自然伽马能谱测井在寻找高放射性储层的应用
自然伽马能谱测井 在寻找高放射性储层的应用
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自然伽马能谱测井在寻找高放射性储层上的应用
1. 理论基础
通常情况下在油田勘探开发中, 遇到的沉积岩( 包括粘土岩、碎屑岩和化学岩) 的自然伽马放射性主要取决于泥质含量的多少，由于高放射性物质可能存在于不同的岩性当中, 而在测井中常常会遇到一些含放射性较高的地层。这些高放射性地层主要是因沉积时沉积物中含有高放射性矿物, 后期地下水的流动, 以及因邻井注水时造成放射性污染等因素造成的。而这些高放射性地层可能是很好的油气储层, 利用常规的自然伽马测井进行泥质含量计算, 确定岩性剖面, 划分地层, 显然是无法识别的, 往往因此被误认为是泥岩层而漏失掉。因此, 采用常规的自然伽马测井在储层解释当中可能会带来一定的误差。自然伽马能谱测井不仅能测量出地层的总自然伽马, 还能测量出地层的无铀伽马及地层铀、钍、钾的含量。自然伽马能谱测井是在自然伽马测井的基础上, 通过分析地层中钍、铀、钾的含量, 结合钻井取心资料, 准确估算泥质含量, 以进行更加精确的储层分析评价。
纯的砂岩和碳酸盐岩放射性元素含量很低。但有些地层中, 由于岩石骨架中含有放射性矿物而明显为高放射性地层, 有些渗透性地层因地层水活动使其放射性矿物增多, 引起高放射性地层。石英砂岩的放射性一般很弱甚至没有, 但是当石英砂岩当中含有锆石、褐廉石、独居石等重矿物时也可呈高放射性。碳酸盐岩具有弱或中等的放射性, 并与粘土含量有关, 有时也出现高放射性岩石, 这与磷酸盐及有机质的存在有关。化学或生物化学成因的碳酸盐岩可能含有石膏或硬石膏。纯的碳酸盐岩放射性很低, 钍铀比的范围为0. 3~ 2. 8。但当裂缝带出现时, 受地下水活动影响铀的含量可能增高。在碳酸盐岩储集层中, 常会遇到高放射性地层, 其特点为含铀量高。
2.泥质含量的计算
在自然伽马测井中, 通常人们认为, 若地层的自然放射性强度主要与地层中的泥质含量有关, 而与其它岩石、矿物成分无关, 则可按下述公式计算泥岩的体积。
式中: GR 为自然伽马测井值; Gmin为纯砂岩的自然伽马极小值; Gmax 为纯泥岩的自然伽马极大值; C 为经验系数, 根据取心分析资料的自然伽马测井值按指数
函
关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函
数统计而确定。用自然伽马测井求泥质含量时, 通常把地层中放射性物质都判别为泥质; 因此, 当其它岩石也具有放射性时, 处理结果便会夸大泥质所占的体积。
在高放射性地层中, 这种计算方法就不适应了, 这时就必须运用自然伽马能谱测井中测量的钍和钾来计算, 因为钍和钾的含量与泥质含量的关系比较稳定, 且不受地层高含放射性的影响, 其计算公式如下。
式中SHCGR用来计算泥值含量的测井曲线相对值; VSHCGR为地层泥质含量, %; CGR为测定的无铀伽马值, API;CGRmin为纯地层无铀伽马值, API; CGRmax为纯泥岩地层无铀伽马值, API; GCUR为岩石系数, 第三系地层取3.7,老地层取2。 3.应用实例
高放射性铀砂岩储层
砂岩储层通常是低放射性地层, 但当地层中含有高放射性矿物( 如锆石英、独居石、褐帘石等) 时, 砂岩U 、Th、K 含量也能显著增加。图1 是高放射性砂岩的能谱测井曲线。图1 高放射性砂岩的伽马能谱测井曲线从图1 可以看出, 深度为420,490f t 的地层是由膨润土和凝灰岩薄层形成的高放射性层段, 其特点是K 含量低而U和Th 含量高, 尤其是Th 含量很高。而深度为775,900ft 的几段高放射性地层为砂岩, 其特点与上面的那段高放射性地层不同,只有U 含量很高而K 和Th 含量都低。图2 是另一个实例, 该图是南德克萨斯白垩系San
Niguel 砂岩的自然伽马能谱曲线。该砂岩层顶部有一段自然伽马总计数率很高, 只根据这条曲线划出的砂岩厚度较小, 因其顶部是被当作泥岩扣除的。而用钾、铀、钍曲线作全面分析, 才能看到扣除的高放射性部分是一个高含铀的低钾、低钍带, 它仍是砂岩的一部分, 钾和钍曲线给出的厚度才是真实的。岩心和试油资料都
证明
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, 该区有许多井皆能看到高含铀砂岩储层。
高放射性碳酸盐岩储层
高放射性碳酸盐岩储层分布广泛, 在我国和国外都是石油测井常遇到的一种储层, 也是老油田在寻找初期评价时漏失掉的储层的重要研究目标之一。我国华北地区的碳酸盐岩储层中高放射性地层占很大比例。在勘探初期, 曾认为储层的自然伽马测井值应小于22API 单位, 高于这一水平的就定为非储层。但后来发现, 并非所有高放射性地层都是泥质层, 取心资料证明有些高放射性地层是碳酸盐岩储油层, 其高放射性只是因U 含量高造成的, 而与泥质含量无关。图3 是在一口具有工业油流的井中测得的伽马能谱测井曲线。在3200,3222m 深度段
有三个高自然伽马层, 其中只有3209,3212m 这一层为泥质层, 它的U、Th、K 含量都高, 深三侧向、声波时差和中子伽马曲线均显示为标准的泥岩。而深度为3202,3207m 和3217,3221m 的另两套地层, 其测井曲线反映为石灰岩, 符合储层标准, 而放射性元素含量是高铀、低钍、低钾。这同样证明了U 含量与地层的泥质含量并无必然联系。对两个高放射性储层( 3202. 6,3203m 和3217. 4,3220. 4m) 进行合适酸化后产油率为61t / d, 产水率为14m3/ d。当使用自然伽马能谱测井后, 在地质和测井解释上对高放射性储层的认识获得了一次飞跃。
4.结束语
在识别储集层时, 若只根据自然伽马来计算泥质含量, 则可能造成储层段漏失。在高放射性地层中, 采用自然伽马能谱测井的无铀伽马来计算泥质含量, 确定岩性剖面是有效和可行的, 为更好的寻找油气储层提供了一种有效的方法。结合其他测井资料, 如电阻率、自然电位、三孔隙度等, 采用自然伽马能谱测井资料, 可以有效识别高铀储集层, 有效划分储层, 采用无铀伽马估算泥质含量, 可以更加精细的评价油气层。
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