郭昭江

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東），山東青島 266555；2.勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257000）

室內(nèi)高精度自然伽馬能譜應(yīng)用
——以渤南洼陷為例

郭昭江1，2

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東），山東青島 266555；2.勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257000）

巖心中含有天然的放射性元素，它們自然衰變發(fā)射伽馬射線(xiàn)。自然伽馬能譜是對(duì)巖心自然伽馬射線(xiàn)進(jìn)行的能譜分析，通過(guò)測(cè)量巖心中鈾、釷、鉀的含量從而研究地層性質(zhì)，室內(nèi)高精度自然伽馬能譜的應(yīng)用具有分辨率高、測(cè)量精度準(zhǔn)、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，結(jié)合對(duì)渤南洼陷單井自然伽馬能譜解釋?zhuān)謩e介紹自然伽馬能譜在室內(nèi)的主要應(yīng)用，同時(shí)對(duì)未來(lái)自然伽馬能譜數(shù)據(jù)的研究提出了展望。

自然伽馬能譜 應(yīng)用 巖心

所謂自然伽馬測(cè)井就是利用伽馬射線(xiàn)探測(cè)器測(cè)量地層總的自然伽馬射線(xiàn)的強(qiáng)度，也就是測(cè)量地層巖石的放射性強(qiáng)度。這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單，安全，成本低，但由于受到現(xiàn)場(chǎng)因素的影響，如泥漿、圍巖、泥餅等影響，測(cè)量的數(shù)據(jù)往往不是非常準(zhǔn)確。隨著測(cè)井技術(shù)的發(fā)展及巖心處理技術(shù)的改進(jìn)，室內(nèi)高精度自然伽馬能譜儀的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。這種伽馬能譜儀不僅測(cè)量巖心的總自然伽馬強(qiáng)度，還能分別測(cè)出巖心中鈾、釷、鉀的含量以及無(wú)鈾伽馬。對(duì)于經(jīng)過(guò)處理的巖心進(jìn)行高精度自然伽馬能譜測(cè)量，較現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：（1）分辨率高。室內(nèi)高精度自然伽馬能譜儀較現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井測(cè)量點(diǎn)要更密集，最低能達(dá)到1cm一個(gè)點(diǎn)，大大提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的精度；（2）測(cè)量精度準(zhǔn)。室內(nèi)測(cè)量的巖心是經(jīng)過(guò)處理的巖心，較現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井排除了泥餅、濾液、泥漿等影響因素，使測(cè)量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確；（3）穩(wěn)定性強(qiáng)。室內(nèi)高精度自然伽馬能譜儀較現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井排除了很多自然環(huán)境的影響，穩(wěn)定性能更高。隨著室內(nèi)高精度自然伽馬能譜儀的使用，我們也積累了很多應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)，以渤南洼陷為例，跟大家共同探討。

1 區(qū)域概況

渤南洼陷位于渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷的中東部，北與埕東凸起、義東斷裂相連，南以羅家鼻狀構(gòu)造與墾西洼陷以及陳家莊凸起相連，西與四扣洼陷以及義和莊凸起接壤，東與孤島凸起毗鄰?？碧矫娣e約為600km2，構(gòu)造上表現(xiàn)為北斷南超、東西雙斷的斷陷湖盆。渤南洼陷主要含油層系為古近系沙河街組，洼陷內(nèi)自北向南分布有渤南油田、羅家油田，通過(guò)對(duì)渤南洼陷地區(qū)沙河街組巖心室內(nèi)測(cè)量自然伽馬能譜，對(duì)于弄清該地區(qū)沉積相類(lèi)型、古沉積環(huán)境以及古水深具有重要意義。

2 高精度自然伽馬能譜儀在渤南單井應(yīng)用

2.1 巖心歸位

由于鉆井深度與測(cè)井深度存在誤差且?guī)r心取心時(shí)存在缺失現(xiàn)象。為建立準(zhǔn)確的巖心四性關(guān)系，需要將巖心和樣品的鉆井深度歸位到測(cè)井曲線(xiàn)上。所謂的巖心歸位就是將鉆井深度校正到測(cè)井深度上，準(zhǔn)確建立匹配的巖電關(guān)系；將樣品位置校正到測(cè)井深度，建立物性、含油性、電性之間的關(guān)系。

巖心歸位內(nèi)容是將室內(nèi)測(cè)得的自然伽馬數(shù)據(jù)去匹配現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。渤南洼陷某井室內(nèi)測(cè)得的自然伽馬數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的比對(duì)。經(jīng)比對(duì)，自然伽馬測(cè)井曲線(xiàn)近似度比較高，而無(wú)鈾伽馬以及U、Th、K的曲線(xiàn)由于受鉆井泥漿、泥餅、沖洗帶等的影響，其所測(cè)的兩者曲線(xiàn)近似度比較低。通過(guò)巖心歸位主要是通過(guò)自然伽馬數(shù)據(jù)的比對(duì)從而將取心深度進(jìn)行校正。

2.2 泥質(zhì)含量計(jì)算

當(dāng)?shù)貙硬缓噘|(zhì)以外的放射性物質(zhì)時(shí)，自然伽馬能譜曲線(xiàn)是計(jì)算巖心泥質(zhì)含量的最好方法。泥質(zhì)在自然伽馬能譜曲線(xiàn)中，地層的泥質(zhì)含量與釷或鉀的含量有較好的線(xiàn)性關(guān)系，與地層的鈾含量關(guān)系較小。用無(wú)鈾伽馬、釷、鉀含量計(jì)算泥質(zhì)含量比自然伽馬要準(zhǔn)確的多，而室內(nèi)高精度自然伽馬能譜的應(yīng)用，不僅使泥質(zhì)含量的關(guān)系變化變得更直觀(guān)，還大大提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精度，及時(shí)計(jì)算出巖心的泥質(zhì)含量，為研究人員提供參考依據(jù)。

