火烽(中石化華北石油工程有限公司測井分公司,河南新鄉(xiāng)453000)

應(yīng)用ΔlgR方法評價頁巖氣

火烽(中石化華北石油工程有限公司測井分公司,河南新鄉(xiāng)453000)

在頁巖氣評價中，測井的主要任務(wù)為儲層的定性識別和儲層參數(shù)的定量計算。頁巖氣儲層由于含有豐富的有機質(zhì)，測井響應(yīng)與常規(guī)儲層有明顯不同。本文所采用的測井技術(shù)能夠基本實現(xiàn)對頁巖氣儲層有機炭含量的計算，可作為今后頁巖氣評價的一種思路。

頁巖氣測井;地化指標(biāo);儲層評價

1 測井評價頁巖氣理論依據(jù)

從20世紀(jì)40年代開始，烴源巖的測井研究工作逐步展開，最初主要利用測井資料進行烴源巖層段識別及有機質(zhì)豐度預(yù)測。如今發(fā)展到利用測井資料評價烴源巖的類型[3]、有機質(zhì)豐度[4]和成熟度[5]。

1.1 儲層骨架模型

測井資料評價烴源巖的理論依據(jù)是烴源巖含有豐富的有機物質(zhì)，因此會表現(xiàn)出不同于其它巖石的地球物理特性。理論假設(shè)烴源巖由巖石骨架、固體有機質(zhì)及孔隙流體三部分組成，而成熟烴源巖則由巖石骨架、固體有機質(zhì)及孔隙流體(水及烴類)構(gòu)成[1,5],該模型與其它巖石模型的差異在于，烴源巖模型中增加了有機質(zhì)，且將其作為巖石骨架的一部分；固體有機質(zhì)具有高含烴、低密度、低速度的物理化學(xué)特征，所以，在測井曲線上表現(xiàn)出聲波時差高、體積密度低和中子孔隙度高等特征。測井資料對該三種模型的響應(yīng)差異是測井曲線評價烴源巖的基礎(chǔ)。

1.2 測井響應(yīng)特征

與普通頁巖相比，頁巖氣儲層中有機質(zhì)含量較高，放射性元素鈾含量比較高，干酪根的密度較低，同時也具有與常規(guī)氣類似的物理特征，表現(xiàn)為傳播速度慢、密度低、含氫指數(shù)小及不導(dǎo)電等[2]，在測井曲線上有明顯的特征響應(yīng)，主要表現(xiàn)為自然伽瑪高值、井徑擴徑、聲波時差高、中子孔隙度高、地層密度中低值、光電吸收界面低值及電阻高值，且深、淺電阻率曲線幾乎重合。

2 應(yīng)用ΔlgR法評價有機質(zhì)豐度[6]

有機質(zhì)豐度是評價頁巖氣生烴能力的最重要的參數(shù)。目前應(yīng)用測井資料研究有機質(zhì)豐度方法眾多:重疊法和雙孔隙度法、C/O比法等。不過應(yīng)用最普遍的還是ΔlogR法，即將孔隙度—電阻率曲線重疊，通過建立其與TOC的相關(guān)性來分析巖層有機質(zhì)豐度。

Passey等(1990)經(jīng)過大量統(tǒng)計分析后，發(fā)現(xiàn)ΔlgR與TOC線性相關(guān)，并且是成熟度的函數(shù)，他們提出一個利用ΔlogR法計算Toc經(jīng)驗公式[1]，即：

上式：LOM為有機質(zhì)成熟度；TOC為有機碳總含量，單位wt%。

LOM與頁巖的鏡質(zhì)體反射率Ro具有良好相關(guān)性，見表1，只要有Ro值就可進行計算。

表1 LOM和Ro的關(guān)系(Passey，1990)

因為非烴源巖中的泥質(zhì)都含有少量有機碳，所以當(dāng)將電阻率及聲波時差疊在作為TOC基線時，其實依然含有有機碳含量背景值。因此無論ΔlgR間距大小，用上式得到的含量值都要再計入背景值ΔTOC。背景值在各個地區(qū)是有差別的，世界上泥巖平均TOC是0.2%~1.65%，應(yīng)參照實際情況加以確定。

2.1 ΔlgR法原理

將電阻率和聲波的曲線比例設(shè)為一致，聲波值(200-150-100-50-0μs/ft)依次與電阻率(0.01-0.1-1.0-10-100歐姆)這四個對數(shù)單位相對應(yīng)，則非烴源巖段的△t曲線與RT平行或重疊，此層段就是基線位置?？梢酝频谩鱰與RT曲線疊加運算△logR的公式：

上式：△t為實測聲波時差(μs/ft)；Rt為實測電阻率(Ω·m)；△t基線、Rt基線為非源巖層段對應(yīng)的聲波和電阻率值；0.02為基于每50μs/ft△t相當(dāng)于RT的一個對數(shù)坐標(biāo)單位。

2.2 考慮物性影響的ΔlgR法

但是直接利用前文推導(dǎo)的ΔlgR公式計算TOC，沒有考慮巖層的重要物性參數(shù)，如密度。同時ΔlgR法需人工確定巖性基線，人為影響大，另外還需要成熟度參數(shù)，這些因素導(dǎo)致該方法誤差大。為更好的減小誤差，將式2進一步修正為：

上式：K為常系數(shù)。

對于單井或小構(gòu)造單元來講，△t基線和lgR基線都為常量，此外優(yōu)質(zhì)烴源巖測井曲線表現(xiàn)為明顯的高電阻、高聲波及低密度，即密度與TOC成明顯反相關(guān)，所以對式3進行密度校正簡寫為：

上式：a、b、c可通過對研究區(qū)采集樣品統(tǒng)計擬合得到；d為密度測井值。

應(yīng)用改進后的ΔlgR法對我國南方地區(qū)X井M組進行實例計算，選取非烴源巖段AC基值為83?s/m，RT基值為163.3107m· Ω，然后加入密度變量，通過計算分析發(fā)現(xiàn)，巖心分析TOC平均為2.07，計算TOC平均為1.61，兩者的平均絕對誤差為0.56，平均相對誤差為35.5%，即計算TOC與巖心分析TOC有比較好的相關(guān)性，兩者比較符合。

3 結(jié)語

(1)頁巖氣儲層具有明顯的“二低四高”測井響應(yīng)特征，即低密度、低光電吸收截面和高伽馬、高聲波、高電阻和高中子孔隙度；

(2)有機質(zhì)豐度與測井響應(yīng)相關(guān)性較好，可以利用測井曲線來計算頁巖氣儲層有機質(zhì)豐度。通過計算發(fā)現(xiàn)，考慮物性影響、引入密度變量的ΔlgR法較傳統(tǒng)的單變量ΔlgR法有更好的準(zhǔn)確度；

[1]Passey Q R,Creaney S,Kulla J B1 A practical model for organic richness f rom porosity and resistivity logs[J]1 AAPG, 1990,74(12):1777-17941.

火烽（1986-），男，河南新鄉(xiāng)人，研究方向：測井解釋及儲層評價，工作單位：中石化華北石油工程有限公司測井分公司。