川中北部须家河组烃源岩测井解释及评价.pdf
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1、1958西南石油大学学报(自然科学版)2023 年 8 月 第 45 卷 第 4 期Journal of Southwest Petroleum University(Science&Technology Edition)Vol.45 No.4 Aug.2023DOI:10.11885/j.issn.1674 5086.2021.09.22.01文章编号:1674 5086(2023)04 0031 12中图分类号:TE122文献标志码:A川中北部须家河组烃源岩测井解释及评价冯林杰1,2,蒋裕强1,2*,曹脊翔3,杨长城4,宋林珂31.西南石油大学地球科学与技术学院,四川 成都 610500;
2、2.中国石油非常规油气重点实验室储层评价研究室,四川 成都 610500;3.中国石油西南油气田公司致密油气勘探开发项目部,四川 成都 610056;4.中国石油西南油气田公司开发管理部,四川 成都 610056摘要:基于烃源岩地球化学实验成果和常规测井资料,通过拟合地球化学参数敏感测井值,建立了可靠性较高的总有机碳含量以及生烃潜量测井解释模型,同时结合研究区实际,制订了相应的烃源岩分级评价标准,并对其平面展布进行了初步刻画,结果表明:1)川中北部须家河组烃源岩在测井曲线上具有高自然伽马,高声波时差,较高电阻率以及低补偿密度响应特征;2)声波时差和电阻率曲线对烃源岩总有机碳含量、生烃潜量的响应
3、较为敏感,基于二者与实测地球化学参数间的多元回归,可以得到较为可靠的烃源岩总有机碳含量以及生烃潜量解释模型;3)研究区须家河组烃源岩总有机碳含量多在 0.75%1.50%,生烃潜量多在 0.601.00 mg/g,以差烃源岩为主;4)纵向上,须五段是本区须家河组烃源岩发育的主力层段,其次为须二段;平面上,须五段烃源岩厚度具有自西向东减薄的趋势,而须二段烃源岩厚度呈北西至南东向减薄。关键词:川中北部;须家河组;烃源岩;测井解释;烃源岩评价Log Interpretation and Evaluation of Hydrocarbon Source Rocks ofXujiahe Formatio
4、n in the North of Central Sichuan BasinFENG Linjie1,2,JIANG Yuqiang1,2*,CAO Jixiang3,YANG Changcheng4,SONG Linke31.School of Geoscience and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China2.Reservoir Evaluation Laboratory,CNPC Key Laboratory of Unconventional Oil&Gas,Chengdu,Si
5、chuan 610500,China3.Project Department of Tight Oil and Gas Exploration and Development,Southwest Oil&Gas Field Company,PetroChina,Chengdu,Sichuan 610056,China4.Management Department of Gas Field Development,Southwest Oil&Gas Field Company,PetroChina,Chengdu,Sichuan 610056,ChinaAbstract:Based on the
6、 geochemical experiment results and logging data of source rocks,by fitting the sensitive logging valuesof geochemical parameters,a reliable logging interpretation model of total organic carbon content and hydrocarbon generationpotential is established.At the same time,combined with the actual situa
7、tion of the study area,the corresponding hydrocarbonsource rock classification evaluation standards are formulated,and their plane distribution is preliminarily characterized.Theresults show that:1)the source rocks of the Xujiahe Formation in the northern of central Sichuan Basin have high naturalga
8、mma,high acoustic transit time,high resistivity,and low compensation density response characteristics on logging curves;2)the response of acoustic transit time and resistivity curves to the total organic carbon content and hydrocarbon generationpotential of source rocks is relatively sensitive.Based
