JPH0213879A - 坑井中で検層プローブにより記録したデータから堆積岩中の有機物含有量を予測する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明背景 （発明の分野） 本発明は検層プローブによって坑井又は試錐孔で記録さ
れたデータから、堆積岩と主なホストロックに含まれる
有機物含有量を予測する新規方法に関するものである。

本発明の方法は、特に、２種類以上の検層、例えば音波
検層や比抵抗検層によって得たデータを用いて行なうホ
ストロックに含まれる有機物の定量に関するものである
。第１の場合は、音波を送受する変換器を備えた試錐孔
内にプローブを入れ、試錐孔が横切る地層およびその近
辺における音波の伝搬速度を測定する。第二の場合には
、坑井の周辺地盤の電気比抵抗を測定する。

ホストロックの有機物含量を推定することは、堆積盆地
（ベースン）の石油埋蔵量を予測する上で重要な要素に
なる。

（従来技術の説明） 堆積岩の有機物含量を予測するのに用いられてきた方法
は有機地球化学をもとにしている。

それらの方法は、坑井の切断片から採取したサンプルや
コアサンプルが入手できた場合それらに含まれる有機物
を定量化し特性化することからなる。

得られる地球化学的データは、通常、入手できるサンプ
ルが足りない為非常に量が少なく断片的である。従って
地層に含まれる有機物含量は大抵の場合限られた深度に
おいてしかわからず、その推定の確度は坑井からの採取
切断片がどの程度その地層を代表しているかに係ってく
る。切断片から採取した各サンプルは成る厚さ（数メー
トル台）の地盤を代表しており、層相が急激に変化して
いる地層ではそれらの異質性を十分に明確にすることは
出来ない。更にサンプルによっては上層からの落下物が
混じり合っている地帯から採取されていてあまり有意で
ない場合がある。又、試錐スラッジにガスオイルや燃料
オイル等が含まれていれば実験室で得られる測定値はま
ったく違ったものになってしまう。

さらに留意すべき点として、地球化学分析の結果得たデ
ータを検層により得たデータと比較して役立たせるには
試錐者が測定したサンプル採取深度を補正しなければな
らないことがある。

そのためには深度を再設定する必要がある。

従って、坑井全体にわたって有機物含有量を推定するの
は多くの場合時間と細心の注意を要する仕事である。

有機物含有量を種類の全く異なる検層プローブで得た測
定値と結び付けようとする研究がすでにすすめられてい
る。その結果、測定が岩石成分、特に有機物に影響され
ることがわかった。

しかし、今の所、有機物含量が検層測定値に与える影響
を正確に特定できていないため、有機物含量の正確で代
表的な推定を可能にするには至っていない。

従来の方法は経験的な性格のものであり、限られた場合
にしか適用出来ない。

（発明の要約） 本発明の方法により、従来技術で得た結果を改善し、検
層プローブで集めたデータをもとに地層中の有機分につ
いて系統的にその代表的な推定を行うことが可能になる
。

この方法は以下を特徴とする。

２つの異なるパラメータを測定する少なくとも２つの検
層プローブから得られるデータを用いる。プローブは下
記に留意して選ぶ。

ａＨつのプローブは堆積岩に含まれる水分、粘土分、有
機分の変化に反応して同一方向に変化する測定信号を発
生するもの ｂ）もう１つのプローブは、同一の堆積岩に含まれる有
機分と、水分又は粘土含有量との変化に各々反応して、
相互に反対方向に変化する測定信号を発生するもの。

Ｃ）更に、所定の割合で粘土又は水を含む堆積岩と各々
関連しかつ等有機物含量に対応する２つで一対をなす測
定パラメータのいくつかの組合せのうち少なくとも一部
がほぼ同一（グラフで表わした場合、以下に示すように
これら２種の測定値を組合せたものは等含量線として表
わすことができる）になるようなプローブを選ぶ。

一測定値の組合せのうち少なくとも１組は純粋な有機物
の特性パラメータ値のものを選ぶ。

−測定したパラメータ２種を１組とする値の組合せをネ
ットワークとして表わす。該ネットワークの各組合せは
、所定の有機物含量を有する堆積岩に対応する。２種で
１組の値の組合せを基準とした等有機物含量に対応する
。

