自然伽马能谱测井在伊拉克A区块α井中的应用

周 全，刘秋颖

(1.中海油田服务股份有限公司，河北燕郊 065201；2.中化地质矿山总局化工地质调查总院)

自然伽马能谱测井在伊拉克A区块α井中的应用

周 全1，刘秋颖2

(1.中海油田服务股份有限公司，河北燕郊 065201；2.中化地质矿山总局化工地质调查总院)

伊拉克A区块的Asmari地层受放射性元素影响，所测自然伽马值无法反映真实的地层泥质含量，同时对储层黏土矿物类型的研究几乎没有。对此以地层中钾、铀、钍含量与黏土矿物类型关系密切、以及钍铀比值又和地层原始沉积环境息息相关为理论依据，结合斯伦贝谢公司解释图版及前人解释经验，对该区块α井分段进行了黏土矿物类型识别以及沉积环境分析。结果发现Ⅰ油组为还原条件下的海相低能环境，黏土矿物主要为云母和海绿石；Ⅱ油组砂岩层为还原到氧化的过渡型沉积环境，黏土矿物主要为云母，白云岩层则为还原条件下的海相低能环境，以云母和海绿石为主；Ⅲ油组为陆相氧化环境，主要黏土矿物为云母。同时用无铀伽马值对地层泥质含量进行了计算，可以看出无铀伽马能更精确地反映地层泥质含量，为进一步认识储层提供了可靠依据。

自然伽马能谱；泥质含量；黏土类型；沉积环境

自然伽马能谱测井通过测量地层中放射性元素，一方面能记录自然伽马总强度曲线，另一方面又能通过分析伽马射线的特定谱域确定地层中的钾、钍和铀的含量，其主要应用于寻找高放射性储层、识别地层岩性、计算泥质含量、研究黏土矿物类型和沉积环境等。本文以伊拉克A区块α井为例，重点阐述了自然伽马能谱测井资料在计算泥质含量、分析黏土矿物类型和沉积环境中的应用。

1 地质概况

整个伊拉克境内可划分为两个大的构造区域：一是西部的稳定陆架区域，二是东部的不稳定陆架区域。东部的不稳定陆架区域以发育厚的沉积盖层为特征，又分为三个带：低角度褶皱变形的美索不达米亚带，高角度褶皱变形带以及逆冲带。研究区位于低角度褶皱变形的美索不达米亚带南部，其主要储集层位于Asmari地层，总体可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个油组，Ⅰ油组以白云岩为主，Ⅱ油组为白云岩与砂岩互层，Ⅲ油组则以砂岩为主。由于该地层部分层段受高放射性物质影响，储层常规自然伽马值偏高，严重影响了泥质含量的精确计算，同时由于本区块岩心及薄片等资料有限，对进一步了解黏土矿物类型等也造成了一定困难。

2 自然伽马能谱测井的应用

2.1 自然伽马能谱测井资料计算储层泥质含量

在自然伽马能谱测井资料中，钾含量、钍含量及其总和的目的层无铀伽马值(CGR)与泥质含量的关系最好，铀含量与泥质含量关系最差[1-2]。铀除了伴随碎屑沉积存在外，还与地层的有机质含量及含铀重矿物有关，因此，利用无铀伽马值计算泥质含量能有效排除储层因含铀导致的高放射性影响，较之常规自然伽马能更加精确地反应地层真实泥质含量。其计算方法与常规自然伽马相同，公式如下：

(1)

(2)

式中：△CGR为计算泥质含量的测井曲线相对值；Vsh为地层泥质含量,%；CGR为目的层无铀伽马值，API；CGRmax为纯泥岩地层最大无铀伽马值，API；CGRmin为纯地层最小无铀伽马值，API；GCUG为岩石系数，第三系地层取3.7，老地层取2[3]。

2.2 自然伽马能谱测井资料确定黏土矿物类型

自然界中，黏土矿物是影响泥岩放射性强度的主要因素，常见的黏土矿物主要为高岭石、蒙脱石、伊利石以及云母等，而这些黏土矿物又与放射性元素钾、铀、钍的含量有着密切的联系[4-6]，故利用自然伽马能谱测得的钾、铀、钍含量，结合交会图版法可以定性地了解地层中黏土矿物的类型。

2.3 自然伽马能谱测井资料分析沉积环境

铀和钍本身的物理及化学性质不同，造成了其在不同沉积环境中的分异堆积。一般来说，铀在外生作用下常以铀酰离子形式存在，易溶于水，经风化、淋滤发生迁移，遇还原环境而沉淀堆积；钍则正好相反，其不溶于水的特性导致它在物源处有更多的残留[7]。因此氧化环境中钍含量大于铀，而还原环境中铀含量大于钍。据此，通过钍铀比值(Th/U)能变相分析沉积环境。根据前人经验统计，当(Th/U)大于7时，为氧化环境条件下形成的陆相沉积；当(Th/U)为2～7时，为氧化到还原的过渡性环境，常为滨海海相沉积或海陆过渡相沉积；当(Th/U)小于2时，为还原环境下的海相沉积[8-9]。

