基于地震反演的烃源岩有机质丰度预测方法及其在丽水凹陷的应用
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沧东凹陷古近系孔二段烃源岩特征评价沧东凹陷是中国东部地处黄河三角洲北部低洼盆地中的一个凹陷,是华北地台隆起和沉陷形成的。
该地区地层保存完整,地质条件优越,是中国东部主要的油气勘探开发区之一。
该地区的古近系孔二段是主要的烃源岩层,具有重要的地质意义和潜在的经济价值。
本文将对沧东凹陷古近系孔二段烃源岩的特征进行评价,并探讨其在油气勘探开发中的应用前景。
一、沧东凹陷地质概况沧东凹陷位于中国东部山东省滨州市境内,地处华北地台北缘、胶莱盆地西部边缘,总面积约为4000km2。
该地区地势平坦,河网纵横交错,便于地质勘探和开发。
地层分布上,沧东凹陷自上而下分别为第四系、第三系、第二系和第一系地层,其中古近系孔二段是主要的烃源岩层之一。
二、古近系孔二段烃源岩的地质特征1. 岩性特征古近系孔二段的烃源岩主要以页岩和泥页岩为主,储层多为块状或板状构造,贫富有序,层理较明显。
该岩性特征对烃源岩层的富集和储集具有重要的影响。
2. 有机质丰度古近系孔二段的烃源岩有机质丰度较高,总有机碳含量在1.5%以上,有机质类型以胆甾烷为主,属于低磷有机质。
有机质丰度高、类型单一是烃源岩层具有优良生烃潜力的表现。
3. 成熟度古近系孔二段的烃源岩成熟度一般为干酪根Ⅰ~干酪根Ⅱ阶段,有些地区甚至达到较高成熟度。
成熟度的提高使烃源岩中的有机质转化为油气的过程加速,提高了地层的生烃效率。
4. 烃源岩的排烃性和生烃潜力古近系孔二段的烃源岩具有较好的排烃性和生烃潜力。
通过实验室模拟实验和野外勘探验证,该区域的烃源岩层在适宜的地层条件下具有一定的生烃能力,能够形成并储集一定数量的油气资源。
5. 地层工程性质古近系孔二段的烃源岩地层工程性质较好,在勘探开发中对其进行改造和利用较为方便,有利于降低开发成本和提高勘探开发效率。
三、烃源岩在油气勘探开发中的应用前景1. 烃源岩在勘探领域的应用古近系孔二段的烃源岩在勘探领域具有重要的应用前景,可以通过露头、钻井岩心、地震反演等多种手段来识别和预测烃源岩的分布和空间展布规律,为油气勘探提供重要的地质依据。
烃源岩的定性评价烃源岩评价主要回答研究区能否生烃、生成了多少烃类?即一个探区是否值得勘探、有利区在哪?烃源岩定性评价在第三~五篇中,已经分别介绍了有机质的产生、沉积及组成,有机质的演化和油气的生成及成烃模式,油气的组成、分类及蚀变。
这些内容构成了油气地球化学的理论基础。
不过,作为一门应用性学科,油气地球化学必需落实到应用上,其生命力也将与应用效果密切相关。
因此,本篇将集中讨论油气地球化学在油气勘探开发中的应用。
经典的油气地球化学以烃源岩为核心,它主要服务于油气勘探,其应用主要体现在两方面,一是烃源岩评价,二是油源对比。
烃源岩评价主要回答研究区能否生烃、生成了多少烃类?即一个探区是否值得勘探、有利区在哪?油源对比则主要回答源岩所生成的烃类到哪里去了?或者,所发现的油气来自哪里?从而为明确有利勘探方向服务。
现代油气地球化学的研究重心已逐渐向油气藏转移,需要回答油气藏形成的机理、历史、过程和组分的非均质性及其在油田开发过程中的变化。
它既可以服务于油气勘探,也可以服务于油气藏评价和油气田开发。
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,本教材中以烃源岩替代早期的生油岩来涵盖油源岩和气源岩。
由于这样便于“顾名思义”,目前已有不少学者都在这样使用术语,但不少文章、专著、科研报告广泛存在沿用和混用的情况。
关于烃源岩,不同学者的定义并不完全一致。
