摘要：由于井眼條件、鉆井液等因素的影響，利用常規(guī)測(cè)井資料處理得到的巖性剖面會(huì)存在一定偏差，造成儲(chǔ)層孔隙度計(jì)算不精確甚至流體性質(zhì)判別失誤。斯倫貝謝公司提供的元素俘獲譜測(cè)井(ECS)儀器能準(zhǔn)確地識(shí)別地層巖性，利用其資料可以獲得精確的地層巖性組分，結(jié)合密度和聲波等常規(guī)測(cè)井資料可以準(zhǔn)確計(jì)算地層孔隙度，判斷出地層的流體性質(zhì)，提升了測(cè)井解釋的符合率。該儀器及資料處理方法經(jīng)在川渝地區(qū)的實(shí)際應(yīng)用，效果良好，有著較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：元素俘獲譜測(cè)井；儲(chǔ)集層；巖性識(shí)別；孔隙度；流體性質(zhì)；評(píng)價(jià)

    ECS測(cè)井儀器由Am-Be中子源、BGO晶體探測(cè)器、光電倍增管、高壓放大電子線路4個(gè)部分構(gòu)成。該儀器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、組合性強(qiáng)，總長(zhǎng)約2.1m，測(cè)井不受鉆井液相對(duì)密度、流體類型和井眼狀況影響，既可在裸眼井中測(cè)量，也可在套管井中測(cè)量。測(cè)井時(shí)，通過中子源向地層發(fā)射4MeV的快中子，快中子在地層中與一些元素發(fā)生非彈性散射，能量減少，經(jīng)過幾次非彈性散射快中子減速變?yōu)闊嶂凶?，最終被地層的元素俘獲，元素通過釋放帶有自身特征的伽馬射線回到原始狀態(tài)。ECS儀器通過晶體探測(cè)器探測(cè)并記錄非彈性散射伽馬能譜和元素俘獲伽馬能譜，經(jīng)過解譜處理，可以得到Si、Ca、Te、S等地層元素的相對(duì)產(chǎn)額，進(jìn)而通過特定的礦物模型計(jì)算出地層中的礦物類型及含量。

    ECS測(cè)井資料通過解譜處理，可以為用戶提供22種元素的含量，但在實(shí)際測(cè)井中提供給用戶的是Al、Si、Ca、Te、S、TI、Gd這7種元素的含量^[1]。并通過地層元素含量和礦物含量的關(guān)系，通過特定的閉合模型，得出地層中各種礦物含量，為用戶提供如砂巖、石灰?guī)r、白云巖、石膏、黏土的礦物含量。

測(cè)井作業(yè)的主要任務(wù)之一是確定地層巖性^[2]，ECS可提供直觀的礦物類型及含量，因此，可直接應(yīng)用于評(píng)價(jià)地層巖性^[3]。準(zhǔn)確的巖性分析對(duì)分析儲(chǔ)層是相當(dāng)重要的，如A井(圖1)，在6032～6039.5m井段，常規(guī)測(cè)井資料指示該段孔隙較發(fā)育，初步分析該段為自云巖儲(chǔ)層；但通過ECS測(cè)井資料分析，該儲(chǔ)層段的6032～6037m巖性為石灰?guī)r儲(chǔ)層，僅6037～6039.5m為白云巖儲(chǔ)層。這個(gè)分析很重要，因?yàn)榘辞罢叻治?，該段整體為1個(gè)2類儲(chǔ)層，物性較好；而按ECS資料分析，該段僅6037～6039.5m為2類儲(chǔ)層，上部6032～6037m為3類儲(chǔ)層。通過此例可知，ECS精確測(cè)量的地層巖性結(jié)果對(duì)測(cè)井正確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層物性是至關(guān)重要的。

 

    ECS通過測(cè)量處理得出的礦物成分，結(jié)合常規(guī)測(cè)井所測(cè)出的密度資料，可以聯(lián)解求出地層的孔隙度^[4]。具體求解方法是：依據(jù)各種礦物的含量和其骨架密度，累加可以得出在地層不含孔隙時(shí)的地層密度；而實(shí)測(cè)的地層體積密度是在含有孔隙的情況下求得，故可根據(jù)地層體積模型求得地層的孔隙度，公式如下：

    ρ_b=[∑(V_iρ_i)](1-φ)+φDH

式中：ρ_b為實(shí)測(cè)地層密度；V_i為各礦物的ECS體積含量；ρ為各礦物的骨架密度；φ為地層孔隙度；DH是地層流體密度。

    該計(jì)算方法得到的孔隙度與實(shí)測(cè)巖心孔隙度相比較，有良好的相關(guān)性。如B井，該井在6010～6020m處取心，經(jīng)過巖心分析，得出了該段的巖心分析孔隙度；按筆者提供計(jì)算孔隙度方法，用ECS資料結(jié)合常規(guī)測(cè)井密度資料，也求取了一個(gè)地層孔隙度。兩者對(duì)比，相關(guān)性較好(圖2)，這充分證明了ECS計(jì)算的孔隙度的準(zhǔn)確性。

