CN110568501A - 一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：确定输入参数数据；确定目标地层中烃源岩的纵向单元数目和纵向单元属性；确定目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数；根据烃源岩的等效分布指数，确定烃源岩在目标地层纵向的分布位置，根据烃源岩的分散系数，确定烃源岩在目标地层纵向的离散程度。本发明能够定量描述不同品质烃源岩在地层中的纵向分布特征，以便于简易、直观、准确地开展地层中烃源岩评价。

Description

一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法

技术领域

本发明涉及一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，属于石油地质勘探开发技术领域。

背景技术

在以烃源岩为主的地层中，烃源岩在纵向上往往是分散分布的。一套纵向连续分布的烃源岩中经常见到微细的层理或纹理构造，它们或是由不同的岩性组成，或是由不同的颜色构成。由于这些不同纹层烃源岩在有机碳含量上存在较大差异，这些差异造成了烃源岩纵向上的非均质性，因此，烃源岩的相关研究需要针对这种纵向非均质性进行表征。

现有烃源岩描述工作中，由于数据限制，因此，往往将整套烃源岩作为一个整体，纵向上使用统一的参数(如平均有机质丰度、成熟度等)对其进行表征。但是，由于烃源岩成熟度在纵向上存在差异，特别是当一套烃源岩厚度较大时，其顶部和底部的热演化程度差别很大，导致产烃率差别很大，此时采用某一点或某几点的产烃率代替整套烃源岩的产烃率计算得到的生烃量误差较大，而且通过平均值也无法表达烃源岩在地层中的纵向分布位置和连续(分散)分布状况。因此，在描述烃源岩特征时，烃源岩纵向非均质特征与烃源岩有机质丰度等参数一样，也应当是反映烃源岩属性的关键参数之一，应当重视。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其能够定量描述不同品质烃源岩(纵向上类型相同，丰度存在差异)在地层中的纵向分布特征，以便于简易、直观、准确地开展地层中烃源岩评价。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，包括以下步骤：确定输入参数数据；确定目标地层中烃源岩的纵向单元数目和纵向单元属性；确定目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数；根据烃源岩的等效分布指数，确定烃源岩在目标地层纵向的分布位置，根据烃源岩的分散系数，确定烃源岩在目标地层纵向的离散程度。

在一个具体实施例中，确定整个目标区域所有目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数的平面分布图。

在一个具体实施例中，根据沉积相资料，确定沉积物源主方向，采用克里金插值算法确定整个目标区域所有目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数的平面分布图，其中，克里金主方向为沉积物源主方向。

在一个具体实施例中，输入参数数据包括目标地层和烃源岩不同深度的岩性、孔隙度、密度和有机碳数据体。

在一个具体实施例中，利用目标地层的地震数据进行地震地质反演后得到目标地层和烃源岩不同深度的岩性、密度、孔隙度和有机碳数据体；或者利用目标地层的钻井、地震和构造层位数据，通过空间插值方式得到目标地层和烃源岩不同深度的岩性、密度、孔隙度和有机碳数据体；或者利用钻井数据中的录井数据确定目标地层和烃源岩不同深度的岩性，并利用钻井数据中的测井数据确定目标地层不同深度的密度、孔隙度和有机碳数据体。

在一个具体实施例中，根据输入参数数据的采样率，确定目标地层的纵向步长的极小值，对目标地层的纵向位置进行单元划分。

在一个具体实施例中，确定目标地层纵向单元中有机碳大于烃源岩有机碳下限值的泥岩单元为烃源岩单元，并确定烃源岩的纵向单元数目；烃源岩有机碳的下限值为5％。

在一个具体实施例中，确定目标地层中烃源岩的纵向单元属性值包括烃源岩纵向单元的深度、密度、孔隙度和有机碳数据。

在一个具体实施例中，首先，确定烃源岩中第i单元的加权参数，接着，确定烃源岩加权参数平均值，然后，确定目标地层中烃源岩的等效埋深和等效分布指数；

确定烃源岩中第i单元的加权参数所依据的公式为：

K_i＝C_i·ρ_i(1-Φ_i) (3)