9、 on multiple regression between the two and measured geochemicalparameters,a more reliable interpretation model for the total organic carbon content and hydrocarbon generation potential ofsourcerockscanbeobtained;3)thetotalorganiccarboncontentofthesourcerocksoftheXujiaheFormationinthestudyareaismost
10、ly 0.75%to 1.50%,and the hydrocarbon generation potential is mostly 0.60 mg/g to 1.00 mg/g,mainly composed of poorhydrocarbon source rocksl;4)vertically,the Xu5 Member is the main source rock development zone of the Xujiahe Formation,followed by the Xu2 Member;Horizontally,the thickness of the sourc
11、e rock in the Xu 5 Member has a trend of thinning fromwest to east,while the thickness of the source rock in the Xu 2 Member has a trend of thinning from northwest to southeast.Keywords:the north of central Sichuan Basin;Xujiahe Formation;source rock;logging interpretation;source rock evaluation网络出版
12、地址:http:/ 42.FENG Linjie,JIANG Yuqiang,CAO Jixiang,et al.Log Interpretation and Evaluation of Hydrocarbon Source Rocks of Xujiahe Formation in the Northof Central Sichuan BasinJ.Journal of Southwest Petroleum University(Science&Technology Edition),2023,45(4):3142.*收稿日期:2021 09 22网络出版时间:2023 05 06通信作
13、者:蒋裕强,E-mail:基金项目:重庆市自然科学基金(面上项目)(cstc2021jcyj msxmX0897)32西南石油大学学报(自然科学版)2023 年引言近两年来,以上三叠统须家河组烃源岩为主力气源的须家河组自生气藏、中侏罗统沙溪庙组次生气藏已成为四川盆地的勘探热点,同时也是当前增储上产的重要领域。川中北部金华中台山区块已有多口须家河组专层井获得超过百万方的测试产量,沙溪庙组专层井产能已超过 2 000104m3/d,证实了该区致密砂岩气藏巨大的勘探潜力。研究表明,须家河组天然气具有近源间互式成藏及源内成藏的特征,气藏分布受烃源岩展布控制明显1 4;川中沙溪庙组致密砂岩气藏均为次生成
14、因5,“源断储”配置模式控制着天然气的富集。可见,进行须家河组烃源岩评价及平面展布特征研究对落实四川盆地致密砂岩气成藏“甜点”区具有重要意义。目前,关于四川盆地须家河组烃源测岩井解释、评价及地球物理预测方面的研究仍鲜有报道。姚军等6通过多元回归方法,以补偿密度、声波时差、自然伽马及补偿中子为参数,建立了川中川西过渡带须家河组单井总有机碳含量测井计算公式,但总体拟合程度较低,不同测井曲线与实测有机碳含量决定系数均未超过 0.550,在数据相关性较差情况下强行拟合得到的解释模型与实测总有机碳含量决定系数仅为 0.805。本文基于已有的烃源岩地球化学实验成果,在分析不同测井曲线对烃源岩响应敏感性的基
15、础上,建立了适用于研究区上三叠统须家河组烃源岩,且较为可靠的地球化学参数解释模型,并结合实际烃源条件,对烃源岩等级进行了划分,初步明确了烃源岩的品质及展布特征,以期对川中北部金华中台山区块须家河组、沙溪庙组成藏“甜点”区的落实提供参考,同时为后续地球物理反演预测等工作提供数据支撑。1 区域地质概况四川盆地是位于扬子板块西缘的大型叠合盆地,西以龙门山冲断带为界、北以米仓大巴山冲断带为界、东南侧以齐岳山断裂为界、西南侧为大凉山断褶带。根据区域构造特征以及内部构造形迹,盆地自西向东可划分为川西北、川中以及川东南 3 大构造区,并可进一步划分出川西拗陷带、川北低陡褶皱带、川中低缓褶皱带、川西南低陡褶皱
16、带、川东高陡构造带以及川南低陡褶皱带等 6 个次级构造单元7。本次研究区位于川中低缓断褶带西北部与川北低陡褶皱带西南部交会区,西邻川西拗陷,属于川中构造区北部(图 1a)。)5675685696:;?ABC?XC1DE2FGHIJKLMNO-3500PQRQL3QL12JH3!#$%!&(%!)*%!+,%!+-%!.-/,%0-(,-(1,(a PQREST2FGHIJ01UVJH5JH2PL7LS1LS2XC1JH6JH8JN31PS1QL9QL1QL7Q1FT1J40J13ZT1ZT2N 6CWT1ZTH103ZTH106J45J48J55-4000-4250-4000-4500-375
17、0-3750-3500-3500-3250-3250-3000-2750ZT108 X2-2W42X4242Y42Z4234;62FGHb 2FGH6图 1研究区位置、须家河组构造及岩性特征Fig.1Location of the study area and structural and lithological characteristics of Xujiahe Formation第 4 期冯林杰,等:川中北部须家河组烃源岩测井解释及评价33中三叠世末期,受印支早幕运动影响,盆地整体上升为陆并接受沉积,在晚三叠世普遍发育河流相、湖泊相和沼泽相沉积体系,并经历多个沉积旋回,最终形成了多套煤
