一种获取烃源岩有机碳含量的方法与流程

本发明涉及地质勘探领域，具体说涉及一种获取烃源岩有机碳含量的方法。

背景技术：

在地质勘探过程中，有机碳含量分析是油气勘探中烃源岩评价的重要工作之一。

在现有技术中，对于烃源岩有机碳含量的分析计算通常是先通过有限样品的实验测试分析，然后依据测试分析的结果进行进一步的分析计算。其中最常用的方法是利用钻井的测井资料中的电阻率、声波时差以及密度进行计算获取烃源岩有机碳含量。数学模型为：

TOC＝(a×lgR+b×AC+c)/DEN (1)

其中：TOC为有机碳含量，R为电阻率，AC为声波时差，DEN为密度，a、b、c为常数。

在现有技术中通常是通过回归计算分析求取模型中的参数，从而计算获取有机碳含量。

执行上述方法的前提是首先要获取烃源岩的测井资料，这就使得利用上述方法只能对有测井资料的局部范围内的烃源岩进行有机碳含量的获取，大大限制了方法的应用范围。

对于没有钻井的低勘探程度区域，目前通常采取的方法是通过地震反射特征及地震波速度的分析进行有机碳含量的定性描述，而无法定量获取剖面、平面或空间上的有机碳含量。这就导致针对研究区烃源岩的评价无法得到合理精确的数据支持，无法实现研究区内烃源岩的合理精确评价。

因此，针对现有技术中烃源岩有机碳含量获取方法存在的问题，需要一种新的获取烃源岩有机碳含量的方法。

技术实现要素：

针对现有技术中烃源岩有机碳含量获取方法存在的问题，本发明提供了一种获取烃源岩有机碳含量的方法，所述方法包括以下步骤：

获取样品有机碳含量以及单井的测井数据；

依据所述样品有机碳含量以及所述测井数据计算获取所述单井的有机碳含量；

以所述单井的有机碳含量为约束，依据地震数据、所述地震数据的地质解释成果数据反演计算获取剖面、空间节点的有机碳含量。

在一实施例中，在计算获取所述单井的有机碳含量的过程中：

以所述样品有机碳含量为应变量，以所述测井数据为自变量获取所述样品有机碳含量与所述测井数据之间的第一拟合关系；

利用所述第一拟合关系，依据所述测井数据，计算获取所述单井纵向每个节点的有机碳含量。

在一实施例中，在获取所述第一拟合关系的过程中，基于最小二乘法拟合原理开展多重线性回归以获取所述第一拟合关系。

在一实施例中，在获取所述第一拟合关系的过程中：

对所述样品有机碳含量与所述测井数据进行相关性分析以选出所述测井数据中与所述样品有机碳含量相关性相对较好的测井数据，所述测井数据中与所述样品有机碳含量相关性相对较好的测井数据包括深电阻、声波时差和/或密度；

获取所述样品有机碳含量与所述测井数据中与所述样品有机碳含量相关性相对较好的测井数据之间的第一拟合关系。

在一实施例中，在反演计算获取所述剖面、空间节点的有机碳含量的过程中：

计算获取所述单井的声阻抗；

将所述单井的声阻抗与所述单井的有机碳含量进行相关性分析以获取所述单井的声阻抗与所述单井的有机碳含量之间的第二拟合关系；

依据所述地震数据、所述地质解释成果数据，将所述单井的声阻抗与井旁道地震数据进行相关拟合以获取第三拟合关系；

基于所述第二拟合关系以及所述第三拟合关系反演计算获取所述剖面、空间节点的有机碳含量。

在一实施例中，利用所述单井的声波时差、密度值测井数据计算获取所述单井的声阻抗。

在一实施例中，所述第三拟合关系表现为所述单井的声阻抗与井旁道的波阻抗之间的拟合关系。

在一实施例中，在获取所述第三拟合关系的过程中，通过反复调整所述单井的测井数据参数与所述地震数据的分层、相位参数之间的对应关系来优化所述单井的声阻抗与所述井旁道的波阻抗之间的相关性从而获取符合特定需求的所述第三拟合关系。