−同じ坑井内の異なる深度での複数の測定点において、
プローブで測定した２つのパラメータ値の組合せが各々
属する値の組合せをネットワークの中から順次決定する
。

−２つの値の組合せと各々関連する有機物含量の値を記
録する。これにより坑井が横切る地層に含まれる有機物
の量をほぼ連続的にグラフ表示できる。

例えば、プローブが横断する地層中の電気比抵抗、該地
盤中の音波通過時間、水素原子含有量または密度を測定
できるようにしたプローブを少なくとも２つ用いて測定
したデータを用いることを特徴とする。

実施例の１つでは、１つの坑井用プローブで地盤電気比
抵抗を測定し、少なくとももう１つのプローブで、例え
ば地盤中の音波通過時間を測定し、比抵抗と通過時間の
関数として代表的なグラフを選ぶ。その際、測定パラメ
ータ２種を１組とするいくつかの組合せからなる該ネッ
トワークは、はぼ平行な等含量線を宵するネットワーク
に見立てることができる。坑井内で測定した比抵抗と通
過時間の値の組合せに関連する有機物含量は、上記で選
んだグラフ上の１点で′あって該２つの値を表わす点を
通る等含量線を同定することにより求められる。

従来技術による方法と比較して、本発明の方法には次の
利点がある。

一坑井全体あるいは一部に沿って検層測定を等間隔で実
施することにより、どんな地層の有機物含量も系統的に
予測することができる。

従来に地球化学的方法では、得られるデータが非連続的
かつ断片的であること、およびその妥当性に問題があっ
たが本発明方法ではそういった問題は生じない。

一探査の初期段階で使用できる。つまり、比抵抗、音波
通過時間、密度等を測定するごく一般的に使われるプロ
ーブを用いるため、坑井の検層データの記録段階ですで
に適用でき、また記録データが入手可能な坑井すべてに
適用できる。

−この方法で得られる有機物含量に関する情報は、実験
室でごく限られたサンプルを分析して得る情報に比べ、
はるかに豊富である。

−本発明の方法により得たデータを用いて有機物含量を
推定することにより岩相レベルの選定が可能になり、さ
らにこの岩相レベルについてより詳細な地球化学的検討
を進めることができるようになる。

一本発明の方法で得られる柱状岩相中の有機物の分布か
ら地質学的解釈が容易になる。マトリックス中の有機物
含有量の横方向、縦方向の変化がよくわかり、ベースン
規模での有機物堆積を律する法則等の解明が容易になり
、最も信頼性の高い石油埋蔵の量的予測が可能になる。

本発明のその他特徴、利点は非制限的な例として挙げる
以下の実施例と添付図面から明らかとなろう。

（好ましい実施例の説明） 本発明方法は検層装置で記録したデータを使用するもの
で、有機物に固有な特徴を他と区別できるデータを検層
装置を用いて記録しそれにより堆積岩に含まれる有機物
の割合を予測できる。

岩石はいくつかの成分の集合体と考えられる。

即ち、オイルとガスを含む有機物（Ｍ、）、組成水分と
多孔体であるために保有している水分を含む層状ケイ酸
塩としての粘土、粘土に含まれるもの以外の水分、本文
で以下マトリックスと称する粘土以外の鉱物の集まりか
らなる。

本発明方法ではまず有機物の予測に適した２種の検層装
置を選ぶ。

検層装置の感度は含有成分に固有な特性、ならびに測定
対象である岩石における成分の体積比と関係があること
が知られている。音波が地層中を通過する時間を測定す
る装置は水分、有機物、粘土の含有量に対して敏感に反
応するが、マトリックスの組成変化に対する感度は低い
。

密度を測定するための装置は水分、有機物に敏感だが粘
土には反応しない。地層中の水素原子数を測定する中性
子プローブは水分、有機物、あるいは粘土分に対し敏感
である。岩石の電気比抵抗を測定する装置は、伝導性の
ある場合は粘土と水に、対しては殆ど差がなく、伝導性
鉱物が岩石中に連続して存在するのでなければマトリッ
クスの組成変化には全く変化を示さない。

