一种页岩中总有机碳含量的识别方法与流程

本发明属于岩石物理研究领域，涉及一种页岩中总有机碳含量的识别方法。

背景技术：

页岩占据了地球上沉积岩中75％以上的比例，在全球范围内的分布十分广泛。页岩气作为一种自生自储式的非常规油气藏越来越受到关注。

有机质总含量是评价页岩具有生烃能力的主要参数之一。为了估算总有机碳含量，国内外学者做了大量的工作，发展了一系列的测井方法，这些方法都是基于有机质的测井响应特征而建立，和烃源岩的总有机碳含量评价类似，通过建立岩心总有机碳含量与测井曲线(例如，铀含量、密度、声波和电阻率等)之间的经验关系式，获得井眼中的连续总有机碳含量分布曲线。

现有的页岩中总有机碳含量(TOC)的评价方法都是利用其测井响应特征，目前测井技术在识别和评价页岩油气藏方面比较成熟，并且得到了广泛的应用，但是地震识别和评价页岩油气藏的理论基础和相关技术却鲜有报道，该方面的研究几乎还是空白。

目前国内外利用地震资料直接定量预测页岩中总有机碳含量的记载很少，地震方面的研究非常薄弱，还没有成熟有效的方法。因此，有必要对地震预测总有机碳含量的方法作进一步的研究。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种页岩中总有机碳含量的识别方法，能够利用地震，充分运用各种地震反演获得的弹性参数，找出总有机碳含量与弹性参数之间的关系，从而来识别和评价页岩中总有机碳含量。

有鉴于此，本发明第一方面提供一种页岩中总有机碳含量的识别方法，可包括：

分析岩心样品的总有机碳含量；

根据以下公式，采用脉冲传输法，对所述岩心样品进行弹性参数超声测试：

$V=\frac{L}{\mathrm{\ΔT}}$

其中，V是纵波速度或横波速度，L是已经经过压力和温度校正的样品长度，△T是所述岩心样品中的旅行时；

根据总有机碳含量和弹性参数超声测试的结果，选择对总有机碳含量敏感的弹性参数。

建立总有机碳含量与所述敏感弹性参数的关系函数。

本发明实施例中，利用地震来识别和评价页岩中总有机碳含量需要充分运用各种地震反演获得的弹性参数，找出总有机碳含量与弹性参数之间的关系，从而能够准确有效地对页岩中总有机碳含量进行识别和评价。

附图说明

图1为本发明实施例中的页岩中总有机碳含量的识别方法的流程图；

图2为总有机碳含量分布统计结果的示意图；

图3为岩心样品的Vp/Vs与纵波阻抗交会图，其中菱形符号为TOC含量高(>2％)的岩样，方形符号为TOC含量低(<2％)的岩样；

图4为图岩心样品的泊松比与杨氏模量交会图，其中菱形符号为TOC含量高(>2％)的岩样，方形符号为TOC含量低(<2％)的岩样；

图5为岩心样品的λρ与μρ交汇图，其中菱形符号为TOC含量高(>2％)的岩样，方形符号为TOC含量低(<2％)的岩样；

图6为Vp/Vs与总有机碳含量交会图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种页岩中总有机碳含量的识别方法，能够充分运用各种地震反演获得的弹性参数，有效识别和评价页岩中总有机碳含量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中的页岩中总有机碳含量的识别方法的一个实施例包括：

101、分析岩心样品的总有机碳含量。

可以在实验室测量岩心样品的总有机碳含量。测量的方法主要有两种：碳硫仪法和岩石热解法。

碳硫仪法把粉末状的页岩岩心烧成二氧化碳，如果能确保在燃烧前用盐酸把无机碳完全消除掉，则该方法就可以用来测量总有机碳含量。

岩石热解法将有机质热解后给出S1、S2和S3峰值的定义，S1、S2和S3分别代表蒸馏所获得的液态碳氢化合物、可自由转换的干酪根含量和无机二氧化碳的释放量。也就是说该方法能够用来定量分析页岩气的产量(生产指数)、干酪根转换潜力(含氢指数)和岩石二氧化碳的含量(含氧指数)。

