摘要：近來(lái)年準(zhǔn)噶爾盆地南緣地區(qū)中生界碎屑巖油氣藏屢獲突破，成為盆地重要的勘探領(lǐng)域。中生界普遍含有石膏，因此含膏質(zhì)地層的巖性?xún)?yōu)選是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。為提高該區(qū)巖性識(shí)別的精度，并對(duì)含膏質(zhì)地層儲(chǔ)層曲線進(jìn)行校正，本文基于巖石物理實(shí)驗(yàn)，分析不同巖性的測(cè)井曲線響應(yīng)特征，對(duì)比發(fā)現(xiàn)含膏質(zhì)地層導(dǎo)致補(bǔ)償中子值降低、聲波時(shí)差減小、電阻率升高；對(duì)含膏質(zhì)巖性進(jìn)行了測(cè)井識(shí)別，并提出了蒙特卡羅數(shù)值模擬方法，對(duì)膏質(zhì)砂巖進(jìn)行不同孔隙度、不同膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)條件下的補(bǔ)償中子測(cè)井地層模擬，建立了補(bǔ)償中子孔隙度曲線校正模型，最終實(shí)現(xiàn)了巖性的精細(xì)劃分。解釋的巖性與薄片分析對(duì)比符合率達(dá)到88.2%。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地南緣；中生界；含膏質(zhì)地層；蒙特卡羅數(shù)值模擬；巖性識(shí)別；測(cè)井

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20230105

中圖分類(lèi)號(hào)：TE311；P631.8

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Supported by the Science and Technology Project of China National Petroleum Corporation （2023ZZ14） and the Project of China National Logging Corporation （CPL2021-B03）

Lithological Characteristics and Logging Identification Methods of Gypsum-Bearing Strata in Southern Margin Area of" Junggar Basin

Pang Zhichao1， Xiao Hua2， Mao Chenfei2， Chen Guojun1，

Liang Wankun2， Gao Ming1， Zhang Xiao1

1. Exploration and Development Research Institute， PetroChina Xinjiang Oilfield Company， Urumqi 830013， China

2. Geological Research Institute， China National Logging Corporation， Xi'an 710077， China

Abstract： In recent years， the Mesozoic clastic oil and gas reservoirs in the southern margin of" Junggar basin have made breakthroughs and become an important exploration field in the basin. Mesozoic strata generally contain gypsum， so the lithology optimization of gypsum-bearing strata is the key to reservoir evaluation. In order to improve the accuracy of lithology identification in this area and correct the reservoir curves of gypsum-bearing strata，" the response characteristics of logging curves of different lithologies based on petrophysical experiments is analyzed， and it is found" that the gypsum-bearing strata will lead to the decrease of compensated neutron value， the decrease of acoustic time difference and the increase of resistivity. The gypsum lithology is identified by logging. The Monte Carlo numerical simulation method is proposed to simulate the compensated neutron logging formation under the conditions of different porosity and different gypsum volume fraction in gypsiferous sandstone. A correction model of the compensated neutron porosity curve is established， and the fine division of lithology is finally realized. The coincidence rate between the interpreted lithology and the thin section analysis reaches 88.2%.

Key words： southern margin of Junggar basin; Mesozoic; gypsum-bearing" stratum; Monte Carlo" numerical simulation; lithology identification; logging

