06章-测井烃源岩评价

第六章生油岩、盖层的测井识别和评价第一节利用测井信息识别生油岩右图是生油岩体积模型，任何一种测井方法对生油岩的测井响应，可写成下式的线性迭加。L：生油岩的测井响应值Lw、Lk、Lsh：分别是粘土水、干酪根、泥质骨架的测井响应值φw、φk、φsh：分别是粘土水、干酪根、泥质骨架分数体积对于生油岩来讲，由于φw值一般较小，故可近似地看成φw=0，则：L=φk·Lk+φsh·Lsh=φk·Lk+(1—φw—φk)·Lsh=φk·Lk+(1—φk)·Lsh=φk·Lk+Lsh—φk·Lsh=Lsh+φk(Lk—Lsh)这就是测井生油岩响应方程。吸附水分数体积φw干酪根分数体积φk泥质分数体积φshφTshshwkwwLLLL1．自然伽吗测井及自然伽吗能谱测井主要与U元素被有机质吸附的原因所造成。GR=GRsh+φk(GRk-GRsh)U=Ush+φk(Uk-Ush)Th=Thsh+φk(Thk-Thsh)K=Tsh+φk(Kk-Ksh)2．电阻率测井套用阿尔奇公式：Rt=F·Rw=显然，当φk↑，Rt↑.3．密度测井：生油岩光电吸收指数U的测井响应方程：U=Ush—φk(Ush—Uk)4．声波测井Δt=Δtsh+φk(Δtk—Δtsh)5．中子测井：生油岩中子测井响应特征H=Hsh+φk(Hk—Hsh)mshkwmwwRaRa)1()()(shkkshDENl第二节地质统计识别生油岩①原理：从多种测井信息中优选判别生油岩的测井方法，进行判别分析，以便自动识别；②选取判别参数的原则：即要考虑对生油若有明显响应的测井响应值，又要考虑到资料的齐全程度。③编制交绘图之前要先对参数进行预处理，以消附井眼，统计误差，地层各向异性、温度等的影响。④Meyer（1984），9个国家，15口井、169个样：生（71块）、非生（98块），TOC截上值=1.5%，Rt-Δt交会、最佳分界线方程（判别函数）、D=-6.906+3.18lgΔt+0.487lgR75(°F)D0，生油岩；D0，非生油岩第三节生油岩测井评价一、有机值丰度1．用单一测井响应方程求取TOC值Schmoker(1979)利用美国阿巴拉契亚盆地泥盆系页岩密度测井资料导出了生油岩的测井响应方程式：ρb=-1.378Vom+φi(ρi-2.69)+2.078；ρi：束缚水密度非生油岩的测井响应方程式：φi----束缚水孔隙度ρB=φi(ρi-2.69)+2.078Vom----有机质分数体积2．交会图技术将粘土、粉砂、干酪根组成的生油岩体积模型，在交会图（ρb–H或ρb–Δt）上点出干酪根、粉砂、粘土点的位置，组成三角形。将生油岩测井值投在相应的交会图上，落在三角中之X0点。X0到干酪根点（X2）之距离，以：表示。X2、X0连线反延到粘土粉砂联线上交于X1点，利用比值方法可求出干酪根体积含量（%）。这种做图方法适合于生油岩Vk的简单估算。20XX211XXXXXXVoook3．体积模型求解有机质体积ρb=Vkρk+Vshρsh+VsiρsiH=VkHk+VshHsh+VsiHsiVk+Vsh+Vsi=1通过解联立方程确定Vk值。4．多元回归利用烃源岩TOC分析值与相应的各种测井响应值Δt、GR、b…，先作单变量回归分析。在此基础上，再进行多元回归分析。所获得的多元线性回归方程式可推广到没有取芯井段，计算总有机碳含量。该方法具有地区性，有一定的优越性，回归效果优于单变量分析。