基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法

技术领域

本发明涉及油田勘探开发技术领域，特别是涉及到一种基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法。

背景技术

我国近几十年陆相油气勘探实践表明，油气分布主要受到烃源岩有效供烃条件的控制。在一定埋深、温度条件下，只有当烃源岩的有机碳含量达到一定比例之后，才能有油气排出形成有效供烃。烃源岩有机碳含量越高，供烃范围内油气排出量就越高，油气资源才更加丰富。因此烃源岩的有机碳含量为油气资源评价、战略选区中的重要评价因素，有机碳含量的平面预测成为勘探部署决策中的重要研究环节。

目前对有机质丰度的预测以岩心露头样品的实际测试为主，平面辅以测井曲线拟合或者地球物理属性预测的方法。这种方法均需要大量的实际资料支撑，在勘探程度较低的地区难以开展并实现科学预测。部分学者提出有机碳含量与沉积环境具有一定的关联，但目前多以定性研究为主，未能形成有机碳含量的预测方法。

因此，亟需建立一种科学预测泥页岩有机碳分布的方法，为烃源岩有机质丰度分布的科学合理评价提供支持，为区带油气潜力评价奠定基础。

在申请号：CN201811511167.9的中国专利申请中，涉及到一种预测烃源岩有机质丰度的方法及装置。该方法包括：获取目标区域的测井曲线；根据所述测井曲线计算所述目标区域的总有机碳TOC值；根据所述目标区域的TOC值，结合测井曲线合成地震记录，进行井震标定；根据所述井震标定的结果，提取井旁道地震属性特征，建立TOC与所述地震属性特征的关系式；根据所述关系式建立目标区域TOC的空间分布。

在申请号：CN201410727185.6的中国专利申请中，涉及到一种泥页岩吸附气含量预测方法和装置，通过根据在研究区采集获得的各泥页岩样本在不同温度T下的兰氏体积VL，建立兰氏体积VL、温度T和泥页岩样本的有机质丰度TOC之间的第一关系式，以及根据各泥页岩样本在不同温度T下的兰氏压力PL，建立兰氏压力PL的对数与温度T的倒数之间的第二关系式，进而将第一关系式和第二关系式代入兰氏方程，获得温度T、压力P、泥页岩样本的有机质丰度TOC与吸附气含量V的第三关系式，最后根据第三关系式，预测研究区的吸附气含量V。

在申请号：CN201910405762.2的中国专利申请中，涉及到一种超压背景下烃源岩有机质成熟度的预测方法，该超压背景下烃源岩有机质成熟度的预测方法包括：步骤1，采集获取未熟、低熟的高丰度钻井岩心、野外样品；步骤2，开展实际地质样品高温高压模拟实验，获取实验室测试数据；步骤3，通过对岩心的实验室数据分析，获取样品在不同热演化程度的转化率参数；步骤4，利用最小二乘法获取实际区块的热演化程度计算公式系数；步骤5，根据含油气盆地地震资料及井实测数据，预测获取压力系数；步骤6，预测超压条件下有机质热演化程度平面分布特征。

以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决勘探人员想要解决有机质丰度预测的技术问题，为此我们发明了一种新的基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种为优质泥页岩展布预测、区带油气潜力评价提供技术支持的基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法，该基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法包括：

步骤1，基于研究区钻井、盆缘露头与地震资料确定目的层系展布、沉积中心与边界；

步骤2，进行岩相、元素与有机地球化学分析测试；

步骤3，建立不同离岸距离样品与离岸远近元素指标、古生产力、氧化还原程度模型；

步骤4，建立多参数与有机质丰度量化关系；

步骤5，建立有机质丰度与实际距离的量化预测模型；

步骤6，结合沉积相综合确定有机质丰度平面分布。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1，基于研究区钻井、盆缘露头的地层发育特征和岩性组合特征，结合区域地震资料解释，确定各地层层系展布。

