[收稿日期]2009205220 [作者简介]袁东山(19752),男,1998年江汉石油学院毕业,博士,现主要从事石油地质和油气地球化学方面的研究工作。
测井资料评价烃源岩方法及其进展 袁东山 南京大学地球科学系,江苏南京210093中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214151 王国斌 (新疆油田分公司勘探公司,新疆克拉玛依834000) 汤泽宁 (新疆油田分公司风城油田作业区,新疆克拉玛依834000) 李 刚 (新疆油田分公司井下作业公司,新疆克拉玛依834000)[摘要]在经典烃源岩地球化学评价中,一般都是对所取烃源岩样品进行分析测试,通过得到的各种实验数据判断烃源岩性质,有效的指导了油气勘探与评价。
但是烃源岩具有的宏观和微观非均质性使得分析样品一般只具有特殊性,解决该问题的理想方法是连续的取心及无间隔的样品分析,这从实际操作和研究经费上来说都是不现实的。
随着测井技术提高,利用测井资料分析烃源岩成为可能,并能克服取样有限的缺点,使得烃源岩在纵向上能够得到连续性的分析,因此利用测井资料的解释成果并结合经典地球化学分析测试数据,能够更有效的预测和评价烃源岩的性质。
[关键词]测井;烃源岩;地球化学;评价[中图分类号]TE1221113[文献标识码]A [文章编号]100029752(2009)0420192203石油地球化学因其在研究烃源岩中有机质的性质以及油气生成、运移和聚集等方面具有极其重要的作用,一直是为油气勘探提供有利地区和资源评价的重要技术手段。
在常规烃源岩性质的研究中,一般通过对有针对性采集的烃源岩样品(岩心、岩屑和露头样品)的有机地球化学分析,采用一系列系统的参数来评价有机质的丰度、类型以及成熟度,为油气勘探部署和资源评价提供了科学依据。
但在研究过程中,烃源岩地球化学研究的缺点也逐渐显现:①随着技术的发展以及科学研究的需要,烃源岩地球化学分析项目和样品数逐渐增多,但钻井取心井段和岩心(泥岩)样品有限而且分析费用昂贵、分析周期长;②岩屑样品存在不确定性和不稳定性,分析所得数据可能存在较大误差;③某些研究区探井取心样品因研究和保存等方面的原因,样品基本不存在或已经无法准确使用;④某些研究区勘探程度较低,没有很好的井下岩心样品供于研究;⑤露头样品因长期曝露于地表,已经不能准确反映烃源岩的原始面貌;⑥烃源岩因多种因素使之存在明显的宏观和微观上的非均质性[1]。
测井技术的发展使烃源岩纵向上的连续性、准确的研究得到可能,因此常规地球化学研究与测井技术的结合,能有效的解决以上问题,从而更科学的评价烃源岩。
1 测井评价烃源岩的理论依据烃源岩的测井研究工作最早开始于20世纪40年代,早期主要涉及于烃源岩层段的识别[2]以及有机质丰度的预测,目前利用测井资料研究烃源岩的有机质丰度[3～17]、类型[18]和成熟度[15,18～23]的研究均可见,但是烃源岩岩性的复杂性(泥页岩烃源岩、碳酸盐岩烃源岩和煤系烃源岩)以及烃源岩的成熟程度都对测井资料评价烃源岩提出挑战,但也取得了重大进展。
测井资料用来评价烃源岩的理论依据是烃源岩含有大量的有机物质,使其具有不同于其他岩石特征的地球物理属性。
理论假设烃源岩由岩石骨架、固体有机质和充填孔隙的流体3部分组成,而非烃源岩・291・石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2009年8月 第31卷 第4期Journal of Oil and G as T echnology (J 1J PI ) Aug 12009 Vol 131 No 14 图1 岩石组成示意图仅由岩石骨架和充填孔隙的流体2部分组成,成熟烃源岩则由岩石骨架、固体有机质和充填孔隙的流体(水和生成的烃类)组成(图1)[16,24]。
测井曲线对这3种情况表现的不同响应是利用测井曲线识别和评价烃源岩的基础。
2 有机质丰度的测井评价有机质丰度是评价烃源岩生烃能力 图2 Δlog R 法解释烃源岩地层示意图(据文献[16])的最重要、最基础的参数。
目前应用测井资料研究有机质丰度的方法众多。
赵彦超等利用重叠法和双孔隙度法来研究生油岩的有机质丰度,但反映的是生油岩中有机质的体积含量,而TOC 是地层中总有机碳含量,两者之间不能完全相等[3]。
利用碳氧比测井资料也能计算出有机碳的含量,主要是利用C/O 比、Si/Ca比两条曲线,其优点是对低含量有机碳反应灵敏[25],但是在处理无机碳的含量时,会造成一定的误差,而且该方法主要是针对泥岩的模型,对碳酸盐岩的模型没有建立[4]。
胡佳庆等利用人工智能的新技术,在微型计算机上研制了用测井信息快速、自动分析钻遇地层中泥质岩和煤岩有机质丰度的新方法[5]。
目前应用最多、最广泛的是利用电阻率和孔隙度测井曲线重叠法(即Δlog R 技术)计算有机质岩层的总有机碳[6～10,16]。
Δlog R 技术是1979年开发实验的既适用于碳酸盐岩又适用于碎屑岩的技术,这种方法使用一种专门刻度的孔隙度曲线(一般是声波时差曲线)叠合在一条电阻率曲线上,两条曲线的幅度差定义为Δlog R ,Δlog R 幅度差与TOC 是线性关系并且是成熟度的函数,如果成熟度可以确定和估算,将Δlog R 幅度差值直接转换为总有机碳含量,从而对烃源岩地层进行有效识别(图2)。
