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自然伽马能谱资料在油田勘探中的应用

关 键 词:
高伽马、自然、能谱、测井、应用、放射
资源描述:
  [收 稿 日 期 ] 2005 09 17[作 者 简 介 ] 李 凤 琴 (1970 ) , 女 , 1993 年 江 汉 石 油 学 院 毕 业 , 工 程 师 , 现 从 事 测 井 解 释 与 测 井 研 究 工 作 。自 然 伽 马 能 谱 资 料 在 油 田 勘 探 中 的 应 用李 凤 琴 , 秦 菲 莉 , 陈 汉 林张 爱 芹 , 杜 淑 艳 , 张   珩   (中 原 石 油 勘 探 局 地 球 物 理 测 井 公 司 , 河 南 濮 阳 457001)[摘 要 ] 自 然 伽 马 能 谱 测 井 不 仅 能 测 量 地 层 中 的 总 自 然 伽 马 含 量 , 还 能 提 供 地 层 中 铀 (U) 、 钍 ( 、 钾( K) 的 含 量 , 从 而 计 算 出 地 层 的 无 铀 伽 马 ( 值 ; 铀 、 钍 、 钾 在 地 层 中 的 分 布 与 地 层 岩 性 、 有 机 物 的含 量 及 地 层 水 的 活 动 有 着 密 切 关 系 , 利 用 其 测 量 值 , 结 合 岩 心 化 验 分 析 资 料 及 地 质 资 料 可 用 来 确 定 矿 物成 分 , 评 价 沉 积 环 境 , 研 究 生 油 岩 ; 运 用 无 铀 伽 马 能 精 确 计 算 储 层 的 泥 质 含 量 , 确 定 地 层 的 岩 性 剖 面 ,精 确 划 分 储 集 层 , 定 性 判 断 高 放 射 性 、 裂 缝 性 储 层 , 在 油 田 勘 探 中 为 正 确 地 进 行 油 气 评 价 提 供 可 靠 的 信 息 。[关 键 词 ] 自 然 伽 马 能 谱 测 井 ; 沉 积 环 境 ; 泥 质 含 量 ; 岩 性 剖 面 ; 高 放 射 性 储 层 ; 裂 缝 性 储 层 ; 生 油 岩[中 图 分 类 号 ] 文 献 标 识 码 ] A     [文 章 编 号 ] 1000 9752 (2005) 06 0874 03通 常 粘 土 岩 (泥 岩 和 页 岩 ) 、 碎 屑 岩 (砂 岩 ) 和 化 学 岩 中 的 自 然 放 射 性 主 要 是 以 238 U 和 232 头 的2 个 放 射 系 和 放 射 性 核 素 40 的 , 在 粘 土 岩 中 , 铀 U 、 钍 ( 、 钾 种 矿 物 含 量 大 于 50 % ,且 U , 质 含 量 关 系 比 较 稳 定 。 通 常 情 况 下 , 粘 土 岩 中 K 含 量 较 高 , 而 U 含 量 相 对 较低 , U , 均 含 量 分 别 为 6 12 2 %。通 过 对 自 然 伽 马 能 谱 分 析 , 不 仅 可 以 测 定 地 层 的 总 放 射 性 , 而 且 还 可 以 分 别 测 出 与 泥 质 含 量 关 系 比较 稳 定 的 U , 量 。 由 于 U , 层 中 的 分 布 规 律 与 岩 石 的 矿 物 成 分 、 成 岩 环 境 及 地层 水 的 活 动 有 着 密 切 关 系 , 因 此 , 应 用 自 然 伽 马 能 谱 资 料 可 更 好 地 确 定 和 划 分 地 层 岩 性 剖 面 , 研 究 沉 积环 境 , 解 决 更 多 的 油 田 勘 探 中 的 问 题 。1   理 论 基 础111   泥 质 含 量 的 计 算常 规 砂 泥 岩 地 层 测 井 系 列 中 , 泥 质 含 量 是 用 自 然 伽 马 来 计 算 的 。 在 高 放 射 性 地 层 中 , 用 常 规 自 然伽 马 曲 线 进 行 泥 质 含 量 计 算 , 确 定 岩 性 剖 面 时 , 往 往 将 储 层 误 认 为 是 泥 岩 层 而 漏 失 掉 。 因 此 , 必 须 找 出一 种 不 受 地 层 放 射 性 物 质 影 响 的 而 只 与 地 层 泥 质 含 量 有 关 的 测 井 方 法 来 进 行 泥 质 含 量 计 算 。由 于 自 然 伽 马 能 谱 测 井 所 测 得 的 量 与 泥 质 含 量 的 关 系 比 较 稳 定 , 且 不 受 地 层 中 所 含 放射 性 矿 物 的 影 响 。 所 以 采 用 自 然 伽 马 能 谱 测 井 中 的 无 铀 伽 马 来 计 算 泥 质 含 量 , 其 计 算 公 式 如 下 :S H ( / ( (1)V S H (2S 1) / (2 1) (2)式 中 , S H 用 来 计 算 泥 值 含 量 的 测 井 曲 线 相 对 值 ; V S H 地 层 泥 质 含 量 , % ; 测 定 的 无铀 伽 马 值 ,A 纯 地 层 无 铀 伽 马 值 ,A 纯 泥 岩 地 层 无 铀 伽 马 值 , A 为 岩 石系 数 , 第 三 系 地 层 取 317 , 老 地 层 取 2。