中上扬子区膏岩盖层的测井识别

冯 琼，魏水建

(中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京 100083)

中上扬子地区具有十分丰富的天然气资源，据有关专家估计，仅四川盆地及周缘就富集了上十万亿方级天然气资源。这些资源绝大部分集中在中古生界海相地层中。中上扬子地区海相地层主要发育于三叠纪中期以前，由于所处构造部位不同及构造运动影响，其沉积环境在时间上、平面上变化较大，故盖层发育情况变化很大。再经过沉积后多期构造运动改造，海相地层发生多次抬升剥蚀或下降深埋，不同地区地层的岩性、厚度、产状、沉积成岩和构造应力特征具有较大差异，盖层在整体分布、连续性、岩性物性等方面更是变化大，油气的封闭系统十分复杂。在中上扬子当前勘探主攻地区，充分利用已有钻井岩心、录井、测井、地震以及露头资料，通过宏观研究与微观研究相结合，静态研究与动态分析相结合，地质与地球物理、地球化学方法相结合，建立有效盖层的特征指标体系，开展海相地层中盖层形成条件、封盖模式研究，建立适合中上扬子区的盖层预测地球物理技术，具有重要的意义。

1 盖层岩石地球物理响应特征

通过对HB1井、HB2井、L1井、DY1井等多口井的测井资料、录井资料、取心分析资料的综合对比分析，总结归纳了各种岩性在不同测井曲线上的一般响应特征(表1,图1)。

自然伽马响应(RG)：硬石膏及盐岩自然伽马为最低值，石灰岩及白云岩为低值；随着泥质含量增大，自然伽马读值升高，泥岩具有高自然伽马的特点。

电阻率响应(RT)：硬石膏及盐岩电阻率为最高电阻率，可达数万欧姆米，致密石灰岩为高值，孔隙发育的石灰岩及白云岩为中低值，泥岩为最低值。

岩性密度响应(PE)：有效光电吸收截面指数PE可以正确识别岩性，区分岩石矿物成分，如石灰岩的PE=5.084 b/e，而白云岩的PE=3.142 b/e，硬石膏的PE=5.005 b/e，砂岩的PE=1.81 b/e，从而反映了岩石的沉积环境。

表1 中、上扬子区不同岩性测井响应特征

图1 川东北通南巴地区HB1井T1j2膏岩盖层岩电关系

体积密度响应(DEN)：依椐硬石膏—白云岩—灰岩—盐岩之顺序，体积密度递减，硬石膏体积密度约2.98 g/cm3，盐岩体积密度约2.1 g/cm3，泥岩为较低值。

声波时差响应(AC)：致密白云岩最低，其次为致密灰岩，泥质含量增加会使声波时差增加，裂缝性白云岩及灰岩声波时差增大，甚至会出现周波跳跃。硬石膏的声波时差约50 μs/ft，盐岩声波时差值约63 μs/ft，泥岩、页岩声波时差较高。

补偿中子响应(CNL)：在中子测井石灰岩视孔隙度曲线上，硬石膏与致密石灰岩都接近于零，盐岩略偏负，白云岩骨架补偿中子在2%～3%之间。随地层孔隙度、泥质含量增大，中子读值升高，泥岩的补偿中子较高。

井径响应(CAL)：白云岩、灰岩、膏岩井径接近钻头直径。盐岩井径由于钻井液的浸泡溶解作用常出现扩径。泥岩的井径大于或等于钻头直径。

2 盖层岩性测井解释

盖层按岩性划分有致密灰岩、硬石膏、盐岩、泥岩。中上扬子地区岩性复杂，主要岩性有灰岩、白云岩、硬石膏、盐岩、泥岩等。该地区盖层的主要岩性为硬石膏、盐岩。

由于各种岩性在不同的测井曲线上具有不同的响应特征，而三孔隙度在区分岩性上为较敏感的测井项目，因此研究采用三孔隙度交会，建立交会图版，采用交互聚类分析方法，对岩性进行解释。

