煤系烃源岩TOC测井资料评价方法

本次研究依据烃源岩有机
碳含量重新划分烃源岩岩性， 划分标准为王昌桂等（1998） 提出的划分标尺（TOC＜6% 为泥岩，TOC介于6%～40% 之间为炭质泥岩，TOC＞40% 为煤岩)。在重新划分岩性的 基础上，采用陈建平（1997） 提出的烃源岩有机质丰度评价 标准
煤系油源岩有机质丰度评价标准（陈建平等，1997）
12 457 1.5
13
462
1.8
14
>2.2
研究区 LOM=9
TOC（%）
ΔlgR与TOC关系图
10
LOM8 LOM9 LOM10
LOM11
8
LOM12
6
4
2
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
ΔlgR N=57
四、ΔlogR重叠图技术 计算有机碳含量
3.背景值的选取 对非生烃泥岩段（电阻率-声波曲线重合段），TOC也有背景值(一般 为0.2~1.65wt.% ),背景值大小可由实验室分析泥岩TOC 得到， 使用△lgR 法评价TOC时，应考虑背景值。
煤系烃源岩TOC测井资料评价方法
一、煤系烃源岩的地化特征
层位
T2q T2s J2x J1s J1b
台北凹陷侏罗系烃源岩有机质丰度及生烃潜力
岩性
泥岩 煤
泥岩
有机碳
% 2.15（66）
16 1.06（32）
S1+S2 kg•t-1 7.78（66） 63.1
1.93（32）
氯仿沥青“A”
% 0.0928（9）
<1500
差 0.75—1.5
中 1.5—3.0
好 3.0—6.0
0.5—2.0 2.0—6.0 6.0—20.0 0.015—0.03 0.03—0.06 0.06—0.12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
50—120 6—10 65—200
130—300 10—18 200—400
300—700 18—35 400—700
10—35 150—275
R、Δt和ρ分别代表实测电阻率(Ω·m) 、 声波时差(µs/m)和密度（g/cm3）；R 基线、Δt基线和ρ基线分别代表基线对 应的电阻率(Ω·m)、声波时差(µs/m) 和 密度（g/cm3）
？ LOM 为有机质热变质程度
△lgR法理论模型示意图
声波时差
电阻率
四、ΔlogR重叠图技术 计算有机碳含量
1
0.1 150
y = 0.075x - 14.811 R2 = 0.4913
200
250
300
350
声波时差 N=66
暗色泥岩：TOC=0.075Δt-14.811 （R2=0.4913） 煤、碳质泥岩：TOC=0.4161Δt-79.021 （R2=0.3169） Δt—声波时差曲线值
有机碳（%）
吉深1井水西沟群烃源岩有机碳统计表
地层
非
暗色泥岩 差中
好
J2x3+4 0.16 1.13 2.09 4.68
J2x1+2 0.13 1.15 2.3 3.9
J1s 0.21 1.34 2.67 0
J1b 0.43 1.18 2.37 3.59
碳质泥岩
煤层
差中好差
7.5 0
0
0
7.1 14.8 29.7 57.06
三、统计法计算有机碳含量
单参数模型建立（相关性不高，最大R2=0.4985 ）
密度与有机碳交会图 100
10
1
0.1 3
y = -53.458x + 128.1 R2 = 0.7442
y = -9.6572x + 24.786 R2 = 0.4451
暗色泥岩 煤、碳质泥岩
2
1
0
密度 N=66
暗色泥岩：TOC=-9.6572ρ+24.786 （R2=0.4451） 煤、碳质泥岩：TOC=-53.458ρ+128.1 （R2=0.7442） ρ—密度曲线值
1层 6mm油 嘴 油 :0.00吨 /日 气 :0.00方 /日 水 :0.00方 /日
415 0
416 0 417 0 418 0
31
220.088
9.028
14.884
318.305 18.675
78.435
53.5 169.5 448.03 106.44 86.86
68.82 13.03
43.92
二、烃源岩的测井特征
1.煤层特征
高中子、高声波时差、高电阻率、低密度、低自然电位、低自然伽马即“三高 三低”的特征
不同岩性有机碳含量及测井曲线特征表
TOC总=TOC背景+ TOC