102、根据以下公式，采用脉冲传输法测量脉冲从所述岩心样品的一端到另外一端的旅行时，从而对所述岩心样品进行弹性参数超声测试：

$V=\frac{L}{\mathrm{\&Delta;T}}$

其中，V是纵波速度或横波速度，L是已经经过压力和温度校正的岩心样品的长度，△T是所述纵波或横波在所述岩心样品中的旅行时。

在步骤102中，优选的，弹性参数超声测试的岩石样品为直径25mm、长度50mm和直径50mm、长度80-100mm的圆柱二种规格。根据这种要求，将样品加工制备成实验所需的样品尺寸后，对制备好的岩心样品开展弹性参数超声测试。超声测试采用脉冲传输法，根据上述公式，测量脉冲从样品的一端到另外一端的旅行时。测试的脉冲中心频率为500KHz。围压和孔隙流体压力彼此独立控制，以模拟地层条件。围压和孔隙压力可以达到120MPa，根据地层情况来确定。其中，弹性参数可以为密度、纵波速度、横波速度、纵横波速度比Vp/Vs、纵波阻抗、横波阻抗等。

103、根据总有机碳含量和弹性参数超声测试的结果，选择对总有机碳含量敏感的弹性参数。

在步骤103中，综合总有机碳含量测量和弹性参数超声测试结果，研究 页岩总有机碳含量对弹性参数(诸如密度、速度、Vp/Vs等)的影响及其响应机理。将弹性参数进行交会分析，研究总有机碳含量变化引起的弹性参数变化，优选对总有机碳含量敏感的弹性参数，为地震预测总有机碳含量提供有效的敏感参数。

104、建立总有机碳含量与所述对总有机碳含量敏感的弹性参数的关系函数。

在步骤104中，在优选出所述对总有机碳含量敏感的弹性参数之后，利用线性拟合技术建立页岩总有机碳含量与敏感的弹性参数之间的经验关系式，为有效利用地震资料预测页岩总有机碳含量提供理论依据。

105、根据总有机碳含量与所述对总有机碳含量敏感的弹性参数的关系函数，预测页岩中总有机碳含量。

本实施例中，通过优选对总有机碳含量敏感的弹性参数，并在此基础上建立了总有机碳含量与敏感弹性参数之间的数学关系，然后结合叠前地震反演获得的纵波速度、横波速度及密度数据等，该经验关系能够用于直接定量预测总有机碳含量，有着良好的发展前景。

上面对本发明实施例中的页岩中总有机碳含量的识别方法进行了描述，下面对该方法的具体应用场景进行了描述。

将根据本发明的方法应用于实际的页岩气工区。图1显示了实验室测量的页岩样品的总有机碳含量(TOC)的分布情况。页岩样品的总有机碳含量的分布范围为0.12％至6.45％，平均值为2.415％。按照页岩气储层地层评价标准(Sondergeld等，2010)，储层评价的基本要求是总有机碳含量大于2％。据此，我们按照TOC含量的高低分成两组来进行多参数交会分析。

图2至图4为岩心测试数据的Vp/Vs与纵波阻抗、泊松比与杨氏模量、λρ与μρ的交会图，其中，Vp为纵波速度，Vs为横波速度，λρ为拉梅系数与密度的乘积，μρ为剪切模量与密度的乘积。从这些弹性参数的交会图可以看出，利用地球物理参数就可以较好的区分总有机碳含量高低，对总有机碳含量敏感的参数依次为：Vp/Vs、泊松比、λρ。由此，例如可以选择Vp/Vs作为对总有机碳含量敏感的参数，然后，建立总有机碳含量与Vp/Vs的关系函数。根据该关系函数，并结合叠前地震反演获得的纵波速度、横波速度，可以简便地预测页岩中总有机碳含量。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应 当理解：其依然可以对前述各实施例所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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。