碳酸盐岩台地咸化环境烃源岩发育确定方法及装置

技术领域

本申请涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种碳酸盐岩台地咸化环境烃源岩发育确定方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

碳酸盐岩台地咸化环境能否发育具有一定规模的有效烃源岩是制约我国海相盆地碳酸盐岩-膏盐岩组合领域评价的关键问题之一。尽管在蒸发台地内部沉积物中发现了一些有效烃源岩，但其分布规律和分布规模都不明确，如何客观评价碳酸盐岩台地咸化环境是否发育有烃源岩是目前油气勘探面临的一个关键地质问题。

发明内容

本申请实施例提供一种碳酸盐岩台地咸化环境烃源岩发育确定方法，用以准确、客观的确定碳酸盐岩台地咸化环境中是否发育了烃源岩，该方法包括：

获取单井的测井资料及单井所在碳酸盐岩台地咸化环境岩石层段的环境参数，所述环境参数包括古海水盐度、古气候类型和沉积环境类型；将测井资料输入有机碳含量(Total Organic Carbon，TOC)计算模型，计算单井所在岩石层段的TOC；如果TOC处于预设TOC范围内且环境参数符合烃源岩发育条件，则确定单井所在岩石层段发育有烃源岩。

本申请实施例提供一种碳酸盐岩台地咸化环境烃源岩发育确定装置，用以准确、客观的确定碳酸盐岩台地咸化环境中是否发育了烃源岩，该装置包括：

获取模块，用于获取单井的测井资料及单井所在碳酸盐岩台地咸化环境岩石层段的环境参数，所述环境参数包括古海水盐度、古气候类型和沉积环境类型；确定模块，用于根据获取模块获取的测井资料确定单井所在岩石层段的岩石岩性；计算模块，用于将测井资料输入与确定模块确定的岩石岩性对应的有机碳含量TOC计算模型，计算单井所在岩石层段的TOC，所述TOC计算模型根据测井资料与TOC的关联关系确定；所述确定模块，还用于当计算模块计算得到的TOC处于预设TOC范围内且获取模块获取的环境参数符合烃源岩发育条件时，确定单井所在岩石层段发育有烃源岩。

本申请实施例中，利用测井资料与TOC计算模型计算TOC，并通过环境参数及与环境参数对应的烃源岩发育条件约束TOC计算结果，从而得到碳酸盐岩台地咸化环境是否发育了烃源岩的评价结果。该评价结果准确、客观，为油气勘探提供了可靠依据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请实施例中一种碳酸盐岩台地咸化环境烃源岩发育确定方法的流程图；

图2为本申请实施例中不同岩性岩石的TOC测定结果示意图；

图3(a)为本申请实施例中TOC与测井值GR之间的建模结果示意图；

图3(b)为本申请实施例中TOC与测井值lgRt之间的建模结果示意图；

图3(c)为本申请实施例中TOC与测井值AC之间的建模结果示意图；

图4为本申请实施例中TOC实测值与预测值之间的相关关系的示意图；

图5为本申请实施例中TOC与Z值的关系示意图；

图6为本申请实施例中TOC与Sr/Ba的关系示意图；

图7为本申请实施例中TOC与Sr/Cu的关系示意图；

图8(a)为本申请实施例中TOC与盐岩含量的关系示意图；

图8(b)为本申请实施例中TOC与石膏含量的关系示意图；

图9为本申请实施例中TOC与V/(V+Ni)的关系示意图；

图10为本申请实施例中碳酸盐岩台地咸化环境烃源岩发育确定装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。

本申请实施例提供了一种碳酸盐岩台地咸化环境烃源岩发育确定方法，如图1所示，该方法包括步骤101至步骤104：

步骤101、获取单井的测井资料及单井所在碳酸盐岩台地咸化环境岩石层段的环境参数。

其中，环境参数包括古海水盐度、古气候类型和沉积环境类型。

事实上，TOC变化受多种因素影响，除了岩石岩性以外，还受古海水盐度、古气候条件和沉积物的沉积环境等众多因素的影响，仅仅依靠测井资料判断碳酸盐岩台地咸化环境中是否发育有烃源岩的判断结果可能存在误差，所以还需要诸如古海水盐度等参数对判断结果进行约束。因此，在本申请实施例中，同时获取了单井的测井资料以及单井所在碳酸盐岩台地咸化环境岩石层段的环境参数。

