自然伽马能谱测井在储层泥质含量解释中的应用论文_宋慧莹,熊维,辛龙,董婷

摘要：测井计算泥质含量的偏差会直接影响储层孔渗饱等地质参数的计算，使其产生一定误差，因此提高泥质含量的计算精度显得尤为重要。利用自然伽马能谱测井，可测量钍、铀、钾在地层中的含量，从而确定地层中含有何种放射性元素。对敏感曲线优化选择，利用测量值研究地层特性，进而准确计算泥质含量。该技术在研究区测井解释工作中取得了良好的效果。

关键词：自然伽马能谱；泥质含量；常规储层；泥页岩

引言

自然伽马测井是测量地层中放射性元素的总含量，无法分辨地层中铀、钍、钾等元素的种类与含量，在高放射性地层中计算泥质含量的准确度受到限制。自然伽马能谱测井相比更为复杂，资料包括：地层总自然伽马、地层无铀伽马及地层中铀、钍、钾的含量[1]，可测量不同放射性元素放射出的不同能量的伽马射线，从而确定地层中含有何种放射性元素。通过分析测井数据相关性，利用其测量值可以研究地层特性，识别高放射性储层、识别钾盐，进而准确计算泥质含量，使泥质含量解释模型得到进一步改善。

1、常规储层解释中计算泥质含量

一般情况下，计算泥质含量所采用的公式为：

SH＝（GR-GRmin）/（GRmax-GRmin）

Vsh＝（2GCUR×SH-1）/（2GCUR-1）

式中：Vsh-泥质含量（％）；

GCUR-地层常数，一般老地层取2；

GRmax、GRmin-自然伽马极大、极小值（API）。

利用自然伽马曲线计算泥质含量时，一般采用直方图法分析自然伽马值的频率分布范围或在分层组曲线图上读取来确定极值。但是在某些层位不存在纯泥岩层的情况下，用自然伽马直方图法显然不能正确选取极大值。在计算泥质含量时，需要结合邻近层组地层分析选取。

从自然伽马能谱测井资料分析，引起自然伽马数值较高的原因是不同的。一般情况下，认为钾、钍含量及其总和KTH与泥质含量的关系最好，钾、钍含量高引起的高伽马，自然伽马测井反映了泥质含量的变化；铀含量与泥质含量关系最差，铀含量高引起的高伽马，自然伽马测井不再反映泥质含量的高低，高铀会指示渗透性良好的储集层[2，3]。因此，在常规储层测井解释中，一般情况下可以利用钾、钍、无铀伽马曲线或根据地质情况选取其中一条曲线，计算地层泥质含量。当采用多种方法同时计算地层泥质含量时，应选各种方法中的最小值为结果。

但需要注意的是，对于钾盐而言，钾含量较重，溶于地层水中的铀离子易被氢氧化铁吸附，与钾盐一起沉淀，使其铀矿物含量也相对较重，在这种情况下一般选择钍曲线计算泥质含量。Y-1井5547～5573m为石膏、盐岩互层，测井资料显示总自然伽马数值较高，KTH数值亦呈现高值，且与总自然伽马数值差异较小（图1）。U、Th曲线无明显变化，而K含量呈现异常高值。分析认为本段自然伽马高值并不是由于高泥质含量所致，绝大部分是由于钾岩含量高。因此，本井计算地层泥质含量时，可利用钍曲线，更为科学合理。

图1 Y-1井嘉陵江组钾岩段测井曲线图

2、泥页岩储层解释中计算粘土矿物含量

在泥页岩储层解释评价中计算的粘土矿物含量，与我们常规意义上泥质含量的定义有着本质的区别，常规砂泥岩剖面计算的是岩石的泥质含量，测井解释中的泥质定义主要是指颗粒粒径小于0.05mm的岩石矿物，成分上一般包括粘土和细粉砂、碳酸盐岩。而泥页岩储层解释计算的粘土含量是指地层中的伊蒙混层、伊利石、绿泥石以及高岭石等粘土矿物含量的总和。粘土矿物含量的计算精度不但影响着储层的矿物成分含量计算，还直接影响着储层孔隙度及储层脆性参数的计算精度。

图2 Y-2井粘土矿物含量和KTH交会关系图

依据Y-2井岩心数据与测井曲线，建立了计算粘土矿物含量的测井解释模型（图2）。应用本井KTH曲线，可计算泥页岩储层中的粘土矿物含量。

3、应用效果

Y-3井龙马溪、五峰组4159.5～4185.8m段地层岩性以碳质泥岩、碳质页岩为主，图3可看出，GR曲线异常高值，KTH曲线下降趋势明显，U曲线数值升高幅度大，而K元素、TH钍元素含量降低，说明本段地层吸附了较多的高放射性U系元素，导致总伽马射线能量增强。测井计算本段储层粘土类矿物含量相对围岩较低，粘土含量为20％左右，硅酸岩脆性矿物（石英、长石、云母等）的总含量曲线数值含量较高，本段储层解释为不同级别的泥页岩气层。

图3 Y-3井泥页岩处理成果图

4、结论

自然伽马测井数据由于其局限性，不能满足测井计算泥质含量的精度要求。伽马能谱测井在泥质计算方面具有独特的技术优势[4]。本文综合利用伽马能谱多种测井数据，准确计算常规储层的泥质含量；分析研究非常规泥页岩储层粘土含量与伽马能谱数据之间的相关性，并建立了计算模型。结果表明在测井储层评价中取得了明显的应用效果。

参考文献：

[1] 王彩霞，高宏，陈立军.自然伽马能谱测井在油田中的应用研究[J].延安大学学报（自然科学版），2016，35（4）：59-63

[2] 郭春杰，王迪，王保军.自然伽马能谱测井在沉积学中的应用研究[J].国外测井技术，2013，1（6）：34-36

[3] 董兰屏，庞巨丰.自然伽马能谱测井原理及其应用[J].计量与测试技术，2009，36（9）：50-53

[4] 王智，张松杨，徐敏.碳酸盐岩地层自然伽马能谱测井曲线质量评价[J]，勘探地球物理进展，2007，30（3）：211~213

论文作者:宋慧莹,熊维,辛龙,董婷

论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期

论文发表时间:2020/3/16

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