112   确 定 粘 土 矿 物 成 分 , 分 析 沉 积 环 境 , 评 价 生 油 岩某 些 矿 物 是 特 定 沉 积 环 境 的 特 征 指 示 , 利 用 自 然 伽 马 能 谱 测 井 资 料 可 以 识 别 地 层 中 这 些 矿 物 , 重 现其 沉 积 环 境 。 ① 粘 土 矿 物 类 型 的 识 别 和 分 类 方 法 : 做 出 图 , 运 用 斯 伦 贝 谢 解 释 图 板 (图 1) ,结 合 钻 井 取 心 、 岩 屑 录 井 等 资 料 , 即 可 进 行 粘 土 矿 物 类 型 识 别 和 分 类 。 在 会 图 中 , 钍 钾 比 12的 是 高 岭 土 型 粘 土 ,在 31 5~ 12之 间 的 是 伊 蒙 混 层 ,在 2~ 31 5之 间 的 是 伊 利 石 型 粘 土 ,·478·石 油 天 然 气 学 报 (江 汉 石 油 学 院 学 报 )   2005 年 12 月   第 27 卷   第 6 期il I)     图 解 释 图 板在 1~ 2 之 间 的 是 云 母 型 粘 土 等 。 ② 将 测 量 的 U , 各 自 的 单 位 计 算 比 值 U , , 则 这 些比 值 有 着 相 当 重 要 的 地 质 意 义 , 从 化 学 沉 积 物 到 碎 屑 沉 积物 U 比 值 增 加 ; 随 着 沉 积 物 成 熟 度 的 增 加 , 大 。 经 统 计 研 究 , 用 U 值 划 分 沉 积 环 境 有 如 下结 果 : 当 U > 7 时 , 为 氧 化 环 境 下 形 成 的 陆 相 沉 积 或者 沉 积 物 中 含 有 铝 土 矿 , 为 陆 相 沉 积 , 属 氧 化 环 境 ; 当 2< U < 7 时 , 指 示 还 原 环 境 到 氧 化 环 境 的 过 渡 阶 段 ;当 U < 2 时 , 为 还 原 作 用 强 的 沉 积 环 境 , 海 相 沉 积 、灰 色 或 绿 色 页 岩 。 ③ 自 然 伽 马 能 谱 测 井 中 铀 曲 线 指 示 地 层中 铀 的 含 量 , 有 关 研 究 资 料 表 明 , 在 还 原 环 境 和 有 机 质 富集 的 条 件 下 , 可 以 使 泥 质 沉 积 吸 附 大 量 的 铀 离 子 。 铀 含 量的 高 低 与 有 机 碳 的 含 量 有 密 切 的 关 系 , 尽 管 目 前 尚 无 有 机碳 含 量 与 铀 含 量 的 定 量 关 系 式 , 但 通 常 有 机 碳 含 量 越 高 ,铀 含 量 越 高 , 甚 至 可 高 达 100一 般 铀 值 大 于 10 认 为 泥 岩 生 油 能 力 较 好 , 其 值 越 高 生 油能 力 越 好 , 因 此 可 以 用 铀 值 来 定 性 评 价 地 层 的 生 油 能 力 。113   寻 找 高 放 射 性 储 层纯 砂 岩 和 碳 酸 盐 岩 放 射 性 元 素 含 量 很 低 , 但 有 些 地 层 中 , 由 于 岩 石 骨 架 中 含 有 放 射 性 矿 物 而 明 显 呈现 高 放 射 性 , 有 些 渗 透 性 地 层 由 于 地 层 水 活 动 使 其 放 射 性 矿 物 增 多 , 引 起 放 射 性 升 高 。 传 统 观 念 认 为 储集 层 是 低 放 射 性 的 、 泥 质 含 量 较 少 的 、 比 较 纯 的 岩 石 , 而 忽 视 了 高 放 射 性 储 层 的 生 产 价 值 。 运 用 自 然 伽马 能 谱 测 井 中 的 无 铀 伽 马 计 算 泥 质 含 量 , 可 以 弥 补 常 规 方 法 的 不 足 , 准 确 识 别 高 放 射 性 储 层 , 确 定 岩 性 剖 面 。2   应 用 实 例A 井 是 某 油 田 的 一 口 勘 探 井 , 从 该 井 下 沙 溪 庙 组 的 243913~ 2442m 井 段 钻 井 、 录 井 及 地 质 资 料 来看 , 岩 性 为 泥 质 砂 岩 , 录 井 气 测 有 较 好 显 示 , 全 烃 含 量 由 01034 %上 升 至 241549 % , 槽 面 弱 气 浸 , 见 针尖 状 气 泡 约 10 %。 但 其 中 2440~ 2442m 段 自 然 伽 马 测 井 值 与 泥 岩 自 然 伽 马 相 同 , 表 现 为 泥 岩 特 征 , 用自 然 伽 马 测 井 曲 线 进 行 泥 质 含 量 计 算 , 确 定 地 层 岩 性 为 泥 岩 。 