煤系烃源岩TOC测井资料评价方法
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第四章 烃烃源岩与盖层测井评价详解
（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：
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。
第七章__烃源岩评价
一、烃源岩有机质丰度
（四）岩石热解参数
一、烃源岩有机质丰度
二、有机质的类型
有机质类型是评价烃源源生烃能力的重要参数之一。通过干酪根和可 溶有机质的有机岩石学与有机地球化学方法评价具体烃源岩有机质的母质 类型。
东濮凹陷沙一段干酪根元素范氏分布图
二、有机质的类型
中国中、新生代油（气）源岩有机质类型划分表
一、烃源岩有机质丰度
有机质丰度是评价烃源岩生烃能力的重要参数之一。烃源岩的有机 质丰度是指单位重量的烃源岩中有机质的百分含量。烃源岩有机质丰度 评价常用有机碳含量、氯仿沥青“A”、总烃、岩石热解参数来加以评价。 （一）有机碳含量
有机质的丰度常用有机碳来衡量，有机碳是指岩石中与有机质有关 的碳元素含量，岩石中的实测有机碳含量是岩石中的剩余有机碳含量。 因此，岩石中有机质含量与实测有机碳含量有一定的比例关系，即：
Kc
1 (1 Kp D)
原始有机质=K×有机碳，其中K为转换系数
从有机碳计算有机质丰度的转换系数（Tissot等，1984）
演化阶段
干酪根类型
煤
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
成岩阶段
1.25
1.34 1.48 1.57
深成阶段末期
1.2
1.19 1.18 1.12
一、烃源岩有机质丰度
1.泥质烃源岩有机碳含量下限标准
泥质气源岩有机碳含量下限标准（刘德汉、盛国英等，1984）
演化阶段
干酪根类型
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
未成熟
0.2
0.3
0.4
有机碳（%） 成熟
0.1
0.2
0.3
过成熟
0.05
0.1
0.2
烃源岩有效性评价
TOC =a×ΔlogR+b
ΔlogR= logR+log(Rmax/Rmin)/(Δtmax-Δtmin)×（Δt-Δtmax）-logRmin
计算TOC=a×ΔlogR+b
由于辽河西部凹陷的主体部位自沙四期以来 基本连续沉降，且处于持续增温状态，热液 和岩浆活动对辽河西部凹陷沙河街组烃源岩 热演化的影响较微弱，所以，可认为影响辽 河西部凹陷烃源岩热演化的主控因素为地层 埋深。由Ro实测值与埋深的相关性可得到Ro 与埋深的相关关系式：
2、建立该井区的“Ro-H”关系，并据此编制该井烃源岩层顶底 界面的成熟度（Ro）演化历史曲线，确定油气开始大量形 成的时期（分别以Ro=0.5%和1.2%为门限。）
3、提交文字报告（包括步骤过程的描述和结1）推荐的参考文献 2）岩屑录井和测井数据 3）实验室地化分析数据（TOC、Ro） 4）钻井分层数据 5）渤海湾地区新生代地质年代表
Ro =a×eb*H
1.筛选暗色泥岩 2.对泥岩基线（读值） 3.计算△logR 4.相关公式拟合 5.计算TOC
训练一、烃源岩有效性评价
目的
1.利用测井资料预测有机碳含量,认识烃源岩的非均质性；了 解优质烃源岩空间分布特点。
2.根据上覆地层和烃源岩现今成熟度，重塑烃源岩的生烃历史， 认识有效烃源岩的时效性。
3。学会使用相关软件（Excell、卡奔、Coredraw）
要求 1、提交有机碳测井预测结果数据表和纵向（柱状）分布图， 累计优质烃源岩（TOC>2%）厚度
