袁彩萍，徐思煌，薛 罗

(1.中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室，武汉 430074;2.中国石油勘探开发研究院西北分院，兰州 730020)

烃源岩评价是含油气盆地油气资源评价的重要基础。由于烃源岩样品的地球化学测试受样品来源、分布及测试费用的限制，以往基于烃源岩样品测试所做的烃源岩评价难免存在片面性。而烃源岩测井预测及评价则不受岩石样品的限制，纵向分辨率高，不仅能获得连续的有机质含量资料，而且还能提供烃源岩厚度[1－2］。这对于合理识别烃源岩垂向分布的非均质性，评价烃源岩生烃潜力以及据此开展油气资源评价都具有重要的实际意义，近年来取得长足进展并得到广泛运用[3－5］。本文综合声波时差、自然伽马、电阻率、密度和中子孔隙度等5种测井参数，建立了多元回归预测模型，计算了惠州凹陷12口钻井主力烃源岩的有机质丰度及各级烃源岩厚度，并分析了优质烃源岩分布特征及成藏贡献。

1 原理与方法

烃源岩评价包括质、量两方面。烃源岩品质评价的主要参数是总有机碳含量(TOC)，烃源岩数量评价的主要参数是厚度。因此建立TOC与测井参数之间的响应关系，既可以根据测井资料预测有机碳含量，亦可以计算不同有机质丰度的烃源岩厚度。人们最早发现的是页岩的放射性同有机质含量存在一定关系[6］，后来相继认识到烃源岩有机质丰度与伽马、密度、声波以及电阻率等不同测井参数之间的响应关系，并运用这些测井来识别烃源岩和定量预测有机碳含量[7－9］。预测模型也从单参数等效体积构成模型[6，9］、双参数交会图半定量模型[10］，逐渐发展为多参数回归方程定量模型[1，11］、ΔLogR 技术[12］以及模糊识别预测模型[13］等。

珠江口盆地文昌组烃源岩TOC的测井响应研究表明:TOC与电阻率、中子孔隙度、声波时差及自然伽马等测井值均呈较弱正相关关系，而与密度测井值则呈较弱负相关关系，但建立TOC与此五种测井参数之间的五元回归方程定量预测模型(式1)，则呈显著的复相关关系，复相关系数明显高于与每一种测井参数的相关系数[1］。说明用这种五元回归模型进行有机碳含量测井预测可取得更佳效果。

式中:w(TOC)为烃源岩总有机碳含量;Rt、γ、Δt、φN、ρ分别为电阻率、自然伽马、声波时差、中子孔隙度和密度等测井曲线取值;ki(i=1，2，3，4，5)为待定系数;C为常数。

具体方法为，首先对测井数据品质进行分析，确保所用数据合格;之后获得实测TOC样品所对应深度的烃源岩小层之 γ、Δt、Rt、φN、ρ等5 种测井参数值;其次利用多元统计软件建立实测TOC与测井参数之间的定量预测模型，经TOC实测值与预测值的相对误差检验达到要求后，再以此模型计算出烃源岩井段有机碳含量的连续分布值，并根据烃源岩有机碳评价标准，获得不同有机质丰度烃源岩的厚度数据。在建立预测模型时，根据钻井实测TOC资料情况，既可建立单井模型，也可综合多井建立研究区的统一模型。

2 预测模型建立

2.1 烃源岩基本特征

珠江口盆地包括北部断阶带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带和南部隆起带5个近NE走向的一级构造单元，其中北部坳陷带包括珠一坳陷与珠三坳陷[14］。研究区惠州凹陷位于珠一坳陷的中段，古近系由惠西、惠北、惠南与惠东4个半地堑和半地堑之间的惠中、惠东2个低凸起组成[15］，发育始新统文昌组、始新—渐新统恩平组2套主力烃源岩[16－17］，文昌组、恩平组的每一个沉积中心构成一个生烃洼陷。

文昌组整体上为中深湖相和浅湖相碎屑岩系沉积，在继承性洼陷中心部位文昌组累积厚度最大可达2 500 m。下部为砂岩夹薄层状泥岩或砂泥岩互层，向上以泥岩为主。文昌组深灰色泥质烃源岩有机质类型以Ⅰ－Ⅱ1型为主[17－18］;统计凹陷内文昌组195个烃源岩样品实测TOC平均值为1.69%，最高可达7.75%。

恩平组主要为一套湖沼相沉积，在洼陷中心地层厚度最大可达3 000 m。岩性下部砂岩夹泥岩，上部为泥岩与砂岩不等厚互层夹煤层。恩平组烃源岩包括泥质岩、高碳烃源岩(即碳质泥岩或煤系)2 种，泥质烃源岩有机质类型主要为Ⅱ1－Ⅱ2[17－18］;样品实测TOC比文昌组要高，统计凹陷中488个恩平组泥质烃源岩样品实测TOC平均为2.03%，而45个恩平组碳质泥岩或煤系地层样品的TOC平均为 32.85%。

