潛江凹陷潛江組砂巖鹵水礦床測(cè)井識(shí)別方法研究

黃 華 張士萬 張連元 于嫦娥

1.中國(guó)石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北武漢，430223；2.中國(guó)石化江漢石油管理局測(cè)錄井工程公司， 湖北潛江，433124

江漢盆地古近系是一個(gè)中—新生代含油氣、含鹽陸相沉積盆地，盆地面積36 350km2（圖1）。古近系沙市組—新溝嘴組和潛江組沉積時(shí)期是典型的內(nèi)陸鹽湖盆地【1～4】，不僅形成了大量的石油資源【5～7】，還形成了豐富的鹽鹵資源【8】，尤其是潛江凹陷潛江組砂巖中，蘊(yùn)藏著巨大的鹵水資源【9，10】。對(duì)于深層鹵水的勘探開發(fā)而言，利用井筒的測(cè)井資料有效識(shí)別鹵水層是基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文充分利用潛江凹陷中鹵水井的測(cè)井、試采、分析化驗(yàn)等資料，研究鹵水層巖性、物性、含鹵水性與測(cè)井之間的關(guān)系，確定有效鹵水層解釋標(biāo)準(zhǔn)，建立孔隙度、滲透率解釋模型，建立了鹵水產(chǎn)能模型，為下步潛江凹陷砂巖鹵水的勘探開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 砂巖鹵水概況

潛江凹陷位于江漢盆地東部，面積2500km2。潛江凹陷中潛江組砂巖來源于北部，因此砂巖由北向南逐漸變薄直至尖滅【11，12】，北部砂巖的面積約1300km2。埋深800 3500m，可分5個(gè)鹵水組，鹵水層厚度100 350m，儲(chǔ)層分布較穩(wěn)定。

鹵水資源主要蘊(yùn)藏在砂巖的孔隙型中，其中的鹵水資源具有礦化度高、微量元素含量高的特點(diǎn)，鹵水礦化度240 320g/L，平均278g/L，屬濃鹵水。鹵水中的 NaCl、KCl、LiCl、B2O3、Br均達(dá)到綜合利用工業(yè)品位，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（表1），綜合評(píng)價(jià)潛江組的鹵水屬于中孔、中滲、中產(chǎn)、中深層、氯化鈉型、溴、鋰、硼、鉀大型工業(yè)鹵水礦床【13】。

2 鹵水層巖性、物性、含鹵性和電性關(guān)系

儲(chǔ)層的巖性、物性、含鹵性、電性之間的關(guān)系，是鹵水層劃分評(píng)價(jià)及儲(chǔ)層參數(shù)解釋的基礎(chǔ)。

2.1 儲(chǔ)層巖性

潛江組主要以灰綠色、灰色泥巖、泥膏巖、鹽巖和砂巖為主，自下而上可分為5個(gè)鹵水組。江漢盆地鹵水礦床主要巖性為砂巖儲(chǔ)層，該區(qū)的砂巖可劃分為中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等幾種巖性，根據(jù)取心井巖心統(tǒng)計(jì)，粒度越粗物性越好，從粉砂巖-細(xì)砂巖-中砂巖儲(chǔ)層物性從低到高。泥質(zhì)粉砂巖一般滲透率小于1md，因此，將粉砂巖以上的巖性定為有效儲(chǔ)層。

2.2 儲(chǔ)層巖性與電性的關(guān)系

鹽湖沉積地層主要發(fā)育鹽巖、泥巖和砂巖等巖性，根據(jù)錄井、測(cè)井、巖性的標(biāo)定，各種不同的巖性具有不同的電性特征（表2，圖2）。

砂巖一般自然伽馬曲線上為二級(jí)低值，低于泥巖，高于鹽巖；井徑縮徑；在電阻率曲線上為低值，如為干層則為高值；鹵水層聲波時(shí)差值較大，密度較小，如為干層則聲波時(shí)差較小，密度較大。其它類型的巖性也有其獨(dú)特的電性特征。如鹽巖：井徑擴(kuò)徑，自然伽馬為最低值，電阻率為高值、聲波時(shí)差為低值，密度由于擴(kuò)徑測(cè)的是泥漿密度，因此也為低值。