烃源岩的定性评价
烃源岩地化特征评价烃源岩地化特征评价摘要：烃源岩对应的英文为Source rock，从本意上讲，它应该既包括能生油的油源岩，也包括能生气的气源岩，但过去多将它译为生油岩。
其中的重要原因可能在于国内早期的油气勘探主要瞄准着对油的勘探。
因此，油气地球化学所关注和研究的对象主要是油而不是气。
这可能是早期的有关专著和教材也多冠以“石油”而不是“油气”的原因所在。
相应地，生油岩这一术语在地化文献中得到了相当广泛的沿用。
随着我国对天然气重视程度的逐步、大幅提高，有关天然气的勘探和地球化学研究也越来越多，很多时候，需要区分油、气源岩。
因此，本文中以烃源岩替代早期的生油岩来涵盖油源岩和气源岩。
关键词：机质的丰度；有机质的类型；有机质的成熟度。
前言烃源岩是控制油气藏形成与分布的关键性因素之一。
确定有效烃源岩是含油气系统的基础。
烃源岩评价涉及许多方面，虽然在不同勘探阶段以及不同的沉积盆地，评价重点也有所不同，但是总体上主要包括两大方面：(l)烃源岩的地球化学特征评价，如有机质的丰度、有机质的类型、有机质的成熟度；（2）烃源岩的生烃能力评价，如生烃强度、生烃量、排烃强度等。
本人主要介绍烃源岩的地球化学特征评价方面：1.有机质的丰度有机质丰度是指单位质量岩石中有机质的数量。
在其它条件相近的前提下，岩石中有机质的含量（丰度）越高，其生烃能力越高。
目前，衡量岩石中有机质的丰度所用的指标主要有总有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃和生烃势（或生烃潜量Pg,Pg=S1＋S2）。
1.1有机质丰度指标1.1.1总有机碳（TOC，％）有机碳是指岩石中存在于有机质中的碳。
它不包括碳酸盐岩、石墨中的无机碳。
通常用占岩石重量的％来表示。
从原理上讲，岩石中有机质的量还应该包括H、O、N、S等所有存在于有机质中的元素的总量。
但要实测各种有机元素的含量之后求和，并不是一件轻松、经济的工作。
考虑到C元素一般占有机质的绝大部分，且含量相对稳定，故常用有机碳的含量来反映有机质的丰度。
烃源岩评价方法-3
**地区**组烃源岩喜山期末热演化分布（Ro等值线图）
提纲
一、概述 二、 烃源岩评价标准 三、烃源岩分布 四、烃源岩静态地化特征 五、烃源岩动态地化特征 六、盆地资源潜力分析
六、盆地资源潜力分析
目的：烃源岩各构造时期生烃量有多大？主要生烃区在哪儿？有多少可聚集成藏？资源量多大？ 常用方法：盆地类比法、成因发、盆地模拟法 盆地类比法：由已知单元（盆地、凹陷）含油气丰度远景类比求取评价单元油气远景资源量 Q=S×K×a
-1 96 8 .7 -2 00 0
? ? ?
-1 8 0 0 -1 6 8 7 .3 -1 6 0 0 -1 4 0 0 -1 2 0 0
? ? ?
-1 80 0 -1 60 0 -1 40 0 -1 20 0 -1 00 0 -8 0 0 -6 0 0 -4 0 0 -2 0 0 10 0
Y = -3 7 4 6 .1 6 *ln X + 2 2 4 7 5 .9 7
6 3 2 .7 9
1 0 00
A C (u s /m )
深度（m）
1500
200
A C (u s /m )
0
400 600 800 10 0 0 12 0 0 14 0 0 E P3
200 400 600
2000
剥蚀面 ? ? ?
800 10 0 0 12 0 0 14 0 0 1 07 7 N
2500
20 0 40
地层剥蚀厚度恢复 常用方法
是重建沉积埋藏史的重要参数
声波时差法、镜质体反射率（Ro）法和 地层对比法
? ? **井测剥蚀厚度恢复图 3? ? ? ? ? ? ? ?