在步骤1，针对潜在泥页岩层系，开展预探井、盆缘露头样品沉积岩相研究；根据岩性、粒度、磨圆度、颜色及岩石组分特征综合分析沉积相特征，露头、钻井元素分析结果，预测泥岩发育集中段的原始沉积水体边界；通过地层厚度与岩相组合变化，确定沉积中心。

在步骤2，针对各钻井岩心和露头点的泥岩发育层段，以一定间隔取样,测定钙Ca、铁Fe、硼B、钡Ba、锶Sr、锰Mn、钒V、镍Ni、钛Ti、铬Cr、镓Ga、镧La、镱Yb、铈Ce、铕Eu这些常量、微量与稀土元素,同时进行样品有机质丰度相关的地球化学分析测试。

在步骤3，根据各样品点地理位置，确定采样点与原始沉积水体边界的实际距离，在钻井、露头测试基础上，利用地层厚度与沉积年代、Fe/Mn、Mn/Ti、Co/Ti、(La-Yb)n这些元素指标分析离岸远近指标I

L＝f(I

在步骤3，利用钡Ba、铝Al元素测定结果，计算古生产力，建立各样品点古生产力P

P

在步骤3，利用V/Ni、U/Th、V/Cr、(Cu+Mo)/Zn这些元素指标，建立各样品氧化还原参数I

I

在步骤4，建立各沉积环境指标与有机质丰度TOC相关性模型，单要素分析有机质丰度与离岸远近指标I

TOC

TOC

TOC

在步骤4，利用多因素回归等手段，建立研究区适用的多沉积环境要素与有机质丰度的量化预测模型：

TOC＝f(P

在步骤5，将公式(2)、(3)代入到公式(7)中，将公式自变量换为离岸远近指标I

TOC＝f(L

在步骤6，以实测样品TOC为约束，结合沉积相分布认识，以计算公式8，预测不同距离原始沉积水体边界距离的沉积物有机碳平面分布。

本发明中的基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法，在地震资料基础上，通过盆缘露头样品与典型预探井的样品分析测试，提出建立沉积距离与有机碳(TOC)指标的量化关系，并预测烃源岩有机碳分布的方法。

本发明的创新点在于以下两点：第一，方法以有机质沉积与富集机理为核心，在距离沉积边界不同距离条件下，综合考虑烃源岩有机质提供、沉积、保存条件，通过量化评价，创新性建立了以沉积边界距离为关键参数的有机质丰度定量预测方法。第二，基于低勘探程度区样品实际地化测试资料缺乏的实际，以系统取样的元素分析测试结果为基础，个别钻井样品测试数据约束，创新性的提出了不过度依赖于实际地化测试、测井与地震资料的预测方法。

本发明中的有机碳含量分布预测方法，涉及沉积岩石学、元素与有机地球化学等理论方法，旨在为低勘探程度区的有机质丰度预测提供技术支持和理论依据。基于系统取心井、地震、分析化验等资料，首次建立了以沉积边界距离为关键参数的有机质丰度定量预测方法；该发明解决了陆相沉积环境烃源岩有机质分布预测精度低、对实测资料依赖强的问题，提高了泥页岩品质预测的精度，为油气资源战略选区、资源评价、页岩油气勘探与开发奠定了坚实的基础理论依据。

附图说明

图1为本发明的基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中准东南地区P

图3为本发明的一具体实施例中准东南石人沟剖面P

图4为本发明的一具体实施例中准东南地区P

图5为本发明的一具体实施例中准东南地区P

图6为本发明的一具体实施例中准东南地区P

图7为本发明的一具体实施例中准东南地区P

图8为本发明的一具体实施例中准东南地区P

图9为本发明的一具体实施例中氧化还原程度指标与TOC关系图；

图10为本发明的一具体实施例中准东南地区P

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

如图1所示，图1为本发明的基于沉积距离预测泥页岩有机碳含量分布的方法的流程图。

步骤1：基于研究区钻井、盆缘露头的地层发育特征和岩性组合特征，结合区域地震资料解释，确定各地层层系展布。

步骤2：针对潜在泥页岩层系，开展预探井、盆缘露头样品沉积岩相研究；根据岩性、粒度、磨圆度、颜色及岩石组分等特征综合分析沉积相特征，露头、钻井元素分析结果，预测泥岩发育集中段的原始沉积水体边界；通过地层厚度与岩相组合变化，确定沉积中心。

