鄂尔多斯盆地合水地区延长组有机碳测井解释模型

曾伟凌，段新国，张　磊，王　冰

（成都理工大学能源学院，成都 610059）

鄂尔多斯盆地合水地区延长组有机碳测井解释模型

曾伟凌，段新国，张磊，王冰

（成都理工大学能源学院，成都 610059）

有机碳含量是评价烃源岩优劣的重要指标。本文以合水地区延长组富有机质页岩为研究对象，以研究层段实测TOC值为基础，采用电阻率测井方法，根据多元回归分析的方法建立TOC与电阻率对数、自然伽马三者的数学模型。根据建立的模型对庄50井、宁70井TOC实测点与预测点误差分析显示，误差率为3.1%；运用模型对未实测井段进行TOC计算并画出长7段TOC平面分布分析，发现与长6段油藏有利区叠合度高，从侧面证明了该模型的有效性，可以在该地区推广运用。

电阻率；有机碳；测井解释模型；合水地区

研究区陇东油区位于鄂尔多斯盆地西南部（图1），板桥～合水地区，该地区延长组沉积体系分布受长期继承性整体升降运动下形成的广阔斜坡构造背景的控制，形成了一个完整的内陆坳陷湖盆湖进－湖退演化序列{1-2}。陇东地区已发现油田均位于延长组有利生油洼陷，油源供给充足。本文主要研究层位为延长组长6段、长7段、长8段，在长7段有效烃源岩厚度为20~40m，有机碳含量平均值为6.2%，干酪根类型主要为Ⅱ1型，氯仿沥青“A”含量平均为0.76%，处于烃源岩成熟阶段，生烃力强，具有很高的开发潜力。烃源岩中有机碳（TOC）含量，是评价烃源岩好坏的重要指标，常规的烃源岩评价方法较多，对单井的评价，一般采用实验分析的方法，通过在各井段选取岩心，对其进行测试分析，从实验室直接获得实验数据[3]，再通过实验数据对烃源岩进行评价分析。但是这种方法有一定的局限性，由于选取的实验样品数量有限，达不到整体上反应单井的有机碳含量及其变化趋势。

目前国内大都采用测井的方法利用∆logR法对未能取心井段进行预测分析，因为利用测井技术所得到的地球物理方面的勘探资料对烃源岩进行评价具有非常优越的条件。测井曲线在单井纵向上分辨率高，对含有机质的井段拥有特殊的响应特征，因此采用测井的方法对有机碳进行预测分析具有较高的准确性。作者采用不同方法建立测井与有机碳（TOC）相关模型，从中选取最适合研究区的数学模型。

以合水地区延长组长6段、长7段、长8段富有机质页岩为研究对象，选取该地区内15口井研究层段实测TOC值为研究区TOC基础，并且该地区测井对有机质含量相应特征明显，从中选取有效的测井数据，通过∆logR法和数学拟合法进行有机碳预测并根据结果进行对比，选取预测效果较好的方法，从而达到利用测井预测各层段TOC值得目的，为评价该地区烃源岩有机质丰度及空间分布提供研究依据。

图1　研究区位置图

1 页岩测井响应特征

测井曲线是岩石物理性质的变化特征的反应，也是用测井曲线评价页岩有机碳含量的理论基础{4-5}。在烃源岩中有机质是不导电的，因此具有独特的测井响应特征，找出具有独特特征的测井曲线，建立与有机质相应的关系模型。

在长73小层存在较厚的稳定的“张家滩”页岩，由于页岩有机质含量高，从图2可以看出该层页岩各项测井曲线出现明显幅度，反映出地区页岩测井表现出“三高一低”的特征{6-8}，即高自然伽马（Gr）、高电阻率（Rt）、高声波时差（AC）、低密度（DEN）；1）主要是由于含碳页岩层会吸附较多的放射性元素铀，所以页岩中自然伽马（Gr）显示高；2）当地层中含有机质时，会使的烃源岩中声波时差（AC）大于岩石骨架声波时差，从而使得页岩中声波时差变现出高值；3）在含有基质的岩石中，在岩石骨架上分布着干酪根，所以电阻率会受到其影响，随着成熟度的增加，岩石骨架填充的干酪增多，会使得电阻率的增大。

由此可见这三个测井参数与页岩有机质丰度关系较为密切，为测井解释模型建立首选的测井参数。

2 建立测井模型

2.1∆logR模型

目前用于测井解释有机碳含量的方法，主要有∆logR法{8-10}，它是一个基于声波时差（AC）、电阻率（Rt）以及热变指数（Ro）计算 TOC 的模型。是经过大量统计而得出的经验公式即：

