摘要：由于井眼條件、鉆井液等因素的影響，利用常規(guī)測井資料處理得到的巖性剖面會存在一定偏差，造成儲層孔隙度計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井(ECS)儀器能準確地識別地層巖性，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)測井資料可以準確計算地層孔隙度，判斷出地層的流體性質(zhì)，提升了測井解釋的符合率。該儀器及資料處理方法經(jīng)在川渝地區(qū)的實際應(yīng)用，效果良好，有著較高的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：元素俘獲譜測井；儲集層；巖性識別；孔隙度；流體性質(zhì)；評價

    ECS測井儀器由Am-Be中子源、BGO晶體探測器、光電倍增管、高壓放大電子線路4個部分構(gòu)成。該儀器設(shè)計簡單、組合性強，總長約2.1m，測井不受鉆井液相對密度、流體類型和井眼狀況影響，既可在裸眼井中測量，也可在套管井中測量。測井時，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儀器通過晶體探測器探測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等地層元素的相對產(chǎn)額，進而通過特定的礦物模型計算出地層中的礦物類型及含量。

    ECS測井資料通過解譜處理，可以為用戶提供22種元素的含量，但在實際測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)用于評價地層巖性^[3]。準確的巖性分析對分析儲層是相當重要的，如A井(圖1)，在6032～6039.5m井段，常規(guī)測井資料指示該段孔隙較發(fā)育，初步分析該段為自云巖儲層；但通過ECS測井資料分析，該儲層段的6032～6037m巖性為石灰?guī)r儲層，僅6037～6039.5m為白云巖儲層。這個分析很重要，因為按前者分析，該段整體為1個2類儲層，物性較好；而按ECS資料分析，該段僅6037～6039.5m為2類儲層，上部6032～6037m為3類儲層。通過此例可知，ECS精確測量的地層巖性結(jié)果對測井正確評價儲層物性是至關(guān)重要的。

 

    ECS通過測量處理得出的礦物成分，結(jié)合常規(guī)測井所測出的密度資料，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的地層密度；而實測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為實測地層密度；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。

    該計算方法得到的孔隙度與實測巖心孔隙度相比較，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；按筆者提供計算孔隙度方法，用ECS資料結(jié)合常規(guī)測井密度資料，也求取了一個地層孔隙度。兩者對比，相關(guān)性較好(圖2)，這充分證明了ECS計算的孔隙度的準確性。

 

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

    T_maw=[∑(V_it_i)](1-φ)+ φt_w

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

    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差和實測時差基本重合(圖3)，指示該層為高阻水層。最后，經(jīng)試油驗證，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到之處，準確可靠。

 

    ECS通過測量處理得出的黏土礦物成分，可確定地層沉積相。因為陸相沉積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，因為黃鐵礦(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，則對儲層進行壓裂、酸化的效果不理想^[7]。ECS測量結(jié)果提供了工程方面所需的這些礦物含量的準確數(shù)據(jù)。因此，對相關(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資料在評價地層巖性方面準確、直觀、簡單、方便。

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

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

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[3] 王擁軍，冉啟全，童敏，等.ECS測井在火山巖巖性識別中的應(yīng)用[J].國外測井技術(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井儀及其應(yīng)用[J].國外測井技術(shù)，2004，19(1)：26-30.

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

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[7] 袁祖貴.地層元素測井(ECS)評價油水層[J].核電子學(xué)與探測技術(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井公司；2.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)