川西坳陷优质烃源岩的识别及分布特征

李 瑶 谢锐杰 黄 安 曹永强

(1. 长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室， 武汉 430100； 2. 长江大学 地球物理与石油资源学院， 武汉 430100)

0 前 言

烃源岩是油气成藏的基础，国内外学者已经对其进行了多方面的研究。Tissot等人把已经生成或能够生成石油的沉积岩称为烃源岩[1]。郝石生根据沉积岩有无生烃能力，将其划分为非生烃岩和生烃岩两大类，将其中的生烃岩划分为烃源岩和非烃源岩[2]。王吉茂等人从地化特征、沉积古环境及岩性特征等方面，对优质烃源岩的识别进行了客观评价[3]。但对优质烃源岩的定义，始终不明确。

在测井曲线旋回叠加样式不明显，且缺少地震资料的情况下，INPEFA测井旋回技术可将测井曲线中的地质信息，较好地展现出来。本次研究在层序地层学理论的指导下，对川西坳陷中的优质烃源岩进行识别，并对其分布和特征进行评价。

1 川西坳陷地质概况

川西坳陷处于四川盆地西部，其北部为米仓山构造带，南部为峨眉 — 瓦山断块，西部毗邻龙门山推覆构造带，东边接壤川中隆起，呈北东 — 南西向的长条带状地形。川西坳陷须家河组五段(须五段)是比较有利的烃源岩沉积区，也是烃源岩重点研究区域[4-5]。

2 优质烃源岩的识别

2.1 优质烃源岩的定义

在不同的地质条件下，优质烃源岩的评价标准不同，其下限值随地质条件而变化。

在本次研究中，当须五段烃源岩有机质的丰度为1.8%时，累计总有机碳(TOC)贡献率为28%，累计厚度贡献率为68%(见图1，由西南油气分公司研究院提供)。通过此方法，确定须五段优质烃源岩有机质丰度的下限值为1.8%。须五段TOC含量为1.8%～10.0%，生烃潜量(S1+S2)大于2%，单层厚度较大，生烃能力较强，被视为优质烃源岩。

图1 须五段烃源岩累计TOC贡献率与累计厚度贡献率关系图

2.2 测井曲线的识别

烃源岩中TOC的分布不均匀，会使测井曲线响应产生较大差别，从而实现对烃源岩的定性识别和定量评价[6-8]。

2.2.1 自然伽马(GR)测井

自然伽马测井，是指通过伽马射线探测器测量岩石的自然伽马射线强度，从而确定地层的性质。岩石的自然伽马放射性，主要由铀、钍、钾等元素的含量决定。烃源岩中有机质含量与铀含量存在正相关关系，富有机质烃源岩层的GR值通常表现为高异常。但铀的含量受裂隙分布的影响，部分普通泥岩层的GR值也会出现高异常的情况，单纯利用GR曲线识别烃源岩的结果不够精确。

2.2.2 电阻率(RD)测井

电阻率测井，是指通过岩石的导电性确定地层的性质。岩石RD与岩性、孔隙度、含油饱和度等性质有关。泥岩在地层剖面中一般表现为低电阻率，而有机质的导电性较差，烃源岩电阻率曲线通常表现为高异常。但部分特殊泥岩层也会出现高电阻率的情况，单纯利用电阻率曲线识别烃源岩的结果不够精确。

2.2.3 声波时差(AC)测井

声波时差测井，是指通过声波速度测井资料确定地层的性质。岩石AC值主要与岩性有关，当烃源岩含有有机质时，其AC值高于普通泥岩层。但地层中水和有机质之比、矿物成分、黏土含量等物性特征，会对其AC值造成影响，单纯利用声波时差曲线识别烃源岩所产生的误差较大。

2.2.4 密度(DEN)测井

密度测井，是指通过记录康普顿散射的射线强度来测量岩石的密度，从而确定地层的性质。密度主要与岩性有关，围岩的密度通常比固体有机质大，通过密度测井能够区分出烃源岩。但是密度曲线受井壁和重矿物等因素影响较大，单纯利用密度测井识别烃源岩的结果不够精确。