0 引言

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前沖斷帶四棵樹(shù)凹陷。該凹陷處于北天山構(gòu)造帶與西準(zhǔn)噶爾構(gòu)造帶交匯處，經(jīng)歷了晚海西、燕山、喜山期三個(gè)構(gòu)造期次，其中喜山末期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)四棵樹(shù)凹陷的形成產(chǎn)生了較大影響。中生界鉆遇白堊系和侏羅系兩套地層。白堊系清水河組為濱淺湖—扇三角洲相沉積，巖性主要為灰色砂礫巖、含礫細(xì)砂巖、礫狀砂巖，夾薄層深灰色泥巖及褐色泥巖；侏羅系頭屯河組主要為大型辮狀河—辮狀河三角洲沉積，巖性橫向發(fā)育穩(wěn)定，為一套塊狀厚層褐灰色砂礫巖及含礫中粗砂巖、中細(xì)砂巖互層，夾少量泥質(zhì)中細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖[12]。中生界儲(chǔ)層礦物種類(lèi)較多，巖性較復(fù)雜，普遍含有膏質(zhì)。該區(qū)前期研究較少，針對(duì)膏質(zhì)巖主要是作為蓋層開(kāi)展研究[35]。劉景東等[6]從膏質(zhì)巖層厚度對(duì)地層壓力的影響角度進(jìn)行研究，認(rèn)為厚度較大的膏質(zhì)巖層易導(dǎo)致地層壓力升高，使油氣向膏質(zhì)巖層邊緣區(qū)運(yùn)移。張津?qū)幍萚7]研究表明膏質(zhì)巖對(duì)地層異常高壓的形成與分布具有明顯的控制作用。但兩位學(xué)者均未對(duì)膏質(zhì)巖儲(chǔ)層測(cè)井特征及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)進(jìn)行研究。邢立平等[8]在黃驊坳陷滄東凹陷孔一段的勘探過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部分膏質(zhì)巖層油氣顯示良好，通過(guò)試油證實(shí)膏質(zhì)巖層具有一定的產(chǎn)油氣能力，并對(duì)膏質(zhì)巖油氣藏的成藏模式進(jìn)行了總結(jié)。馮瓊等[9]對(duì)中、上揚(yáng)子區(qū)膏質(zhì)巖蓋層的測(cè)井響應(yīng)特征進(jìn)行了總結(jié)，建立了一套適合川東北地區(qū)膏質(zhì)巖蓋層的測(cè)井識(shí)別方法。鄭偉等[10]認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地南緣尤其高泉地區(qū)膏質(zhì)巖普遍發(fā)育在塔西河組、沙灣組中，并對(duì)膏質(zhì)巖的測(cè)井響應(yīng)特征進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，認(rèn)為與圍巖相比，膏質(zhì)巖表現(xiàn)出明顯的低伽馬特征。目前對(duì)區(qū)域地質(zhì)沉積特征有大致的認(rèn)識(shí)，但是針對(duì)于中生界碎屑巖巖石學(xué)礦物學(xué)特征、含膏質(zhì)巖性的響應(yīng)機(jī)理還認(rèn)識(shí)不清，缺乏相應(yīng)的儲(chǔ)層巖性評(píng)價(jià)手段。

本文以準(zhǔn)噶爾盆地南緣地區(qū)中生界碎屑巖巖心為研究對(duì)象，基于巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析不同巖性的測(cè)井曲線響應(yīng)特征，明確該層組的優(yōu)勢(shì)巖性，并提出蒙特卡羅數(shù)值模擬方法，對(duì)中子孔隙度曲線進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)巖性精細(xì)劃分，以提高中生界儲(chǔ)層巖性的解釋精度。

1 巖石學(xué)礦物學(xué)特征

取心資料顯示，準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段高泉地區(qū)清水河組和頭屯河組儲(chǔ)層巖性呈現(xiàn)多樣化特征，包含粗中礫巖、細(xì)礫巖、中細(xì)砂巖及粉細(xì)砂巖等（圖1）。儲(chǔ)層粒度變化較大，具有強(qiáng)非均質(zhì)性特征。

根據(jù)掃描電鏡及巖石薄片鑒定等研究工作，研究區(qū)儲(chǔ)層巖性以長(zhǎng)石、巖屑、石英砂巖為主，粒級(jí)以細(xì)砂巖為主，部分巖屑中含有千枚巖，膠結(jié)物含有石膏（圖2a）。G1井白堊系清水河組5 768～5 775 m儲(chǔ)層巖性主要為灰質(zhì)粉細(xì)砂巖、極細(xì)粒細(xì)砂巖， 發(fā)育粒間孔及微裂縫，儲(chǔ)集層為復(fù)雜縫網(wǎng)孔隙型。地層整體含膏質(zhì)，利用偏光顯微鏡對(duì)巖石巖性、組分及顯微結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)主要礦物組分包括硬石膏、泥質(zhì)、石英粉砂等，同時(shí)還含有少量瀝青及黃鐵礦。巖石薄片鏡下可見(jiàn)明顯硬石膏，觀察發(fā)現(xiàn)硬石膏（白色）具有層狀、纖維狀或零散態(tài)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)組分呈棕色（圖2b）。

