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自然伽马能谱测井资料在确定粘土矿物含量中的应用

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高伽马、自然、能谱、测井、应用、放射
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© 1994   茜 , 刘 菁 华 , 王 祝 文吉 林 大 学 地 球 探 测 科 学 与 技 术 学 院 , 长 春   130026摘 要 : 由 于 自 然 伽 马 能 谱 测 井 (N 放 射 性 元 素 U、 T h、 K 的 含 量 与 粘 土 矿 物 有 着 密 切 的 关 系 , 所 以可 利 用 N 性 或 定 量 确 定 油 气 储 层 粘 土 矿 物 含 量 。 阐 述 了 自 然 伽 马 能 谱 测 井 资 料 在 确 定 粘 土 矿 物 含 量中 的 地 质 依 据 , 建 立 了 研 究 地 层 粘 土 矿 物 含 量 的 计 算 模 型 。 由 研 究 油 田 的 N 井 资 料 计 算 并 对 比 了 粘 土矿 物 的 含 量 , 最 终 得 到 很 好 的 效 果 。关 键 词 : 自 然 伽 马 能 谱 测 井 , 粘 土 矿 物 , 计 算 模 型中 图 分 类 号 :       文 献 标 识 码 : 简 介 : 黄 茜 (1982— ) , 男 , 湖 北 枝 江 人 , 硕 士 研 究 生 , 主 要 从 事 地 球 物 理 测 井 工 作 。 in on t Q e xp J 30026, Ch N GS be u to t of m o r fo r t of en , T h, K ob by to m T h is ou of fo r in t of m a fo r t in o t of m by GS m 引   言自 然 伽 马 能 谱 测 井 (N 是 一 种 常 见 的 测 井方 法 , 前 人 在 运 用 自 然 伽 马 能 谱 测 井 来 进 行 粘 土 矿物 成 分 分 析 上 做 了 很 多 工 作 。 目 前 利 用 自 然 伽 马 能谱 测 井 确 定 粘 土 矿 物 的 方 法 最 普 遍 的 是 斯 伦 贝 谢 公司 粘 土 矿 物 分 析 图 版 [1 ], 通 过 T h K 可 定 性 地 确 定粘 土 矿 物 的 类 型 。 石 强 运 用 图 版 法 进 行 了 粘 土 矿 物成 分 定 量 计 算 的 初 步 探 讨 [2 ], 它 将 粘 土 矿 物 分 析 图版 法 定 量 化 , 进 一 步 实 现 了 粘 土 矿 物 的 定 量 计 算 , 但该 方 法 由 于 图 版 的 定 性 特 征 , 导 致 这 种 定 量 为 半 定量 。 郭 余 峰 分 析 了 三 肇 地 区 自 然 伽 马 能 谱 测 井 铀 、钍 、 钾 含 量 与 岩 性 、 泥 质 含 量 、 粘 土 矿 物 含 量 的 关 系 ,建 立 了 粘 土 矿 物 含 量 计 算 的 定 量 模 型 , 为 三 肇 地 区测 井 解 释 提 供 了 重 要 参 数 [3 ]。 本 文 将 阐 述 通 过 能 谱测 井 的 铀 、 钍 、 钾 含 量 线 性 回 归 粘 土 矿 物 含 量 的 计 算模 型 方 法 依 据 , 建 立 研 究 区 的 粘 土 矿 物 计 算 模 型 , 计算 研 究 区 测 井 资 料 并 分 析 计 算 结 果 。