式中，K_i为烃源岩中第i单元的加权参数，C_i为烃源岩中单元i的平均有机碳含量，ρ_i为烃源岩中单元i的平均密度，Φ_i为烃源岩中单元i的平均孔隙度。

确定烃源岩加权参数平均值所依据的公式为：

式中，K为烃源岩加权参数平均值。

确定目标地层中烃源岩的等效埋深所依据的公式为：

式中，H_i为烃源岩中第i单元的底部埋深，H为目标地层中烃源岩的等效埋深。

确定目标地层中烃源岩的等效分布指数所依据的公式为：

在一个具体实施例中，确定目标地层中烃源岩的分散距离，接着，确定目标地层中烃源岩的分散系数；

确定目标地层中烃源岩的分散距离所依据的公式为：

式中，R为目标地层中烃源岩的分散距离。

确定目标地层中烃源岩的分散系数所依据的公式为：

R_max＝2(H-H_t)(H_b-H)/L (9)

R_min＝0 (10)

式中，R_max为烃源岩在目标地层中分散距离的极大值，R_min为烃源岩在目标地层中分散距离的极小值，L为目标地层的厚度，H_b为目标地层的底部埋深，H_t为目标地层的顶部埋深。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明通过对烃源岩的等效分布指数和分散系数进行计算，能够科学、合理、定量地反映不同品质烃源岩在目标地层中的纵向展布状况，以便于快速地实现预期效果；烃源岩在目标地层中的纵向展布特征是描述烃源岩在目标地层中分布的基本属性，并且是烃源岩评价、资源评价以及盆地模拟相关工作中的重要研究内容，本发明提出的烃源岩的等效分布指数和分散系数及其量化方法能够简捷、准确地描述烃源岩在目标地层中的纵向展布属性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明的一个具体实施例的流程结构示意图；

图2是本发明的一个具体实施例中通过地震反演获得的地层泥岩有机碳含量数据体的剖面示意图；

图3是本发明的一个具体实施例中通过建模获得的地层泥岩空间分布数据体的结构示意图；

图4是本发明的一个具体实施例的录井柱状图；

图5是本发明的一个具体实施例中通过网格化获得的等步长地层单元的结构示意图；

图6是本发明的一个具体实施例中松辽盆地某断陷多口钻井联井柱状图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明提出的烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，包括以下步骤：

1)确定输入参数数据

确定目标地层区域，在目标地层区域内选择目标地层，目标地层上设置有钻井。确定输入参数数据，输入参数数据包括目标地层和烃源岩(形成在目标地层中)不同深度的岩性、密度、孔隙度和有机碳数据体。烃源岩的有机碳的含量大于等于5％。数据体格式为空间等间距离散点格式，目标地层区域内任意目标地层在纵向上(深度方向)均转换为等间距数据格式。其中，时间域数据体须通过时深转换至深度域数据体。

在一个具体实施例中，获取目标地层的地震数据，利用地震数据进行地震地质反演后得到目标地层和烃源岩不同深度的岩性、密度、孔隙度和有机碳数据体(如图2所示，图2中的B203与图6中的⑧相对应，图2中的B2与图6中的⑩相对应)。其中，目标地层和烃源岩不同深度的岩性数据体通过地震岩性反演得到。目标地层和烃源岩的有机碳、孔隙度和密度数据体通过地震参数反演得到。

在一个具体实施例中，获取目标地层的钻井、地震和构造层位数据，通过空间插值方式得到目标地层和烃源岩不同深度的岩性、密度、孔隙度和有机碳数据体(如图3所示)。

在一个具体实施例中，钻井数据包括目标地层区域内任意目标地层上钻井的录井数据和测井数据。利用录井数据确定目标地层和烃源岩不同深度的岩性，并利用测井数据获取目标地层不同深度的密度、孔隙度和有机碳数据体(如图4所示)。目标地层在平面上设置成点数据(目标地层区域内的多口钻井表现为多个散点)，纵向设置成等间距步长。

在一个具体实施例中，目标地层在平面上设置成规则矩形网格，纵向设置成等间距步长(如图5所示)。

在一个优选的实施例中，录井数据以1米步长录取一个岩性。

在一个优选的实施例中，目标地层为泥岩。

2)确定目标地层和烃源岩的纵向单元数目，并确定纵向单元属性

根据输入参数数据的采样率，确定目标地层的纵向步长的极小值。接着，根据目标地层的厚度，确定目标地层的纵向单元数目。

根据烃源岩有机碳的含量确定烃源岩的纵向单元数目(指目标地层中有机碳大于烃源岩有机碳下限的泥岩单元，烃源岩的有机碳下限为5％)。烃源岩的纵向单元属性值包括烃源岩纵向单元对应的深度、岩性、密度、孔隙度和有机碳值数据。

