基于核磁和密度测井评价准噶尔盆地致密油烃源岩有机碳含量

高衍武，赵延静，李国利，胡婷婷，范小秦

（1.中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077；2.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆 乌鲁木齐 830013；3.中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西 西安 710201）

致密油气资源已成为全球能源发展的重要角色。国外关于致密油的定义，是指以吸附或游离状态赋存于富有机质且渗透率极低的暗色页岩、泥质粉砂岩和砂岩夹层系统中的自生自储、连续分布的石油聚集。致密油藏研究在我国起步较晚，但是致密油在我国可采石油资源中约占1/3，随着石油勘探程度的逐渐加深，在今后的一段时间内无疑是非常规油气勘探的重点领域[1-2]。

目前，中国致密油的勘探开发和相关研究仍处于起步阶段，总体勘探程度和认识程度低，在致密油基础理论、致密油评价标准、控制因素、资源潜力及勘探方向等方面仍然存在很多难题[2]。对致密油的研究首先要对其资源前景进行评价和预测，而评价和预测的一个重要指标就是烃源岩的有机碳含量（TOC）。

有机碳含量（TOC）是反映岩石有机质丰度最主要的指标。对岩心、岩屑样品进行有机地球化学分析，可获得有机质丰度和转化率等系列参数。然而，岩心样品有限，分析费用昂贵且费时，利用测井曲线估算地层有机碳含量，既可以克服以上缺点，同时容易得到区域范围的地层有机碳含量数据，为资源量估算及油气勘探决策提供地质依据[3]。研究区内早期利用常规方法（电阻率法、电阻率—声波交会法）评价烃源岩有机碳含量，虽然见到了一定的效果，但精度不高，满足不了测井评价的需求。本文主要研究了核磁、密度测井资料定量计算准噶尔盆地致密油烃源岩有机碳含量，精度较高，并取得了较好的应用效果。

1 研究区概况

准噶尔盆地二叠纪三大前陆坳陷（克拉美丽山前、博格达山前、玛湖）广泛地发育湖相的自生自储的云质岩地层，是致密油勘探的有利目标。目前，三大目标均有突破，显示了良好的致密油勘探前景，勘探潜力巨大。致密油是新疆油田公司近几年的重点勘探目标之一。本文研究区为准噶尔盆地东部二叠系平地泉组，其广泛发育一套深湖相暗色泥岩与云质岩混杂沉积（暗色泥岩为主力烃源岩层，云质岩和云质砂岩是致密油富集储层）。2011年，研究区内某井经过酸化压裂获得高产工业油流。2012年，所钻井平地泉组的录井见到较好的油气显示，因此，开展该区致密油的相关研究迫在眉睫。

2 理论基础

富含有机碳的烃源岩具“三高一低”：高电阻率、高声波时差、高中子、低密度等特征。假设富含有机碳的烃源岩由岩石骨架、黏土、有机质和孔隙流体组成，非烃源岩仅由岩石骨架、黏土和孔隙流体组成，未成熟烃源岩中的孔隙空间仅被地层水充填，而成熟烃源岩的部分有机质转化为液态烃进入孔隙，其孔隙空间被地层水和液态烃共同充填。测井曲线对岩层有机碳含量和充填孔隙的流体物理性质差异的响应，是利用测井曲线识别和评价烃源岩的基础[3-4]。由此产生了多种烃源岩评价方法，比如：自然伽马法、电阻率法、密度法、电阻率—声波交会法、自然伽马能谱法、含油气饱和度法等[5]。

本文主要研究密度测井和核磁共振测井相结合的方法定量计算有机碳含量（TOC）。密度孔隙度可认为是水与干酪根所充填的孔隙之和。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总孔隙度之差。干酪根孔隙度可以转换为总有机物含量（TOM），如果知道了岩石干酪根的含碳因子，就可以计算出有机碳含量（TOC）[6]。因此，利用密度孔隙度和核磁共振总孔隙度来建立有机碳含量的计算模型是可行的。

3 模型建立及应用效果

早期的电阻率、电阻率—声波交会等方法评价致密油有机碳含量，在储层段由于电阻率受油气的影响，导致储层段的有机碳含量计算偏高，因此，容易把储层段当做差或中等的烃源岩来处理，对储层的跟踪产生误导。