1  自 然 伽 马 能 谱 测 井 资 料 确 定 粘 土 矿 物 含量 的 地 质 依 据岩 石 中 的 总 自 然 伽 马 放 射 性 随 泥 质 含 量 的 增 加第 37 卷   增 刊 吉 林 大 学 学 报 (地 球 科 学 版 ) V o 2007 年 11 月 N 007  © 1994 , 粘 土 矿 物 放 射 性 最 高 , 不 同 的 粘 土 矿 物 , 铀 、钍 、 钾 的 含 量 不 同 , 粘 土 矿 物 具 有 良 好 的 吸 附 性 、 胶体 性 和 可 塑 性 , 主 要 的 粘 土 矿 物 为 : 高 岭 石 、 蒙 脱 石 、伊 利 石 、 绿 泥 石 和 混 层 粘 土 矿 物 。 不 同 的 粘 土 矿 物 的化 学 组 成 、 物 理 性 质 和 电 化 学 性 质 不 同 , 它 们 的 各 种地 球 物 理 测 井 响 应 值 不 同 , 表 1 是 地 层 评 价 中 常 见粘 土 矿 物 的 铀 、 钍 、 钾 含 量 及 钍 钾 比 值 , 密 度 等 参 数测 井 特 征 值 [1 ]。表 1  几 种 常 见 粘 土 矿 物 测 井 特 征 值   L e of of m 高 岭 石 绿 泥 石 伊 利 石 蒙 脱 石铀 含 量 (10- 6) 414~ 717 1714~ 36 817~ 1214 413~ 717钍 含 量 (10- 6) 6~ 19 0~ 8 10~ 25 14~ 24钾 含 量 (% ) 0~ 015 0~ 013 3151~ 8131 0~ 115T h K 11~ 30 11~ 30 117~ 315 317~ 817A P I) 90~ 130 180~ 250 250~ 300 150~ 200平 均 体 积 密 度(g ) 2164 2177 2153 2112光 电 吸 收 截 面 指 数(b e) 1183 613 3145 2104阳 离 子 交 换 量(10- 3mo l 100g) 3~ 15 10~ 46 10~ 40 80~ 150从 表 1 中 可 见 , 不 同 的 粘 土 矿 物 放 射 性 含 量 不同 , 尤 其 是 T h K 比 值 , 这 种 不 同 粘 土 矿 物 的 测 井 分析 值 的 差 异 是 用 测 井 资 料 解 释 地 层 中 不 同 粘 土 矿 物类 型 的 依 据 。由 大 量 的 测 井 资 料 和 分 析 资 料 显 示 钍 、 钍 、 钾 含量 和 粘 土 矿 物 类 型 及 含 量 存 在 较 密 切 的 关 系 , 由 回归 分 析 可 建 立 粘 土 矿 物 含 量 的 定 量 解 释 模 型 [324 ], 所以 粘 土 矿 物 与 自 然 伽 马 能 谱 测 井 元 素 放 射 性 含 量 存在 多 元 统 计 关 系 , 它 可 定 量 地 确 定 地 层 中 粘 土 矿 物的 含 量 , 这 为 定 量 确 定 粘 土 矿 物 含 量 提 供 了 基 础 。2  粘 土 矿 物 含 量 计 算 模 型 的 建 立由 于 粘 土 矿 物 与 自 然 测 井 放 射 性 元 素铀 、 钍 、 钾 含 量 之 间 的 关 系 , 所 以 由 粘 土 分 析 含 量 与测 井 解 释 U、 T h、 K 关 系 , 建 立 分 析 粘 土 矿 物 — — 高岭 石 , 绿 泥 石 , 蒙 脱 石 , 伊 利 石 的 含 量 与 自 然 伽 马 能谱 测 井 解 释 的 U、 T h、 K 含 量 进 行 多 元 线 性 回 归 , 得到 研 究 区 的 粘 土 矿 物 含 量 模 型 , 从 而 获 得 随 深 度 变化 的 连 续 4 种 粘 土 矿 物 含 量 的 曲 线 。 对 扶 余 油 田 的自 然 伽 马 能 谱 测 井 解 释 含 量 与 粘 土 矿 物 分 析 含 量 的关 系 的 建 立 了 抚 余 油 田 初 始 模 型 , 对 建 立 的 模 型 由已 知 粘 土 含 量 井 段 时 行 修 正 , 获 得 该 区 粘 土 矿 物 含量 定 量 计 算 数 学 模 型 [3 ], 方 程 如 下 :高 岭 石 含 量 :W G = 191743- 01984T 127U+ 11373K, R = 0190;伊 利 石 含 量 : W Y = 191024 - 11454 8T h +31367U + 231097K, R = 0196;蒙 脱 石 含 量 : W M = - 21444 + 01467T h +21173U - 41028K, R = 0185;绿 泥 石 含 量 : W L = 631673 + 11976T h 201442K, R = 0179。