2.2 模型建立

考虑到不同沉积环境下形成的岩层其岩电关系存在较大的差异性，本次研究将中深湖相和浅湖相的文昌组与湖泊—沼泽相的恩平组分别建立测井预测模型，而且恩平组中泥质烃源岩与高碳的碳质泥岩或煤系地层TOC的测井响应特征也不同，因此在建立恩平组泥质烃源岩测井预测模型时，不考虑高碳的碳质泥岩和煤层的样品。

表1 珠江口盆地惠州凹陷泥质烃源岩TOC测井预测模型Table 1 TOC predication models with well logging for mudstones in Huizhou Sag，Pearl River Mouth Basin

惠州凹陷钻遇恩平组的钻井中，同时具备实测TOC数据与配套5种测井资料的共有11口井，其中有W02、W08、W09和W11等4口井恩平组井段实测TOC数据较多，足以建立单井的预测模型;结合此4 口井与其他7口井(W03、W04、W05、W06、W07、W10与W12)可建立惠州凹陷恩平组综合模型(表1)。而钻遇文昌组时，具备实测TOC数据与配套测井资料的只有6口井，仅W07井的文昌组井段实测TOC数据足以建立单井的预测模型;结合该井与其他 5口井(W01、W02、W03、W04与W06)也可建立文昌组综合模型(表1)。显然，单井预测模型的复相关系数高于综合预测模型，这是由于单井之间存在一定差异，因此多井综合模型一般应用于那些实测TOC少而不能建立本井模型的钻井。此外，单井预测模型中测井参数的系数正、负不一，同样也显示了井间的差异性;根据多元统计理论，多元回归方程中各参数的系数不再反映该参数的特殊含义，这不同于一元回归方程。Fertl等建立的四元回归模型同样也显示了回归系数变化的特点[11］。

3 预测结果及评价

3.1 预测效果分析

利用上述的烃源岩TOC定量预测模型，对惠州凹陷12口井文昌组与恩平组进行了全井段烃源岩TOC的预测。其中 W02、W08、W09、W11井的恩平组，W07井的文昌组利用其自身井模型预测;而 W03、W04、W05、W06、W07、W10 与 W12 等井的恩平组，W01、W02、W03、W04 与 W06 等井的文昌组，由于实测TOC数据较少，故利用上述综合预测模型进行预测。

以W07井为例(图1)，该井文昌组实测TOC数据多，实测TOC散点基本都落在预测TOC曲线附近，说明预测效果良好。该井恩平组实测TOC数据不多，预测TOC曲线是根据恩平组综合模型获得的，即便如此，实测TOC散点与TOC预测结果曲线仍吻合较好。图1还说明，烃源岩TOC测井预测结果，不仅能获得连续的有机质含量数据，而且还能提供不同有机质丰度的烃源岩厚度资料。

通过计算预测TOC的相对误差，发现应用单井模型的预测结果相对误差在20%以内的占预测总数的69.03%，20% ～30%之间的占15.92%;而应用综合模型预测结果相对误差在20%以内的占66%，20% ～30%之间的占8.0%(图2)，说明单井模型预测效果总体上优于综合模型预测效果。

3.2 TOC纵向分布特征

根据单井连续的TOC预测曲线，可以得到各井不同有机质丰度烃源岩的发育状况。由于文昌组、恩平组有机质类型不同[17－18］，故分别采用不同的TOC标准进行评价。采用我国陆相湖泊泥质烃源岩评价标准[19］，Ⅰ－Ⅱ1型干酪根为主的文昌组以0.3%作为烃源岩TOC 下限，0.3% ＜w(TOC)＜0.5%为差烃源岩，0.5% ＜w(TOC)＜1.0% 为中等烃源岩，1.0% ＜w(TOC)＜2.0%为好烃源岩，w(TOC)＞2.0%为很好烃源岩;Ⅱ2－Ⅲ型干酪根为主的恩平组以0.5%作为烃源岩 TOC下限，0.5% ＜w(TOC)＜1.0%为差烃源岩，1.0% ＜w(TOC)＜2.5%为中等烃?源岩，2.5% ＜w(TOC)＜4.0% 为好烃源岩，w(TOC)＞4.0%为很好烃源岩。

图1 珠江口盆地惠州凹陷W07井主力烃源岩测井评价成果Fig.1 Evaluation of main source rocks by logging，well W07，Huizhou Sag，Pearl River Mouth Basin

图2 单井和综合模型预测TOC相对误差范围对比Fig.2 Error analysis of TOC predicted by individual well model and collective model

按照上述评价标准，各井好+很好、中等、差烃源岩预测厚度结果如表2所示。W09井恩平组烃源岩最厚(1 010.4 m)，其中达到中等及以上的烃源岩厚度为445.3 m;W07井恩平组烃源岩最薄(133.5 m)，中等及以上级别烃源岩厚115.8 m。整体而言，本次所预测的恩平组11口井中，8口井中等烃源岩占总烃源岩厚度50%以上;好+很好烃源岩厚度不足20%的有10口井。说明惠州凹陷恩平组烃源岩厚度较大，其中以发育中等烃源岩为主，好烃源岩的厚度比例很低。