 

    根據(jù)ECS提供的礦物含量和孔隙度資料，測(cè)井方面可以擬合1條地層完全含水時(shí)的聲波時(shí)差(濕地層時(shí)差值)曲線，用于和實(shí)測(cè)的聲波時(shí)差比較。眾所周知，當(dāng)?shù)貙雍瑲鈺r(shí)，受氣的影響，聲波時(shí)差值比含水時(shí)要高一些^[5]。因此，若實(shí)測(cè)時(shí)差和擬合的時(shí)差值基本重合，則判別地層為水層；若實(shí)測(cè)時(shí)差值明顯大于擬合時(shí)差值，則認(rèn)為儲(chǔ)層含氣。這就是利用ECS判別儲(chǔ)層流體性質(zhì)的基本方法。濕地層聲波時(shí)差值計(jì)算公式如下：

    T_maw=[∑(V_it_i)](1-φ)+ φt_w

式中：T_maw為濕地層聲波時(shí)差；t_i為各礦物的骨架聲波時(shí)差；t_w是地層水的聲波時(shí)差。

    如C井，孔隙較發(fā)育，地層電阻率較高(1000Ω·m左右)，按常規(guī)解釋，應(yīng)該是氣層。而根據(jù)ECS方法得出的濕巖石時(shí)差和實(shí)測(cè)時(shí)差基本重合(圖3)，指示該層為高阻水層。最后，經(jīng)試油驗(yàn)證，在該段射孔后日產(chǎn)水1224m³，證明該方法在流體性質(zhì)判別特別是在高阻水層的判別上確有獨(dú)到之處，準(zhǔn)確可靠。

 

    ECS通過測(cè)量處理得出的黏土礦物成分，可確定地層沉積相。因?yàn)殛懴喑练e主要黏土礦物為高嶺石和蒙脫石，海相沉積主要黏土礦物是伊利石和海綠石，因而根據(jù)這幾種礦物含量的變化，可確定地層的沉積相^[6]。同樣，因?yàn)辄S鐵礦(FeS)是還原環(huán)境的典型沉積產(chǎn)物，所以可根據(jù)ECS提供的黃鐵礦含量資料指示地層的沉積環(huán)境：如果所測(cè)地層普遍含有黃鐵礦，則可確定地層為水體較深的還原沉積環(huán)境；反之亦然。

    ECS提供的黏土礦物含量和類型對(duì)油藏工程中也有重要意義。如在施工中，因蒙脫石遇水易膨脹，則在油氣藏注水開發(fā)時(shí)應(yīng)加入防膨劑和黏土礦物穩(wěn)定劑；如地層綠泥石含量較高，則對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行壓裂、酸化的效果不理想^[7]。ECS測(cè)量結(jié)果提供了工程方面所需的這些礦物含量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。因此，對(duì)相關(guān)工程作業(yè)采取合理的施工方案具有重要的指導(dǎo)意義。

    1) ECS資料在評(píng)價(jià)地層巖性方面準(zhǔn)確、直觀、簡(jiǎn)單、方便。

    2) ECS資料結(jié)合其他測(cè)井資料在準(zhǔn)確確定儲(chǔ)層孔隙度、判斷流體性質(zhì)方面作用突出。

    3) ECS資料對(duì)地質(zhì)、工程上的作用也十分重要，并可被廣泛應(yīng)用。

[1] 王貴清.用地層元素測(cè)井資料確定出差黏土含量[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，28(2)：28-30.

[2] 胡振平，羅利，謝剛，等.碳酸鹽巖地層測(cè)井精細(xì)處理方法[J].天然氣工業(yè)，2008，28(10)：46-48.

[3] 王擁軍，冉啟全，童敏，等.ECS測(cè)井在火山巖巖性識(shí)別中的應(yīng)用[J].國外測(cè)井技術(shù)，2006，21(1)：13-16.

[4] 劉緒剛，孫建孟，李召成.新一代元素俘獲譜測(cè)井儀及其應(yīng)用[J].國外測(cè)井技術(shù)，2004，19(1)：26-30.

[5] 馬勇，趙毅，章成廣.塔河南油田氣層識(shí)別與氣油界面劃分[J].天然氣工業(yè)，2008，28(6)：59-61.

[6] 袁祖貴.用地層元素測(cè)井(ECS)資料研究沉積環(huán)境[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2005，25(4)：347-352.

[7] 袁祖貴.地層元素測(cè)井(ECS)評(píng)價(jià)油水層[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2004，24(2)：126-130.

　

(本文作者：羅寧¹ 唐雪萍² 劉恒¹ 羅曉密¹ 1.川慶鉆探工程有限公司測(cè)井公司；2.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)