在一实施例中，在反演计算获取所述剖面、空间节点的有机碳含量的过程中，基于稀疏脉冲反演获取所述剖面、空间节点的波阻抗以及所述井旁道的波阻抗。

在一实施例中，在获取所述第三拟合关系的过程中，利用井震标定、稀疏脉冲多次反演来优化所述单井的声阻抗与所述井旁道波阻抗之间的相关性以获取符合特定需求的所述第三拟合关系。

与现有技术相比，根据本发明的方法可以对研究区内烃源岩有机碳含量的剖面、空间分布情况做定量计算，从而可以更合理、精确地评价研究区烃源岩，为合理评价研究区资源前景提供可靠的数据支持。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分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步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的流程图；

图2是根据本发明一实施例获取的单井有机碳含量图；

图3是根据本发明一实施例获取的二维剖面有机碳含量分布图。

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，借此本发明的实施人员可以充分理解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并依据上述实现过程具体实施本发明。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。

针对现有技术中烃源岩有机碳含量获取方法存在的问题，本发明提出了一种获取烃源岩有机碳含量的方法。本发明的方法以单井烃源岩有机碳含量定量获取为基础，利用测井数据对地震数据的约束进行稀疏脉冲反演，在构造、沉积地质模型的约束下，在剖面、空间尺度上定量获取烃源岩有机碳含量分布。

接下来基于附图具体描述根据本发明的一实施例的执行流程。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

执行本发明的方法，首先要获取单井烃源岩有机碳含量。本发明改进了现有技术中的单井烃源岩有机碳含量的获取方法。在本实施例中，依据样品有机碳含量实测数据以及单井的测井数据来计算获取单井烃源岩有机碳含量。如图1所示，首先执行步骤S101以及步骤S102，获取样品有机碳含量(实测数据)以及单井的测井数据。接下来就可以以样品有机碳含量为应变量，以测井数据为自变量获取样品有机碳含量与测井数据之间的拟合关系。

由于在步骤S102中，单井的测井数据包含深电阻、自然伽马、声波时差、密度等多项不同种类的参数，其中并不是每一种参数都和样品的有机碳含量密切相关。如果建立所有种类的参数与样品的有机碳含量之间的拟合关系，势必造成大量的冗余计算。因此，在本实施例中接下来执行步骤S111，相关性分析步骤，对样品有机碳含量与测井数据进行相关性分析以选出测井数据中与样品有机碳含量相关性相对较好的测井数据。

在步骤S111中，建立实测单井岩心或岩屑样品有机碳含量测试数据与测井数据对应表。其中，如果使用测井的深电阻数据需使用其自然对数值。在本实施例中，步骤S111的分析结果表明，测井数据中与样品有机碳含量相关性相对较好的测井数据包括深电阻、声波时差以及密度。

接下来执行步骤S112，获取拟合关系步骤。获取样品有机碳含量与测井数据中与样品有机碳含量相关性相对较好的测井数据之间的拟合关系，即获取样品有机碳含量深电阻、声波时差以及密度之间的拟合关系。

在本实施例中，基于实验数据对现有技术的公式1进行改进以获取样品有机 碳含量深电阻、声波时差以及密度之间的拟合关系。具体的，根据最小二乘法拟合原理，以样品有机碳含量TOC为应变量，以优选出的测井数据(深电阻、声波时差以及密度)为自变量，开展多重线性回归。改进后的公式如下：

TOC＝a₁×lg(lls)+b₁×AC+c₁×DEN+d₁ (2)

其中：lls为深电阻测井数据，AC为声波时差测井数据，DEN为密度测井数据；a₁、b₁、c₁、d₁分别为各自变量的拟合系数。相较于公式(1)，公式(2)更加符合实际测井情况并便于进行之后的反演计算。