表2 鹵水層巖性與電性關(guān)系表Table 2 Relationship between lithologic and electric properties of brine layers

2.3 物性與含鹵水的關(guān)系

儲(chǔ)鹵層的物性主要包括巖石的孔隙度和滲透率，孔隙度是表示儲(chǔ)集能力大小的指標(biāo)，孔隙度越大說明儲(chǔ)集能力越高；滲透率則是反映滲流能力大小的指標(biāo)，滲透率越高反映儲(chǔ)層滲流能力越好。在有巖樣的情況下可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試；在沒有實(shí)測(cè)樣品時(shí)，可以用物性測(cè)井（聲波測(cè)井、密度測(cè)井）來反映，密度越小、聲波時(shí)差值越大，反映物性越好。

實(shí)踐表明并非所有的砂巖層都能產(chǎn)鹵水，只有物性達(dá)到一定界限后才能產(chǎn)一定的鹵水量。王新 10-水 6井對(duì)古近系潛江組 23砂組井段1706.7 1712.9m進(jìn)行試水，射開2層3.6m砂巖，日產(chǎn)水28.4m3，實(shí)測(cè)巖心孔隙度平均為19.3%，平均滲透率 32md，聲波時(shí)差 250 280μm/m，4米電阻率（R4）小于1?·m（圖3）。張28井對(duì)古近系潛江組43砂組井段2588.0 2592.2m進(jìn)行試水，射開3層2.6m砂巖，日產(chǎn)水0m3，實(shí)測(cè)巖心平均孔隙度為8.23%，平均滲透率2.12md，聲波時(shí)差210 230μm/m。以上試水資料說明只有物性好的為鹵水層，物性差的為干層。

3 鹵水層的電性標(biāo)準(zhǔn)

鹵水層的巖性、物性、含鹵性、電性之間的關(guān)系可以定性判別鹵水層。利用試水資料和實(shí)驗(yàn)室分析化驗(yàn)資料，通過回歸和圖版的建立，利用測(cè)井值定量識(shí)別鹵水層。在潛江凹陷潛江組砂巖中，通常采用自然伽馬和聲波時(shí)差曲線研究鹵水層的電性下限標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 自然伽馬位比

利用自然伽馬曲線能夠劃分砂巖儲(chǔ)集層，為了消除系統(tǒng)誤差，利用自然伽馬位比作為判斷巖性的參數(shù)。

膏鹽剖面，通常采用自然伽馬位比來判斷巖性。

GR位比=（GR目的-GR鹽巖）/（GR泥巖-GR鹽巖）×10

式中：GR位比－自然伽馬位比；

GR目的－目的層自然伽馬值；

GR鹽巖－鹽巖自然伽馬值；

GR泥巖－泥巖自然伽馬值。

3.2 聲波時(shí)差差值

聲波時(shí)差是物性的表針。為了消除井間測(cè)量誤差，通常采用聲波時(shí)差差值作為判斷鹵水層的參數(shù)，聲波時(shí)差差值越大孔隙度越高。

Δt差=Δt目-Δt泥

式中：Δt差－聲波時(shí)差差值（μs/m）；

Δt目－目的層聲波時(shí)差值（μs/m）；

Δt泥－泥巖聲波時(shí)差值（μs/m）。

3.3 鹵水層測(cè)井解釋圖版

根據(jù)試水、測(cè)井參數(shù)分別編制了江漢盆地潛江組水、干層解釋圖版（圖4）。從圖版上可以看出鹵水點(diǎn)和干層分布規(guī)律清晰，由此可以得到潛江組砂巖鹵水層電性解釋下限，即自然伽馬位比不大于6.5，聲波時(shí)差差值≥-10μs/m；干砂層的電性解釋標(biāo)準(zhǔn)：自然伽馬位比大于6.5，聲波時(shí)差差值小于-10μs/m。

