自然伽马能谱资料在油田勘探中的应用

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1、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(中原石油勘探局地球物理测井公司,河南濮阳457001)张爱芹,杜淑艳,张珩[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(Th)、钾(K)的含量,从而计算出地层的无铀伽马(CGR)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

2、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]P6311817;P631184[文献标识码]A[文章编号]10009752(2005)06087403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238U和232Th开头的2个放射系和放射性核素40K决定的,在粘土岩中,铀U、钍(Th)、钾K等3种矿物含量大于50%,且U,Th,K与泥质含量关系比较稳定。通常情况下,粘土岩中Th,K含量较高,而U含量相对较低,U,Th,K的平均含量分别为6mg/kg,12mg/kg

3、和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,Th,K的含量。由于U,Th,K在地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

4、来进行泥质含量计算。由于自然伽马能谱测井所测得的Th和K的含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,SHCGR=(CGR-CGRmin)/(CGRmax-CGRmin)其计算公式如下:(1)(2)(2SHCGR3GCUR-1)/(2GCUR-1)VSHCGR=式中,SHCGR为用来计算泥值含量的测井曲线相对值;VSHCGR为地层泥质含量,%;CGR为测定的无铀伽马值,API;CGRmin为纯地层无铀伽马值,API;CGRmax为纯泥岩地层无铀伽马值,API;GCUR为岩石系数,第三系地层取317

5、,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Th2K交会图,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Th2K交会图中,钍钾比Th/K大于12的是高岭土型粘土,在315～12之间的是伊蒙混层,在2～315之间的是伊利石型粘土,[收稿日期]20050917[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。第27卷第6期

6、李凤琴等:自然伽马能谱资料在油田勘探中的应用·875·在1～2之间的是云母型粘土等。②将测量的U,Th,K忽略各自的单位计算比值Th/U,Th/K和U/K,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Th/U比值增加;随着沉积物成熟度的增加,Th/K比值增大。经统计研究,用Th/U值划分沉积环境有如下结果:当Th/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

7、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100mg/kg。一般铀值大于10mg/kg,能力越好,因此可以用铀值来定性评价地层的生油能力。113寻找高放射性储层图1Th2K交会图解释图板认为泥岩生油能力较好,其值越高生油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