步骤3：针对各钻井岩心和露头点的泥岩发育层段，以一定间隔取样,测定钙Ca、铁Fe、硼B、钡Ba、锶Sr、锰Mn、钒V、镍Ni、钛Ti、铬Cr、镓Ga、镧La、镱Yb、铈Ce、铕Eu等常量、微量与稀土元素,同时进行样品有机质丰度相关的地球化学分析测试。

步骤4：根据各样品点地理位置，确定采样点与步骤2中原始沉积水体边界的实际距离(L，单位km)。在钻井、露头测试基础上，利用地层厚度与沉积年代、Fe/Mn、Mn/Ti、Co/Ti、(La-Yb)n等元素指标分析离岸远近指标(I

L＝f(I

步骤5：利用钡Ba、铝Al等元素测定结果，计算古生产力，建立各样品点古生产力(P)与离岸远近指标(I

P

步骤6：利用V/Ni、U/Th、V/Cr、(Cu+Mo)/Zn等元素指标，建立各样品氧化还原参数(I

I

步骤7：建立各沉积环境指标与有机质丰度(TOC)相关性模型，单要素分析有机质丰度与离岸远近指标、古生产力、氧化还原程度等参数的关系，回归单要素关系公式。

TOC

TOC

TOC

步骤8：利用多因素回归等手段，建立研究区适用的多沉积环境要素与有机质丰度的量化预测模型。

TOC＝f(P

步骤9：将步骤5、6中的相关公式代入到步骤8的公式中，结合步骤4离岸远近距离指标与实际距离的转换公式，得到TOC与实际距离的计算公式。

TOC＝f(L

步骤10：以实测样品TOC为约束，结合沉积相分布认识，以步骤9中的计算公式，预测不同距离原始沉积水体边界距离的沉积物有机碳平面分布。

以下为应用本发明的几个具体实施例。

实施例1：

在应用本发明的一具体实施例1中，选取某中-低勘探程度区块，如准噶尔盆地东南博格达山周缘为研究区，研究层位为下二叠统塔什库拉组(P

(1)利用钻井、露头和地震资料，标定研究区P

(2)根据钻井岩性与地震资料属性预测，确定地层沉积中心为博格达山周缘地区.根据岩性、粒度、磨圆度、颜色及岩石组分等特征综合分析沉积相特征，露头、钻井元素分析结果，预测了泥页岩发育段的原始沉积水体边界(图2)。

(3)针对钻井已有岩心、野外地质剖面P

(4)根据野外系统取样的地理位置，以图2中三角洲沉积相与滨浅湖沉积相的交界线为边界，确定采样点与原始沉积水体边界的距离(L，单位km)，最大距离可达39km。利用Fe/Mn、Mn/Ti、La/Yb、Co/Ti等反映离岸距离的元素指标(I

L＝-16.6ln(I

(5)利用沉积速率(Rs)、沉积物干重(P

Ba

Ba

R

Ba

P＝0.195×(Ba

建立古生产力与离岸远近指标的相关模型(图5)。

P＝-531.56×I

(6)利用V/Ni、U/Th、V/Cr、(Cu+Mo)/Zn等指标反映沉积氧化还原环境的元素参数(I

I

(7)建立有机质丰度分别与离岸远近指标、生产力、氧化还原条件的关系。

沉积离岸距离与有机质丰度呈显著负相关，即离岸越远，有机质丰度越高。据此建立离岸沉积距离元素参数(I

TOC

编制古生产力(P)与TOC相关图，表现为两者存在较好正相关关系，建立了古生产力与TOC的量化关系(图8)。

TOC

分析氧化还原环境的元素参数(I

TOC

(8)根据前述量化关系公式，建立不同离岸距离的氧化还原环境、古生产力与TOC的多元回归量化评价模型。

TOC＝f(P

通过多元回归，得到多因素约束下的有机质丰度(TOC)量化预测公式：

TOC＝1.09×e

(9)在有实测数据点控制区，利用实际样品的离岸距离、氧化还原程度和古生产力测试结果，以实测样品的TOC数据为约束，采用步骤8建立的多因素量化预测公式计算有机质丰度。