Hunt(1979)认为,烃源岩指自然环境下,曾经生成并排出过足以形成商业性油气聚集数量烃类的任一种细粒沉积物。
东海陆架盆地丽水凹陷古新统层序地层的划分及控制因素张银国;葛和平;杨艳秋;梁杰【摘要】依据层序界面及湖/海泛面的钻井、测井、古生物和地震特征,将丽水凹陷古新统划分为4个三级层序,分别对应于湖相沉积月桂峰组(SQⅢ1)和海相沉积下灵峰组(SQⅢ2)、上灵峰组(SQⅢ3)、明月峰组(SQⅢ4).通过层序的综合分析对比,认为古新统层序发育的主控因素是构造沉降和构造格架、海平面变化及沉积物源补给,它们对本区的沉积充填样式具有较强的影响,而气候条件的影响表现较弱.【期刊名称】《海相油气地质》【年(卷),期】2012(017)003【总页数】7页(P33-39)【关键词】古新统;层序地层;层序划分;沉积旋回;控制因素;东海盆地;丽水凹陷【作者】张银国;葛和平;杨艳秋;梁杰【作者单位】国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室;国土资源部青岛海洋地质研究所;中海石油(中国)有限公司上海分公司;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室;国土资源部青岛海洋地质研究所;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室;国土资源部青岛海洋地质研究所【正文语种】中文【中图分类】TE11.3近年来,东海盆地丽水凹陷部分钻井在古新统月桂峰组和明月峰组(尤其是在丽水36-1构造的明月峰组)发现油气显示或获得了工业性油气流[1]。
一直以来,对于丽水凹陷古新统层序地层的研究工作较少,且总体上并不系统,本文针对丽水凹陷古新统早期为湖相、中期和晚期为海相的沉积特点,结合Exxon和Cross层序地层理论,对其进行较系统的层序地层研究,旨在为后续的沉积相带和有利砂体预测以及油气勘探奠定基础。
丽水凹陷位于东海台北坳陷中西部,是在中生代残留盆地基底上拉张断陷形成的新生代箕状凹陷[2-4],总体走向NNE,总面积14600 km2(图1)。
凹陷地质结构表现为东断西超,西部边缘坡度较缓,发育反向正断层形成的掀斜断块,凹陷内部被中央潜山-披覆构造带灵峰低凸起分割为东、西两个次凹[5](图2)。
岩石热解参数在石油勘测中的应用摘要:岩石的热解技术已经广泛应用于石油的勘测中,在烃源岩层的识别和储集岩的含油性评价中具有快速、经济的特点。
本文首先对岩石热解技术的原理和分析流程进行了简要的介绍,随后阐述了热解参数在石油勘测中的应用,最后评价了储集岩的含油性。
关键词:岩石热解参数;储层;含油性1 岩石热解原理及分析流程岩石裂解是定量检测岩石中烃类含量的一种方法,其原理是将岩石样品投入裂解炉中,对裂解炉持续升温,在不同的温度段内,将岩石样品中裂解和挥发的的烃类和干酪经载气的吹洗,便达到挥发和裂解出来的烃类气体会同样品的剩余残渣分离,接着将烃类气体送入氢焰离子化(FID)进行检测,将样品残渣经氧化催化处理后,再送入氢焰离子化检测[1]。
通过检测得到的烃类的含量,在根据含量的不同达到评价生油岩的目的。
分析流程如下:(1)取适量岩石样品粉碎,置于热解坩埚中,用90℃氮气对其吹洗2分钟,这样可以将岩石样品内的烃吹入FID中,测到峰;(2)将岩石样品放入热解炉内,将炉温加热到300℃,在此状态下持续3分钟,测得岩石样品的重烃峰;(3)将热解炉温度由300℃逐渐升至600℃,测得峰值;(4)将热解完成后的残渣置于氧化炉内,在600℃空气流下恒温5分钟,测得峰。
2 岩石热解参数及其意义岩石热解可以得到14项参数,其各参数的意义如表一所示,我们可以通过储集岩的热解参数与其含有性质的主要组分之间一定的对应关系来对储集岩的含油性进行评价[2]。