研究區(qū)75個(gè)巖屑樣品的X衍射全巖礦物分析資料顯示，研究區(qū)膏質(zhì)巖較為發(fā)育，厚度較大，膏質(zhì)物不僅存在于泥質(zhì)夾層中，還廣泛存在于砂巖層段。石膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)分布范圍為3.6%～15.4%，砂質(zhì)體積分?jǐn)?shù)分布范圍為44.5%～65.8%，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)分布范圍為17.0%～38.7%，膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)分布范圍為6.7%～14.9%（圖3）。

根據(jù)研究區(qū)取心資料統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)巖性以中砂巖為主，細(xì)砂巖次之，砂礫巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖占比較少（圖4）。同時(shí)膏質(zhì)物廣泛分布于砂質(zhì)儲(chǔ)層中，由于富含膏質(zhì)的地層通常具有比碳酸鹽巖更強(qiáng)的膨脹性和溶蝕性[1112]，還會(huì)導(dǎo)致含膏質(zhì)儲(chǔ)層測(cè)井

響應(yīng)特征與不含膏質(zhì)儲(chǔ)層出現(xiàn)較大差異，使得流體性質(zhì)發(fā)生誤判和儲(chǔ)層精細(xì)評(píng)價(jià)產(chǎn)生較大誤差。因此，研究膏質(zhì)對(duì)地層不同巖性的測(cè)井響應(yīng)特征的影響規(guī)律以及相應(yīng)的曲線校正方法，便顯得尤為重要。

2 不同巖性測(cè)井響應(yīng)特征

石膏是單斜晶系礦物，主要化學(xué)成分為硫酸鈣的水合物（CaSO4·2H2O），大量形成于內(nèi)陸鹽湖中，同時(shí)還廣泛伴生硬石膏（CaSO4）等礦物。純石膏礦物理論測(cè)井響應(yīng)參數(shù)如下[1314]：聚焦電阻率表現(xiàn)為高值，分布范圍為1 000～2 000 Ω·m；體積密度較小，分布范圍為2.3～2.5 g/cm3；自然伽馬值較低，一般在10 API左右；聲波時(shí)差較小，一般在52.1 μs/ft①左右；補(bǔ)償中子孔隙度較大，一般在50%左右。硬石膏與石膏的理論測(cè)井響應(yīng)參數(shù)差別較大，純硬石膏礦物理論測(cè)井響應(yīng)參數(shù)如下：聚焦電阻率比石膏更高，一般大于2 000 Ω·m；體積密度比石膏更大，一般大于2.7 g/cm3；自然伽馬值比石膏更低，一般小于10 API；聲波時(shí)差比石膏更小，一般在50.0 μs/ft左右；補(bǔ)償中子孔隙度比石膏更小，一般小于10%。

①英尺（ft）為非法定計(jì)量單位，1 ft=0.304 8 m，下同。

石膏與硬石膏普遍伴生存在，但兩者的部分理論測(cè)井響應(yīng)值差別較大。作為地層的組成礦物時(shí)，基于巖石體積物理模型，實(shí)測(cè)測(cè)井響應(yīng)值是各組成礦物的理論測(cè)井響應(yīng)值乘以體積分?jǐn)?shù)之和，以實(shí)測(cè)密度測(cè)井響應(yīng)值為例：

DEN=V1·DEN1+V2·DEN2+…+Vi·DENi。（1）

式中：DEN為實(shí)測(cè)密度測(cè)井響應(yīng)值，g/cm3；Vi為各組成礦物的體積分?jǐn)?shù)，%；DENi為各組成礦物的密度理論測(cè)井響應(yīng)值，g/cm3。

由式（1）可知，由于石膏和硬石膏的共同影響，含膏質(zhì)地層測(cè)井響應(yīng)特征值將發(fā)生較大的變化?；诶碚撝捣治?，認(rèn)為含膏質(zhì)地層將導(dǎo)致自然伽馬值降低、聲波時(shí)差減小和電阻率升高。但是由于硬石膏與石膏的理論測(cè)井響應(yīng)參數(shù)中補(bǔ)償中子值和體積密度差別較大，變化較為復(fù)雜，無(wú)法單獨(dú)從理論值方面總結(jié)其變化規(guī)律；還需進(jìn)一步結(jié)合區(qū)域特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究其相應(yīng)的變化規(guī)律。

