盐岩地层精细测井解释方法研究

李锐敏，姜海涛，齐 磊，周 鑫，刘 伟

（1.中国石油天然气股份有限公司盐穴储气库技术研究中心，江苏镇江 212028；2.华北油田江苏储气库分公司，江苏镇江 212028）

1 盐岩地层地质概况

近年来，随着新能源的推广发展，盐穴储气库作为储能介质得到广泛认可，合理有效利用盐矿资源已成为盐业企业发展的新模式[1-3]。根据国际天然气联盟（IGU）统计，目前世界上共有689 座储气库，其中有101 座盐穴储气库，总有效工作气量355×108m3，约占储气库总工作气量的9%。全球第一座盐穴储气库由美国于1961 年建成，德国是目前世界上盐穴储气库最多的国家。

与国外普遍选择盐丘建库不同，受限于地质条件影响，国内主要含盐盆地均为陆相沉积形成，地层条件更为复杂，建库地质风险大。盐穴储气库发展的基础在于对盐岩地层特点的清楚认识，只有在充分认识盐岩地层的基础上，才能高效安全建设储气库。现阶段，大部分对于盐岩地层解释方法主要采用油藏测井解释方法，虽然解释成果具有一定可行性，但对于盐层解释不够精细。目前国内已建成3 座盐穴储气库均位于江苏金坛，下面主要就金坛盐矿地质条件加以阐述。

金坛盐矿位于江苏省常州市的金坛市西北、镇江市丹徒县东南，镇江市以南50 km，距南京市100 km，常州市45 km，丹阳市26 km，金坛市30 km，20 世纪70 年代在江苏石油勘探中发现金坛盐矿，盐层主要分布在下第三系阜宁组四段，是一套陆相碎屑岩型的蒸发岩沉积岩系，埋深910.65～1 216.86 m，盐岩层平均厚度144.94 m，NaCl 含量54%～91%，平均含量80.97%～83.06%，各盐岩层NaCl 含量分布总体上差异不大，属于高品位工业盐层。盐岩地层中普遍存在水不溶物，主要分布在盐岩层内及夹层中，主要由泥岩、盐质泥岩、含钙芒硝泥岩组成，所含水不溶物占85%以上。水不溶物是盐穴储气库建设中的主要影响因素，其分布特征及含量多少直接影响盐穴储气库建造的各个环节。因此，通过测井解释准确分析盐岩地层中不溶物的分布及含量是储气库建设的重要环节。

2 测井解释方法对比

2.1 骨架参数确定

盐岩测井解释标准系列[4]为：自然伽马测井、自然电位、电阻率测井、声波时差、密度、中子测井。盐岩测井曲线特征主要表现为“四低一高”，即:低自然伽马、低中子、低密度、低声波时差、高电阻率[5]。泥岩曲线特征测与盐岩特征完全相反（见图1），表现为“四高一低”，即高自然伽马、高密度、高中子、高声波时差、低电阻率。通过测井曲线特征及该地区测井理论骨架参数，可以对盐岩和泥岩进行准确的定性判别。

图1 W1 井测井曲线图

2.2 测井解释方法

对于盐岩和泥岩的定性识别只是基础，对于建造盐穴储气库需要准确了解盐层分布及水不溶物的准确含量。为了找到适合该地区测井解释方法，通过对各种测井解释方法的筛选，最终确定了两种解释方法，分别为统计回归经验公式法和矿物组分模型法。

2.2.1 统计回归经验公式法 该方法是通过对现有取心井取心资料的统计，对主要岩性矿物进行回归，最终得到该地区测井解释的经验公式。

标志层选取：选取纯度较高盐岩层段作为标志层，盐岩段曲线在该段测井响应值相对来说比较集中，峰值能够反映该井段特征。

取心井化验分析：

（1）组分岩性：结合盐岩薄片镜下鉴定报告及全岩X 射线衍射分析检测报告：认为盐岩段组分为盐岩、泥岩、钙芒硝、硬石膏及少量碎屑颗粒。

（2）组分含量：为了进一步得到各矿物组分的准确含量，对岩心进行定量组分分析，分析结果（见表1）。

表1 W1 井组分含量化验数据表

通过岩心分析化验数据与之对应的测井数据建立解释模型，利用多元回归求盐岩含量。回归函数如下：

V盐=f (AC，GR，DEN，CN)