确定目标地层的纵向单元数目所依据的计算公式为：

N＝L/h (1)

L＝H_b-H_t (2)

n≤N (3)

式中，N为目标地层的纵向单元数目，L为目标地层的厚度，H_b为目标地层的底部埋深，H_t为目标地层的顶部埋深，h为目标地层的纵向步长的极小值，n为烃源岩的纵向单元数目。其中，n＝0时表示目标地层内无烃源岩，L＝0时表示目标地层厚度为零。

在一个具体实施例中，确定输入参数数据的采样率为m，则目标地层的纵向步长的极小值为1/m的整数倍。目标地层的纵向步长的极小值能够根据实际需要设置。

在一个优选的实施例中，目标地层的纵向步长极小值的大小等于1/m。

3)确定目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数

确定目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数。根据烃源岩的等效分布指数，确定烃源岩在目标地层纵向上的分布位置。根据烃源岩的分散系数，确定烃源岩在目标地层纵向上的离散程度。

①确定烃源岩中第i单元的加权参数

烃源岩加权参数指烃源岩有机碳含量(单位质量烃源岩有机碳的质量百分比)、烃源岩岩石密度和烃源岩岩石骨架体积百分比的乘积，以及反应单位体积烃源岩有机质含量(单位体积烃源岩有机碳的质量百分比)。

确定烃源岩中第i单元的加权参数所依据的公式为：

K_i＝C_i·ρ_i(1-Φ_i) (3)

式中，K_i为烃源岩中第i单元的加权参数，C_i为烃源岩中单元i的平均有机碳含量，ρ_i为烃源岩中单元i的平均密度(平均岩石骨架密度)，Φ_i为烃源岩中单元i的平均孔隙度。

②确定烃源岩加权参数平均值

烃源岩加权参数平均值指目标地层中烃源岩各纵向单元的加权参数平均值。

确定烃源岩加权参数平均值所依据的公式为：

式中，K为烃源岩加权参数平均值。

③确定目标地层中烃源岩的等效埋深

烃源岩的等效埋深指目标地层中烃源岩加权参数的平均埋深，反应烃源岩在目标地层中埋深的平均值。

确定目标地层中烃源岩的等效埋深所依据的公式为：

式中，H_i为烃源岩中第i单元的底部埋深。

④确定目标地层中烃源岩的等效分布指数

目标地层中烃源岩的等效分布指数指烃源岩在目标地层中纵向平均分布位置(考虑烃源岩的加权参数)，定量反应烃源岩在目标地层中纵向分布(偏上部或偏下部)。

确定目标地层中烃源岩的等效分布指数所依据的公式为：

⑤确定目标地层中烃源岩的分散距离

目标地层中烃源岩的分散距离指目标地层中纵向不同位置发育的烃源岩(考虑烃源岩的加权参数)与烃源岩的等效埋深位置的平均距离。理论上，当烃源岩平均分布与目标地层的顶部和底部时，烃源岩的分散距离达到极大值。当烃源岩集中分布于目标地层的一段位置时，烃源岩的分散距离达到极小值。

确定目标地层中烃源岩的分散距离所依据的公式为：

式中，R为目标地层中烃源岩的分散距离。

⑥确定目标地层中烃源岩的分散系数

目标地层中烃源岩的分散距离与理论上烃源岩分散距离的极大值、极小值之差的比值，定量反应烃源岩纵向分布的离散程度。

确定目标地层中烃源岩的分散系数所依据的公式为：

R_max＝2(H-H_t)(H_b-H)/L (9)

R_min＝0 (10)

式中，R_max为烃源岩在目标地层中分散距离的极大值，R_min为烃源岩在目标地层中分散距离的极小值。

当n＝0或L＝0时，烃源岩加权参数平均值、等效埋深、等效分布指数、分散距离、分散系数均无意义。

4)重复步骤2)和步骤3)，获取整个目标区域所有目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数

5)确定整个目标区域所有目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数的平面分布图

根据沉积相资料，确定沉积物源主方向，采用克里金插值算法确定整个目标区域所有目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数的平面分布图。其中，克里金的主方向为沉积物源方向。

下面列举一具体实施例

本实施例对松辽盆地目标区域XX断陷XX层位烃源岩的纵向分布进行量化表征，模拟选取松辽盆地目标区域断陷重点洼陷的10口钻井，并针对2个层位进行了烃源岩的等效分布指数和分散系数计算。