研究目的层的粒度普遍较细，由于受淡水和咸化湖水混合白云化作用，岩石中普遍发育泥晶、微晶白云石。主要岩石类型：极细粒砂岩、粉砂岩、泥质云化砂岩、云质粉砂岩、云质泥岩和部分碳酸盐岩类及少量的火山碎屑岩。储层段既有常规储层，又有低孔低渗致密性储层。因此，在利用密度测井建立孔隙度计算模型时分常规层（POR＞8%）和致密层（POR＜8%）两种储层类型，物性模型见图1和图2，根据建立的孔隙度计算模型计算出常规层和致密层的密度孔隙度（PORD），模型效果较好，见图3。

核磁共振测井（MRIL-P型）确定地层孔隙度的依据来自观测信号强度与孔隙度流体中氢核含量的对应关系。观测信号在零时刻的数值大小与地层孔隙中的含氢总量成正比，经过适当的标定，即把零时刻的信号强度（回波串）标定为地层孔隙度。由于驰豫机制和驰豫速率的差异，不同孔径孔隙中的流体将有不同的观测驰豫速度，出现在T2分布的不同位置上，因而可以进一步把泥质束缚水、毛管束缚水以及自由流体等各个部分区分开来。为了保证核磁总孔隙的准确性，即束缚流体和自由流体都能被测量到，MRIL-P型仪器在测井过程中采用两种不同回波间隔的测量模式，然后对得到的回波串进行反演拟合得到横向弛豫时间T2谱[7]。在测井资料处理过程中选用适用于本区的经验处理参数即可得到核磁总孔隙度（TDAMSIG）。

图1 常规层孔隙度计算模型Fig.1 Porosity calculation model of conventional layers

图3 X井物性模型效果图Fig.3 Property model design sketch of well X

图2 致密层孔隙度计算模型Fig.2 Porosity calculation model of tight layers

利用常规模型计算的密度孔隙度和通过经验参数处理得到的核磁总孔隙度与样品点洗油后实验室实测TOC值建立模型，相关系数R=0.945，见图4，即可得到有机碳含量（TOC）的定量计算公式，见公式（1）。

图4 TOC计算模型Fig.4 Calculation model of TOC

图5 X井TOC计算值与实测值效果图Fig.5 Design sketch of TOC calculated value and measured value of well X

表1 中国陆相烃源岩评价标准（据胡见义等，1991）Table 1 Evaluation criterion of hydrocarbon source rocks in Chinese continental(according to Hu Jianyi,et al.1991)

该模型引入核磁测井资料，基本不受油气影响，储层段（低值段）和烃源岩段有机碳含量计算值与样品实测值吻合较好，模型更为精确，见图5。

准噶尔盆地发育湖相的自生自储的云质岩地层，结合本区域多口井的实际情况，研究区致密油烃源岩分类采用中国陆相烃源岩评价标准（见表1），划分为4类。以X井为例（图5），该井发育好烃源岩25 m，占平地泉组的19%；中等烃源岩28.9 m，占平地泉组的21%；差烃源岩35.2 m，占平地泉组的25.5%；潜力烃源岩包括好烃源岩和中等烃源岩，占平地泉组的40%。研究区致密油藏自生自储，源储关系匹配较好，潜力烃源岩比较发育，因此，具有很大的生油潜力。

4 结论

本文主要研究了利用核磁测井和密度测井资料相结合的方法来定量评价致密油烃源岩有机碳含量，完成了准噶尔盆地X井区二叠系平地泉组的烃源岩准确识别、定量评价和烃源岩类型划分。由于该方法受油气影响小，因此，模型更为可靠，有机碳含量计算值与岩心实测结果互相检验，计算精度较高，满足了致密油领域烃源岩测井评价的需求，从而为致密油领域烃源岩的有机碳含量定量计算提供了一种新的评价方法，也为研究区潜力烃源岩发育区跟踪、储层预测和资源量估算提供了必要的技术支撑。

[1]赵政璋,杜金虎.致密油气[M].北京∶石油工业出版社,2012：1-142.

[2]贾承造,邹才能，李建忠，等.中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景[J].石油学报，2012,33（3）∶343-349.

[3]王贵文,朱振宇,朱广宇.烃源岩测井识别与评价方法研究[J].石油勘探与开发,2008,29（4）∶50-52.

[4]云华云,项建新,刘子文.有机碳测井评价方法及在胜利油田的应用[J].测井技术,2000,24（5）∶372-376.

[5]王方雄,侯英姿,夏季.烃源岩测井评价新进展[J].测井技术,2002,26（2）∶89-93.

[6]曹文杰,肖圣,李总南.测井方法计算总有机碳含量和评价油页岩储层[J].测井技术,2012,36（4）∶356-356.

[7]夏显佰,施泽进,孙德杰.核磁共振测井在准噶尔盆地应用研究[J].成都理工大学学报（自然科学版）,2003,30（6）∶593-596.