研究區(qū)不同巖性的測(cè)井曲線響應(yīng)特征對(duì)比如圖5所示。從圖5中可以看到，含膏質(zhì)儲(chǔ)層（圖5d，5 768～5 775 m）與不含膏質(zhì)儲(chǔ)層（圖5a，3 956～3 962 m）相比，測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為低中子值、低聲波時(shí)差、高電阻率、高自然伽馬值。不含膏質(zhì)儲(chǔ)層中：中砂巖（圖5a，3 956～3 962 m）與砂礫巖（圖5c，4 049～4 055 m）相比，測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為低自然伽馬值和低電阻率，粒度中值平均為2.0；細(xì)砂巖（圖5b，4 103～4 118 m）與中砂巖（圖5a，3 956～3 962 m）和砂礫巖（圖5c，4 049～4 055 m）相比，測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為中低自然伽馬值和中低電阻率，粒度中值平均為2.8；砂礫巖（圖5c，4 049～4 055 m）測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為高自然伽馬值、高電阻率，補(bǔ)償中子值較低，粒度中值平均值小于－1。

圖6為研究區(qū)儲(chǔ)層膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)與各測(cè)井曲線之間的相關(guān)性分析圖。從圖6中可以看到，隨著膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的增加，補(bǔ)償中子值與聲波時(shí)差呈明顯的降低趨勢(shì)，而密度與深側(cè)向電阻率隨著膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的增加而逐漸變大。

基于多礦物測(cè)井響應(yīng)理論方程（式（1）），結(jié)合石膏與硬石膏理論測(cè)井響應(yīng)特征分析，只有當(dāng)儲(chǔ)層膏質(zhì)類(lèi)型以硬石膏為主時(shí)，隨著膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的增加，測(cè)井響應(yīng)特征才會(huì)表現(xiàn)出補(bǔ)償中子值降低、密度增大的趨勢(shì)。因此，認(rèn)為研究區(qū)的膏質(zhì)類(lèi)型以硬石膏為主。

3 基于蒙特卡羅數(shù)值模擬的含石膏儲(chǔ)層中子曲線校正方法

3.1 含石膏儲(chǔ)層識(shí)別

基于含膏質(zhì)儲(chǔ)層與不含膏質(zhì)儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征的差異，利用補(bǔ)償中子值（CNL）和密度計(jì)算孔隙度（φDEN）與補(bǔ)償中子值的差值進(jìn)行交會(huì)，建立含膏質(zhì)儲(chǔ)層識(shí)別圖版，結(jié)果如圖7所示：儲(chǔ)層含膏質(zhì)時(shí)補(bǔ)償中子值較小，φDEN－CNL值較大，位于圖版右下方；不含膏質(zhì)儲(chǔ)層則相反，補(bǔ)償中子值較大，φDEN－CNL值較小，位于圖版左上方。該圖版中含膏質(zhì)儲(chǔ)層與不含膏質(zhì)儲(chǔ)層分異區(qū)間明顯，識(shí)別效果較好。

3.2 膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)計(jì)算

在各類(lèi)測(cè)井曲線中，由于自然伽馬曲線主要受黏土礦物及其吸附放射性元素的影響，電阻率曲線主要受儲(chǔ)層含油氣性及黏土礦物類(lèi)型和分布形式的影響，不適合用于計(jì)算膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)。同時(shí)采用單一測(cè)井曲線建模時(shí)，易受到井況、儲(chǔ)層非均質(zhì)性等其他因素影響，可靠性較差。因此，本次研究?jī)?yōu)選出密度和聲波時(shí)差曲線，建立多參數(shù)膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)計(jì)算模型（圖8）：

Vahd=0.572（φDEN－φAC）+5.1822。 （2）

式中：Vahd為膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)，%；φAC為聲波時(shí)差計(jì)算的孔隙度，%。