(10)针对无实测数据的低勘探程度区，将本实施例步骤(4)、(5)、(6)中建立的L与I

TOC＝1.09×e

在沉积相分布基础上，预测P

实施例2：

在应用本发明的具体实施例2中，选取某低勘探程度区块，如准噶尔盆地南缘西段为研究区，研究层位为古近系安集海河组(E

(1)利用钻井、露头和地震资料，标定研究区E

(2)针对钻井已有岩心、四棵树河、安集海河等野外地质剖面E

(3)根据岩性、粒度、磨圆度、颜色及岩石组分等特征综合分析沉积相特征，露头、钻井元素分析结果，确定原始沉积水体边界。

(4)利用Fe、Mn元素含量的比值Fe/Mn，作为反映离岸距离的元素指标(I

L＝5.23×ln(I

(5)计算不同样品点的古生产力，计算方法同实施例1；建立古生产力与离岸距离元素指标(I

P＝-280.5×I

(6)利用V/Ni元素含量比值，反映沉积氧化还原环境的元素参数(I

I

(7)建立有机质丰度分别与离岸远近指标、生产力、氧化还原条件的关系。

建立离岸沉积距离元素参数(I

TOC

编制古生产力与TOC相关图，建立了古生产力与TOC的量化关系。

TOC

分析氧化还原环境的元素参数(I

TOC

(8)根据前述量化关系公式，建立不同离岸距离的氧化还原环境、古生产力与TOC的多元回归量化评价模型。

TOC＝f(P

通过多元回归，得到多因素约束下的有机质丰度(TOC)量化预测公式：

TOC＝2.32×e

(9)在有实测数据点控制区，利用实际样品的离岸距离、氧化还原程度和古生产力测试结果，以实测样品的TOC数据为约束，采用步骤8建立的多因素量化预测公式计算有机质丰度。

(10)针对无实测数据的低勘探程度区，将本实施例步骤(4)、(5)、(6)中建立的L与I

TOC＝2.32×e

实施例3：

在应用本发明的具体实施例3中，选取吐哈盆地北缘为研究区，研究层位为二叠系中统塔尔朗组(P

(1)利用钻井、露头和地震资料，标定研究区P

(2)针对钻井已有浅钻孔岩心、塔尔朗沟、东沟等野外地质剖面P

(3)根据岩性、粒度、磨圆度、颜色及岩石组分等特征综合分析沉积相特征，露头、钻井元素分析结果，确定原始沉积水体边界。

(4)利用Fe、Mn元素含量的比值Fe/Mn，作为反映离岸距离的元素指标(I

L＝7.67×ln(I

(5)计算不同样品点的古生产力，计算方法同实施例1；建立古生产力与离岸距离元素指标(I

P＝-177.9×I

(6)利用V/(V+Ni)元素含量比值，反映沉积氧化还原环境的元素参数(I

I

(7)建立有机质丰度分别与离岸远近指标、生产力、氧化还原条件的关系。

建立离岸沉积距离元素参数(I

TOC

编制古生产力(P)与TOC相关图，建立了古生产力与TOC的量化关系。

TOC

分析氧化还原环境的元素参数(I

TOC

(8)根据前述量化关系公式，建立不同离岸距离的氧化还原环境、古生产力与TOC的多元回归量化评价模型。

TOC＝f(P

通过多元回归，得到多因素约束下的有机质丰度(TOC)量化预测公式：

TOC＝2.77×e

(9)在有实测数据点控制区，利用实际样品的离岸距离、氧化还原程度和古生产力测试结果，以实测样品的TOC数据为约束，采用步骤8建立的多因素量化预测公式计算有机质丰度。

(10)针对无实测数据的低勘探程度区，将本实施例步骤(4)、(5)、(6)中建立的L与I

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。