式中：AC-声波时差测井值；GR-自然伽马测井值；DEN-补偿密度测井值；CN-补偿中子测井值。

此求解方法对于矿物解释最直接，避免了多参数、多变量引起的误差传递和叠加。

泥质含量求取：

式中：GCUR-希尔奇指数[6]；·IGR-自然伽马相对值，也称泥质含量指数。

其他组分含量计算模型，通过体积模型求取：

式中：Xi－第i 种组分的相对含量；Ai－第i 种组分的骨架值；B－测井响应值。

2.2.2 盐岩含量回归经验公式

V盐岩＝10C－a·AC－b·GR－c·DEN－d·CN

式中：GR－自然伽马测井值；DEN－补偿密度测井值；CN－补偿中子测井值；AC－声波时差测井值；C-常数；a、b、c、d-对应测井值的相关系数。

2.2.3 矿物组分模型法 该方法以矿物组分模型为基础，建立该地区各种矿物组分模型，通过标准模板的建立对测井数据进行分析，从而得出各个组分模型的含量[7]。

在充分分析岩电关系的前提下，认为金坛地区的主要矿物成分为盐岩、石膏、钙芒硝，最终确定该地区的矿物体积模型。建立矿物体积模型如下：

VSH+C1+C2+C3=1

其中：VSH-泥岩体积百分数；C1-盐岩体积百分数；C2-石膏体积百分数；C3-钙芒硝体积百分数。

2.2.4 矿物组分模型优化 矿物组分优化分析是以各组分的相对含量为自变量建立测井响应方程，建立的测井响应方程简单、数学模型易于求解。它的主要特点是计算速度快，模型误差小，使用简单，能充分利用现有的测井信息。各组分计算方程如下：

其中：xj-第j 种组分的相对含量；Aij-第j 种组分的骨架值，i-测井响应方程数；B-测井响应值。

基于岩电特征对比分析，岩性定性识别图版；岩心数据对测井资料的标定，最终确定该地区为盐岩、石膏、钙芒硝三矿物体积模型。

处理结果的合理性取决于矿物成分选取、各组分不同测井方法的响应值、各测井方法的优化权系数。

进行处理时各输入曲线都会得到一条理论曲线，当处理参数选取的较为合理时，理论计算曲线会与实际测井曲线基本吻合，以此来检验模型的合理性、优化参数。

3 声呐测量与测井解释成果对比

3.1 声呐测试

声呐测试[8]是现阶段对腔体认识比较准确的一种手段，它能够直接反映已溶腔的地层特征，将测井解释成果与声呐测试结果对比能够有效说明解释成果的准确程度。

声呐测试主要针对盐层溶腔中腔体体积及形状的测试。通过测试腔体体积，可以通过两个不同阶段的体积差值计算出溶盐的体积和水不溶物掉落坑底所占体积，再通过该地区相关参数[9]可以计算出两个阶段水不溶物的体积，从而与测井解释的该层段水不溶物体积对比，可以有效分析测井解释成果的可靠性。

从表2 的对比数据中可以看出：（1）W1 井两种解释方法的解释结果比较接近，两者解释结果与声呐都不是十分匹配，但两者与最近一次声呐结果基本匹配；（2）对于W2 井，回归公式法解释结果仅与该井第一次声呐匹配，两种方法解释的不溶物含量可能都偏高；（3）W3 井经验公式法测井解释结果偏低，与矿物组分模型解释结果基本匹配。

表2 基于声呐体积计算平均不溶物含量与测井解释不溶物对比表

3.2 对比分析

（1）通过测井解释成果对比，同时结合声呐测试可以看出，回归经验公式法和矿物组分模型法对于W1井不溶物的解释与实际不溶物含量比较吻合。在其他几口井的解释矿物组分模型法解释结果与实际声呐测量计算不溶物体积接近。

（2）统计回归经验公式法需要借助大量的地区岩心分析化验资料进行统计分析，由于该地区取心井资料相对匮乏，从而导致这种解释方法具有片面性，不能在全区推广应用。

（3）矿物组分模型解释方法在认识地层的基础上，组分优化方法的优点以各种矿物组分为自变量，建立一系列组分方程，进行最优化处理，得到最优解。组分优化方法有很好的模型检测功能，根据处理结果，就能及时地对参数进行优化处理，以达到最优解。

4 结论

盐岩地层矿物组分精细解释中，采用统计回归经验公式法和三矿物组分模型两种方法分别对盐岩地层进行解释，通过对比分析可以看出，统计回归经验公式具有一定局限性，只能适用于资料较多，区域较小，岩性变化不大的地区。三矿物组分模型解释方法不受资料约束，能够及时进行优化调整，从而达到对地层精细准确的解释。因此，三矿物组分模型解释方法更加适用于盐层矿物组分的精细解释。