中上揚子區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 石油勘探開發研究院，北京 100083)

中上揚子地區具有十分豐富的天然氣資源，據有關專家估計，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。中上揚子地區海相地層主要發育于三疊紀中期以前，由于所處構造部位不同及構造運動影響，其沉積環境在時間上、平面上變化較大，故蓋層發育情況變化很大。再經過沉積后多期構造運動改造，海相地層發生多次抬升剝蝕或下降深埋，不同地區地層的巖性、厚度、產狀、沉積成巖和構造應力特征具有較大差異，蓋層在整體分布、連續性、巖性物性等方面更是變化大，油氣的封閉系統十分復雜。在中上揚子當前勘探主攻地區，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合，靜態研究與動態分析相結合，地質與地球物理、地球化學方法相結合，建立有效蓋層的特征指標體系，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的蓋層預測地球物理技術，具有重要的意義。

1 蓋層巖石地球物理響應特征

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，總結歸納了各種巖性在不同測井曲線上的一般響應特征(表1,圖1)。

自然伽馬響應(RG)：硬石膏及鹽巖自然伽馬為最低值，石灰巖及白云巖為低值；隨著泥質含量增大，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(RT)：硬石膏及鹽巖電阻率為最高電阻率，可達數萬歐姆米，致密石灰巖為高值，孔隙發育的石灰巖及白云巖為中低值，泥巖為最低值。

巖性密度響應(PE)：有效光電吸收截面指數PE可以正確識別巖性，區分巖石礦物成分，如石灰巖的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境。

表1 中、上揚子區不同巖性測井響應特征

圖1 川東北通南巴地區HB1井T1j2膏巖蓋層巖電關系

體積密度響應(DEN)：依椐硬石膏—白云巖—灰巖—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(AC)：致密白云巖最低，其次為致密灰巖，泥質含量增加會使聲波時差增加，裂縫性白云巖及灰巖聲波時差增大，甚至會出現周波跳躍。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。

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

井徑響應(CAL)：白云巖、灰巖、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擴徑。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巖、硬石膏、鹽巖、泥巖。中上揚子地區巖性復雜，主要巖性有灰巖、白云巖、硬石膏、鹽巖、泥巖等。該地區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特征，而三孔隙度在區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，根據聚類分析可將其主要聚為4類。

圖2 川東北通南巴地區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，根據此巖石的電性特征確定該巖性為灰質白云巖。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，根據此巖石的電性特征確定該巖性為白云質灰巖。

3 蓋層測井解釋模型

3.1 泥質含量解釋模型

大量的實際資料表明，地層的泥質在測井曲線上表現為高自然伽馬、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含量。自然伽馬曲線是地層自然放射性的反映，它與沉積環境和泥質含量的多少有比較密切的關系，可以用來計算泥質含量。

式中：SH為自然伽馬測井曲線相對值；GCUR為泥質含量經驗系數，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為泥質含量。

3.2 孔隙度解釋模型

根據本區碳酸鹽巖儲層的巖性特征，建立了由灰巖、白云巖、石膏、泥質、孔隙組成的巖石體積模型。具體采用補償密度—補償中子交會法計算礦物含量和孔隙度，其響應方程為：

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

利用上述模型對蓋層進行了測井解釋，解釋結果表明：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準，對中上揚子地區12口井膏巖蓋層進行測井解釋(圖5)。

圖4 川東北通南巴地區

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HB1井膏巖蓋層測井解釋成果

5 結論

根據蓋層巖石地球物理響應特征，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。以巖心分析數據為基礎，應用測井資料，建立蓋層參數測井解釋模型，獲得膏巖含量、孔隙度、滲透率等參數，最終實現對蓋層的測井識別和綜合評價。同時為蓋層的預測研究提供有效的蓋層參數。

參考文獻:

[1] 趙振宇,周瑤琪,馬曉鳴,等. 含油氣盆地中膏鹽巖對油氣成藏的重要影響[J]. 石油與天然氣地質,2007,28(2)：300-308.

[2] 陳元華,史振勤. 對南方海相碳酸鹽巖區勘探的思考[J]. 斷塊油氣田,1999,6(4)：18-20.

[3] 沃玉進,汪新偉. 中、上揚子地區地質結構類型與海相層系油氣保存意義[J]. 石油與天然氣地質,2009,30(2)：178-187.

[4] 劉昭茜,梅廉夫,郭彤樓,等. 川東北地區海相碳酸鹽巖油氣成藏作用及其差異性：以普光、毛壩氣藏為例[J]. 石油勘探與開發,2009,36(5)：552-561.[5] 李國平. 天然氣封蓋層研究與評價[M]. 北京:石油工業出版社,1996：57-79.

[6] 鄧模,呂俊祥,潘文蕾,等. 鄂西渝東區油氣保存條件分析[J]. 石油實驗地質,2009,31(2)：202-206.

[7] 郭彤樓,樓章華,馬永生. 南方海相油氣保存條件評價和勘探決策中應注意的幾個問題[J]. 石油實驗地質,2003,25(1)：3-9.

[8] 趙慶波,楊金鳳. 中國氣藏蓋層類型初探[J]. 石油勘探與開發,1994,21(3)：16-23.

[9] 李國平,石強,王樹寅,等. 儲蓋組合測井解釋方法研究[J]. 測井技術,1997,20(2)：98-104.

[10] 焦翠華,谷云飛. 測井資料在蓋層評價中的應用[J]. 測井技術,2004,28(1)：46-47.

[11] 呂延防. 中國大中型氣田蓋層封蓋能力綜合評價及其對成藏的貢獻[J]. 石油與天然氣地質,2005,26(6)：742-745，753.

[12] 游秀玲. 天然氣蓋層評價方法探討[J]. 石油與天然氣地質,1991,12(3)：261-275.

[13] 呂延防,付廣,高大嶺,等. 油氣藏封蓋研究[M]. 北京：石油工業出版社,1996:4-30.

[14] 付廣,張發強,呂延防. 厚度在蓋層封閉油氣中的作用[J]. 天然氣地球科學,1998,9(6)：20-25.

[15] 宋子齊,李亞玲,潘玲黎,等. 測井資料在小洼油田蓋層評價中的應用[J]. 油氣地質與采收率,2005,12(4)：4-6,28.