MDT
井温+泥浆电阻率（TEMP+RM） 井斜+方位（DAZ、DEV） 井径（CAL）
❖ 5、烃源岩评价
❖ 传统的烃源岩评价采用钻井岩心、井壁取心、录 井岩屑在实验室进行测量获得有机碳的含量。这种方 法受岩样数量的限制，给出的结果在纵向上往往是不 连续的，不能反映生油岩层的全貌，同时存在着实验 分析周期长、价格昂贵以及在一盆地内只能对少数井 的岩样进行分析。利用连续的密度、声波、电阻率、 自然伽马能谱等测井数据评价生油岩的有机质丰度， 对盆地资源的评价起着非常重要的作用。
❖ 6、产能预测
❖ 综合利用测井资料，特别是地层压力测试、核磁 共振测井资料，建立束缚水、相对渗透率、可动水等 参数模型，可进行储层产能预测。
❖ 7、地震资料层速度标定
❖ 利用声波测井纵、横波速度测量结果，对地震资 料进行约束处理，更准确确定地震层速度，制作合成 地震记录，标定地层，追踪储层。
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。
鄂尔多斯盆地长7烃源岩有机碳测井评价
Ｌｔ Ｌｏ ｇ ｇ ｉ ＂ ｎｇ ｅ ｖ ａ ｌ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｏ ｒ ｇ ａ ｎｉ ＂ ｃ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎｔ ｅ ｎｔ ｏ ｆ Ｃｈ ａ ｎｇ ７ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｉ ｎ Ｏｒ ｄｏ ｓ Ｂａ ｓ ｉ ｎ
烃 源岩 具有 重要 意 义。通过 采 用 Ａｌ ｏ ｇ Ｒ法 ， 将 声波 时差 、 电 阻率和 密度测 井 曲线与 实验 分析得 到 的烃源
岩Ｔ Ｏ Ｃ值进行 多元 线性回 归分析 ， 进 而获得 烃 源岩 Ｔ Ｏ Ｃ 的计 算模型 。经验证 ． 该模 型能 准确反 映长 ７烃 源岩 Ｔ Ｏ Ｃ的 变化趋 势 ， 且计 算简便 ， 可广泛用 于华 池一 庆 阳地 区各探 井长 ７烃源岩 的 Ｔ Ｏ Ｃ恢复 关 键词 ： 有机碳 含量 ； 测井评价 ； Ａ ｌ ｏ ｇ Ｒ法； 鄂 尔 多斯盆地
．
Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｏｉ ｌ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ，Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０１ ８，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；４ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＥｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ
２． Ｂａ ｓ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃｅ ｎｔ ｅ ｒ，Ｃｈｉ ｎａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆＰｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ
，
Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ２ ２ ４ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，
煤系烃源岩TOC测井资料评价方法
源岩
项目
TOC,%
S1+S2 （mg/g）
沥青A（%） 总烃
煤系泥岩 （ppm）
TOC（%）
HI（mg/g）
S1+S2 碳质泥岩 （mg/g）
HI,mg/g
S1+S2 （mg/g）
沥青A（%）
总烃
煤
（ppm）
非 <0.75
<0.5 <0.015
<50 <6 <60
<10 <150
<100 <0.75
J1b 16.08 30.62 38.92 1.24 0 13.03 0 0
差好烃烃源源岩岩 中等碳质泥岩
非烃源岩
煤层 中等烃源岩
J2x1+2
J2x1+2 J2x1+2
五、烃源岩测井评价 的实际应用
2.区域烃源岩测井评价（以温吉桑J1s层为例）
温 深 1井
GR TOC
岩分 性层 375 0
单 面 3 7 6 0
本次研究依据烃源岩有机
碳含量重新划分烃源岩岩性， 划分标准为王昌桂等（1998） 提出的划分标尺（TOC＜6% 为泥岩，TOC介于6%～40% 之间为炭质泥岩，TOC＞40% 为煤岩)。在重新划分岩性的 基础上，采用陈建平（1997） 提出的烃源岩有机质丰度评价 标准
煤系油源岩有机质丰度评价标准（陈建平等，1997）
LOM与Ro的关系
LOM Tmax(TypeⅡ)℃ Ro
1
421 0.24
2