3 岩石热解参数的地质应用3.1 烃源岩层的识别和评价通过钻井可获得岩屑后,对岩屑进行取样分析,可以得到有机质丰度Cot,类型Ih和成熟度参数,在此基础上可标定有效烃源岩的富基层段[3]。
(1)评价有机质丰度Cot:根据总有机碳和产油潜力,可以讲生油岩分为4个等级,进而确定生油岩的有机质丰度。
(2)划分有机质类型Ih:划分有机质类型有两种方法,第一种是通过利用降解潜率和氢指数对有机质类型进行划分;第二种是通过将氢指数与Tmax值做比较,通过结果来综合划分有机质丰度;(3)评价成熟度:由于最大峰温值有着随着成熟度的增加而增加的特点,所以生油岩的成熟度可以通过热解烃峰顶温度Tmax来进行判断。
基于地震反演的烃源岩有机质丰度预测方法及其在丽水凹陷的应用申雯龙;漆滨汶;许广臣;李阳【摘要】对于海上少井地区,地震资料在烃源岩评价方面显得尤为重要.综合运用地球化学分析、岩石物理分析、地震反演等手段,建立了一套海上少井地区基于地震反演的总有机碳(TOC)定量计算方法:首先,建立数据驱动的岩石物理模型;然后,基于实验室数据标定,应用测井数据,采用混合概率密度网络训练,完成单井TOC的预测;最后,建立烃源岩TOC与弹性参数的映射关系,利用地震反演手段得到主要目的层TOC分布,进而获取有效烃源岩厚度.在东海陆架盆地丽水凹陷的应用结果表明,古新统月桂峰组和灵峰组烃源岩以中等及以上为主(TOC大于0.5%),月桂峰组优质烃源岩主要分布于西次凹,灵峰组下段烃源岩集中于西次凹北部.本文方法可大大提高少井地区烃源岩预测精度,可为油气资源评价和勘探决策提供重要参考依据.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2019(031)003【总页数】7页(P68-74)【关键词】烃源岩预测;地球化学;地球物理;地震反演;总有机碳;有效烃源岩厚度;丽水凹陷【作者】申雯龙;漆滨汶;许广臣;李阳【作者单位】中海石油(中国)有限公司上海分公司上海200335;中海石油(中国)有限公司上海分公司上海200335;北京师范大学地理科学学部北京 100875;北京师范大学地理科学学部北京 100875【正文语种】中文【中图分类】TE132.1+4烃源岩发育规模和质量是含油气盆地区带评价的基础,决定了盆地的勘探潜力。
常规的烃源岩评价是采用有机地球化学或有机岩石学的方法[1-2],通过大量岩样和岩屑等实物样品的化验结果分析已钻井的烃源岩条件,难以达到预测的目的。
20世纪90年代以来,一些学者通过测井方法建立起了烃源岩快速识别技术[3-6],也逐步开展了基于地球物理方法的烃源岩评价研究,并取得了一定进展[7-10]。
随着烃源岩预测技术的不断发展和完善,结合多种不同数据进行多学科交叉是今后烃源岩预测技术发展的一个大方向。
东海陆架盆地丽水凹陷勘探程度较低,迄今已发现1个油气田和6个含油气构造,说明具备一定的勘探潜力;但近年来钻探的5口井仅获得荧光显示及气测异常,钻后分析认为局部次凹供烃能力不足是主要的失利原因之一,因此亟需对烃源岩进行重新评价。
本文首先通过岩石物理分析,建立弹性参数与有机质丰度之间的关系;再利用地震资料包含的大量地质信息,在钻井标定的基础上开展有机质丰度的反演;最后根据烃源岩有机质丰度门槛值在确定有机质丰度分布的同时求取烃源岩的分布。
实际应用表明,本文方法可大大提高少井地区烃源岩预测精度,可为油气资源评价和勘探决策提供重要参考依据。
1 研究区概况丽水凹陷位于东海陆架盆地台北坳陷西南部,是在中生代残留盆地基底上拉张断陷形成的新生代单断箕状凹陷,呈东断西超,内部被灵峰潜山分为东、西、南等3个次凹[11-13],面积约1.25×104 km2。