2.2.5 补偿中子(CNL)测井

补偿中子测井，是指通过测量地层对中子的减速能力来计算地层的含氢量，从而确定地层的性质。岩石中地层水、有机质、泥岩骨架等含氢量都很高，CNL值与有机质没有很好的相关性。但是对于页岩气烃源岩地层，可利用挖掘效应有效地识别页岩气含量较高的烃源岩层。补偿中子测井可与其他常规测井相结合，对烃源岩进行识别。

2.2.6 自然电位(SP)测井

自然电位测井，是指通过测量井内自然产生的电位变化，从而确定地层的性质。SP值主要与岩性有关，可用于区分泥质和非泥质地层。烃源岩与SP值有一定的相关性，但普通泥岩与烃源岩SP界限值比较模糊，需要结合其他常规测井对烃源岩进行识别。

由分析可知，采用单一方法对烃源岩进行评价，存在一定的缺陷。本次研究采用多种测井曲线的综合响应特征，对烃源岩进行识别和评价，以提高测井模型的准确性。

在测井响应的基础上，运用多元统计分析软件(SPSS)，以烃源岩样品的TOC含量为因变量，以相同深度的AC、GR、RD、DEN等参数为自变量(各参数已作归一化处理)，对烃源岩TOC定量预测模型进行优选(见表1)。

表1 须五段烃源岩TOC定量预测模型优选

由表1可知，多测井曲线的拟合效果优于单测井曲线。综合相关系数及回归估计标准误差等2项指标，优选6参数模型，最后得到须五段烃源岩TOC预测含量。

通过TOC实测含量的拟合回归，得到须五段烃源岩TOC的预测模型：

TOC=0.704×(-2.499×DEN+0.005×RD-0.013×SP+0.001×GR-0.032×AC+0.002×CNL+12.018)2-2.36×(-2.499×DEN+0.005×RD-0.013×SP+0.001×GR-0.032×AC+0.002×CNL+12.018)+3.164 9

R2=0.822 7

经计算，通过预测模型得到的TOC预测值和TOC实测值吻合度较高。

2.3 层序中烃源岩的识别

2.3.1 层序的划分

层序划分的总体技术思路是，根据研究区现有资料，在沉积学、旋回地层学等地质理论指导下，利用INPEFA测井旋回技术，对须五段进行地层划分与对比。

根据INPEFA测井曲线及岩性的不同，将川丰125井须五段划分为1个三级层序，上、中、下3个四级层序，以及9个五级层序。川丰125井须五段层序划分结果如图2所示。

图2 川丰125井须五段层序划分图

2.3.2 优质烃源岩的识别

INPEFA测井曲线表现为2种形态。一是曲线从左向右呈上升趋势、数值从左向右逐渐增大(正趋势)，此过程中气候由干旱向湿润变化，是水进过程；二是曲线从右向左呈上升趋势、数值从右向左逐渐减小(负趋势)，此过程中气候逐渐干旱，是水退过程。优质烃源岩一般发育在正趋势向负趋势转变的拐点处，因此，根据INPEFA曲线上的负拐点，可判断最大湖泛面的发育层序。

通过INPEFA测井旋回技术，将川丰563井须五段划分为3个四级层序和9个五级层序(见图3)。在须五中亚段，四级层序对应的最大湖泛面在TX5-6砂层组，是发育最好的优质烃源岩；五级层序对应的最大湖泛面是TX5-5、TX5-7砂层组，是次一级的优质烃源岩(见图3)。