またガンマ線プローブは、有機物の物理的バラメータに
直接関係のある反応を示さない。

通過時間ΔＴを測定するプローブ、密度を測定するプロ
ーブあるいは中性子プローブを用いて得たデータに基づ
いて有機物の体積率を求める場合、マトリックスと粘土
を無視すれば、水と有機物の物性は密接な相関があるた
め、データ上に現れる間隙率、より正確にいえば水分の
変動と有機分の変動による影響は両者等しい。

これら３種のプローブでは水分と有機物は殆ど識別でき
ず、いずれも個別に使用した場合上記の比率を算定する
ことができない。

また、比抵抗を測定する装置では岩石に含まれる有機物
の変動による比抵抗の変動と、マトリックスの比率の変
動による比抵抗の変動を識別できないことも知られてい
る。というのはこのパラメータがいずれについても高い
ためである。

実際には、有機物の体積率を推定するには２種の異なる
プローブが必要となる。そこで、−方では岩石中の有機
分の変動、他方水分と粘土の含を量の変動に反応して相
互に反対方向に変化する測定信号を発生する装置と、岩
石中の水分、粘土、有機物の含有量の変動に対する反応
が同方向に変化するもう１つの装置を選ぶ。

第一の装置として例えば横断する地層の比抵抗を測定す
るプローブを用いることができる。

その他の測定については、例えば岩石中の音波通過時間
△Ｔ１密度、あるいは水素原子含有量を測定する装置の
いずれかを用いる。これら３種のプローブはいずれも水
分、粘土、有機物に対し同方向の反応を示す。

２種のプローブを選ぶ際は、粘土あるいは水分を所定の
比率で含む堆積岩における同一の有機物含有量に対応す
る何組かの測定パラメータの対（すなわち比抵抗と、通
過時間△Ｔ密度あるいは水素原子含有量のいずれか１つ
とからなる一対）の少なくとも一部がほぼ同じになるよ
うにする。

このような装置を選択することにより、有機物含有量の
予測が大幅に簡略化できる。これらパラメータの中から
２種を選んで表わしたグラフでは、各々一対をなすパラ
メータ測定値は等育種物含有量曲線上に分布する。

ホストロックが有機物、水分、マトリックスあるいは粘
土を１００％含んでいた場合、図上に４対のパラメータ
値に対応した真の極を４つとることができる。検層プロ
ーブの反応が、これら４つの成分の体積率の関数として
変化すれば、いかなる比率を有する岩石も、上記４極を
結ぶ曲線によって定義される空間の一点に関連づけるこ
とが出来る。しかし、もし測定装置が２種しか用意でき
ないならば、異なる成分の各比率が図上予測出来るか計
算できるように３種表示システムを用いなければならな
い。

既知のように、マトリックスの極を水分の極と結び、ま
た粘土の極と結ぶ等含量曲線が少なくともその長さの一
部でほぼ重なっていて、水分中の塩分が高く、地下地層
中の間隔率（粘土の間隔率は除く）が低い一般によくあ
る地層では、水分と粘土の場合は、上記の曲線がほぼ同
じ位置にあるということが実験的に立証されており、従
って上記は可能である。等含有量線の一致は、有機物含
量を表わす点を位置づけるのに比抵抗Ｒい通過時間ΔＴ
の図を使用した場合特に認められる。

岩石に含まれる頁岩の量がΔＴと１７「［の関数として
直線的に変動し、従って、座標系（△’ｒ１ｔ　／「［
）に於て体積による等有機物含量曲線は１００％マトリ
ックスの極Ｐ、を１００％粘土のポイントＰ、に結びつ
ける線に平行な線となる（第１図）と考えられる。マト
リックス或は有機物の比抵抗は無限と考えることができ
るので、マトリックスの極と有機物の極は同じ軸ΔＴで
はあるが明らかに異なる位置にある。

というのは、マトリックスＭの通過時間ΔＴ（組成によ
り　１４０μｓ／メートルから　１９０μＳ／メートル
台）は有機物の通過時間△Ｔ　（ＭＯ）よりずっと小さ
い為である。殆んどの場合、ΔＴ　（Ｍ、　”）は平均
値８００μｓ／メートルのあたりで変動すると考えられ
る。