步骤102、根据测井资料确定单井所在岩石层段的岩石岩性。

岩石岩性是指反映岩石特征的一些属性，如颜色、成分、结构、胶结物、胶结类型或特殊矿物等。例如，肖尔布拉克剖面沙依里克组存在如下几种岩性的岩石：浅灰色白云岩、灰色白云岩、深灰色白云岩和灰色含泥白云岩等。

步骤103、将测井资料输入与岩石岩性对应的TOC计算模型，计算单井所在岩石层段的有机碳含量TOC。

其中，TOC计算模型根据测井资料与TOC的关联关系确定，TOC计算模型根据如下方法获取：

通过采集的岩石样品测定发育了烃源岩的岩石的测井资料；按照岩石岩性的不同，分别利用回归分析确定每种岩性岩石的测井资料中，与TOC相关联的关联测井参数；利用多元回归分析，分别确定利用每种岩性岩石的关联测井参数计算TOC的TOC计算模型。

示例性的，本申请实施例中对塔里木盆地的1条露头剖面和4口钻井以及鄂尔多斯盆地12口钻井进行了系统取样，并测定了不同岩性岩石的TOC，测定结果如图2和下表一所示，图2中列出了白云岩、灰岩、膏质泥岩和含盐白云岩等四种不同岩性岩石的TOC最小值、平均值和最大值；表一中示出了肖尔布拉克剖面不同层位的岩石的岩性及对应的TOC。从表一和图2来看，含盐白云岩和含泥白云岩的TOC相对较高。

表一

由于通过岩石样品测定岩石的TOC所需耗费的时间较长且操作流程较为复杂，为了能够方便、快捷的确定TOC，在本申请实施例中，建立了测井资料与TOC之间的关联关系，从而可以通过测井资料直接计算TOC。

具体的，针对白云岩和含泥/泥质白云岩的53个测井值，分别对每个测井值进行TOC建模。图3(a)、图3(b)和图3(c)示例性的给出了TOC与测井值GR、lgRt、AC之间的建模结果，从该建模结果上可以看出，TOC与GR的相关系数为R

在确定TOC的关联测井参数之后，根据TOC与关联测井参数GR和lgRt进行多元回归分析，得到TOC计算模型：

TOC＝0.0081GR+0.1003(lgRt)-0.0166

如图4所示，TOC实测值与预测值的相关系数R

需要注意的是，上述计算模型针对一种岩性岩石，对其他岩性岩石，则需重新建立TOC计算模型，也就是说，不同岩性岩石对应不同的TOC计算模型。

步骤104、如果TOC处于预设TOC范围内且环境参数符合烃源岩发育条件，则确定单井所在岩石层段发育有烃源岩。

其中，预设TOC范围为TOC＞0.5％。

环境参数包括古海水盐度、古气候条件和沉积环境。与古海水盐度对应的烃源岩发育条件包括：Z值处于第一预设范围内；或者，Sr/Ba的值处于第二预设范围内；其中，Z值和Sr/Ba的值均可以用于反映沉积时的古海水盐度。与古气候类型对应的烃源岩发育条件包括：古气候类型为温暖湿润；其中，当岩石的Sr/Cu的值处于第三预设范围内时，岩石所处的古气候类型为温暖湿润气候。与沉积环境类型对应的烃源岩发育条件包括：沉积环境类型为弱还原环境；其中，当岩石的V/(V+Ni)的值处于第四预设范围内时，岩石所处的沉积环境类型为弱还原环境。

下面将分别介绍上述三种烃源岩发育条件的确定方法。

1、古海水盐度

Z值的第一预设范围通过碳氧同位素法确定。具体的，利用碳氧同位素法计算待测定的单井所在岩石层段的岩石样品的Z值，并测定相同岩石样品的TOC，将同一岩石样品测得的Z值和TOC作为一组数据，不同岩石样品可以测得多组数据；根据不同岩石样品测定的Z值和TOC，确定当TOC处于预设TOC范围内时的Z值范围，作为第一预设范围。也即，将同一块岩石样品测定的Z值和TOC值作为一组点坐标，多组岩石样品测定的Z值和TOC值可以组成多组点坐标，如图5所示，将多组点坐标在坐标系中标示出来，可以确定当TOC处于预设TOC范围内的Z值范围。

从岩石样品的统计结果来看，烃源岩发育程度与沉积期海水盐度(即古海水盐度)有关。如图5所示，为TOC与Z值的关系图，图5横坐标为利用碳氧同位素计算的Z值，纵坐标为样品TOC，可以看出随着Z值的增大，TOC表现为先升后降的趋势。图5中示例性给出的岩石样品测定结果显示，当Z值处于122.5～125时，有机质最富集，TOC＞0.5％。这反映了半咸水环境有利于生物繁盛，当海水盐度过大时，不利于生物生存，生物种类和总量均减少，导致TOC降低。