由图2的CNL-AC交会图和图3的CNL-DEN交会图分析可知，根据聚类分析可将其主要聚为4类。

图2 川东北通南巴地区HB1井T1j2 段CNL-AC交会图

第一类：AC在47.2～57.3 μs/ft之间，平均51.1 μs/ft；CNL在-2.17%～3.02%之间，平均为0.13%；DEN在2.96～3.01 g/cm3之间，平均2.98 g/cm3，根据此岩石的电性特征确定该岩性为硬石膏。第二类：AC在42.5～56 μs/ft之间，平均44.5 μs/ft；CNL在2.0%～10.2%之间，平均为2%；DEN在2.65～2.89 g/cm3之间，平均2.83 g/cm3，根据此岩石的电性特征确定该岩性为白云岩。第三类：AC在44.8～54.3 μs/ft之间，平均49.7 μs/ft；CNL在1%～10%之间，平均为2.5%；DEN在2.69～2.85 g/cm3之间，平均2.82 g/cm3，根据此岩石的电性特征确定该岩性为灰质白云岩。第四类：AC在44.6～49.83 μs/ft之间，平均47.1 μs/ft；CNL在0.18%～8.85%之间，平均为2.925%；DEN在2.65～2.75 g/cm3之间，平均2.72 g/cm3，根据此岩石的电性特征确定该岩性为白云质灰岩。

3 盖层测井解释模型

3.1 泥质含量解释模型

大量的实际资料表明，地层的泥质在测井曲线上表现为高自然伽马、高视孔隙度和低电阻率，所以可以用这些曲线指示泥质的存在，但孔隙度测井系列和电阻率曲线受地层孔隙度、地层水矿化度等因素的影响较大，所以一般不选择它们来计算泥质含量。自然伽马曲线是地层自然放射性的反映，它与沉积环境和泥质含量的多少有比较密切的关系，可以用来计算泥质含量。

式中：SH为自然伽马测井曲线相对值；GCUR为泥质含量经验系数，通常第三系地层GCUR=3.7，老地层GCUR=2；GR为目的层自然伽马值；GRmax为处理井段纯泥岩自然伽马值；GRmin为处理井段纯储层自然伽马值；Vsh为泥质含量。

3.2 孔隙度解释模型

根据本区碳酸盐岩储层的岩性特征，建立了由灰岩、白云岩、石膏、泥质、孔隙组成的岩石体积模型。具体采用补偿密度—补偿中子交会法计算矿物含量和孔隙度，其响应方程为：

式中：φ，Vsh，Vmai分别为孔隙度、泥质体积及第i种矿物体积；φN，φNmai，φNf，φNsh分别为地层、矿物骨架、流体、泥质的补偿中子值；ρb，ρmai，ρf，ρsh分别为地层、矿物骨架、流体、泥质的密度值。

利用上述模型对盖层进行了测井解释，解释结果表明：膏岩盖层的测井解释孔隙度在0.09%～0.17%之间，平均0.1%，与岩心分析的孔隙度具有较好的一致性。

3.3 渗透率解释模型

根据HB1井的膏岩岩心物性分析资料，建立了孔隙度(φ)与渗透率(K)关系模型(图4)：

K=0.018 2e3.663 2φ

4 膏岩盖层的测井解释

用上述测井解释模型及其解释标准，对中上扬子地区12口井膏岩盖层进行测井解释(图5)。

图4 川东北通南巴地区

测井解释岩性与取心、录井的岩性具有很好的一致性；膏岩的测井解释孔隙度、渗透率与岩心分析的孔隙度、渗透率具有较好的一致性。

图5 川东北通南巴地区HB1井膏岩盖层测井解释成果

5 结论

根据盖层岩石地球物理响应特征，利用测井资料，采用多种测井方法可以有效地识别盖层的岩性、厚度等。以岩心分析数据为基础，应用测井资料，建立盖层参数测井解释模型，获得膏岩含量、孔隙度、渗透率等参数，最终实现对盖层的测井识别和综合评价。同时为盖层的预测研究提供有效的盖层参数。

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