4 鹵水層的孔隙度、滲透率及產(chǎn)能解釋模型

鹵水層孔隙度是巖石儲(chǔ)集能力大小量度，而滲透率則是流體通過巖石滲濾能力大小的量度。鹵水層必須具有一定儲(chǔ)集能力和滲流能力才具備一定的開采價(jià)值。

4.1 孔隙度解釋模型

利用測(cè)井資料求取孔隙度有多種方法。常用的求取孔隙度主要有兩種方法：

（1）用骨架和流體時(shí)差求取孔隙度

式中：Φ—孔隙度（f）；Δt—聲波時(shí)差（μs/m）；Δtma—巖石骨架聲波時(shí)差（μs/m）；Δtf—地層孔隙流體時(shí)差（μs/m）；Vsh—泥質(zhì)含量（f）；Δtsh—泥巖聲波時(shí)差（μs/m）；Cp—地層的壓實(shí)校正系數(shù)。

該方法可用只有測(cè)井資料而缺乏物性分析化驗(yàn)資料情況下進(jìn)行孔隙度的計(jì)算，相對(duì)而言誤差較大。

（2）用取心孔隙度與聲波時(shí)差關(guān)系求取孔隙度 利用分析化驗(yàn)和測(cè)井聲波時(shí)差資料編制了古近系潛江組孔隙度解釋圖版（圖5）：

式中：φ—孔隙度（%）；Δt差—聲波時(shí)差差值（μm/m）；R—相關(guān)系數(shù)。

該方法可用于有取心物性資料的情況下，結(jié)合測(cè)井資料進(jìn)行回歸，該方法相對(duì)誤差小，精度高。

4.2 滲透率解釋模型

儲(chǔ)層的孔隙度與滲透率有著正相關(guān)關(guān)系，孔隙度越高，滲透率也相對(duì)增高，因此，利用分析化驗(yàn)資料建立了孔隙度與滲透率關(guān)系。再利用孔隙度求取儲(chǔ)層的滲透率。滲透率解釋圖版整體反應(yīng)了孔隙型儲(chǔ)層的一般規(guī)律，即孔隙度與滲透率呈現(xiàn)出正相關(guān)特征。

儲(chǔ)層孔隙度與滲透率關(guān)系式為（圖6）：

式中：K－滲透率 md；R－相關(guān)系數(shù)。

4.3 產(chǎn)能解釋模型

利用試水資料，可以建立每米采鹵指數(shù)（每米鹵水層的日產(chǎn)水量）與孔隙度、滲透率的關(guān)系（圖 7、8）。從圖中可以看出，三者之間呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系，即孔隙度越大、滲透率越高，每米采鹵指數(shù)則越大。

當(dāng)每米采鹵指數(shù)為0時(shí)，孔隙度為10.6%，滲透率為 2.1md，因此可以認(rèn)為當(dāng)孔隙度不小于10%，滲透率不小于2md時(shí)，砂巖層才具有一定的產(chǎn)能。

5 結(jié)論

（1）江漢盆地潛江凹陷蘊(yùn)藏著十分豐富的鹵水資源，屬于氯化鈉型、鋰、溴、硼、鉀大型工業(yè)鹵水礦床。

（2）使用測(cè)井、試水、分析化驗(yàn)資料可以有效的識(shí)別儲(chǔ)層的巖性、物性、電性和含鹵性，砂巖孔隙型儲(chǔ)鹵層具有自然伽馬二級(jí)低值、井徑縮徑或者無變化，低電阻率、聲波時(shí)差值大、密度值小。

（3）根據(jù)自然伽馬和聲波時(shí)差結(jié)合試水和分析化驗(yàn)資料可以有效地確定鹵水層巖性、電性界限。自然伽馬位比不大于6.5，聲波時(shí)差差值不小于-10μs/m是鹵水層產(chǎn)鹵的電性下限。

（4）鹵水層孔隙度、滲透率越高產(chǎn)鹵水量越高，孔隙度大于10%，滲透率大于2md是鹵水層的產(chǎn)水下限。

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