丽水凹陷油气发现集中在古新统,主要烃源岩层段为下古新统月桂峰组,上覆中古新统灵峰组和上古新统明月峰组两套储盖组合。
丽水凹陷古新世分割性强,各洼槽厚度差异较大,因此生烃主洼的分布及规模对勘探区带的优选具有重要意义。
丽水凹陷钻井较少,钻遇月桂峰组的井仅5口且位于斜坡高部位,凹陷中深层烃源岩的常规预测方法是先根据烃源岩“低频-强振幅”的地震特征在剖面上确定烃源岩位置,再通过估算砂地比得到烃源岩空间分布范围。
这种方法不仅存在人为不确定性和精度低问题,而且由于沉积相带的变化砂地比数据在未钻井的区域会存在较大的误差,导致预测结果的准确性较低,同时对烃源岩质量也缺乏定量的评价。
图1 丽水凹陷构造单元划分Fig .1 Tectonic units division in Lishui sag2 方法原理本文方法的主要思路是建立总有机碳含量(TOC)与岩石弹性参数的映射关系,利用地震数据预测烃源岩分布。
在海上少井地区难以获取大量的实测烃源岩有机质丰度和岩石弹性数据,因此需要应用测井数据在试验数据标定的前提下完成数据的拓展,建立TOC与岩石弹性参数的映射关系,再由钻井出发结合地震数据开展地震反演预测,从而最终得到整个凹陷烃源岩有机碳数据。
具体流程包括:1) 岩石样品的有机质丰度以及纵横波速度、密度等岩石物理参数测量,建立数据驱动的岩石物理模型。
2) 基于实验室数据标定,应用测井曲线求取单井TOC数据。
3) 利用单井TOC预测结果和各井地球物理参数曲线,建立有机质丰度与地球物理参数间的映射关系。
4) 基于有机质丰度与地球物理参数间的映射关系,利用地震数据开展地震反演,由点至面进行预测,从而得到整个凹陷烃源岩有机碳的分布情况。
其中,岩石样品的测定最好能包括不同岩性的测定;测井曲线求取TOC数据应分井进行计算,以消除各井测井曲线环境和仪器导致的差别。
同时,单井可以主要针对烃源岩层采用分层段拟合TOC曲线以提高拟合数据的符合率。
值得注意的是,不同凹陷的地质和地球物理特征差别较大,须根据各凹陷特征选择不同的参数,或者同一凹陷不同层位选用不同的方法。
烃源岩有机质丰度预测结果的准确性受钻井、岩石样品数量和测井、地震数据的质量影响,钻井越多、地震资料品质越好,则预测结果越准确[14-15]。
3 应用效果3.1 单井TOC预测丽水凹陷勘探程度较低,全区内仅有5口井钻遇主力烃源岩月桂峰组,实物样品比较有限,不足以建立起有机质丰度与地球物理参数间的映射关系,须以实物样品的岩石物理试验数据为标定,开展单井有机碳丰度预测。
目前主要有以下3种单井预测方法:1) ΔlgR法。
利用声波时差与电阻率测井曲线重叠法,计算单井TOC曲线,公式为ΔlgR=lg(R/R基线)+K(Δt-Δt基线)(1)w(TOC)=10(2.297-0.168 8LOM)ΔlgR+TOCbackground(2)式(1)、(2)中:R为深侧向电阻率测井曲线值;R基线为深侧向电阻率曲线基线值;Δt为声波时差测井曲线值;Δt基线为声波时差测井曲线基线值;LOM为热变指数;TOCbackground为背景TOC含量;K为叠合系数。
通过实测TOC厘定不同烃源岩发育层段ΔlgR法关键参数LOM,从而预测烃源岩层段TOC。
2) 多元线性回归。
通过对实测TOC数据与测井曲线之间的相关性分析,找到与实测TOC相关性(正相关或负相关)较好的测井曲线,并作为自变量引入多元线性回归方程(即式(1))。
筛选出自然伽马、声波时差、密度、中子孔隙度、电阻率等5种测井曲线(图2),建立多元线性回归模型进行预测,公式为(3)式(3)中:bi、cj、d为常数;Mi是与TOC呈正相关的测井曲线;Nj是与TOC含量呈负相关的测井曲线。
3) 基于MIV(Mean Impact Value)值的BP神经网络预测。