在整个拟合过程中，通过对拟合相关性的判定系数R的判断来获取最优拟合效果。|R|越接近于1，表明拟合的关系越好，由此计算出的有机碳含量值就越合理。

接下来就可以执行步骤S120，获取单井有机碳含量。在步骤S120中，利用式(2)的拟合关系，依据测井数据(深电阻、声波时差、密度参数)，计算获取单井纵向每个节点的有机碳含量；

接下来就可以以单井的有机碳含量为约束，反演计算获取剖面、空间节点的有机碳含量。

在本发明中，首先拟合单井的有机碳含量与单井的声阻抗间的拟合关系；然后基于地震数据的地质解释成果数据拟合单井的声阻抗与单井井旁道的地震数据间的拟合关系。这样也就相当于获取到了单井的有机碳含量与单井井旁道的地震数据间的拟合关系。将上述关系扩展到广范围的地质区域，即可变形为地质区域的剖面、空间节点有机碳含量与地质区域的剖面、空间节点的地震数据间的拟合关系。进一步的，就可以利用地质区域的剖面、空间节点的地震数据计算获取地质区域的相应剖面、空间节点的有机碳含量。

在本实施例中，为了方便计算，在获取拟合关系时引入了地震波阻抗(为方便描述，以下简称为波阻抗)。即在上述拟合过程中，拟合单井的声阻抗与单井井旁道的波阻抗间的拟合关系，进一步的，就可以利用地质区域的剖面、空间节点的波阻抗计算获取地质区域的相应剖面、空间节点的有机碳含量。

具体的，首先拟合单井的有机碳含量与单井的声阻抗间的拟合关系。执行步骤S131，获取单井声阻抗。在此步骤中，利用单井的声波时差、密度值测井数据计算获取单井的声阻抗，公式如下：

WELL_AI＝DEN×V (3)

其中：WELL_AI为单井声阻抗，DEN为测井密度，V为波速。

然后执行步骤S132，将单井的声阻抗与单井的有机碳含量进行相关性分析以获取单井的声阻抗与单井的有机碳含量之间的拟合关系。公式如下：

TOC＝a₂×WELL_AI²+b₂×WELL_AI+c₂ (4)

其中：TOC为单井有机碳含量值；a₂、b₂、c₂均为拟合系数。

在整个拟合过程中，通过对拟合相关性的判定系数R的判断来获取最优拟合效果。|R|越接近于1，表明拟合的关系越好，达到相对最优的拟合效果表明可以使用单井有机碳含量值进行约束反演。

然后拟合单井的声阻抗与单井井旁道的波阻抗间的拟合关系。在本实施例中，依据地震数据、地震数据的地质解释成果数据，将单井的声阻抗与井旁道地震数据进行相关拟合以获取单井的声阻抗与单井井旁道的波阻抗间的拟合关系。

执行步骤S141以及S142，获取地震数据以及地震数据的地质解释成果数据。接下来执行步骤S143，获取井旁道的波阻抗。本实施例基于稀疏脉冲反演获取波阻抗，具体的，利用JASON软件中的稀疏脉冲反演模块获取波阻抗。

之后执行步骤S144，获取单井的声阻抗与单井井旁道的波阻抗间的拟合关系。在步骤S144中，通过反复调整单井的测井数据参数与地震数据的分层、相位等参数的对应关系来调整单井声阻抗与单井井旁道波阻抗的相关性。具体的，即利用井震标定、稀疏脉冲进行多次反演，最终得到满足特定相关性的单井的声阻抗与单井井旁道的波阻抗间的拟合关系。描述相关性的公式如下：

WELL_AI＝a₃×SEIS_AI+b₃ (5)

其中：WELL_AI为单井声阻抗；SEIS_AI为反演出的波阻抗；a₃、b₃均为拟合系数。

在整个拟合过程中，通过对拟合相关性的判定系数R的判断来获取最优拟合效果。|R|越接近于1，表明拟合的关系越好，达到相对最优的拟合效果表明可以利用该单井的声阻抗与有机碳含量的关系来预测计算剖面、空间节点的有机碳含量值。

