中上揚子區(qū)膏巖蓋層的測井識別

馮 瓊，魏水建

(中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

中上揚子地區(qū)具有十分豐富的天然氣資源，據(jù)有關(guān)專家估計，僅四川盆地及周緣就富集了上十萬億方級天然氣資源。這些資源絕大部分集中在中古生界海相地層中。中上揚子地區(qū)海相地層主要發(fā)育于三疊紀(jì)中期以前，由于所處構(gòu)造部位不同及構(gòu)造運動影響，其沉積環(huán)境在時間上、平面上變化較大，故蓋層發(fā)育情況變化很大。再經(jīng)過沉積后多期構(gòu)造運動改造，海相地層發(fā)生多次抬升剝蝕或下降深埋，不同地區(qū)地層的巖性、厚度、產(chǎn)狀、沉積成巖和構(gòu)造應(yīng)力特征具有較大差異，蓋層在整體分布、連續(xù)性、巖性物性等方面更是變化大，油氣的封閉系統(tǒng)十分復(fù)雜。在中上揚子當(dāng)前勘探主攻地區(qū)，充分利用已有鉆井巖心、錄井、測井、地震以及露頭資料，通過宏觀研究與微觀研究相結(jié)合，靜態(tài)研究與動態(tài)分析相結(jié)合，地質(zhì)與地球物理、地球化學(xué)方法相結(jié)合，建立有效蓋層的特征指標(biāo)體系，開展海相地層中蓋層形成條件、封蓋模式研究，建立適合中上揚子區(qū)的蓋層預(yù)測地球物理技術(shù)，具有重要的意義。

1 蓋層巖石地球物理響應(yīng)特征

通過對HB1井、HB2井、L1井、DY1井等多口井的測井資料、錄井資料、取心分析資料的綜合對比分析，總結(jié)歸納了各種巖性在不同測井曲線上的一般響應(yīng)特征(表1,圖1)。

自然伽馬響應(yīng)(RG)：硬石膏及鹽巖自然伽馬為最低值，石灰?guī)r及白云巖為低值；隨著泥質(zhì)含量增大，自然伽馬讀值升高，泥巖具有高自然伽馬的特點。

電阻率響應(yīng)(RT)：硬石膏及鹽巖電阻率為最高電阻率，可達(dá)數(shù)萬歐姆米，致密石灰?guī)r為高值，孔隙發(fā)育的石灰?guī)r及白云巖為中低值，泥巖為最低值。

巖性密度響應(yīng)(PE)：有效光電吸收截面指數(shù)PE可以正確識別巖性，區(qū)分巖石礦物成分，如石灰?guī)r的PE=5.084 b/e，而白云巖的PE=3.142 b/e，硬石膏的PE=5.005 b/e，砂巖的PE=1.81 b/e，從而反映了巖石的沉積環(huán)境。

表1 中、上揚子區(qū)不同巖性測井響應(yīng)特征

圖1 川東北通南巴地區(qū)HB1井T1j2膏巖蓋層巖電關(guān)系

體積密度響應(yīng)(DEN)：依椐硬石膏—白云巖—灰?guī)r—鹽巖之順序，體積密度遞減，硬石膏體積密度約2.98 g/cm3，鹽巖體積密度約2.1 g/cm3，泥巖為較低值。

聲波時差響應(yīng)(AC)：致密白云巖最低，其次為致密灰?guī)r，泥質(zhì)含量增加會使聲波時差增加，裂縫性白云巖及灰?guī)r聲波時差增大，甚至?xí)霈F(xiàn)周波跳躍。硬石膏的聲波時差約50 μs/ft，鹽巖聲波時差值約63 μs/ft，泥巖、頁巖聲波時差較高。

補(bǔ)償中子響應(yīng)(CNL)：在中子測井石灰?guī)r視孔隙度曲線上，硬石膏與致密石灰?guī)r都接近于零，鹽巖略偏負(fù)，白云巖骨架補(bǔ)償中子在2%～3%之間。隨地層孔隙度、泥質(zhì)含量增大，中子讀值升高，泥巖的補(bǔ)償中子較高。

井徑響應(yīng)(CAL)：白云巖、灰?guī)r、膏巖井徑接近鉆頭直徑。鹽巖井徑由于鉆井液的浸泡溶解作用常出現(xiàn)擴(kuò)徑。泥巖的井徑大于或等于鉆頭直徑。

2 蓋層巖性測井解釋

蓋層按巖性劃分有致密灰?guī)r、硬石膏、鹽巖、泥巖。中上揚子地區(qū)巖性復(fù)雜，主要巖性有灰?guī)r、白云巖、硬石膏、鹽巖、泥巖等。該地區(qū)蓋層的主要巖性為硬石膏、鹽巖。