温度（℃） 60 80 100
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
烃源岩评价方法-3
Q：评价单元油气总资源量，S：评价单元面积，K：类比单元油气资源丰度，a：类比系数
成因法（包括氯仿沥青“A”法、有机碳法、烃产率法、烃源岩体积法、热解法等）： 氯仿沥青“A”法：利用烃源岩氯仿沥青“A” 含量和沥青化系数计算油气远景资源量 Q=h×s×r×A×Ka×k
Q：评价单元油气总资源量， h：烃源岩有效厚度，s：烃源岩面积，r：烃源岩密度，A：烃源岩氯仿沥青含量， ka：沥青转化系数（一般采用15％～20％，最有利取20％，较有利取15％），k：运聚系数。
**地区**组烃源岩喜山期末热演化分布（Ro等值线图）
提纲
一、概述 二、 烃源岩评价标准 三、烃源岩分布 四、烃源岩静态地化特征 五、烃源岩动态地化特征 六、盆地资源潜力分析
六、盆地资源潜力分析
目的：烃源岩各构造时期生烃量有多大？主要生烃区在哪儿？有多少可聚集成藏？资源量多大？ 常用方法：盆地类比法、成因发、盆地模拟法 盆地类比法：由已知单元（盆地、凹陷）含油气丰度远景类比求取评价单元油气远景资源量 Q=S×K×a
2000 3000 480 360 240
时间(Ma) C.盆地热流史
2000 3000
1000
50
深度(m)
70 90
成熟早期 0.70-1.00
120
0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Ro值(%) 井号： yuxi t0=0.00Ma t1=145.50Ma t2=207.54Ma t3=460.90Ma t4=488.30Ma
-1 96 8 .7 -2 00 0
? ? ?
-1 8 0 0 -1 6 8 7 .3 -1 6 0 0 -1 4 0 0 -1 2 0 0
? ? ?
成因法（包括氯仿沥青“A”法、有机碳法、烃产率法、烃源岩体积法、热解法等）： 氯仿沥青“A”法：利用烃源岩氯仿沥青“A” 含量和沥青化系数计算油气远景资源量 Q=h×s×r×A×Ka×k
Q：评价单元油气总资源量， h：烃源岩有效厚度，s：烃源岩面积，r：烃源岩密度，A：烃源岩氯仿沥青含量， ka：沥青转化系数（一般采用15％～20％，最有利取20％，较有利取15％），k：运聚系数。
**地区**组烃源岩喜山期末热演化分布（Ro等值线图）
提纲
一、概述 二、 烃源岩评价标准 三、烃源岩分布 四、烃源岩静态地化特征 五、烃源岩动态地化特征 六、盆地资源潜力分析
六、盆地资源潜力分析
目的：烃源岩各构造时期生烃量有多大？主要生烃区在哪儿？有多少可聚集成藏？资源量多大？ 常用方法：盆地类比法、成因发、盆地模拟法 盆地类比法：由已知单元（盆地、凹陷）含油气丰度远景类比求取评价单元油气远景资源量 Q=S×K×a
2000 3000 480 360 240
时间(Ma) C.盆地热流史
2000 3000
1000
50
深度(m)
70 90
成熟早期 0.70-1.00
120
0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Ro值(%) 井号： yuxi t0=0.00Ma t1=145.50Ma t2=207.54Ma t3=460.90Ma t4=488.30Ma
-1 96 8 .7 -2 00 0
? ? ?
-1 8 0 0 -1 6 8 7 .3 -1 6 0 0 -1 4 0 0 -1 2 0 0
? ? ?