粘土の極Ｐ、を１００％水分の極Ｐ６に代えて同じよう
な図を作成することが出来る。同様に、等有機物直線は
１００％水分の極とマ）　ＩＪフックス極Ｐ、Ｉを結ぶ
直線と平行である。

かかる図において、水分の極Ｐ、或いは粘土の極Ｐａ（
第２図）のいずれを考慮しても等有機物直線がほぼ同じ
傾斜ををし、従って、水分や粘土の極が位置する直線さ
え決定されればそれらの正確な位置がわからなくても岩
石中の有機物の比率が求められるということが実験的に
立証出来る。

従って、岩石の有機物含量を推定するにはマトリックス
の極と粘土又は水分の極を結ぶ（そして含量０に対応す
る）線Ｉ　（０％）の位置決めと有機物のみを含有する
岩石における音波の通過時間に相当する軸△Ｔ上の値Δ
Ｔ、。を選ぶだけでよい。この値△Ｔ０゜は、地質学者
が調査対象の堆積ベースンの代表的な値と考えるもので
もよいし、あるいは得られた検層データから算出しても
よい。これについては第６図に関連して詳述する。

基準となる一対のパラメータ値は所定の有機物比率を有
する岩石についての等含量線によって表わされるがこの
値は選択した２種のパラメータについて各坑井、又はそ
の一部に沿って測定した値から実験的に求められる。図
（△Ｔ。

１　／　ｒＴｒ′）に於て、この基準線はマトリックス
の極Ｐ、から伸びている直線Ｉ　（０％）（第２図）或
は、ある含有量を特定できる少なくとも１点（一対の測
定値に関連した）を通る線Ｉである。

第一の場合の基準線を決定するには、選定した２種のパ
ラメータについて坑井に沿って多数の地点で求めた値を
図上にプロットする。第３図は△Ｔと１＃７Ｔを関数と
するグラフであり、基準線Ｉ　（０％）はマトリックス
の極がら伸びる傾斜の大きい直線で、２つで１対の値を
表わすすべての点を通る。この線の傾斜は、その点の１
つに関連する数値ΔＴ、にょって定義される。その点に
ついての１／ｖ”πＴの値は例えばｏ、ｅに等しい。

０％有機物についてのこの基準線の決定方法は、坑井が
横断する地層の中には有機物を含まないものもあること
を意味する。地球化学的分析結果との比較により、かか
る層の存在を実験的に立証出来れば、このことは可能で
ある。

それが出来ないなら、もし所定の有機物含量が図にプロ
ットされた少くとも１点（坑井のある深度で測定した２
つで一対をなす値に対応する）にあてはまるとすれば、
直線Ｉｔ　　（第３図）及びマトリックスと上記と同じ
有機物含量のみを有する岩石に対応する点Ｂ（第３図）
をプロットすることができる。この点Ｂは軸ΔＴ上の、
極ＰｒＩ（１００％）とは別の位置にくる。２つで一対
をなす値の組合せによるネットワークは、直線工、に平
行な直線Ｉ（０％）から直線１　（ｔｏｏ％）までを含
む等含量直線の集りで表わされる。

本発明の方法で得た結果と切断片から求めた地球化学的
測定値を比較した実験で、点の位置決めに際し生じ得る
計測誤差によって起こる基準線決定における誤差は、検
層プローブが探査する縦方向の距離が充分あれば無視出
来るということがわかった。

第３図のグラフに示すように、有機物体積率２％に対応
する体積等含量線Ｉ　（２％）は明らかに線Ｉ（０％）
から離れており、後者の位置決めの際誤りが生じても、
所望の正確さを得ることが出来る。

図上に等含量基準線Ｉ　（０％）又は工（１％）の位置
を決めることにより第３図に記した各点と結びつく体積
含有量を算定することが可能になる。

−ａ的には、等含量線ネットワークにおける異なる線の
位置は基準線と係数ΔＴ（ＭＯ）の値から決定される。

実際に第３．４図のグラフ（ΔＴ１１　／ｆｆ、　）の
場合は、ネットワークは基準線Ｉ　（０％）に平行な直
線の組合せからなっておりそのネットワークの直線Ｉ　
（Ｋ）は、検層測定によって決まる点Ｍ、すべてを通る
ようプロットし、関連値ΔＴ、を求める。それに対応す
る体積含有量は次の関係式により得られる。