然 而 , 从 自 然 伽 马 能 谱 测 井 资 料 看 , 无 铀伽 马 值 较 低 , 用 无 铀 伽 马 曲 线 计 算 泥 质 含 量 , 结 果 显 示 为 泥 质 砂 岩 , 与 录 井 岩 性 一 致 。 像 显 示 此段 有 充 填 缝 显 示 ,结 合 其 他 曲 线 响 应 特 征 ,综 合 分 析 此 段 为 裂 缝 性 气 层 ,对 比 结 果 见 图 2 、 图 3 。 2种图 2   铀 伽 马 处 理 成 果 图                     图 3   然 伽 马 处 理 成 果 图·578·第 27 卷 第 6 期 李 凤 琴 等 : 自 然 伽 马 能 谱 资 料 在 油 田 勘 探 中 的 应 用  方 法 处 理 的 结 果 显 示 , 用 常 规 自 然 伽 马 测 井 曲 线 确 定 高 放 射 性 储 层 岩 性 时 , 会 误 造 成 2m 厚 高 放 射 性 裂缝 性 气 层 的 漏 失 。 经 综 合 分 析 , 此 段 的 自 然 伽 马 测 井 值 较 高 , 是 铀 含 量 高 造 成 的 , 并 非 泥 质 含 量 增 多 所致 , 该 段 经 试 油 证 实 为 裂 缝 性 气 层 。图 4   口 坡 组 图B 井 是 四 川 盆 地 川 东 断 褶 带 的 一 口 探 井 ,其 三 叠 系 中 统 雷 口 坡 组 地 层 录 井 显 示 岩 性 为 厚层 灰 深 灰 色 泥 晶 灰 岩 、 泥 晶 白 云 岩 、 硬 石 膏 岩呈 不 等 厚 互 层 , 夹 云 质 泥 岩 。 此 组 地 层 K 含 量在 010~ 412 %之 间 , 量 在 010~ 1112 mg/ 间 , K 比 值 在 015~ 12 之 间 , 多 在 2~ 315 之 间 (图 4) 。 粘 土 类 型 以 蒙 脱 石 、 伊 利石 为 主 , 还 含 有 少 量 海 绿 石 、 云 母 , 以 上 特 征表 明 该 组 地 层 属 潮 间 相 沉 积 。 U , K 含 量都 较 低 , 表 明 泥 质 含 量 少 , 有 机 质 丰 度 较 低 ; 的 变 化 范 围 较 大 , 表 明 泥 质 含 量 时多 时 少 , 水 动 力 条 件 时 强 时 弱 , 沉 积 环 境 在 低能 还 原 环 境 与 高 能 氧 化 环 境 之 间 频 繁 过 渡 ;U 比 值 多 小 于 2 , U 比 值 低 表 明 沉 积 环境 以 低 能 还 原 环 境 为 主 , 综 合 以 上 特 征 分 析 该段 地 层 具 有 台 地 潮 坪 相 沉 积 特 点 , 为 碳 酸 盐 台 地 潮 上 带 亚 相 及 碳 酸 盐 台 地 潮 间 带 亚 相 。3   结     论自 然 伽 马 能 谱 测 井 测 量 的 地 层 中 铀 (U) 、 钍 ( 、 钾 ( K) 的 含 量 , 为 地 质 研 究 提 供 了 非 常 重 要的 资 料 , 利 用 能 谱 资 料 可 以 定 量 确 定 粘 土 矿 物 含 量 , 研 究 沉 积 环 境 , 评 价 生 油 岩 。 在 高 放 射 性 储 层 中 ,用 无 铀 伽 马 能 精 确 计 算 泥 质 含 量 , 确 定 岩 性 剖 面 , 判 断 高 放 射 性 (裂 缝 ) 储 层 , 避 免 了 高 放 射 性 储 层 的漏 失 , 弥 补 了 用 自 然 伽 马 计 算 泥 质 含 量 的 不 足 , 为 储 层 评 价 提 供 了 精 确 的 解 释 依 据 。 随 着 对 自 然 伽 马 能谱 资 料 研 究 的 深 入 , 该 项 资 料 在 油 田 勘 探 中 必 将 发 挥 更 大 的 作 用 。[参 考 文 献 ][ 1 ] 白 云 台 , 陈 汉 林 , 杜 淑 艳 等 1 高 放 射 性 碳 酸 盐 岩 储 层 评 价 技 术 及 其 应 用 [J ] 1 断 块 油 气 田 , 2002 , 9 (5) : 80~ 821[ 2 ] 黄 龙 基 1 放 射 性 测 井 原 理 [ M] 1 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 19851[ 3 ] 赵 杏 缓 , 张 有 喻 1 粘 土 矿 物 与 粘 土 矿 物 分 析 [ M ] 1 北 京 : 海 洋 出 版 社 , 19901[编 辑 ]   弘   文·678·   石 油 天 然 气 学 报 (江 汉 石 油 学 院 学 报 ) 2005 年 12 月
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