遼河盆地大民屯凹陷油頁(yè)巖測(cè)井評(píng)價(jià)

薛大力

（中國(guó)石油遼河油田公司，遼寧沈陽(yáng) 110316）

油頁(yè)巖屬于非常規(guī)油氣資源，是未來(lái)的重要接替能源[1-2]。中國(guó)油頁(yè)巖主要分布在吉林、遼寧和廣東等地[3-6]，其中位于遼河盆地的大民屯凹陷油頁(yè)巖資源比較豐富，但是針對(duì)油頁(yè)巖開(kāi)展的工作程度較低[7]。油頁(yè)巖評(píng)價(jià)過(guò)程中不可能對(duì)每口井都進(jìn)行大量取心和分析化驗(yàn)，這就給油頁(yè)巖的評(píng)價(jià)帶來(lái)了一定的困難[8-9]。

油頁(yè)巖的測(cè)井曲線響應(yīng)明顯，計(jì)算的油頁(yè)巖含油率是一項(xiàng)重要指標(biāo)。前人[10-12]在油頁(yè)巖與烴源巖評(píng)價(jià)參數(shù)方面開(kāi)展過(guò)一些相關(guān)研究；并對(duì)含油率與總有機(jī)碳含量之間的關(guān)系進(jìn)行了探討，含油率隨著有機(jī)碳含量的增加而增加[5-6]；含油率與有機(jī)碳之間存在線性正相關(guān)關(guān)系，并且當(dāng)油頁(yè)巖有機(jī)碳含量大于6%時(shí)，油頁(yè)巖的含油率大于3.5%[13]。因此，利用大量的油氣井測(cè)井資料解釋油頁(yè)巖的總有機(jī)碳含量，進(jìn)而判斷含油率情況，是目前評(píng)價(jià)遼河盆地大民屯油頁(yè)巖資源的有效途徑之一[14-16]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大民屯凹陷位于遼河坳陷東北部，呈南寬北窄的不規(guī)則三角形，與周邊構(gòu)造成斷層接觸，是發(fā)育在太古界和中上元古界基底之上的中、新生代陸相凹陷（圖1）[7]。始新世至漸新世，大民屯凹陷在早期基底伸展斷裂的控制下，形成了東斷西超的箕狀斷陷結(jié)構(gòu)，可劃分為3個(gè)亞一級(jí)構(gòu)造單元。

2 油頁(yè)巖的分布特征

大民屯的油頁(yè)巖賦存于沙四段二亞段底部，頂部為沙四段一亞段的大套純厚泥巖，底部為薄層泥巖，下面接觸基底的變質(zhì)巖。由于受基底構(gòu)造形態(tài)的影響，區(qū)內(nèi)形成的油頁(yè)巖在低洼處較厚，隆起處較薄或缺失，平均油頁(yè)巖的厚度為25～240m。

沙四段下部沉積是期時(shí)凹陷處于裂谷盆地沉降初期，發(fā)育一套油頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖。前人研究表明當(dāng)油頁(yè)巖有機(jī)碳含量大于6%時(shí)，油頁(yè)巖的含油率大于3.5%[13-16]。

圖1 遼河盆地大民屯凹陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D

大民屯凹陷內(nèi)油頁(yè)巖整體呈現(xiàn)中間厚，周?chē)〉奶攸c(diǎn)。安福屯-靜北潛山帶和靜安堡潛山油頁(yè)巖發(fā)育、分布穩(wěn)定、連續(xù)性較好，沉積厚度達(dá)100～220m，最大可達(dá)240m。中央構(gòu)造帶基本繼承了前中生代潛山的構(gòu)造形態(tài)，沙四段二亞段超覆沉積之上，油頁(yè)巖沉積厚度較薄，達(dá)20～60m（圖2）。

圖2 大民屯凹陷油頁(yè)巖厚度圖

3 油頁(yè)巖的測(cè)井響應(yīng)特征

有機(jī)質(zhì)豐度是評(píng)價(jià)烴源巖生烴能力的重要參數(shù)，應(yīng)用測(cè)井資料研究有機(jī)質(zhì)豐度是一種重要的評(píng)價(jià)油頁(yè)巖質(zhì)量的方法。