TOC背景=0.4%
频率（%）
非烃源岩TOC分布频率图（实验数据）
40 35 30 25 20 15 10 5 0
0.2-0.3 0.3-0.4 0.4-0.5 0.5-0.6 0.6-0.7
TOC分布范围（N=30）
非烃源岩有机碳平均值为0.4%
五、烃源岩测井评价 的实际应用
源岩
项目
TOC,%
S1+S2 （mg/g）
沥青A（%） 总烃
煤系泥岩 （ppm）
TOC（%）
HI（mg/g）
S1+S2 碳质泥岩 （mg/g）
HI,mg/g
S1+S2 （mg/g）
沥青A（%）
总烃
煤
（ppm）
非 <0.75
<0.5 <0.015
<50 <6 <60
<10 <150
<100 <0.75
电阻率与声波时差叠合法： （相关性最大，R2=0.887） 电阻率-密度叠合法：（相关性不大，R2=0.7712）
电阻率与声波时差叠合法模型
10
岩心有机碳（%）
1
0.1 0.1
y = 1.1111x + 0.2004 R2 = 0.887
1
10
计算有机碳（%） N=57
电阻率与密度叠合法模型
10
y = 0.8399x - 0.0264 R2 = 0.7712
2.碳质泥岩特征
碳质泥岩有机质越富集，自然 伽马越低。 3.暗色泥岩特征 暗色泥岩有机质越富集，自然 伽马越高。
有机碳（%）
100
10
1
0.1 0
自然伽马与有机碳交会图
暗色泥岩 煤 碳质泥岩
碳质泥 岩
50
100
150
自然伽马 N=66
二、烃源岩的测井特征 4.自然伽马能谱
烃源岩的粘土矿物常以蒙脱石和伊利石为主，而且富含有机质，容易吸附含 铀的放射性物质。
1.2217 0.028（12）
总烃
% 513（7）
1917
泥岩 0.89（21） 1.00（21） 泥岩 1.11（27） 1.59（27） 泥岩 2.23（22） 3.78（22） 碳质泥岩 15.00（19） 25.56（19）
0.0201（6）
0.018（5） 0.01（11）
煤 55.0（16） 141.00（16） 1.26（11） 5295（1）
有机碳含量 自然伽马 中子孔隙度 密度
岩性
%
API
%
g/cm3
煤层
>40
<50
>65
<1.5
碳质泥岩 6~40 50~100 30~65 1.5~2.25
暗色泥岩 0~6
75~120
<40
<2
声波时差 μs/m >270 210~270 200~250
深电阻率 Ω•m >100 25~100 <80
35—70 275—400
70—120 >400
100—200 200—300 >300
0.75—2.0 2.0—5.5
>5.5
1500—6000 6000—25000 >25000
很好 ＞6.0
>20 >0.12
>700 35—40 >700
>120 /
/ /
/
五、烃源岩测井评价 的实际应用
1.单井烃源岩测井评价（以吉深1井为例）
已发现中下侏罗系水西沟群煤层、碳质泥岩、暗色泥岩为该盆地内油气藏 的主力烃源岩层
井名 柯27井 堡参1井 大步2井 吉深1井
累计
层位
厚度（米）
西山窑组 三工河组 八道湾组 西山窑组 三工河组 八道湾组 西山窑组 三工河组 八道湾组 西山窑组 三工河组 八道湾组
490 117 206 179 31 244 415 53.5 169.5 560.77 106.44 99.89
炭质
泥岩
煤
泥岩
相对含量（%）
91
0.5
8.5
62
7
31
66
2
32
57.5
42.5
100
90.2
3.7
6.1
76.7
4.4
18.9
100
100
79.9
12.3
7.8
100
0
87
13
0
炭质
泥岩
煤
泥岩
累计厚度（m）
445.9
2.94
72.54
8.19
135.96
4.12
102.925
42.14 36.27 65.92 76.075
0
0
0
0
0 14.23 0
0
吉深1井水西沟群烃源岩厚度统计表
地层 非
暗色泥岩 差中
好
碳质泥岩
煤层
差中好差
J2x3+4 281.58 72.2 29.93 9.78 0.88 0 0 0
J2x1+2 3.9 2.3 1.15 0.13 46.18 6.3 15.46 43.92
J1s 24.6 50.02 31.82 0 0 0 0 0