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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
6
429 0.42
7
432 0.48
LOM Tmax(TypeⅡ)℃ Ro
8
437 0.56
9
440 0.67
10 445 0.82
11 451 1.08
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
RD AC
377 0
378 0
379 0
380 0
381 0
382 0
383 0
384 0
385 0
386 0
387 0
388 0
389 0
390 0
391 0
TOC=1.24
J1s J1s
GR TOC
吉 3井
岩分试 性层油 409 0
单 面 4 1 0 0
RD AC
411 0
412 0 413 0 414 0
<1500
差 0.75—1.5
中 1.5—3.0
好 3.0—6.0
0.5—2.0 2.0—6.0 6.0—20.0 0.015—0.03 0.03—0.06 0.06—0.12
50—120 6—10 65—200
130—300 10—18 200—400
300—700 18—35 400—700
10—35 150—275
煤系烃源岩TOC测井资料评价方法
一、煤系烃源岩的地化特征
层位
T2q T2s J2x J1s J1b
台北凹陷侏罗系烃源岩有机质丰度及生烃潜力
岩性
泥岩 煤
泥岩
有机碳
% 2.15（66）
16 1.06（32）
S1+S2 kg•t-1 7.78（66） 63.1
1.93（32）
氯仿沥青“A”
% 0.0928（9）
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
通过对红台疙瘩台铀和有机碳的 研究发现，能谱测井中的铀与有 机碳含量相关性较好，以红台1 井为例（如图所示），可以通过 铀的测井曲线来判断烃源岩。
有机碳（%）
红台1井铀与有机碳交会图
1
0.8 y = 0.1956x + 0.0034
R2 = 0.6216 0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
铀（ppm）N=9
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
7.81000源自87130
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
吉深1井水西沟群烃源岩有机碳统计表
地层
非
暗色泥岩 差中
好
J2x3+4 0.16 1.13 2.09 4.68
J2x1+2 0.13 1.15 2.3 3.9
J1s 0.21 1.34 2.67 0
J1b 0.43 1.18 2.37 3.59
碳质泥岩
煤层
差中好差
7.5 0
0
0
7.1 14.8 29.7 57.06
R、Δt和ρ分别代表实测电阻率(Ω·m) 、 声波时差(µs/m)和密度（g/cm3）；R 基线、Δt基线和ρ基线分别代表基线对 应的电阻率(Ω·m)、声波时差(µs/m) 和 密度（g/cm3）
？ LOM 为有机质热变质程度
△lgR法理论模型示意图
声波时差
电阻率
四、ΔlogR重叠图技术 计算有机碳含量
35—70 275—400
70—120 >400
100—200 200—300 >300
0.75—2.0 2.0—5.5
>5.5
1500—6000 6000—25000 >25000
很好 ＞6.0
>20 >0.12
>700 35—40 >700
>120 /
/ /
/
五、烃源岩测井评价 的实际应用
1.单井烃源岩测井评价（以吉深1井为例）
0
0
0
0
0 14.23 0
0
吉深1井水西沟群烃源岩厚度统计表
地层 非
暗色泥岩 差中
好
碳质泥岩
煤层
差中好差
J2x3+4 281.58 72.2 29.93 9.78 0.88 0 0 0
J2x1+2 3.9 2.3 1.15 0.13 46.18 6.3 15.46 43.92
J1s 24.6 50.02 31.82 0 0 0 0 0
lgR N=66
暗色泥岩：TOC=5.1651lgR-5.8019 （R2=0.4985）
煤、碳质泥岩：TOC=24.599lgR-22.486 （R2=0.5832）
R—深侧向电阻率曲线值
有机碳（%）
有机碳（%）
声波时差与有机碳交会图
100
暗色泥岩
10
煤、碳质泥岩
y = 0.4161x - 79.021 R2 = 0.3169
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 ）
密度与有机碳交会图 100
10
1
0.1 3
y = -53.458x + 128.1 R2 = 0.7442
y = -9.6572x + 24.786 R2 = 0.4451
暗色泥岩 煤、碳质泥岩
2
1
0
密度 N=66
暗色泥岩：TOC=-9.6572ρ+24.786 （R2=0.4451） 煤、碳质泥岩：TOC=-53.458ρ+128.1 （R2=0.7442） ρ—密度曲线值
三、统计法计算有机碳含量 多参数模型建立（相关性不高，R2=0.80232）
多元回归模型
10 y = 1.0673x - 0.1901 R2 = 0.8003
1
岩心有机碳（%）
0.1
0.1
1
10
计算有机碳（%） N=57
通过综合以上5种测井参数，建立多元回归关系式：
TOC=-0.01216GR+0.03526φ-1.8773ρ+0.04472Δt+4.11751lgR-9.07689 （R2=0.80232）
31
220.088
9.028
14.884
318.305 18.675
78.435
53.5 169.5 448.03 106.44 86.86
68.82 13.03
43.92
二、烃源岩的测井特征
1.煤层特征
高中子、高声波时差、高电阻率、低密度、低自然电位、低自然伽马即“三高 三低”的特征