除上述方法外，还可将两个变量组成新的量（如Ix＝d（GR）·d（Δt）），建立新变量Ix与有机碳含量（TOC）之统计关系等等。5、碳氧比测井方法计算有机炭含量Herron（1985）首次利用中子伽马能谱测井尝试直接利用碳氧比（C／O）测井资料，计算TOC。然而，由于那时该测井技术不够完善，只能点测。因此，方法离实用有很大距离。我们利用C／O测井资料计算TOC的技术思路：先计算出总碳量，再利用Si／Ca计算无机碳值，总碳扣除无机碳，就获得有机碳质量百分比。根据生油岩的体积模型式，可以给出碳氧比测井的响应方程:C/O=(C/O)w×Φw＋(C/O)ma×（1－Φw－Φom）＋(C/O）om×Φom上式经整理，得:图是SZ2井的C/O和实测有机碳的关系图。从图上可见，当泥岩中的实测有机碳较高时，其C/O比增高，而相应的Si/Ca比较低。6、W-S方程在评价烃源岩中的应用－－重叠法和双孔隙度法（1）假定W—S方程是泥质砂岩地层中建立的导电方程。在用于生油岩测井评价时，应假定生油岩是一种不纯的含粉砂的泥岩，也就是将生油岩看成是一种特殊的泥质砂岩。众所周知，在我国中小型陆相湖盆中，由于近物源，沉积速度快，砂泥混杂。所沉积的暗色泥岩，即使是最纯的泥岩也含有1O％～40％的粉砂和砂质．据Shaw、Weaver等人对世界各地400多块泥岩样品分析的结果，其平均粘土矿物含量为58％～60％，也就是说，一般泥岩都含有40％左右的粉砂质，是一种粉砂质含量很重的泥岩。本次计算的实例来自河南油田泌阳凹陷，其泥岩的粘土矿物平均含量为65％，粉砂质含量为35％。基于上述情况，我们有理由将生油岩看成是很细的含粉砂质泥岩。（2）W—S方程及变换Waxman—Smith方程(简称w—s方程)是M.H.Waxman及L.J.M.Smith在1968年根据Hill于1956年发表的大量泥质砂岩电导率和电化学电位的实验资料基础之上，根据并联导电模型而提出的泥质砂岩导电方程。他们从双电层理论出发，认为泥质砂岩的电导率是由于泥质砂岩孔隙中，在孔道壁上粘土颗粒表面的双电层和远离粘土表面的自由水电导共同构成了泥质砂岩导电能力。其基本形式如下：为了能利用W—S方程计算R。和ΦR，则必须对W—S方程中的各项参数进行准确的评价，尤其是方程中的B·Q项，是影响W—S方程使用成功与否的关键参数。为此，我们对W—S方程进行变换，以导出能利用三孔隙度测井结合交会图技术求出B·Q的公式。为此，将公式(2)变形，得下式：（1）（2）n1wemtwtRRSR＝式中：Swt为地层中总含水饱和度；Rwe为等效地层水电阻率；m为胶结指数；ΦR为电阻率孔隙度；n为饱合度指数。（3）同时，式(2)也可以写成下式：根据(3)式，则令(4)式与(5)式中的Rwe相等，则得出下式：经整理得出：当n=2，则(7)式为：wewwtvRRSQBRG11t（4）nwttmRSRR1we（5）wnwtvnwtRRSQBSR11tm（6）1wttmnwtvwnRSQBRSR＝（7）wtvwRSQBRSR2wttm＝（8）tmwaRCR＝显然，如果令，即生油岩的视地层水电阻率，则当我们做Cwa－Qv交会图时，即可得到模数为Swt的直线。若Sw=1，则直线的截距为l/Rw，斜率为B，这时(8)式变为：(9)式即为含水泥岩的W—s方程，是方程(1)的又一种表达形式。如果令则：Juhasz(1977)提出一种用粘土含量和ΦT近似估计Qv的方法：式中：Vcl（clay）为干粘土占岩石的体积；ρcl（clay）为干粘土矿物混合物的密度；CECcl（clay）为干粘土矿物混合物的阳离子交换量。