但在应用该方法时,如果成熟度估算不准确,总有机碳值就会存在一定的误差,结果只能反映TOC 垂向变化的趋势[26],该方法的优点是可以消除对孔隙度的依赖关系,但要考虑非烃源岩所具有的有机碳含量的背景值。
国内在应用此项技术时,主要是针对泥质烃源岩进行应用研究,对碳酸盐岩烃源岩的研究则很少,这可能与国内碳酸盐岩烃源岩特殊的性质有关[27]。
目前认为,纯碳酸盐岩是不具备生烃条件的,泥质碳酸盐岩有较好的生烃潜力,因此如果可以获得碳酸盐岩中的泥质含量,就有可能得到碳酸盐岩烃源岩的有机质丰度。
碳酸盐岩中的泥质含量可以用多种测井方法测得,例如自然电位、密度测井、声波测井等都可以较准确地估算泥质含量,而自然伽马测井尤为常用,所以如果建立碳酸盐岩自然伽马测井资料与有机碳含量相关性数学模型,则可估算碳酸盐・391・第31卷第4期袁东山等:测井资料评价烃源岩方法及其进展 岩地层剖面中有机质丰度分布,该方法在陕甘宁盆地下古生界进行了应用,效果显著[11]。
3 有机质类型的测井评价利用测井资料研究有机质类型的研究目前很少,基本上都是通过间接的方法来进行研究[18]。
现有的研究认为,地球化学研究中的氢指数(I H )与热解峰峰顶温度T max 图版能清晰准确地划分出中、低成熟度烃源岩的有机质类型,因此如果能获得这两个参数,就能有效的来研究烃源岩中有机质的类型。
其中T max (℃)值可以通过深度求得,而所需要的氢指数I H 与TOC 值具有一定的关系: I H =S 2/TOC ×100(1)式中,S 2为热解烃,该值与TOC 具有一定的关系,对于同一地区相似层位,关系更加明显,但是同时要注意的是不同范围段的TOC 值与S 2具有不同的关系[18]。
因此通过测井资料得到的TOC 数据就可以根据S 2与TOC 的关系求得S 2值,再通过上式求得I H ,就可以完成对烃源岩中有机质类型的分析[18]。
4 有机质成熟度的测井评价有机质成熟度的测井评价研究甚少,研究思路主要从两个方面入手。
一是认为成熟度一般与深度具有良好的关系[23],通过大量的分析化验数据建立研究区成熟度与深度的回归方程,根据测井曲线纪录的深度,利用回归方程来预测烃源岩的成熟度[18]。
二是认为烃源岩成熟后会生烃,生烃后残留的固体有机质以及生烃量的大小会对测井曲线(声波时差和电阻率)产生一定的影响[22],从而定性判断烃源岩的成熟度[19],目前该方法只适用于简单地质背景盆地中的碎屑岩烃源岩[15]。
5 结 语从目前的研究现状看,烃源岩的研究目前仍以地球化学手段为主,但在研究中日益突出的问题要求在烃源岩的研究中要结合其他研究手段,测井资料在研究烃源岩中具有的优越性使之逐渐得到石油地质研究工作者的重视,并且在识别烃源岩层段和有机质丰度的研究中已有突破性的进展,随着科学技术以及仪器设备的发展,测井资料所反映的信息会越来越多、越来越精确,必将会在有机质类型以及成熟度研究中发挥其独特的作用,从而能更好的、更全面的对烃源岩进行科学研究与预测。
[参考文献][1]朱光有,金强,王锐1有效烃源岩的识别方法[J ]1石油大学学报(自然科学版),2003,27(2):6～101[2]Meyer B L ,Nederlof M H 1Identification of source rocks on wireline logs by density/resistivity and sonic transit time/resistivity cross 2plot s [J ]1AAP G ,1984,68(2):121～1291[3]赵彦超,马正,姚光庆1Waxman 2Smit h 方程在生油岩评价中的应用:重叠法和双孔隙度法[J ]1地球科学———中国地质大学学报,1995,20(3):306～3131[4]赵彦超,马正,姚光庆1碳氧比测井一种潜在的生油岩评价工具[J ]1测井技术,1994,18(4):240～2471[5]胡佳庆,陆芸兰,蔡洪正1用测井资料自动评价烃源岩[J ]1上海地质,2003,(3):32～351[6]朱振宇,刘洪,李幼铭1Δlog R 技术在烃源岩识别中的应用与分析[J ]1地球物理学进展,2003,18(4):647～6491[7]张志伟,张龙海1测井评价烃源岩的方法及其应用效果[J ]1石油勘探与开发,2006,27(3):84～871[8]顾红英1测井曲线标定有机碳方法在苏北盆地的应用[J ]1江苏地质,2004,28(3):166～1691[9]许晓宏,黄海平,卢松年1测井资料与烃源岩有机碳含量的定量关系研究[J ]1江汉石油学院学报,1998,20(3):8～121[10]王方雄,苏坚1电阻率和孔隙度测井曲线重叠法的新应用[J ]1江汉石油学院学报,2001,23(增刊):69～701[11]陈增智,郝石生,席胜利1碳酸盐岩烃源岩有机质丰度测井评价方法[J ]1石油大学学报(自然科学版),1994,18(4):16～191[12]张立鹏,边瑞雪,杨双彦,等1用测井资料识别烃源岩[J ]1测井技术,2001,25(2):146～1521(下转第203页)・491・ 石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年8月3 勘探有利区根据成藏特征,可以确定潜东南地区主力油气聚集层新沟咀组下段油气成藏以侧向运移聚集为主,烃源岩厚度大于50m 的古隆气区是勘探首选的有利目标。
