测井预测TOC 方法在哈日凹陷烃源岩评价中的应用

李子梁，陈治军，白晓寅，王小多，韩长春

（陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西西安 710075）

哈日凹陷的YHC1 井获得了高产工业气流，是银额盆地勘探历史上的重大突破，引起了业界的广泛关注[1]。TOC 含量数据主要是来源于取心实验分析，由于样品数量和实验经费有限，致使TOC 含量数据很少、且不连续、呈离散分布。烃源岩在地下具有非均质性分布的特点，描述和评价烃源岩时，习惯以TOC 平均值来代表某地层的TOC，该表示方法显然不足以满足当下对烃源岩精细评价的要求。研究者发现烃源岩的岩石物理性质可以引起测井曲线的特定响应，测井资料中包含有TOC 信息，因此通过建立测井信息与TOC之间的对应关系，来定量预测TOC，可以有效地识别和评价烃源岩。测井数据是连续分布的，根据测井信息可以计算得到纵向上连续分布的有机碳含量数据。不仅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，同时具有经济、快捷的优点[2]。

1 地质概况

银额盆地位于内蒙古自治区西部，阿拉善盟乌拉特后旗-额济纳旗一带，是中国内陆地区的大中型沉积盆地，其油气勘探程度很低，是在前寒武纪结晶地块和古代褶皱基底上发育起来的中新生代沉积盆地。盆地地层东西部发育不平衡，哈日凹陷位于银额盆地中北部，是苏红图坳陷的一个次级构造单元，石炭系-二叠系大多是火山岩和变质岩，缺失三叠系和侏罗系地层，在白垩系发育有半深湖-深湖相灰色-深灰色白云质泥岩和灰质泥岩[3，4]。

2 烃源岩测井评价

烃源岩评价中，TOC 是非常重要的评价参数之一。在实际应用中，通过岩心取样分析化验获取，因此得到的地化数据数量有限且离散分布，同时分布很不均匀，局限性较大，通常用平均值或者闭合区间来表示评价某层段的有机碳含量，这样无法满足精细评价烃源岩的需求。因此，可以使用多元回归方法，在测井数据和有机碳含量之间建立一种函数关系，利用丰富且连续的测井数据，来预测烃源岩有机碳含量，即可更加精确的掌握全井段烃源岩的分布情况，从而进一步预测烃源岩的空间展布特征，为油气勘探提供有利信息[5，6]。

2.1 测井参数优选

通常烃源岩中含有较高的有机质和泥质，而有机质的氢元素含量较高，所以补偿中子数值较高，因为有机质的密度低于普通岩石，所以声波速度也较低，测井数值声波时差较大，密度较小，烃源岩会吸附放射性元素如U 元素、泥质含量高，都会导致较高的伽马值[7]。这些相应的曲线特征表明测井曲线和烃源岩之间是存在联系的。烃源岩在测井响应上的差异性并不是简单的一一对应关系，其影响的因素较多，除了有机质含量、泥质含量这些以外，还受到岩石孔隙度、渗透率、有机质成熟度等因素的影响，因此其他的测井参数和烃源岩之间也可能存在关系[8-10]。

为了筛选出与烃源岩相关性较强的参数，使用YHC1 井同深度的实测TOC 数据和测井数据做了相关性分析，绘制实测TOC 数据和测井参数散点分布图（见图1），图中实线是拟合出的线性关系，并列出了相关系数R2（见表1）。

图1 实测TOC 与测井参数散点分布图

表1 实测TOC 与测井参数的相关系数

由相关性分析的结果看出，声波时差、补偿中子、岩性密度三种测井参数与TOC 之间的决定系数较高，因此选用这三个参数用来做线性回归分析。

另外在TOC 和电阻率关系图上，可以看到两个变量之间并不存在明显的线性关系，但是散点分布具有幂函数曲线的形态，幂函数的标准形式是：

式中：b＞0 时，y 随着x 的增大而增大，b＜0 时，y 随着x 的增大而减小。对上式两边取对数，得：

当lny 和lnx 绘制的散点图呈直线趋势时，可以考虑使用幂函数来描述y 和x 之间的非线性关系。

于是绘制ln（TOC）和ln（R）的散点图（见图2）。

图2 实测TOC 取对数与R 取对数的关系

可以看到散点大致呈现直线分布，可以初步确定TOC 和电阻率之间存在幂函数关系，为进一步验证，对这两个变量做幂函数类型的曲线拟合。结果（见图3）。

图3 实测TOC 与R 的幂函数关系拟合

结果显示两变量较好的满足幂函数模型。因此优选声波时差、补偿中子、岩性密度和电阻率来作为预测TOC 模型的最终参数，使用多种测井信息参与回归方程的拟合，得到的结果将比单个参数预测的结果更准确、误差更小。

2.2 测井预测TOC 计算结果

构建回归方程的数据使用的是YHC1 井的同深度的实测TOC 数据和测井数据，将相应的声波时差、补偿中子、岩性密度以及线性化后的电阻率输入SPSS 软件，做线性回归分析，得到公式如下所示：

回归方程的相关系数R2=0.86，表明拟合结果不错，将测井数据代入此回归方程计算YHC1 井全井段的预测TOC，预测TOC 与实测TOC 拟合较好（见图4）。

图4 YHC1 井的预测TOC

3 优质烃源岩纵向分布

根据建立的回归模型，可以对YHC1 井烃源岩有机碳的纵向分布特征总结出来，银根组的中部出现了较大的TOC 值，预测发育有分散分布的优质烃源岩；银根组和苏红图组交接处的TOC 值是全井段的最大值，且深度范围很大，推测此段发育有较大厚度的优质烃源岩；巴音戈壁组二段下部和巴音戈壁组一段中部TOC 较大，但是分布范围较小，推测发育有薄层优质烃源岩。哈日凹陷单井优质烃源岩分布较为分散，且单层厚度较薄，这些结果可作为后续烃源岩研究的依据。

4 结论

（1）利用优选出的声波时差、补偿中子、岩性密度和电阻率来构建TOC 预测多元回归线性方程，其中对电阻率和TOC 的幂函数曲线关系做了线性化处理，最终形成的回归方程相关系数达到0.86，有不错的拟合效果。

（2）总结YHC1 井所在的银额盆地哈日凹陷深凹区主要烃源岩纵向分布特征：在银根组和苏红图组交接处发育有较大厚度的优质烃源岩、巴音戈壁组二段下部和巴音戈壁组一段中部发育有薄层的优质烃源岩。