423 0.28
3
425 0.32
4
426 0.36
5
427 0.38
测井烃源岩评价
3．体积模型求解有机质体积
ρb=Vkρk+ Vshρsh+ Vsiρsi H = VkHk+ VshHsh+ VsiHsi Vk + Vsh + Vsi = 1 通过解联立方程确定Vk值。
4．多元回归
利用烃源岩TOC分析值与相应的各种测井响应值Δt、GR、b…，先作 单变量回归分析。在此基础上，再进行多元回归分析。所获得的多元线性 回归方程式可推广到没有取芯井段，计算总有机碳含量。
该方法具有地区性，有一定的优越性，回归效果优于单变量分析。 除 上 述 方 法 外 ， 还 可 将 两 个 变 量 组 成 新 的 量 （ 如 Ix ＝ d （ GR ） ·d （Δt）），建立新变量Ix与有机碳含量（TOC）之统计关系等等。
5、碳氧比测井方法计算有机炭含量
Herron（1985）首次利用中子伽马能谱测井尝试直接利用碳氧比（C／O） 测井资料，计算TOC。然而，由于那时该测井技术不够完善，只能点测。因此 方法离实用有很大距离。
一、有机值丰度
第三节 生油岩测井评价
1．用单一测井响应方程求取TOC值
Schmoker(1979)利用美国阿巴拉契亚盆地泥盆系页岩密度测井资料
导出了生油岩的测井响应方程式：
ρb =-1.378Vom + φi (ρi - 2.69) + 2.078；ρi：束缚水密度
非生油岩的测井响应方程式 ：
φi ----束缚水孔隙度
泥质分数体积φsh
1．自然伽吗测井及自然伽吗能谱测井
主要与U元素被有机质吸附的原因所造成。
GR=GRsh+φk(GRk-GRsh)
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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。
因此可以利用上述测井曲线的综合响应特征，建立烃源岩地球化学参数与三者之间的函数关系。
二、利用ΔlogR方法测定有机质丰度
1、ΔlogR方法-原理简介
1990年Passey等提出了一项可以用于碳酸盐岩和碎屑岩烃源岩的测井评价方法，能够计算出不同成熟度条件下的有机碳含量值。
该方法模型是将声波测井曲线和电阻率曲线进行重叠，声波时差采用算术坐标，电阻率曲线采用算术对数坐标。
当两条曲线在一定深度内“一
致”时为基线（图1）。
图1 ΔlogR叠合图上各种特征的解释示意图
基线的确定
在正常情况下，非烃源层处的声波时差曲线与电阻率曲线是重叠的，这个重叠段就是基线位置。
如果以上两条曲线不重叠，则左右平移其中的一条曲线，使两条曲线尽可能重叠为止。
基线确定后，则两条曲线间的间距在对数电阻率坐标上的读数，即ΔlgR也就确定了。
根据声波、电阻率叠加计算ΔlgR的方程为：
ΔlogR= lg（RT/RT基线）＋0.02（△t -△t基线）
RT1= lg（RT/RT基线）
DT2=－0.02（△t -△t基线）
其中：RT为岩石的实测电阻率（Ω·m）
Δt为实测的声波时差（μs/m）
RT基线为相对于△t基线的电阻率
声波时差(单位为μs/ft；若单位为μs/m时，则需除以3.28，因为1m等于3.28 ft)。
根据RT1和DT2定性识别烃源岩
注：生过烃的烃源岩RT1远大于未生过烃的，DT2小于未生过烃的烃源岩。
计算TOC
ΔlogR幅度差与TOC是线性关系并且是成熟度的函数。
对于样品较多的层位，拟合出其间的关系式:
TOC =A×ΔlogR+△TOC
A-为拟合公式的系数；
△TOC-相当于非生油层的有机碳背景值。
2、具体操作流程
（1）在研究区探井地化分析的基础上，选取目的层测TOC数目多的井，并且要有电阻（R2.5）测井和声波时差（AC）测井（没有R2.5测井数据可用别的测井数据代替），建立数据表格；（2）读取基线值，代入测井表中计算RT1和DT2，及ΔlogR值；
（3）把建立的线性关系公式（用ΔlogR和实测的TOC数据点拟合出线性关系）带入到测井表中，计算出JS-TOC；
（4）核查JS-TOC数据是否合理。
合理后按照ΔlogR叠合图上各种特征的解释示意图，判断是否是烃源岩。
按自己的需求求取对应的TOC的平均数及烃源岩厚度。
3、应该注意的问题
（1）井数据选择尽量选取信息全的井，如有各种测井数据、录井数据等；
（2）基线的选择是最重要的，如果把JS-TOC导到岩性柱状图中看和岩性录井及测井曲线差异很大的话，基线数据就需要重新选择；根据RT1和DT2的叠合关系图，结合其他的测井曲线，判断基线数值是应变大还是变小；
（3）通过一个层段的TOC数据，最后计算出的JS-TOC，只适合于该层段的烃源岩预测，离该层段上下深度越远，模拟的效果就越差；
（4）该方法是在岩性已经确认为泥岩的情况下，对其判断是否是烃源岩。
可能有的砂岩段也有JS-TOC，可视为砂岩JS-TOC无效；
（5）用标准井去模拟周围的井，如果标准井的数据高，那模拟周围的井数据也会偏高，这样对于模拟盆地边缘或者平面上岩性非均质变化的地区要特别注意标准井的选择。