以 上 为 粘 土 矿 物 的 体 积 百 分 数 , 由 泥 质 含 量 可以 得 到 相 应 的 绝 对 含 量 , 即 质 量 百 分 数 。3  计 算 实 例采 用 以 上 建 立 的 计 算 公 式 , 计 算 了 D 井 姚 家 组和 青 山 口 组 二 、 三 段 地 层 的 粘 土 含 量 (图 1, 2)。 图 1为 姚 家 组 1 135~ 1 235 m 段 粘 土 含 量 计 算 结 果 , 由图 1 知 该 层 粘 土 矿 物 以 伊 利 石 为 主 , 其 次 为 绿 泥 石 、高 岭 石 , 蒙 脱 石 的 含 量 较 小 。 对 该 层 段 粘 土 矿 物 分 布进 行 统 计 , 得 到 图 3, 可 以 看 到 , 该 层 段 伊 利 石 含 量 为42%~ 97% , 平 均 值 为 7017% ; 高 岭 石 含 量 为 0%~11% , 平 均 值 为 215% ; 绿 泥 石 含 量 为 0%~ 51% , 平均 值 为 2315% (若 将 绿 泥 石 与 高 岭 石 合 计 为 0%~5515% , 平 均 值 2519% ) ; 蒙 脱 石 含 量 为 0%~ 28% ,平 均 值 为 313%。 此 结 果 与 图 版 估 算 结 果 “ 伊 利 石 含量 分 布 为 45%~ 95% , 高 岭 石 含 量 为 (包 括 绿 泥 石 )5%~ 55% , 蒙 脱 石 含 量 为 0%~ 30% ” 基 本 一 致 。图 2 为 青 山 口 组 二 、 三 段 粘 土 矿 物 含 量 计 算 结果 , 由 图 2 知 该 段 粘 土 矿 物 以 伊 利 石 为 主 , 其 次 为 绿泥 石 、 高 岭 石 , 蒙 脱 石 的 含 量 较 小 。 对 该 青 山 口 组 层段 粘 土 矿 物 分 布 进 行 统 计 , 得 到 图 4, 可 以 看 到 , 该 段伊 利 石 含 量 为 56%~ 97% , 平 均 值 为 8115% ; 高 岭 石含 量 为 0%~ 11% , 平 均 值 为 1125% ; 绿 泥 石 含 量 为0%~ 3918% , 平 均 值 为 1412% (若 将 绿 泥 石 与 高 岭石 合 计 为 0%~ 5515% , 平 均 值 2519% ) ; 蒙 脱 石 含 量为 0%~ 11% , 平 均 值 为 3103%。 此 结 果 与 图 版 估 算结 果 “ 伊 利 石 50%~ 90% , 高 岭 石 (包 括 绿 泥 石 ) 7%~ 50% , 蒙 脱 石 0%~ 25% ” 基 本 一 致 。441                               吉 林 大 学 学 报 (地 球 科 学 版 )                               第 37 卷© 1994   D 井 姚 家 组 粘 土 矿 物 含 量 随 井 深 分 布F m   D 井 青 山 口 二 三 段 粘 土 矿 物 含 量 随 井 深 分 布F m of 541增   刊                 黄   茜 , 等 : 自 然 伽 马 能 谱 测 井 资 料 在 确 定 粘 土 矿 物 含 量 中 的 应 用                      © 1994   D 井 姚 家 组 粘 土 矿 物 分 布 直 方 图F m of 图 4  D 井 青 山 口 组 粘 土 矿 物 分 布 直 方 图F m of (下 转 150 页 )641                               吉 林 大 学 学 报 (地 球 科 学 版 )                               第 37 卷© 1994   某 井 流 纹 质 凝 灰 岩 与 玄 武 岩 测 井 响 应 特 征 与 岩 性 识 别 结 果F L og of 参 考 文 献 :[1 ]  潘 保 芝 . 