MIV值能够反映神经网络中权重矩阵的变化情况,是神经网络方法中评价各个输入自变量对于输出因变量影响程度的最佳指标,其绝对值大小代表自变量对因变量影响的相对重要性[16-18]。
主要计算步骤为:①在 BP 神经网络训练结束后,训练样本的每一个输入自变量按调节率分别增加和减少,获得2个新的训练样本;②利用已经训练好的网络对以上2组新的训练样本进行预测,得到各自的预测输出数据;③求出两组预测数据之间的差值,视其为原输入自变量变动后对输出因变量的影响值,即为IV( Impact Value);④将每一个自变量获得的IV值按实际样本数目取均值,得到各个自变量影响值的平均值,即为MIV值。
图2 丽水凹陷烃源岩实测TOC与测井曲线的相关性Fig .2 Correlation between TOC and logging curves of source rocks in Lishui sag根据计算得到的丽水凹陷烃源岩声波时差、中子孔隙度、电阻率等曲线的MIV值如表1所示,发现井径、密度、中子孔隙度、声波时差、自然伽马、电阻率曲线对于烃源岩TOC的影响较大,自然电位曲线影响最小,因此优选声波时差、中子孔隙度、自然伽马、地层电阻率、井径测井、自然电位、密度等6个测井参数作为输入变量,利用神经网络技术计算得到TOC曲线。
表1 丽水凹陷烃源岩不同测井曲线的MIV值Table 1 Mean Impact Value of logs of source rocks in Lishui sag测井参数MIV值AC/(μs·ft-1)-0.0416CNL/%-0.0325GR/API-0.0159RT/(Ω·m)-0.0863CAL/in-0.0251SP/V-0.0065DEN/(g·cm-3)-0.0912综合对比不同方法的预测结果(图3),可以看出:Δl gR技术预测结果偏大,且准确度略低;回归分析方法得到的是平均值,会对较低值估计过高而对较高值估计过低,预测结果变化较为平缓;人工神经网络法预测值接近平均值,能够更多地反映出地层中TOC的变化。
3.2 地震数据TOC预测利用单井TOC预测结果和各个测井地球物理参数曲线,建立烃源岩TOC与地球物理参数间的映射关系。
通过分析单井预测得到烃源岩有机碳含量曲线与相关地球物理参数之间的关系,发现密度曲线和纵波阻抗曲线与烃源岩有机碳含量之间存在较好的函数拟合关系(图4)。
图3 丽水凹陷WZ26-1-1井TOC预测曲线Fig .3 Predicted TOC curves ofWell WZ26-1-1 in Lishui sag因此,先利用地震剖面开展叠后地震反演,得到叠后纵波阻抗剖面;再将叠后地震纵波阻抗剖面转化成为TOC剖面,从而完成由“点”至“线”的TOC含量预测(图5)。
3.3 烃源岩质量及分布预测根据反演得到的TOC数据体,利用反距离加权法得到整个丽水凹陷烃源岩TOC平面分布(图6)。
从纵向分布上看,烃源岩TOC含量最高的层段为月桂峰组,其次为灵峰组下段。
从平面分布上看,月桂峰组总体属中等—好烃源岩,其中西次凹烃源岩TOC为0.8%~3.5%,最高值3.5%位于西次凹中北部;东次凹烃源岩TOC为0.8%~1.5%。
灵峰组下段烃源岩质量稍差,以中等烃源岩为主,但是烃源岩质量相对较高的区域仍在西次凹,TOC为0.8%~2.5%,最高值2.5%也位于西次凹中北部。
以WZ26-1-1井点为例,实测平均TOC约1.5%,月桂峰组西次凹沉积厚度远大于东次凹,基本地质认识是西次凹烃源条件优于东次凹,预测结果也显示西次凹有机质丰度更大,与井点的实测数据相符合,同时平面分布也符合地质规律和认识。
月桂峰组和灵峰组烃源岩演化处于成熟阶段,有机质类型以腐殖型为主,根据烃源岩地球化学定量评价规范[19],TOC大于0.5%为中等及以上烃源岩。