潜江凹陷潜江组砂岩卤水矿床测井识别方法研究

黄 华 张士万 张连元 于嫦娥

1.中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉，430223；2.中国石化江汉石油管理局测录井工程公司， 湖北潜江，433124

江汉盆地古近系是一个中—新生代含油气、含盐陆相沉积盆地，盆地面积36 350km2（图1）。古近系沙市组—新沟嘴组和潜江组沉积时期是典型的内陆盐湖盆地【1～4】，不仅形成了大量的石油资源【5～7】，还形成了丰富的盐卤资源【8】，尤其是潜江凹陷潜江组砂岩中，蕴藏着巨大的卤水资源【9，10】。对于深层卤水的勘探开发而言，利用井筒的测井资料有效识别卤水层是基础和关键。本文充分利用潜江凹陷中卤水井的测井、试采、分析化验等资料，研究卤水层岩性、物性、含卤水性与测井之间的关系，确定有效卤水层解释标准，建立孔隙度、渗透率解释模型，建立了卤水产能模型，为下步潜江凹陷砂岩卤水的勘探开发奠定基础。

1 砂岩卤水概况

潜江凹陷位于江汉盆地东部，面积2500km2。潜江凹陷中潜江组砂岩来源于北部，因此砂岩由北向南逐渐变薄直至尖灭【11，12】，北部砂岩的面积约1300km2。埋深800 3500m，可分5个卤水组，卤水层厚度100 350m，储层分布较稳定。

卤水资源主要蕴藏在砂岩的孔隙型中，其中的卤水资源具有矿化度高、微量元素含量高的特点，卤水矿化度240 320g/L，平均278g/L，属浓卤水。卤水中的 NaCl、KCl、LiCl、B2O3、Br均达到综合利用工业品位，具有很高的经济价值（表1），综合评价潜江组的卤水属于中孔、中渗、中产、中深层、氯化钠型、溴、锂、硼、钾大型工业卤水矿床【13】。

2 卤水层岩性、物性、含卤性和电性关系

储层的岩性、物性、含卤性、电性之间的关系，是卤水层划分评价及储层参数解释的基础。

2.1 储层岩性

潜江组主要以灰绿色、灰色泥岩、泥膏岩、盐岩和砂岩为主，自下而上可分为5个卤水组。江汉盆地卤水矿床主要岩性为砂岩储层，该区的砂岩可划分为中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等几种岩性，根据取心井岩心统计，粒度越粗物性越好，从粉砂岩-细砂岩-中砂岩储层物性从低到高。泥质粉砂岩一般渗透率小于1md，因此，将粉砂岩以上的岩性定为有效储层。

2.2 储层岩性与电性的关系

盐湖沉积地层主要发育盐岩、泥岩和砂岩等岩性，根据录井、测井、岩性的标定，各种不同的岩性具有不同的电性特征（表2，图2）。

砂岩一般自然伽马曲线上为二级低值，低于泥岩，高于盐岩；井径缩径；在电阻率曲线上为低值，如为干层则为高值；卤水层声波时差值较大，密度较小，如为干层则声波时差较小，密度较大。其它类型的岩性也有其独特的电性特征。如盐岩：井径扩径，自然伽马为最低值，电阻率为高值、声波时差为低值，密度由于扩径测的是泥浆密度，因此也为低值。

表2 卤水层岩性与电性关系表Table 2 Relationship between lithologic and electric properties of brine layers

2.3 物性与含卤水的关系

储卤层的物性主要包括岩石的孔隙度和渗透率，孔隙度是表示储集能力大小的指标，孔隙度越大说明储集能力越高；渗透率则是反映渗流能力大小的指标，渗透率越高反映储层渗流能力越好。在有岩样的情况下可以进行实验室测试；在没有实测样品时，可以用物性测井（声波测井、密度测井）来反映，密度越小、声波时差值越大，反映物性越好。

实践表明并非所有的砂岩层都能产卤水，只有物性达到一定界限后才能产一定的卤水量。王新 10-水 6井对古近系潜江组 23砂组井段1706.7 1712.9m进行试水，射开2层3.6m砂岩，日产水28.4m3，实测岩心孔隙度平均为19.3%，平均渗透率 32md，声波时差 250 280μm/m，4米电阻率（R4）小于1Ω·m（图3）。张28井对古近系潜江组43砂组井段2588.0 2592.2m进行试水，射开3层2.6m砂岩，日产水0m3，实测岩心平均孔隙度为8.23%，平均渗透率2.12md，声波时差210 230μm/m。以上试水资料说明只有物性好的为卤水层，物性差的为干层。