通過(guò)對(duì)比和實(shí)驗(yàn)，確定基線，確定基線之后，用兩條曲線之間的間距來(lái)識(shí)別富含有機(jī)質(zhì)的層段。圖3為該區(qū)內(nèi)鉆井柱狀圖，油頁(yè)巖在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為高聲波時(shí)差，高電阻，低伽馬，低密度的特征。

圖3 S616井油頁(yè)巖的測(cè)井響應(yīng)特征

4 油頁(yè)巖的評(píng)價(jià)

由于研究區(qū)石油測(cè)井資料多數(shù)無(wú)密度曲線，利用油頁(yè)巖特征首先定性識(shí)別油頁(yè)巖層段，再利用ΔlogR方法進(jìn)行含油率計(jì)算（圖4）。

圖4 油頁(yè)巖的△logR方法解釋圖版

根據(jù)中子孔隙度一電阻率重疊計(jì)算△logR的方程是：

由△logR計(jì)算有機(jī)碳含量TOC：

TOC=a×△ logR+×TOC

式中，a為擬合系數(shù)，△TOC為有機(jī)碳背景值。

由有機(jī)碳含量TOC計(jì)算含油率Tar：

油頁(yè)巖含油率與其有機(jī)碳含量呈正相關(guān)關(guān)系，可以利用有機(jī)碳含量TOC與含油率Ta之間的關(guān)系，擬合出它們之間的關(guān)系式：

Tar二a×TOC+b式中，a，b為擬合系數(shù)。

基于△logR法，S616井的單井柱狀圖中，聲波時(shí)差曲線和電阻率曲線在3 091～3 142m、3 174m和3 228m產(chǎn)生間距，對(duì)應(yīng)錄井資料，確定為油頁(yè)巖（圖3），而在油頁(yè)巖上部的泥巖段聲波時(shí)差曲線和電阻率曲線重疊在一起，即為基線，因此，用△logR法識(shí)別油頁(yè)巖，完全適用于大民屯凹陷。

通過(guò)大量測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的分析，電阻率基線為3.5Ωm，聲波時(shí)差基線為305μS/m。通過(guò)△logR的計(jì)算公式，計(jì)算出了測(cè)試TOC值對(duì)應(yīng)的△logR（表1），然后用計(jì)算出的△logR與測(cè)試總有機(jī)碳進(jìn)行回歸（圖5），即可得到大民屯凹陷油頁(yè)巖總有機(jī)碳評(píng)價(jià)模型。從圖5中看出，△lgR與實(shí)驗(yàn)測(cè)試總有機(jī)碳呈正相關(guān)關(guān)系，即總有機(jī)碳值越大，對(duì)應(yīng)的ΔlgR越大，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.965 8。線性公式為總有機(jī)碳=6.273 4×△lgR-0.429 5。

圖5 油頁(yè)巖△lgR與實(shí)驗(yàn)總有機(jī)碳關(guān)系圖△lgR=lg（R/R基線）+0.02（△t-△t基線）

應(yīng)用該方法對(duì)大民屯凹陷的整體有機(jī)碳含量進(jìn)行了預(yù)測(cè)。沙四段油頁(yè)巖二亞段的總有機(jī)碳好于一亞段的總有機(jī)碳。二亞段的油頁(yè)巖總有機(jī)碳＞3%的油頁(yè)巖最厚達(dá)126m，并且大部分分布厚度在50m以上。而沙四段油頁(yè)巖一亞段總有機(jī)碳＞3%的油頁(yè)巖最厚只有100m，且厚度50m以上的油頁(yè)巖明顯小于二亞段（圖6）。

圖6 大民屯凹陷總有機(jī)碳評(píng)價(jià)平面分布圖

5 結(jié)論

大民團(tuán)凹陷內(nèi)沙四段二亞段的油頁(yè)巖在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為高聲波時(shí)差，高電阻，低伽馬，低密度的測(cè)井響應(yīng)特征。

在大民屯凹陷內(nèi)，可以利用△logR方法對(duì)油頁(yè)巖的總有機(jī)碳和含油率進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)可以全區(qū)的油頁(yè)巖進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，其中計(jì)算所獲總有機(jī)碳數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)有機(jī)碳數(shù)據(jù)吻合較好。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)沙四段總有機(jī)碳含量高的油頁(yè)巖，主要分布在凹陷的西北部的安福屯凹陷。