式中ΔＴｒＩ及びΔＴＭ。は、それぞれマトリックスの
極、有機物の極と関連する通過時間である。

図中の点（ＭＫ）のそれぞれについて計算することによ
り、求めた値を記録し、深度の関数として岩石中の体積
含有量の変化をグラフとして表わすことができる。

得た体積含有量ｔ（％）を次の関係式により重みづけ有
機炭素含量ｔｐに変換するのが望ましい。

式中り、。は有機物の密度、ｄは岩石の密度、ｋは育種
炭素と有機物の比例の係数である。この変換により、環
球化学的分析結果との比較が容易になる。地球化学分析
と同じ地層厚さを表わす値を得るために、先に得た結果
を数メートルの深さに「ならして」もよい。

関係式（２）の値ｄは、密度を測るプローブが使えれば
そのデータでもよいし、他の資料、特に別の坑井で行な
った密度検層のデータから推定した値でもよい。

深度の関数としての重みづけ含有量ｔｄの変動記録を得
るために作成する処理のフロー図を第５図に示す。

調査対象の各坑井につき、その坑井のサンプルを用いて
行なった地球化学分析データがたとえ一部でも入手出来
れば、検層データと比較を行い、軸ΔＴ上の極Ｐ。。（
第１，２図）について、より正確な位置を得ることが出
来る。

基準線から求められる値ΔＴ、がわかっているため、ま
たＴ。。について生じうる変動範囲が明らかなので、後
者のパラメータ値は、サンプルの重みづけ有機物含量（
１，サンプル）の平均値と、ある深さ範囲（例えば２メ
ートル）にわたって「ならした」検層測定値（ｔｐ　ｌ
ｏｇ）の平均値の差の絶対値が最小になるまで、値ａを
増分として変動させることができる。

調査対象の坑井の△Ｔｗｏについてその最適値を求める
のに使用出来る処理フロー図を２つの部分にわけて第６
．ｅＡ図に示す。

第７，８図の例が示すように、非常に多くの切断片サン
プルを使用した場合はそれらの結果と本発明の方法によ
る調査結果がよく符合することが実験的に立証されてい
る。これらの図で、灰色の部分は土壌サンプルの分析結
果から得た曲線ｔ　ｐ　（ｓａｍｐｌ、）である。　も
う一方の曲線は検層測定値（ｔｐ　ｌｏｇ）から推定し
た重みづけ有機炭素含有量の変動を表わしている。

本発明の方法をグラフ表示を用いて説明した。

しかし、本発明の範囲内で、いかなる表示も参照せずに
検層データを用いることが出来る。特に、基準になる対
になった値の組合せを求めるためにプログラムされた処
理手段を用いることにより利用出来る。それによって有
機物の等含量に対応する対になった値のすべての組合せ
を決定し、調査した坑井の測定値の各対がどの組合せと
関連しているか決定することが出来る。