3 卤水层的电性标准

卤水层的岩性、物性、含卤性、电性之间的关系可以定性判别卤水层。利用试水资料和实验室分析化验资料，通过回归和图版的建立，利用测井值定量识别卤水层。在潜江凹陷潜江组砂岩中，通常采用自然伽马和声波时差曲线研究卤水层的电性下限标准。

3.1 自然伽马位比

利用自然伽马曲线能够划分砂岩储集层，为了消除系统误差，利用自然伽马位比作为判断岩性的参数。

膏盐剖面，通常采用自然伽马位比来判断岩性。

GR位比=（GR目的-GR盐岩）/（GR泥岩-GR盐岩）×10

式中：GR位比－自然伽马位比；

GR目的－目的层自然伽马值；

GR盐岩－盐岩自然伽马值；

GR泥岩－泥岩自然伽马值。

3.2 声波时差差值

声波时差是物性的表针。为了消除井间测量误差，通常采用声波时差差值作为判断卤水层的参数，声波时差差值越大孔隙度越高。

Δt差=Δt目-Δt泥

式中：Δt差－声波时差差值（μs/m）；

Δt目－目的层声波时差值（μs/m）；

Δt泥－泥岩声波时差值（μs/m）。

3.3 卤水层测井解释图版

根据试水、测井参数分别编制了江汉盆地潜江组水、干层解释图版（图4）。从图版上可以看出卤水点和干层分布规律清晰，由此可以得到潜江组砂岩卤水层电性解释下限，即自然伽马位比不大于6.5，声波时差差值≥-10μs/m；干砂层的电性解释标准：自然伽马位比大于6.5，声波时差差值小于-10μs/m。

4 卤水层的孔隙度、渗透率及产能解释模型

卤水层孔隙度是岩石储集能力大小量度，而渗透率则是流体通过岩石渗滤能力大小的量度。卤水层必须具有一定储集能力和渗流能力才具备一定的开采价值。

4.1 孔隙度解释模型

利用测井资料求取孔隙度有多种方法。常用的求取孔隙度主要有两种方法：

（1）用骨架和流体时差求取孔隙度

式中：Φ—孔隙度（f）；Δt—声波时差（μs/m）；Δtma—岩石骨架声波时差（μs/m）；Δtf—地层孔隙流体时差（μs/m）；Vsh—泥质含量（f）；Δtsh—泥岩声波时差（μs/m）；Cp—地层的压实校正系数。

该方法可用只有测井资料而缺乏物性分析化验资料情况下进行孔隙度的计算，相对而言误差较大。

（2）用取心孔隙度与声波时差关系求取孔隙度 利用分析化验和测井声波时差资料编制了古近系潜江组孔隙度解释图版（图5）：

式中：φ—孔隙度（%）；Δt差—声波时差差值（μm/m）；R—相关系数。

该方法可用于有取心物性资料的情况下，结合测井资料进行回归，该方法相对误差小，精度高。

4.2 渗透率解释模型

储层的孔隙度与渗透率有着正相关关系，孔隙度越高，渗透率也相对增高，因此，利用分析化验资料建立了孔隙度与渗透率关系。再利用孔隙度求取储层的渗透率。渗透率解释图版整体反应了孔隙型储层的一般规律，即孔隙度与渗透率呈现出正相关特征。

储层孔隙度与渗透率关系式为（图6）：

式中：K－渗透率 md；R－相关系数。

4.3 产能解释模型

利用试水资料，可以建立每米采卤指数（每米卤水层的日产水量）与孔隙度、渗透率的关系（图 7、8）。从图中可以看出，三者之间呈现出正相关的关系，即孔隙度越大、渗透率越高，每米采卤指数则越大。

当每米采卤指数为0时，孔隙度为10.6%，渗透率为 2.1md，因此可以认为当孔隙度不小于10%，渗透率不小于2md时，砂岩层才具有一定的产能。

5 结论

（1）江汉盆地潜江凹陷蕴藏着十分丰富的卤水资源，属于氯化钠型、锂、溴、硼、钾大型工业卤水矿床。

（2）使用测井、试水、分析化验资料可以有效的识别储层的岩性、物性、电性和含卤性，砂岩孔隙型储卤层具有自然伽马二级低值、井径缩径或者无变化，低电阻率、声波时差值大、密度值小。

（3）根据自然伽马和声波时差结合试水和分析化验资料可以有效地确定卤水层岩性、电性界限。自然伽马位比不大于6.5，声波时差差值不小于-10μs/m是卤水层产卤的电性下限。

（4）卤水层孔隙度、渗透率越高产卤水量越高，孔隙度大于10%，渗透率大于2md是卤水层的产水下限。

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