因此，可以同時(shí)利用無(wú)鈾伽馬、釷、鉀曲線(xiàn)中的任意一條計(jì)算巖心的泥質(zhì)含量。當(dāng)用多種曲線(xiàn)同時(shí)計(jì)算時(shí)，應(yīng)選各種計(jì)算數(shù)據(jù)中的最小值為結(jié)果。泥質(zhì)含量的計(jì)算公式如下：

ΔGR=（GR-GRmin）/（GRmax-GRmin）

Vsh=（2C.ΔGR-1）/（2C-1）

其中老地層C=2，新地層C=3.7

式中GRmin表示本井段最純的儲(chǔ)集層巖石的自然伽馬讀數(shù)（本井段無(wú)鈾伽馬或釷活鉀的最小值）、GRmax表示本井段純泥巖自然伽馬的平均值。本方法適用于只有泥質(zhì)放射性物質(zhì)的巖心，如果非泥質(zhì)成分含有放射性物質(zhì)（如含有放射性礦物的火山碎屑物質(zhì)等），將使計(jì)算結(jié)果明顯偏高。當(dāng)三種曲線(xiàn)計(jì)算結(jié)果都偏高時(shí)，取計(jì)算的最小值為計(jì)算的近似泥巖含量。

2.3 四線(xiàn)關(guān)系

自然伽馬與無(wú)鈾伽馬有明顯差異的部分有4處，其對(duì)應(yīng)的自然伽馬能譜有以下特征：（1）U曲線(xiàn)：差異越大，U值越高，出現(xiàn)差異的部位，U值普遍在12ppm上下。（2）自然伽馬曲線(xiàn)與K曲線(xiàn)趨勢(shì)較為接近，趨勢(shì)重合度較高，與Th曲線(xiàn)趨相關(guān)性不強(qiáng)。（3）出現(xiàn)差值處，U高、Th低，Th一般低于16ppm。因此，2882.50處，其Th值低于16ppm，無(wú)鈾伽馬與伽馬有出現(xiàn)差異的趨勢(shì)，但其U曲線(xiàn)并未達(dá)到12ppm，由此可以推斷，該處U值受上下低值影響，才造成曲線(xiàn)上該段未達(dá)到12ppm。因此，鈾、釷以及差異處，知道其中兩者，就能推斷出另外一值的范圍或有無(wú)差異。

3 前景展望

3.1 高伽馬儲(chǔ)集層的判別

一般地，砂巖儲(chǔ)層中鈾、釷、鉀的含量都很低， 當(dāng)儲(chǔ)層中含有高放射性礦物（如獨(dú)居石、鋯石）和地層水中含有鈾時(shí)，砂巖儲(chǔ)層的放射性元素會(huì)出現(xiàn)高值。這種儲(chǔ)層在自然伽馬曲線(xiàn)上難以識(shí)別，給儲(chǔ)層劃分造成困難。在伽馬能譜曲線(xiàn)上可以通過(guò)釷、鈾、鉀的變化來(lái)識(shí)別它。所以通過(guò)對(duì)該類(lèi)儲(chǔ)層的伽馬能譜做進(jìn)一步研究，可以總結(jié)伽馬能譜變化特征，為該類(lèi)儲(chǔ)層的識(shí)別和劃分提供手段。

3.2 古氣候研究

這些年來(lái)在古氣候研究中發(fā)現(xiàn)了一些快速的氣候變化事件，尋找高分辨率的古氣候信息載體對(duì)于研究這些氣候事件非常重要。地層中的碳酸鹽含量對(duì)古氣候變化比較敏感，當(dāng)氣候偏干時(shí)，碳酸鹽含量升高，反之降低，利用碳酸鹽含量指標(biāo)可以研究古氣候演變特征。在大套泥巖剖面中，無(wú)鈾伽馬曲線(xiàn)的變化主要反映地層中泥質(zhì)和碳酸鹽含量的變化，碳酸鹽含量高則泥質(zhì)低，碳酸鹽含量低則泥質(zhì)高。在碳酸鹽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)法連續(xù)獲得的情況下，可以運(yùn)用自然伽馬曲線(xiàn)替代碳酸鹽含量變化研究古氣候。

4 結(jié)語(yǔ)

目前巖心伽馬能譜測(cè)試技術(shù)已在油田重點(diǎn)取心井中進(jìn)行應(yīng)用，能及時(shí)為科研人員提供準(zhǔn)確的測(cè)試資料，隨著測(cè)試資料的積累和廣大科研人員的使用，巖心伽馬測(cè)試資料將在油田的勘探開(kāi)發(fā)中發(fā)揮更大的作用。

［1］白云臺(tái)，陳漢林，杜淑艷等.高放射性碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)及其應(yīng)用［J］.斷塊油氣田， 2002，9（5）：80-82.

［2］黃龍基.放射性測(cè)井原理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1985.

［3］趙杏緩，張有喻.粘土礦物與粘土礦物分析［M］.北京：海洋出版社，1990.

［4］吳三省.自然伽馬測(cè)井譯文選［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1988.

［5］馬正.油氣測(cè)井地質(zhì)學(xué)［M］.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1994.

郭昭江（1986—），男，山東萊州人，工程師，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)（華東）在職碩士研究生。