图3 川丰563井须五段层序划分图

3 川西坳陷优质烃源岩的分布及评价

3.1 优质烃源岩分布

3.1.1 须五段优质烃源岩单井识别

须五中亚段的泥岩厚度较大，最大值为240 m，平均厚度约为160 m，且分布面积广。根据TOC含量的不同，选取研究区井川孝93井、洛深 1井、潼深1井，进行单井优质烃源岩的识别(见图4)。由图4可知，须五中亚段中TX5-6砂层组的优质烃源岩发育最好，其次为TX5-5、TX5-7砂层组以及须五下亚段的TX5-9砂层组和须五上亚段的TX5-3砂层组。

图4 研究区典型井须五段优质烃源岩识别图

3.1.2 须五段优质烃源岩连井对比

根据须五段标准井的单井地化资料分析可知，优质烃源岩层主要集中分布在须五中亚段TX5-5、TX5-6、TX5-7这3个砂层组；其次分布在须五下亚段TX5-9砂层组和须五上亚段TX5-3砂层组。优选潼深1井、川罗562井、川合100的连井剖面，对烃源岩的分布情况进行分析，从而确定优质烃源岩发育的分布范围。通过对连井剖面图分析可知(见图5)， TX5-5、TX5-6、TX5-7砂层组优质烃源岩分布范围最广， TX5-6和TX5-5砂层组优质烃源岩单层连续厚度可达12 m；TX5-7砂层组优质烃源岩单层连续厚度约为 6 m。由图5可知，潼深1井优质烃源岩发育较好，川罗562井、川合100井优质烃源岩发育较差，且厚度变薄。

图5 研究区须五段优质烃源岩连井剖面图

3.2 优质烃源岩分布特征

3.2.1 烃源岩厚度分布特征

须五段的优质烃源岩主要分布在TX5-6、TX5-5、TX5-7、TX5-9、TX5-3等5个砂层组中。其中，TX5-6砂层组发育最好，有效烃源岩厚度最大，优选TX5-6砂层组进行解释(见图6)。

图6 TX5-6砂层组优质烃源岩厚度等值线图

TX5-6砂层组优质烃源岩厚度自南向北逐渐递减，最大累计厚度约为120 m，厚度中心发育在成都凹陷南部。马深1井优质烃源岩厚度为69 m，孝泉 — 丰谷地区的优质烃源岩厚度为30～40 m，川丰125井优质烃源岩厚度为18 m，新场28井优质烃源岩厚度为38 m。大邑地区优质烃源岩厚度为 30 m，大邑1井优质烃源岩厚度为28 m，大邑3井优质烃源岩厚度为32 m。TX5-5和TX5-7砂层组在川西地区发育的优质烃源岩的平均厚度为 40～50 m，最大累计厚度约为110 m。

3.2.2 烃源岩TOC分布特征

须五中亚段中，优质烃源岩TOC含量为1.8%～4.0%， TX5-6砂层组TOC含量最大，为4.0%，主要集中在成都凹陷中部和孝泉丰谷构造带(见图7)。其中，马深1 井TOC含量为3.7%，新场28井TOC含量为3.3%，高庙2井TOC含量为2.9%，梓潼凹陷北部和成都凹陷南部的TOC值最低(见图7)。

图7 TX5-6砂层组优质烃源岩TOC等值线图

4 结 语

根据INPEFA测井曲线及岩性的不同，将须五段顶部和底部界面划分为1个三级层序、3个四级层序，以及9个五级层序。TX5-6砂层组对应须五中亚段四级层序的最大湖泛面；TX5-5、TX5-7砂层组分别对应须五中亚段五级层序的最大湖泛面；TX5-9和TX5-3砂层组分别对应须五下、须五上亚段五级层序的最大湖泛面。

须五中亚段中，TX5-5、TX5-6和TX5-7砂层组的优质烃源岩厚度最大，TX5-6砂层组最大累计厚度约为 120 m，TX5-5和TX5-7砂层组的最大累计厚度约为110 m，主要分布在成都凹陷、川孝丰谷构造带以及知新场龙宝梁构造带。TX5-6砂层组有效烃源岩厚度最大，并且优质烃源岩的TOC含量最大。