表2 珠江口盆地惠州凹陷单井烃源岩预测厚度及评价结果Table 2 Prediction thickness and evaluated rank of source rocks in single well in Huizhou Sag，Pearl River Mouth Basin

该区钻遇文昌组井数量有限，所选6口井中以W04井预测的文昌组烃源岩厚度最大(363.5 m)，达到中等及以上标准的烃源岩厚度为360.9 m;W07井文昌组烃源岩最薄(78 m)。文昌组6口井烃源岩预测结果表明，除了W04井好+很好烃源岩比例为53.9%外，其余5口井好+很好烃源岩比例均达到75%以上，有3口井达到85%以上，W07井更是高达94.9%。可见，预测井中文昌组烃源岩较恩平组薄，但以发育好及很好烃源岩为主，中等烃源岩厚度比例较低。

根据TOC预测结果来看，文昌组烃源岩整体优于恩平组烃源岩。勘探证实该地区烃源岩生油贡献主要为文昌组，其次为恩平组[17］。

3.3 横向变化规律

研究涉及的12口井分布于不同构造部位，其中惠西半地堑 5 口井(W01、W02、W03、W04、W05)，惠东半地堑3 口井(W06、W07、W08)，惠北半地堑(W09、W10)与惠南半地堑(W11、W12)各2口井。将各井预测烃源岩厚度标注在平面图上，以期能在一定程度上显示出不同部位烃源岩厚度横向差异性(图3)。

预测恩平组烃源岩厚度显示，烃源岩厚度总体上较大，而且横向变化相对比较稳定，4个半地堑均体现了中等烃源岩厚度最大、差烃源岩次之、好+很好烃源岩厚度最小的共同特点。相比较而言，在惠西半地堑恩平组烃源岩平均厚度最厚，惠南半地堑次之，惠北与惠东半地堑最薄(图3a)。

图3 珠江口盆地惠州凹陷恩平组与文昌组各级烃源岩预测厚度Fig.3 Predicted thickness of source rocks of different ranks from Enping and Wenchang Formations in Huizhou Sag，Pearl River Mouth Basin

预测文昌组烃源岩厚度显示，烃源岩总厚度都比较薄，但惠西半地堑比惠东半地堑更厚，惠南、惠北半地堑缺乏文昌组预测资料。而且，文昌组的好+很好烃源岩厚度占绝对优势，惠西半地堑比惠东半地堑好+很好烃源岩厚度比例更高(图3b)。

综合文昌组与恩平组预测结果，横向上惠西半地堑古近系烃源岩发育最优，惠东半地堑次之，惠南与惠北半地堑最劣。

根据“源控论”[20－21］基本观点，应用上述烃源岩测井预测及评价结果不难解释，为什么惠州凹陷目前发现的新近系油气藏大部分由惠西半地堑文昌组提供油源[18］。

值得一提的是，由于生烃洼陷中心部位均缺乏钻井，受井位分布的限制，基于钻井的烃源岩测井预测及评价难于有效地揭示生烃洼陷中心的烃源岩厚度情况。目前位于洼陷边缘的钻井钻遇文昌组地层厚度较薄，但依据预测结果推测，在洼陷中心文昌组好烃源岩的厚度应该更大。在层序地层与沉积相分析基础上，利用测井与地震资料的综合地球物理预测与评价技术，应该能更有效地刻画生烃洼陷范围内的烃源岩三维空间分布特征[22－23］。

4 结论

(1)利用声波时差、自然伽马、电阻率、密度和中子孔隙度等5种测井资料综合建立的五元回归预测模型，对烃源岩有机质含量的定量预测是行之有效的。既可查明缺乏实测TOC值的井段烃源岩有机质丰度，又可按测井曲线获得不同丰度烃源岩的厚度信息。其中，单井模型预测效果比综合模型更佳。

(2)惠州凹陷12口钻井TOC的测井预测结果显示，按照陆相湖泊泥质烃源岩标准，Ⅱ2－Ⅲ型干酪根为主的恩平组泥质烃源岩(不包括碳质泥岩)以中等烃源岩居多，其次为差烃源岩，好烃源岩厚度比例很低。而Ⅰ－Ⅱ1型干酪根为主的文昌组泥质烃源岩以好的烃源岩为主，中等烃源岩厚度比例一般很低。说明文昌组烃源岩品质上整体优于恩平组烃源岩。

(3)横向上，惠州凹陷不同半地堑钻井揭示的古近系烃源岩发育存在一定差异，惠西半地堑烃源岩最优，其次为惠东半地堑，惠南、惠北半地堑烃源岩相对不够发育。

(4)烃源岩测井预测与评价方法，虽然能够获得良好的纵向(一维)预测效果，但毕竟受钻井深度与井位分布所限，仍然难以揭示生烃洼陷中心部位这类无井或少井区烃源岩的客观特征。因此，有必要进一步探索对钻井依赖度更低的井—震结合综合地球物理预测与评价烃源岩技术。

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