Sr/Ba的值的第二预设范围通过微量元素分析法确定。具体的，利用微量元素分析法计算待测定的单井所在岩石层段的岩石样品的Sr/Ba的值，并测定相同岩石样品的TOC；根据不同岩石样品测定的Sr/Ba的值与TOC，确定当TOC处于预设TOC范围内时的Sr/Ba的值的范围，作为第二预设范围。如图6所示，将同一块岩石样品测定的Sr/Ba的值与TOC作为一个点坐标，采集的多种岩石样品测量得到多组Sr/Ba的值与TOC组成的点坐标，如图6所示，将点坐标表示在坐标系中，可以确定当TOC处于预设TOC范围内的Sr/Ba的值的范围。

通常认为当Sr/Ba大于1时，反应咸水环境，比值越大，水体盐度越高。图6中示例性给出的岩石样品测定结果表明TOC大于0.5样品的Sr/Ba比值集中在1-4这个区间内，主体为略高于正常海水的盐度范围。

需要说明的是，不同区域的环境存在差异，因此第一预设范围和第二预设范围也存在差异，每个区域所使用的第一预设范围和第二预设范围均需要通过当前区域采集的岩石样品的参数测量来确定。

2、古气候条件

Sr/Cu的值的第三预设范围通过微量元素分析法确定。具体的，利用微量元素分析法计算岩石样品的Sr/Cu的值，并测定相同岩石样品的TOC；根据不同岩石样品测定的Sr/Cu的值，确定当TOC处于预设TOC范围内时的Sr/Cu的值的范围，作为第三预设范围。与确定Z值范围和Sr/Ba的值的范围时类似，如图7所示，将Sr/Cu的值与TOC值标示在坐标系中，可以确定当TOC处于预设TOC范围内的Sr/Cu的值的范围。

以图7中的某地区为例，当Sr/Cu大于10，为炎热干旱气候，蒸发作用强烈；当Sr/Cu小于10，气候相对温湿，蒸发作用较弱。如图7所示的TOC与Sr/Cu的关系可见，Sr/Cu与TOC呈负相关关系，也就是说高TOC与低Sr/Cu相对应。可见，与干热气候的强蒸发环境相比，相对温暖湿润气候的弱蒸发环境更有利于烃源岩形成，这种气候条件下具有更高的有机碳含量。

需要说明的是，考虑到不同区域的环境存在差异，因此，需要测定每个区域中使用的第三预设范围。

3、沉积环境

V/(V+Ni)的值的第四预设范围通过微量元素分析法确定。具体的，利用微量元素分析法计算岩石样品的V/(V+Ni)的值，并测定相同岩石样品的TOC；根据不同岩石样品测定的V/(V+Ni)的值与TOC，确定当TOC处于预设TOC范围内时的V/(V+Ni)的值的范围，作为第四预设范围。与确定Z值范围、Sr/Ba的值的范围和Sr/Cu的范围时类似，如图9所示，将V/(V+Ni)的值与TOC值标示在坐标系中，可以确定当TOC处于预设TOC范围内的V/(V+Ni)的值的范围。

本申请实施例中，利用微量元素分析法建立沉积环境与TOC响应关系。如图8(a)和图8(b)所示，高TOC样品与盐岩含量呈正相关关系，与石膏含量负相关关系，这是因为石膏沉积环境水体较不稳定，为氧化或弱还原环境，而盐岩沉积环境水体较稳定，为还原环境。由此可见还原环境更有利于有机质保存。

V/(V+Ni)能够反映水体氧化还原程度，以图9中所示的某区域为例，当V/(V+Ni)大于0.84，为厌氧环境，当V/(V+Ni)介于0.6-0.8之间，为贫氧环境。图9表明，TOC大于0.5的样品V/(V+Ni)普遍大于0.7，总体反应了弱还原-还原环境。

同样的，不同区域中使用的第四预设范围需要通过该区域的岩石样品进行实际测定。

通过以上综合分析，利用测井资料计算烃源岩发育段，利用稳定同位素和常微量元素获得古海水盐度、古气候条件和氧化还原环境信息，用来约束测井解释结果，从而得到碳酸盐岩台地咸化环境是否发育了烃源岩的评价结果。

