测井方法计算总有机碳含量和评价油页岩储层

测井方法计算总有机碳含量和评价油页岩储层

壳牌、雪佛龙以及其他油公司已经对新一代油页岩开发技术进行了论证，开发了用测井资料计算总有机碳含量、评价油页岩储量的技术。

油页岩实验室分析技术。油页岩岩心分析一般包括矿物分析和化学成分分析。矿物分析包括骨架密度、总有机碳含量、矿物成分、58种无机元素浓度和费舍尔低温干馏分析；化学分析包括地层主要元素的X射线荧光分析、LECO含硫测定、总有机碳元素分析、感应与等离子体质谱分析相结合的示踪元素测定。

通过氦比重计法测定骨架密度，双光束傅里叶变换红外光谱（DRFT＿IR）分析确定矿物成分。该分析中参照矿物成分和干酪根标准库，对中远光束的合并谱进行了非负最小二乘法处理。由于没有一个较准确的矿物分析标准，确定矿物含量测量精度非常困难，许多实验室大都采用多种方法综合分析矿物成分。

油页岩岩石物理模型。常规测井分析模型无法准确模拟所有的油页岩中存在的大量成分类似的矿物成分。针对油页岩地层有必要建立一个专用模型。DRFT＿IR方法可识别岩心中的大部分矿物。尽管有些矿物如黄铁矿在油页岩中含量没有硅酸盐和碳酸盐含量高，因其含硫量和光电因子都很高，所以必须包含在专用模型中。在专用模型中设立矿物种类为石英组、黏土组、长石组和碳酸盐组。模型中其他重要参数包括光电吸收截面、体积密度、热中子孔隙度和核磁共振孔隙度。

密度测井和核磁共振测井确定油页岩总有机碳含量和费舍尔产油率。核磁共振测井曲线结合密度测井曲线可以确定油页岩地层干酪根含量。密度孔隙度可认为是水与干酪根所填充的孔隙之和。核磁共振测井仪器对孔隙水和黏土束缚水敏感，对矿物和干酪根中的质子不敏感。密度测井仪器把干酪根响应为孔隙空间的一部分，而核磁共振仪器把干酪根响应为颗粒空间的一部分，因此干酪根孔隙度为密度孔隙度与核磁共振孔隙度之差。干酪根孔隙度可转换为总有机物含量（TOM）。如果知道了油页岩储层干酪根的含碳因子，就可以计算出总有机碳含量（TOC）。大量研究表明，总有机碳含量TOC和费舍尔产油率（每吨矿石所产原油加仑数）测试结果的相关关系为FA＝199×（TOM－0.019）。

能谱测井确定油页岩总有机碳含量和费舍尔产油率。综合俘获核能谱、非弹性核能谱和各矿物成分的地球化学特性，应用闭合归一化方法可以准确估算地层总有机碳含量。把这种有机碳含量转换成费舍尔曲线，与岩心测量的费舍尔值相符。该处理过程不受地层中气的影响，因而可广泛用于各种非常规资源评价中。综合俘获能谱和非弹性能谱方法也可用于饱和度确定。（信息来源：Total Organic Carbon and Formation Evaluation with Wireline Logs in the Green River Oil Shale.SPE 147184，2011.曹文杰 肖圣 编译 李总南 审校）