3 自然伽马能谱测井实例分析

α井为A区块的一口井深为3 211.0 m的探井，其主要目的层为Asmari地层Ⅱ油组，次要目的层为Ⅰ油组。该井同时进行了常规自然伽马及自然伽马能谱测井，测井资料质量较好，对比性强。

3.1 计算地层泥质含量

α井Ⅰ油组2 982～3 002 m井段的岩性录井为膏质白云岩，有油气显示，但由于碳酸盐地层中地层水中的铀易在渗透带沉积，形成具有高放射性的储集层[10]，导致虽然中子密度响应显示地层物性相对较好，岩性较纯，但储层放射性异常偏高，表现为常规自然伽马(GR)值比能谱测井无铀伽马(K-Th)值大。由此可以看出，储层放射性明显受到了铀元素的影响，致使常规自然伽马失去了指示泥质含量的意义。笔者分别利用自然伽马及无铀伽马计算了地层泥质含量，对比后发现，该段用常规自然伽马计算的结果显示为泥灰岩(图1第五道)，而用无铀伽马计算的结果显示为较纯的含膏质白云岩(图1第六道)，后者的计算结果与录井及区域背景保持了一致，为后续更精准的计算储层参数提供了依据。

3.2 确定黏土矿物类型

斯伦贝谢公司K-Th解释图版作为确定黏土类型的方法已经得到了广泛的认可和应用。本文同样运用此方法制作K-Th交会图。图版中，当钍/钾比值小于0.3时为蒸发岩，0.3～0.6为长石，0.6～1.5为海绿石，1.5～2.0为云母类， 2.0～3.5为伊利石，3.5～12为蒙脱石，12～25为高岭土，大于25为重钍矿[10-11]。

图1 α井自然伽马与无铀伽马计算泥质含量对比

在分别对Asmari地层三个油组的K和Th做交会图分析后，大致确定了每个油组的黏土矿物类型。其中Ⅰ油组以白云岩为主，黏土矿物主要为云母和海绿石，含少量长石(图2)；Ⅱ油组主要为砂岩和白云岩混层，砂岩层黏土矿物主要为云母(图3)，白云岩层则以云母和海绿石为主，次为长石(图4)；Ⅲ油组为砂岩层，主要矿物类型为云母，含少量伊利石(图5)。分析结果对本区在缺乏此类相关实验数据的情况下，提供了较为可靠的参考依据。

图2 α井Asmari地层Ⅰ油组K-Th交会图

图3 α井Asmari地层Ⅱ油组砂岩层K-Th交会图

图4 α井Asmari地层Ⅱ油组白云岩层K-Th交会图

图5 α井Asmari地层Ⅲ油组K-Th交会图

3.3 分析沉积环境

结合录井及常规测井资料，对比分析α井三个油组的钍铀比可初步判定，Ⅰ油组以白云岩为主，钍铀比基本都小于2，为还原条件下的海相低能环境；Ⅱ油组砂岩钍铀比大部分为2～7，表明为从还原到氧化的过渡型沉积环境，而白云岩层钍铀比则以小于2为主，为还原条件下的海相低能环境；Ⅲ油组主要为砂岩地层，钍铀比值以大于7为主，为陆相氧化环境(图6)，为今后区域沉积环境研究提供了参考依据。

4 结论

(1)自然伽马能谱测井的无铀伽马值能更精确地反映地层泥质含量，为后期储层参数计算提供更可靠的依据。

(2)A区块α井Ⅰ油组以白云岩为主，黏土矿物主要为云母和海绿石，含少量长石；Ⅱ油组主要为砂岩和白云岩混层，其中砂岩层黏土矿物主要为云母，白云岩层则以云母和海绿石为主，次为长石；Ⅲ油组为砂岩层，主要矿物类型为云母，含少量伊利石。

图6 α井钍铀比值频率统计

(3)对α井主要目的层的三个油组进行铀钍比值统计发现，Ⅰ油组为还原条件下的海相低能环境；Ⅱ油组砂岩层为还原到氧化的过渡型沉积环境，而白云岩层则为还原条件下的海相低能环境；Ⅲ油组为陆相氧化环境。

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编辑：党俊芳

1673-8217(2017)03-0076-04

2016-10-31

周全，工程师，1985年生， 2008年毕业于中国地质大学(武汉)地质学专业，现主要从事测井解释与研究工作。

P631.82

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