18、系烃源岩和砂岩相互叠置的源、储互层式沉积组合,即须家河组8。研究区须家河组厚度在9001200m,自下而上可分为须一(T3x1)须六(T3x6)等 6 段(图 1b)。从区域上的岩性分布来看,须一段、须三段及须五段泥页岩较为发育,夹薄层粉砂岩,是主要的烃源岩发育层段;须二段、须四段及须六段则以砂岩为主,夹薄层泥页岩,是主要含气储层发育段9。与区域上有所不同的是,钻井已证实川中北部须家河组存在明显相变,须二段下伏泥页岩厚度急剧增加10,烃源岩发育部位与以往认识有所差别。研究区处于川中稳定刚性基底之上,在燕山期至喜马拉雅期受力总体较弱10,使得上三叠统地层结构整体表现为北西向倾伏的大型缓坡,以发育
19、鼻状隆起为主,断层数量较少且主要发育于构造翼部以及扭曲部位(图 1a)。2 地球化学实验结果及有机质测井响应特征2.1 成熟度及有机质丰度根据研究区 4 口典型井的地球化学分析数据可知,研究区须家河组泥页岩所含干酪根中镜质组含量最高(平均含量为 53.49%),其次为壳质组(平均含量为 20.72%);镜质体反射率在 1.38%1.48%,平均为 1.43%;热解峰值温度在 465.00484.00C,平均在 470.42C;干酪根类型指数均小于零,在46.558.57(表 1),根据烃源岩地球化学评价方法(SY/T 57352019)11,综合分析认为其干酪根类型均为 III 型,当前已进入
20、高成熟阶段。表 1研究区须家河组烃源岩地球化学参数统计Tab.1Statistics of geochemical parameters of Xujiahe Formation source rocks in the study area井名层位组分含量/%热解峰值温度/C干酪根类型指数/无因次镜质体反射率/%类型腐泥组壳质组镜质组惰质组秋 1T3x515.961.9081.520.6247544.861.43IIIT3x414.2935.7128.5721.434848.571.48III金 31T3x514.554.9367.8412.6846546.551.38IIIT3x44.092
21、0.4457.2218.2547246.091.41III5.9531.0143.5819.8247431.611.42III5.7230.1258.735.4347528.541.45IIIT3x315.3120.9236.9926.7847528.761.43III有机质丰度相关测试表明,研究区须家河组烃源岩总有机碳含量在 0.20%4.83%,平均为 1.36%,其中,总有机碳含量小于 1.50%的样品占总样品数的 74.1%(图 2a)。生烃潜量在 0.1813.59 mg/g,平均为 1.17 mg/g,其中,生烃潜量小于 1.00 mg/g 的样品同样占总样品数的 74.1%(图
22、2b)。0 0.5,0)0,0)0.51.00,0)1.01.50,0)1.52.00,0)2.02.50,0)2.53.03.00081624324001020304050b!#$/(mg g-1)%&(/%&(/%14.833.425.97.47.47.47.47.47.43.73.729.644.5a)*+,-$/%0 0.5,0)0,0)0.51.00,0)1.01.50,0)1.52.00,0)2.02.50,0)2.53.03.00图 2研究区须家河组泥岩样品有机质丰度特征Fig.2Abundance characteristics of organic matter in mud
23、stone samples of Xujiahe Formation in the study area34西南石油大学学报(自然科学版)2023 年2.2 烃源岩测井响应特征测井曲线是岩石物理性质变化特征的反映,也是纵向上评价岩层有机质丰度的理论基础12。前人研究12 16表明,自然伽马、声波时差、补偿密度以及地层电阻率对烃源岩层一般具有明显的响应。烃源岩中的有机质往往形成于铀含量比较高的还原环境中,而有机质对放射性元素铀具有较强的吸附作用,从而使得自然伽马值与总有机碳含量呈一定的线性关系,在有机质富集的烃源岩层,自然伽马曲线常呈现急剧增高的趋势。在正常压力的地层剖面中,反映泥岩压实程度的声
24、波时差值随其埋藏深度的增加而减小,但由于声波在有机质中的传播速率较小,因此,较高的有机质含量会促使烃源岩的声波时差值大于岩石骨架的声波时差值,从而形成异常高值。除钙质地层外,贫有机质的泥页岩一般被含盐分的地层水所饱和,电阻率较低13,但受分散于岩石骨架之中的导电性较差的干酪根影响14,与纯泥岩段电阻率相比,富含有机质的烃源岩地层电阻率有所增大,特别是进入生烃高峰之后,由于烃类流体导电性极差12,15,使得成熟烃源岩电阻率大幅增加。以砂泥岩为主的地层的岩石骨架密度一般在2.303.10 g/cm3,而干酪根密度(1.031.10 g/cm3)及烃类流体密度(0.700.98 g/cm3)远小于岩
25、石骨架密度16,当大量有机质取代烃源岩的岩石骨架时,就会使烃源层密度明显降低。结合岩性描述及实测曲线分析认为,研究区须家河组烃源岩总体表现出“三高一低”的测井响应特征,即高自然伽马(大于 120 API)、高声波时差(大于 80 s/ft)、相对高电阻率(大于 75 m)以及低补偿密度(小于 2.50 g/cm3)(图 3)。3200330034003500360037003800390040004100100400.220002330GR API/RT/(m)ACs ft/(-1)DENg cm/(-3)#150()*+,*-,*.,*/,*0,*1,23/m!#$#%#?图 3研究区须
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