裂 缝 性 火 成 岩 储 层 测 井 评 价 的 理 论 与 方 法 研究 [D ]. 长 春 : 吉 林 大 学 , 2002.[ 2 ]  邱 家 骧 , 陶 奎 元 , 赵 俊 磊 , 等 . 火 山 岩 [M ]. 北 京 : 地 质出 版 社 , 1996.[3 ]  黄 隆 基 , 范 宜 仁 . 火 成 岩 测 井 评 价 的 地 质 和 地 球 物 理基 础 [J ]. 测 井 技 术 , 1997, 21 (5): 341- 344.[4 ]  陈 建 文 , 魏 斌 . 火 成 岩 岩 性 的 测 井 识 别 [J ]. 地 学 前 缘 ,2000, 7 (4): 458.[5 ]  黄 布 宙 , 潘 保 芝 . 大 庆 深 层 火 山 岩 测 井 响 应 特 征 及 其岩 性 划 分 [J ]. 石 油 物 探 , 2001 (3): 42- 47.[ 6 ]  周 波 , 李 舟 波 , 潘 保 芝 . 火 山 岩 岩 性 识 别 方 法 研 究 [J ] 大 学 学 报 (地 球 科 学 版 ) , 2005, 35 (3): 394- 397.(上 接 146 页 )4  结   论通 过 以 上 回 归 模 型 法 , 可 定 量 计 算 地 层 中 粘 土矿 物 的 相 对 含 量 随 深 度 的 变 化 , 再 由 泥 质 含 量 可 以得 到 地 层 中 粘 土 矿 物 的 绝 对 含 量 。 它 不 仅 确 定 了 粘土 矿 物 的 类 型 , 而 且 计 算 出 了 粘 土 矿 物 含 量 的 分 布 。通 过 分 析 对 比 其 它 方 法 , 它 对 于 该 区 粘 土 矿 物 含 量的 计 算 可 达 到 定 量 要 求 , 为 本 区 粘 土 矿 物 的 研 究 起到 了 重 要 作 用 。 但 粘 土 矿 物 含 量 模 型 法 必 须 以 地 层粘 土 矿 物 分 析 数 据 为 前 提 , 不 同 的 地 区 线 性 回 归 方法 不 同 , 即 模 型 参 数 不 同 , 应 在 不 同 的 地 区 建 立 适 合的 模 型 公 式 。参 考 文 献 :[1 ]  黄 隆 基 . 放 射 性 测 井 原 理 [M ]. 北 京 : 石 油 工 业 出 版社 , 1985.[2 ]  石 强 . 利 用 自 然 伽 马 能 谱 测 井 定 量 计 算 粘 土 矿 物 成 分方 法 初 探 [J ]. 测 井 技 术 , 1998, 22 (5) 349- 352.[3 ]  郭 余 峰 , 傅 石 友 , 杜 鸿 烈 , 等 . 松 辽 盆 地 三 肇 地 区 自 然 伽马 能 谱 与 岩 性 参 数 的 关 系 [J ]. 石 油 学 报 , 1996, 17 (2):24- 27.[4 ]  孙 建 孟 , 李 召 成 . 应 用 自 然 伽 马 能 谱 测 井 确 定 粘 土 矿物 类 型 和 含 量 [J ]. 石 油 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) , 1999,23 (4): 29-                             吉 林 大 学 学 报 (地 球 科 学 版 )                               第 37 卷
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