由于各種巖性在不同的測井曲線上具有不同的響應(yīng)特征，而三孔隙度在區(qū)分巖性上為較敏感的測井項目，因此研究采用三孔隙度交會，建立交會圖版，采用交互聚類分析方法，對巖性進(jìn)行解釋。

由圖2的CNL-AC交會圖和圖3的CNL-DEN交會圖分析可知，根據(jù)聚類分析可將其主要聚為4類。

圖2 川東北通南巴地區(qū)HB1井T1j2 段CNL-AC交會圖

第一類：AC在47.2～57.3 μs/ft之間，平均51.1 μs/ft；CNL在-2.17%～3.02%之間，平均為0.13%；DEN在2.96～3.01 g/cm3之間，平均2.98 g/cm3，根據(jù)此巖石的電性特征確定該巖性為硬石膏。第二類：AC在42.5～56 μs/ft之間，平均44.5 μs/ft；CNL在2.0%～10.2%之間，平均為2%；DEN在2.65～2.89 g/cm3之間，平均2.83 g/cm3，根據(jù)此巖石的電性特征確定該巖性為白云巖。第三類：AC在44.8～54.3 μs/ft之間，平均49.7 μs/ft；CNL在1%～10%之間，平均為2.5%；DEN在2.69～2.85 g/cm3之間，平均2.82 g/cm3，根據(jù)此巖石的電性特征確定該巖性為灰質(zhì)白云巖。第四類：AC在44.6～49.83 μs/ft之間，平均47.1 μs/ft；CNL在0.18%～8.85%之間，平均為2.925%；DEN在2.65～2.75 g/cm3之間，平均2.72 g/cm3，根據(jù)此巖石的電性特征確定該巖性為白云質(zhì)灰?guī)r。

3 蓋層測井解釋模型

3.1 泥質(zhì)含量解釋模型

大量的實際資料表明，地層的泥質(zhì)在測井曲線上表現(xiàn)為高自然伽馬、高視孔隙度和低電阻率，所以可以用這些曲線指示泥質(zhì)的存在，但孔隙度測井系列和電阻率曲線受地層孔隙度、地層水礦化度等因素的影響較大，所以一般不選擇它們來計算泥質(zhì)含量。自然伽馬曲線是地層自然放射性的反映，它與沉積環(huán)境和泥質(zhì)含量的多少有比較密切的關(guān)系，可以用來計算泥質(zhì)含量。

式中：SH為自然伽馬測井曲線相對值；GCUR為泥質(zhì)含量經(jīng)驗系數(shù)，通常第三系地層GCUR=3.7，老地層GCUR=2；GR為目的層自然伽馬值；GRmax為處理井段純泥巖自然伽馬值；GRmin為處理井段純儲層自然伽馬值；Vsh為泥質(zhì)含量。

3.2 孔隙度解釋模型

根據(jù)本區(qū)碳酸鹽巖儲層的巖性特征，建立了由灰?guī)r、白云巖、石膏、泥質(zhì)、孔隙組成的巖石體積模型。具體采用補(bǔ)償密度—補(bǔ)償中子交會法計算礦物含量和孔隙度，其響應(yīng)方程為：

式中：φ，Vsh，Vmai分別為孔隙度、泥質(zhì)體積及第i種礦物體積；φN，φNmai，φNf，φNsh分別為地層、礦物骨架、流體、泥質(zhì)的補(bǔ)償中子值；ρb，ρmai，ρf，ρsh分別為地層、礦物骨架、流體、泥質(zhì)的密度值。

利用上述模型對蓋層進(jìn)行了測井解釋，解釋結(jié)果表明：膏巖蓋層的測井解釋孔隙度在0.09%～0.17%之間，平均0.1%，與巖心分析的孔隙度具有較好的一致性。

3.3 滲透率解釋模型

根據(jù)HB1井的膏巖巖心物性分析資料，建立了孔隙度(φ)與滲透率(K)關(guān)系模型(圖4)：

K=0.018 2e3.663 2φ

4 膏巖蓋層的測井解釋

用上述測井解釋模型及其解釋標(biāo)準(zhǔn)，對中上揚子地區(qū)12口井膏巖蓋層進(jìn)行測井解釋(圖5)。

圖4 川東北通南巴地區(qū)

測井解釋巖性與取心、錄井的巖性具有很好的一致性；膏巖的測井解釋孔隙度、滲透率與巖心分析的孔隙度、滲透率具有較好的一致性。

圖5 川東北通南巴地區(qū)HB1井膏巖蓋層測井解釋成果

5 結(jié)論

根據(jù)蓋層巖石地球物理響應(yīng)特征，利用測井資料，采用多種測井方法可以有效地識別蓋層的巖性、厚度等。以巖心分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用測井資料，建立蓋層參數(shù)測井解釋模型，獲得膏巖含量、孔隙度、滲透率等參數(shù)，最終實現(xiàn)對蓋層的測井識別和綜合評價。同時為蓋層的預(yù)測研究提供有效的蓋層參數(shù)。

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