本申请实施例中，利用测井资料与TOC计算模型计算TOC，并通过环境参数及与环境参数对应的烃源岩发育条件约束TOC计算结果，从而得到碳酸盐岩台地咸化环境是否发育了烃源岩的评价结果。该评价结果准确、客观，为油气勘探提供了可靠依据。

本申请实施例提供了一种碳酸盐岩台地咸化环境烃源岩发育确定装置，如图10所示，该装置1000包括获取模块1001、确定模块1002和计算模块1003。

其中，获取模块1001，用于获取单井的测井资料及单井所在碳酸盐岩台地咸化环境岩石层段的环境参数，环境参数包括古海水盐度、古气候类型和沉积环境类型。

确定模块1002，用于根据获取模块1001获取的测井资料确定单井所在岩石层段的岩石岩性。

计算模块1003，用于将测井资料输入与确定模块1002确定的岩石岩性对应的有机碳含量TOC计算模型，计算单井所在岩石层段的TOC，TOC计算模型根据测井资料与TOC的关联关系确定。

确定模块1002，还用于当计算模块1003计算得到的TOC处于预设TOC范围内且获取模块1001获取的环境参数符合烃源岩发育条件时，确定单井所在岩石层段发育有烃源岩。

在本申请实施例的一种实现方式中，装置1000还包括：

测定模块1004，用于通过采集的岩石样品测定发育了烃源岩的岩石的测井资料。

确定模块1002，用于按照岩石岩性的不同，分别利用回归分析确定每种岩性岩石的测井资料中，与TOC相关联的关联测井参数。

确定模块1002，还用于利用多元回归分析，分别确定利用每种岩性岩石的关联测井参数计算TOC的TOC计算模型。

在本申请实施例的一种实现方式中，与古海水盐度对应的烃源岩发育条件包括：Z值处于第一预设范围内，Z值用于反映沉积时的古海水盐度；或者，Sr/Ba的值处于第二预设范围内，Sr/Ba的值用于反映沉积时的古海水盐度。

在本申请实施例的一种实现方式中，获取模块1001通过如下方法确定第一预设范围：

利用碳氧同位素法计算单井所在岩石层段的岩石样品的Z值，测定相同岩石样品的TOC；根据不同岩石样品测定的Z值和TOC，确定当TOC处于预设TOC范围内时的Z值范围，作为第一预设范围。

在本申请实施例的一种实现方式中，获取模块1001通过如下方法确定第二预设范围：

利用微量元素分析法计算单井所在岩石层段的岩石样品的Sr/Ba的值，测定相同岩石样品的TOC；根据不同岩石样品测定的Sr/Ba的值与TOC，确定当TOC处于预设TOC范围内时的Sr/Ba的值的范围，作为第二预设范围。

在本申请实施例的一种实现方式中，与古气候类型对应的烃源岩发育条件包括：岩石的Sr/Cu的值处于第三预设范围内，Sr/Cu的值用于反映岩石所处的古气候类型。

在本申请实施例的一种实现方式中，获取模块1001通过如下方法确定第三预设范围：

利用微量元素分析法计算单井所在岩石层段的岩石样品的Sr/Cu的值，测定相同岩石样品的TOC；根据不同岩石样品测定的Sr/Cu的值和TOC，确定当TOC处于预设TOC范围内时的Sr/Cu的值的范围，作为第三预设范围。

在本申请实施例的一种实现方式中，与沉积环境类型对应的烃源岩发育条件包括：沉积环境类型为弱还原环境；其中，当岩石的V/(V+Ni)的值处于第四预设范围内时，岩石所处的沉积环境类型为弱还原环境。

在本申请实施例的一种实现方式中，获取模块1001通过如下方法确定第四预设范围：

利用微量元素分析法计算单井所在岩石层段的岩石样品的V/(V+Ni)的值，测定相同岩石样品的TOC；根据不同岩石样品测定的V/(V+Ni)的值与TOC，确定当TOC处于预设TOC范围内时的V/(V+Ni)的值的范围，作为第四预设范围。

在本申请实施例的一种实现方式中，预设TOC范围为TOC＞0.5％。

本申请实施例中，利用测井资料与TOC计算模型计算TOC，并通过环境参数及与环境参数对应的烃源岩发育条件约束TOC计算结果，从而得到碳酸盐岩台地咸化环境是否发育了烃源岩的评价结果。该评价结果准确、客观，为油气勘探提供了可靠依据。

本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现步骤101至步骤104及其各种实现方式中任一方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行步骤101至步骤104任一方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。