TOC=102.297-0.168LOM∆logR

式中：LOM为热变指数，反映有机质成熟度，可以由Ro计算得出Ro为镜质体反射率。

∆logR=lg（R/R基线）-K（∆t-∆t基线）

式中：Δlg（R/R基线） 为声波时差、电阻率曲线叠合幅度差；R为测井仪实测电阻率，Ω·m；Δt 为实测声波时差，us/m；R基线为非烃源岩对应于Δt基线值时的电阻率，Ω·m；Δt基线为基线声波时差，us/m；K 为依赖于每一个电阻率刻度所对应的声波时差的比值。

图2　研究区宁43井长7页岩测井响应特征

图3　电阻率对数（lgRt）与TOC相关性

图4　声波时差（AC）与TOC相关性

在上述TOC值计算公式中，需要用到，两个测井参数，分别是电阻率（Rt）和声波时差（AC）；如果这两个参数分别与TOC实测值相关性好，那么该方法计算出的TOC值与实际值误差就小，反之则大。

实测TOC值分别与RT和AC的关系图（图3），从图中可以看出电阻率对数（lgRt）与TOC相关系数为0.724，相关性较好；TOC值与声波时差（AC）相关系数为0.309，其相关性明显较差（图4）。那么利用电阻率（Rt）和声波时差（AC）建立logR法的数学模型，计算出的预测TOC值与实际测试值误差，将会很大。所以在该地区不适合运用logR法 对有机碳进行预测。

表1　多元回归模型拟合度统计

表2　多元回归模型分析结果

2.2回归分析模型

多元分析是数学上用与分析自变量与两个及以上因变量之间的关系，通过建立数学关系式，最大可能的找出他们之间的相互关系。该方法不仅可以找出自变量与因变量之间的关系，还可以通过数学方法算出该关系的准确率、误差率、标准差等一些列参数。可以直观上看出得出的多元方程是否适用。传统用于预测有机碳的logR法主要受声波时差（Ac）与电阻率（Rt）约束。在该地区研究时发现logR法不适用，主要由于声波时差（AC）与实测TOC值相关性较差，导致该方法使用受到限制，通过文章前部分页岩测井响应特征分析，看到密度（DEN）曲线、自然伽马（GR）曲线与TOC之间具有较好的敏感性。所以分别它们与TOC之间的相关性图，结果发现自然伽马（GR）与TOC之间的相关系较高。可以采用多元分析法。

图5　自然伽马（GR）与TOC相关性

采用自然伽马（GR）与电阻率对数（lgRt）建立有关于TOC的多元回归分析（图5），利用最小二乘法拟合出关于TOC的数学模型。其中自然伽马（GR）与电阻率对数（lgRt）作为自变量，TOC值作为因变量。拟合方程如下：

TOC=12.45lgRt +0.027GR-17.64

式中：GR为自然伽马值，API；Rt为电阻率，Ω.m。

该公式拟合度达到0.81（回归分析结果如表1、2）2.3 公式验证

为检验拟合公式在连续井段预测结果的准确性，选取研究区内TOC实测值较多的井，在柱状图上进行对比验证。图为庄50井、宁70井长73段实测值与预测值对比图（图6、7），因为长73段发育这较厚的页岩并且为该地区主力烃源岩，具有较好代表性。由图看出利用回归分析实测值与预测值误差小，符合度高。通过回归分析法的误差分析得出两口井整体实测值与计算值误差为1.93%。利用∆logR法得出预测值偏大，与实际值误差较大，这主要是由于声波时差（AC）与有机碳含量相关性较差引起的，若采用该方法进行预测，则会是的预测结果误差大，达不到预测的效果。综合来看该地区采用回归分析预测有机碳更加准确。

图6　庄50井TOC实测值与预测值对比

图7　宁70井TOC实测值与预测

图8　合水地区长7段TOC平面分布及含油有利区叠合

3 拟合公式应用

通过研究区内各井测井数据，对研究内所有井运用拟合数学公式对长7段地层平均TOC进行计算，由于长7段泥页岩为研究区主力烃源岩，对其它层段油藏影响较大，具有较大的代表意义，从而通过拟合公式画出长7段研究区内页岩TOC含量分布特征。

由（图8）可知长7整体上TOC普遍偏高，烃源岩质量很高，高值区主要分布在庆城—板桥—合水一带，均值在6%左右，向四周延伸TOC值逐渐递减。图中紫色区域为长6段结合试油、储层分类等参数确立的有利含油区域，通过确立的含油有利区与TOC平面分布图叠合，从叠合情况看，长6段油藏与长7段烃源岩关系较为密切，长6段油藏区域，主要集中在长7段TOC值高值区域，与符合度较高，从侧面反映出该模型预测的TOC值具有一定的指导意义。