首先，获取这10口钻井的录井岩性数据和测井曲线，通过ΔlogR法预测目的层段各钻井纵向不同深度的密度、孔隙度和有机碳，其中，录井数据为1个/米采样率，测井预测数据为8个/米采样率，结合研究精度需要，确定可识别的岩性单元为1米，因此，采用1米步长划分目标地层，确定钻井联井剖面图(如图6所示)。接着，确定每一钻井的各纵向单元岩性和烃源岩的密度、孔隙度和有机碳数据。然后，确定烃源岩各纵向单元的加权参数，确定烃源岩各纵向单元的加权平均参数，确定烃源岩的等效埋深和等效分布指数，确定烃源岩的分散距离和分散系数。目标区域内这10口钻井上段、下段烃源岩的等效分布指数和分散系数计算结果(如表1所示)。

表1 目标区域10口钻井上段、下段烃源岩的等效分布指数和分散系数

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定输入参数数据；

确定目标地层中烃源岩的纵向单元数目和纵向单元属性；

确定目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数；

根据烃源岩的等效分布指数，确定烃源岩在目标地层纵向的分布位置，根据烃源岩的分散系数，确定烃源岩在目标地层纵向的离散程度。

2.根据权利要求1所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于；确定整个目标区域所有目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数的平面分布图。

3.根据权利要求2所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于；根据沉积相资料，确定沉积物源主方向，采用克里金插值算法确定整个目标区域所有目标地层中烃源岩的等效分布指数和分散系数的平面分布图，克里金的主方向为沉积物源主方向。

4.根据权利要求1～3中任意项所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于；输入参数数据包括目标地层和烃源岩不同深度的岩性、孔隙度、密度和有机碳数据体。

5.根据权利要求4所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于；利用目标地层的地震数据进行地震地质反演后得到目标地层和烃源岩不同深度的岩性、密度、孔隙度和有机碳数据体；

或者利用目标地层的钻井、地震和构造层位数据，通过空间插值方式得到目标地层和烃源岩不同深度的岩性、密度、孔隙度和有机碳数据体；

或者利用钻井数据中的录井数据确定目标地层和烃源岩不同深度的岩性，并利用钻井数据中的测井数据确定目标地层不同深度的密度、孔隙度和有机碳数据体。

6.根据权利要求1～3中任意项所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于；根据输入参数数据的采样率，确定目标地层的纵向步长的极小值，对目标地层的纵向位置进行单元划分。

7.根据权利要求6所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在；确定目标地层纵向单元中有机碳大于烃源岩有机碳下限值的泥岩单元为烃源岩单元，并确定烃源岩的纵向单元数目；烃源岩有机碳的下限值为5％。

8.根据权利要求1～3中任意项所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于；确定目标地层中烃源岩的纵向单元属性值包括烃源岩纵向单元的深度、密度、孔隙度和有机碳数据。

9.根据权利要求1～3中任意项所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于；首先，确定烃源岩中第i单元的加权参数，接着，确定烃源岩加权参数平均值，然后，确定目标地层中烃源岩的等效埋深和等效分布指数；

确定烃源岩中第i单元的加权参数所依据的公式为：

K_i＝C_i·ρ_i(1-Φ_i) (3)

式中，K_i为烃源岩中第i单元的加权参数，C_i为烃源岩中单元i的平均有机碳含量，ρ_i为烃源岩中单元i的平均密度，Φ_i为烃源岩中单元i的平均孔隙度。

确定烃源岩加权参数平均值所依据的公式为：

式中，K为烃源岩加权参数平均值。

确定目标地层中烃源岩的等效埋深所依据的公式为：

式中，H_i为烃源岩中第i单元的底部埋深，H为目标地层中烃源岩的等效埋深。

确定目标地层中烃源岩的等效分布指数所依据的公式为：

10.根据权利要求9所述的一种地层中烃源岩纵向非均质特征的定量表征方法，其特征在于；确定目标地层中烃源岩的分散距离，接着，确定目标地层中烃源岩的分散系数；

确定目标地层中烃源岩的分散距离所依据的公式为：

式中，R为目标地层中烃源岩的分散距离。

确定目标地层中烃源岩的分散系数所依据的公式为：

R_max＝2(H-H_t)(H_b-H)/L (9)

R_min＝0 (10)

式中，R_max为烃源岩在目标地层中分散距离的极大值，R_min为烃源岩在目标地层中分散距离的极小值，L为目标地层的厚度，H_b为目标地层的底部埋深，H_t为目标地层的顶部埋深。