ΦT为地层总孔隙度。vwRQBRR1om＝（9）（10）TclayclclayclclayclCECVQ)()()(v（11）因为：所以：式中：ΦN为中子孔隙度；HIcl（clay）为干粘土氢指数；C为与粘土类型有关的参数，在Rw和粘土矿物恒定的井段，C是常数。将（13）代入（8）式，得：另外，根据方程（10）和（13），得：（12）（15）（16）（17）（3）参数计算为了能利用w—s方程计算ΦR和重绘RO，必须寻找合理的方法选取式(1)中所出现的参数，尤其是B×Qv这个电化学参数。在选参数时，除n值以外，其他参数都尽可能地采用交会图技术来科学地选取。①ΦT计算采用三孔隙度测井的平均孔隙率②泥岩电阻率(Rsh)、砂岩电阻率(Rsd）、泥岩孔隙度(Φsh)、砂岩孔隙度(Φsd)的选取根据中子－密度、密度－声波、中子－声波交会图以及相应的自然伽吗Z值图，确定出砂岩点和泥岩点，据此获得Φsh、Φsd。再根据电阻率测井获得Rsh、Rsd。③胶结指数(m)、地层水电阻率(Rw)，泥质水电阻率(Rwsh)在分析了各油组的泥岩点，砂岩点以后，用lgRt-lgΦT的自然伽马（GR）Z值图来求取m、Rw，Rwsh。右图在用lgRt－lgΦT交会时，根据GR来识别岩性，当R≥7API时，判别为泥岩，用“·”表示；当GR7API时，判为泥质砂岩或砂岩，在图7上用“×”表示。根据砂岩和泥岩的位置并考虑点子分布趋势，划出两条过砂岩和泥岩点的直线，根据直线的截距和斜率，可以求取m、Rw，Rwsh。④交换阳离子的摩尔电导率（B）、反映粘土类型的参数C及B·Qv的快速确定根据公式(15)，若用做交会图，则得到一组模数为Swt的直线．当Swt=l时，直线截距为1/Rw，斜率为B·C。根据已知的m、Rw、ΦN、ΦT计算绘制交会图(右图)；然后选择过l／Rw且最贴近外部点子的直线（其Swt=l），直线的斜率为B·C。由于则两边同乘以B，则得：TTNRR－－tmTTNRR－－tm由此可见，将各油组的直线斜率乘以各测点的(ΦN－ΦT)/ΦT，就可求得各测点的B·Qv。（4）计算结果讨论根据W—S方程(1)，可得到重绘Ro曲线的计算公式：及求取ΦR的公式m1wvt11RQBRR＋＝利用上面两式，代入计算所需的各项参数，得出SJ2井取心井段的生油岩的Ro值及与实测电阻率Rt之间差值⊿lg（R），绘制了⊿lg（R）曲线；同时也计算了该井段的生油岩电阻率孔隙度，并在图上重绘了⊿Φ=ΦT-ΦR曲线，⊿lg（R）及⊿Φ都反映了生油岩的有机质丰度。二、有机质成熟度Rt=F·Rw=利用测井资料研究烃源岩的成熟度主要是利用电阻率测井资料。这是因为，当烃源岩在浅埋藏阶段（烃源岩未成熟阶段），有机质的体积非常小，对烃源岩的电阻率的贡献受到岩石骨架的“掩盖”。这个时候，电阻率随深度的变化主要受控于压实导致的总孔隙度的下降。当烃源岩进入到中深埋藏阶段，有机质进入成油门限深度时，固体有机质－干酪根开始热降解，有机质体积急剧膨胀，有机质密度下降。由于油气的电阻率近似岩石骨架，因此，当烃源岩中油气体积急剧增大之后，导致烃源岩的电阻率急剧增大，以致偏离正常增大趋势线。由此，根据单井泥岩电阻率随深度变化曲线，根据其偏离趋势线的深度，来判断门限深度。mshkwmwwRaRa)1()(南阳凹陷2口井泥岩电阻率和粘土矿物、有机质演化曲线比较