通过对红台疙瘩台铀和有机碳的 研究发现，能谱测井中的铀与有 机碳含量相关性较好，以红台1 井为例（如图所示），可以通过 铀的测井曲线来判断烃源岩。
有机碳（%）
红台1井铀与有机碳交会图
1
0.8 y = 0.1956x + 0.0034
R2 = 0.6216 0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
铀（ppm）N=9
有机碳（%）
100
10
1
0.1 0
中子孔隙度与有机碳交会图
y = 0.728x - 6.4342 R2 = 0.7768
y = 0.1495x - 1.6179 R2 = 0.27
暗色泥岩 煤、碳质泥岩
30
60
90
120
中子孔隙度 N=66
暗色泥岩：TOC=0.1495φ-1.6179 （R2=0.27） 煤、碳质泥岩：TOC=0.728φ-6.4342 （R2=0.7768） φ—中子孔隙度曲线值
三、统计法计算有机碳含量 多参数模型建立（相关性不高，R2=0.80232）
多元回归模型
10 y = 1.0673x - 0.1901 R2 = 0.8003
1
岩心有机碳（%）
0.1
0.1
1
10
计算有机碳（%） N=57
通过综合以上5种测井参数，建立多元回归关系式：
TOC=-0.01216GR+0.03526φ-1.8773ρ+0.04472Δt+4.11751lgR-9.07689 （R2=0.80232）
RD AC
377 0
378 0
379 0
380 0
381 0
382 0
383 0
384 0
385 0
386 0
387 0
388 0
389 0
390 0
391 0
TOC=1.24
J1s J1s
GR TOC
吉 3井
岩分试 性层油 409 0
单 面 4 1 0 0
RD AC
411 0
412 0 413 0 414 0
LOM与Ro的关系
LOM Tmax(TypeⅡ)℃ Ro
1
421 0.24
2
423 0.28
3
425 0.32
4
426 0.36
5
427 0.38
6
429 0.42
7
432 0.48
LOM Tmax(TypeⅡ)℃ Ro
8
437 0.56
9
440 0.67
10 445 0.82
11 451 1.08
1
岩心有机碳（%）
0.1
0.1
1
10
计算有机碳（%） N=57
四、ΔlogR重叠图技术 计算有机碳含量
2.关键参数LOM的确定
方法一、对照LOM与Ro关系表，根据Tmax和Ro可以确定LOM。 方法二、利用 ∆LgR-TOC关系图版法。由于研究区域没有准确的 Tmax和Ro参数，采用ΔlogR和TOC交会的方法确定 。
J1b 16.08 30.62 38.92 1.24 0 13.03 0 0
差好烃烃源源岩岩 中等碳质泥岩
非烃源岩
煤层 中等烃源岩
J2x1+2
J2x1+2 J2x1+2
五、烃源岩测井评价 的实际应用
2.区域烃源岩测井评价（以温吉桑J1s层为例）
温 深 1井
GR TOC
岩分 性层 375 0
单 面 3 7 6 0
lgR N=66
暗色泥岩：TOC=5.1651lgR-5.8019 （R2=0.4985）
煤、碳质泥岩：TOC=24.599lgR-22.486 （R2=0.5832）
R—深侧向电阻率曲线值
有机碳（%）
有机碳（%）
声波时差与有机碳交会图
100
暗色泥岩
10
煤、碳质泥岩
y = 0.4161x - 79.021 R2 = 0.3169
四、ΔlogR重叠图技术 计算有机碳含量
1. ΔlogR技术的数学模型 电阻率与声波时差叠合法：
ΔlogR=lg( R )+0.01（Δt-Δt基线） R基线
(2.297-0.1688LOM)
TOC=ΔlogR×10
电阻率-密度叠合法：
ΔlogR=lg( R )-2（ρ-ρ基线） R基线
TOC=ΔlogR×10(2.297-0.1688LOM)
三、统计法计算有机碳含量
单参数模型建立（相关性不高，最大R2=0.4985 ）
lgR与有机碳交会图 100
10
暗色泥岩
煤、碳质泥岩
1
y = 24.337x - 22.167 R2 = 0.5832
y = 5.1651x - 5.8019 R2 = 0.4985
0.1 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5