4 结论

1）该地区测井曲线中声波时差（AC）与有机碳相关性不强，利用传统的∆logR法无法有效的对有机碳进行预测。

2）自然伽马（GR）与电阻率对数（lgRt）建立的TOC预测多元数学模型，实测值与计算值误差均值为4.11%，在研究区表现出较高的符合率，可用于该地区烃源岩有机碳含量预测。

3）利用该模型做出长7段有机碳平面分布图，与长6段有利含油区域叠合关系较好，侧面反映了模型预测的正确性，可指导油气进一步勘探开发。

[1] 谢灏辰， 于炳松， 曾秋楠， 等. 鄂尔多斯盆地延长组页岩有机碳测井解释方法与应用[J]. 石油与天然气地质，2013，34（6）：731~736.

[2] 王艳茹，刘洛夫，杨丽萍， 等. 鄂尔多斯盆地长7烃源岩有机碳测井评价[J]. 岩性油气藏，2013，25（4）:78~94．

[3] 徐士林，包书景. 鄂尔多斯盆地三叠系延长组页岩气形成条件及有利发育区预测[J]. 天然气地球科学，2009，20（3）：460~465．

[4] 曲彦胜，钟宁宁，刘岩，等. 烃源岩有机质丰度的测井计算方法及影响因素探讨[J]. 岩性油气藏，2011，23（2）；80~84．

[5] 王社教，李登华，李建忠，等. 鄂尔多斯盆地页岩气勘探潜力分析[J]. 天然气工业，2011，31（12）：40~46．

[6] 雷涛，周文，杨艺，等. 塔里木盆地塔中地区海相烃源岩测井评价方法[J]．岩性油气藏，2010，22（4）：89~94．

[7] 张金川，徐波，聂海宽，等. 中国页岩气资源勘探潜力[J]. 天然气工业，2008，28（6）：136~140．

[8] 志伟，张龙海．测井评价烃源岩的方法及其应用效果[J]. 石油勘探与开发，2000，27（3）：84~90．

[9] 朱光有，金强，张林晔. 用测井信息获取烃源岩的地球化学参数研究[J]. 测井技术．2003，27（2）：104~109．

[10] 潘仁芳，黄晓松．页岩气及国内勘探前景展望[J]. 中国石油勘探，2009，14（3）：1~5．

[11] 李玉喜，聂海宽，龙鹏宇. 我国富含有机质泥页岩发育特点与页岩气战略选区[J]. 天然气工业，2009，29（12）：115~118．

[12] 耳闯，赵靖舟，白玉彬，等. 鄂尔多斯盆地三叠系延长组富有机质泥页岩储层征[J]. 石油与然气地质，2013，34（5）：708~716.

冈底斯带发育着长达近1 500km的巨大区域不整合，为印度-亚洲大陆碰撞提供了重要证据[1]。通过林周盆地林子宗火山岩的大量研究，李璞先生首次将拉萨北部的林周盆地的火山岩命名为林子宗火山岩；后来的学者将其命名为林子宗群，并自下而上分为典中组、年波组、帕那组[2]；董国臣等[3]在前人基础上重新划分了三段八个组；在年代学方面，前人仅靠化石定年的方法初步确定了林子宗群火山岩的时代[2]，后来通过40Ar-39Ar和U-Th同位素确定了林子宗群火山岩的时代[4-5]。在成因方面，前人通过对该套火山岩地球化学特征的研究，对林子宗群提出了各种不同成因[5-7]。随后研究重心从东段研究转向至中、西段[1，8-12]。也有人对冈底斯东、西段进行综合研究，提出了印度-欧亚大陆碰撞的方式、其强度对冈底斯东、西段林子宗群火山岩成因有着不同的影响[11-14]。拟通前人资料对比冈底斯西段的年波组火山岩与冈底斯林子宗群年波组火山岩，找到二者的区别。

The Logging Interpretation Model of Organic Carbon of the Yanchang Formation in the Heshui Region, Ordos Basin

ZENG Wei-ling DUAN Xin-guo ZHANG Lei WANG Bing

(College of Energy Resources, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

This paper sets up a mathematic model of TOC, resistivity log and natural gamma by means of multivariate regression analysis. And this model is applied to the logging interpretation of organic carbon of the Yanchang Formation of Zhuang-50 and Ning-70 wells in the Heshui Region, Ordos Basin. The results show validity of the model.

resistivity; organic carbon; logging interpretation model; Heshui region, Ordos Basin

图1　研究区大地构造位置图（据文献[15]）

图2　研究区地质略图及采样位置图①

P631+3

A

1006-0995（2016）02-0320-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.033

2015-07-16

国家自然基金（41202097）

曾伟凌（1988-），男，四川内江人，研究生，从事油气田开发地质研究工作