それには、岩石の比抵抗と、その岩石中の異なる成分の
体積と比抵抗とについての公知の関係式や、岩石中の音
波通過時間と、同じ岩石についての成分体積と音波通過
時間との関係式を用いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は３極図における等有機物含量線のネットワーク
を示す。 第２図は、上記図において、１極の正確な位置が不明で
その方向のみわかっている場合に求めた等有機物含量線
のネットワークを示す。 第３図は検層プローブを２つ用いて坑井中で測定した一
対のパラメータ値の組合せを同じ図上にプロットしたも
のである。 第４図は坑井で測定した一対のパラメータ値の関数とし
て、岩石中の有機物の体積含量を推定する方法を一例と
して示す。 第５図は坑井に沿って含有量の記録を得るために行う検
層データについての一連の処理を要約したフロー図を示
す。 第６，６Ａ図は、純有機物の特性パラメータの１つの最
適値を求めるために行うデータ処理を分割して示したフ
ロー図である。 第７，８図は実験によって得た２例のグラフであって、
本発明の方法および従来の地球化学的手法で求めた有機
物含宵量に類似性があることを示す。 特許出願人　アンスティテユ　フランセデュ　ペトロー
ル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）堆積盆地の地層を横切る坑井中で測定した検層プ
   ローブによるデータを用いて堆積岩の有機物含有量を予
   測する方法において、 −ａ）堆積岩中の水分、粘土および有機物含有量の変動
   に反応して同一方向に変化する測定信号を発生するプロ
   ーブと ｂ）同一堆積岩中の１つは有機分に、もう一方は水分又
   は粘土含有量の変動に反応して各々反対方向に変化する
   測定信号を発生するプローブと、 ｃ）さらに、粘土あるいは水分を所定の比率で含む堆積
   岩における同一の有機物含有量に対応する何組かの測定
   パラメータ対の少なくとも一部がほぼ同じとなるような
   、少なくとも２種のプローブを選んでそれにより得られ
   るデータを使用し、 −純粋な有機物の特性パラメータのうち少なくとも一対
   の値を選択し、 −所定の有機物含有量を有する堆積岩に対応する２種の
   パラメータ値の組合せのうち１つを基準にして、２つの
   パラメータの測定値を組合せたものが同じ有機物含有量
   に対応するような測定パラメータ値の組合せについての
   ネットワークを作成し、 −同一坑井内の異なる深度での複数の測定点でプローブ
   を用いて測定した２つのパラメータ値の組合せが各々属
   する値の組合せでかつ同じ含有量に対応する組合せをネ
   ットワークの中から順次決定し、 −該測定値の組合せに各々関連する有機物の体積による
   含有量を記録することにより、坑井が横切る地層中の有
   機物体積含有量をほぼ連続的に表すことができるように
   したことを特徴とする有機物予測方法
2. （２）横断する土壌中の電気比抵抗と、該土壌中の音波
   通過時間、水素原子含有量あるいは密度を測定する少な
   くとも２種の検層プローブによる測定値を利用すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の有機物予測
   方法
3. （３）土壌中の電気比抵抗を測定する検層プローブと、
   該土壌中の音波通過時間を測定する少なくとももう１つ
   のプローブを用いた測定値を利用し、対をなす測定パラ
   メータ値で各々同一含有量と関連するものの組合せにつ
   いてのネットワークが一群のほぼ平行な等含有量線に見
   立てることができるようなグラフ表示を比抵抗と通過時
   間の関数として選び、これにより坑井中で測定した値の
   組合せに関連する有機物含有量を、上記で選んだグラフ
   中の１点にあって該２つの値を表わす点を通る等含有量
   線を同定することにより求めることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の有機物予測方法
4. （４）土壌中の電気比抵抗を測定する検層プローブと、
   その密度を測定する少なくとももう１つのプローブを用
   いた測定値を利用することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の有機物予測方法
5. （５）得られる体積含有量の異なる値に各々関連する重
   みづけ有機物含有量をさらに決定することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の有機物予測方法
6. （６）坑井内で得た対をなす測定値のすべての中から、
   所定の有機物含有量を関連づけることのできる特定の組
   合せを少なくとも１組選ぶことにより、基準となる組合
   せを決定することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の有機物予測方法
7. （７）坑井で測定したパラメータ値の組合せを各々、１
   つは岩石中の音波通過時間を、もう一方は比抵抗の平方
   根の逆数を表わす座標軸の関数としてグラフ表示し、あ
   る等含有量に対応する２つの値の組合せを、ある所定の
   有機物含有量をあてはめることのできる直線の基準線に
   平行な一群として表わすが、後者の位置は、１つはマト
   リックスと前記所定含有量の有機物のみからなる岩石に
   関連する点と、もう１つはこの同じ有機物含有量を関連
   づけることのできる坑井中の対をなす測定値に関連する
   点との少なくとも２つの点により決まることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の有機物予測方法
8. （８）等含有量直線の位置が、有機物を含まない岩石に
   対応する直線と該岩石が有機物のみを含む場合２つのパ
   ラメータがとる値に対応する極との間で決まることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項に記１の有機物予測方法
9. （９）純粋な有機物に特有な一対の値が、坑井に沿って
   異なる位置から採取したサンプルの分析により得ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の有機物予測
   方法