然后，就可以执行步骤S145，获取剖面、空间节点的波阻抗。基于稀疏脉冲反演获取地震剖面、空间节点的波阻抗。

最后执行步骤S150，获取剖面、空间节点有机碳含量。在步骤S150中，通过得到的式(4)以及式(5)，得到利用反演的地震波阻抗数据计算有机碳含量 的式(6)。

TOC＝A×SEIS_AI²+B×SEIS_AI+C (6)

其中：TOC为有机碳含量；

SEIS_AI为地震反演波阻抗；

系数A＝a₂×a₃²，B＝2a₂×a₃×b₃+a₃×b₂，C＝a₂×b₃²+b₂×b₃+c₂。

基于式(6)基于可以计算获取剖面TOC(x,y)(二维剖面节点的有机碳含量)、空间TOC(x,y,z)(三维空间节点的有机碳含量)((x,y)和(x,y,z)分别为二维剖面和三维空间上的节点坐标)。

接下来基于一具体应用例来描述本发明的执行效果。以某断陷单井为例，如图2所示，图2被分为八列表框，其从左向右依次为：钻井的地质层位(A组层位和B组层位)、深度、密度(DEN，以虚线曲线描绘)测井数据与自然伽玛(GR，以实线曲线描绘)测井数据、岩性剖面图、深电阻(lls，以虚线曲线描绘)与声波时差(AC，以实线曲线描绘)测井数据、有机碳含量计算值(计算toc，以实线曲线描绘)与有机碳含量实测值(实测toc，以虚线线段描绘)、沉积亚相分析、沉积相分析。

图2中计算toc栏是通过拟合公式(7)计算而得，由图2可以看出计算toc与实测toc基本保持一致。同时由计算toc与岩性变化(沉积亚相分析、沉积相分析)的相关性分析也可以看出计算toc保持了相对较好的合理性。由此证明，根据本发明的方法获取的单井纵向有机碳含量的正确性。

继续以某断陷单井为例。如图3所示，图3为根据本发明的方法获取的二维剖面有机碳含量分布图。图3利用了颜色变化的图例标尺，来表达有机碳含量值某个范围的变化，通过不同颜色序列组合表达出剖面上每个节点的有机碳含量值。由图3可以看出，横向和纵向上烃源岩有机碳含量值的变化很快，这符合实际中受地质条件非均质性特征控制而造成的情况。从而证明了本发明的方法的有效性。

综上，本发明在地质模型(构造、沉积等)分析基础上，通过建立实测地化资料与测井资料的定量相关关系，定量计算钻井烃源岩有机碳含量，从而明确钻井烃源岩纵向有机碳含量值的变化情况。进一步的，利用钻井纵向有机碳含量定量计算结果作为约束条件，优选地震属性值以反演获取剖面、空间烃源岩有机碳含量定量分布情况。

本发明不仅实现了油气勘探中针对研究区目标层系烃源岩有机碳含量合理的定量计算。而且突破了现有技术中仅在钻井上的定量计算的情况，可以通过地震资料定量计算有机碳含量在剖面(二维)、空间(三维)的分布。

根据本发明的方法得到的烃源岩有机碳含量的分布，可以定量、合理地计算研究区烃源岩的生烃量，突破以前粗略估算或者半定量计算烃源岩生烃量的局限，为合理评价烃源岩的生烃潜力以及研究区主力烃源岩分布提供精确、定量的依据。另外，随着目前非常规资源，如页岩油、气的勘探的需求，本发明所解决的定量计算剖面、空间烃源岩有机碳含量值的变化情况，可以为非常规油气勘探中寻找高有机质丰度的页岩层段提供帮助，可以成为页岩油气的资源前景的评价的有效技术方法之一。

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。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。