為檢驗(yàn)多參數(shù)膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)計(jì)算模型的精度，進(jìn)一步將研究區(qū)通過(guò)X衍射得到的分析膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)與模型計(jì)算膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行交會(huì)分析，結(jié)果如圖9所示。圖9中數(shù)據(jù)均勻分布于對(duì)角線兩側(cè)，模型計(jì)算膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)與X衍射分析膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)相比，平均絕對(duì)誤差為0.37%，表明該多參數(shù)膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)計(jì)算模型計(jì)算精度較好、可靠性較高。

3.3 蒙特卡羅數(shù)值模擬

蒙特卡羅方法作為一種數(shù)值計(jì)算方法，其理論基礎(chǔ)為概率統(tǒng)計(jì)學(xué)。該方法的基本思想是在各種隨機(jī)因素制約條件下描述粒子運(yùn)輸過(guò)程或其他問(wèn)題中局部發(fā)生作用的隨機(jī)變量概率分布問(wèn)題，通過(guò)模擬大量的粒子運(yùn)動(dòng)，最終得到確定的量化結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，即將所有要求解的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為某個(gè)事件發(fā)生的概率，然后通過(guò)大量的模擬試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)該事件發(fā)生的頻率，然后將該頻率作為該問(wèn)題的最優(yōu)解[1517]。

補(bǔ)償中子測(cè)井主要測(cè)量同位素中子源向地層發(fā)射出的快中子經(jīng)過(guò)地層慢化并散射后回到井筒中的熱中子數(shù)目，其本質(zhì)是快中子在地層中運(yùn)動(dòng)，發(fā)生碰撞后減速形成熱中子，該過(guò)程具有時(shí)空隨機(jī)分布的特點(diǎn)，而蒙特卡羅方法對(duì)模擬具有隨機(jī)性質(zhì)的物理現(xiàn)象較為逼真。因此，本文采用蒙特卡羅方法模擬分析在地層不同孔隙度條件下，不同膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)對(duì)熱中子計(jì)數(shù)率的影響，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對(duì)中子孔隙度的影響。

3.3.1 模型建立

利用模擬軟件建立裸眼井條件下蒙特卡羅模擬模型，如圖10所示。在該模型中，假設(shè)地層為圓筒狀，設(shè)置地層高度為75 cm，井筒半徑為10 cm，地層內(nèi)外半徑分別為10和45 cm，即橫向地層剖面厚度為35 cm。將補(bǔ)償中子測(cè)井儀器貼井壁放置，設(shè)置同位素中子源為137Cs點(diǎn)源，能量為0.662 MeV。假設(shè)中子源和探測(cè)器之間為理想屏蔽體，其厚度可以隨著源距的改變而改變。在地層模型中，源強(qiáng)、源距、屏蔽體的材料及厚度、探測(cè)器晶體的直徑和長(zhǎng)度、探測(cè)器和源的開(kāi)口形狀及角度根據(jù)實(shí)際補(bǔ)償中子測(cè)井儀器來(lái)設(shè)計(jì)。

3.3.2 不同巖性補(bǔ)償中子測(cè)井地層模擬

補(bǔ)償中子測(cè)井儀器是在飽含淡水的純石灰?guī)r刻度井中進(jìn)行刻度，將測(cè)量的含氫指數(shù)記為φCNL，稱(chēng)為補(bǔ)償中子孔隙度。該儀器擁有兩個(gè)長(zhǎng)、短不同源距的熱中子探測(cè)器，測(cè)量過(guò)程中短源距和長(zhǎng)源距分別統(tǒng)計(jì)經(jīng)過(guò)地層慢化并散射后回到井筒中的熱中子數(shù)目，然后計(jì)算短源距與長(zhǎng)源距探測(cè)器計(jì)數(shù)率的比值，該比值主要反映的是地層的含氫指數(shù)。

本次研究分別設(shè)置兩種巖性（純石灰?guī)r和膏質(zhì)砂巖）進(jìn)行模擬。將純石灰?guī)r地層設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)地層，逐次改變地層孔隙度為0%、10%、20%、30%，純石灰?guī)r地層組分模型如表1所示。含膏質(zhì)地層巖性選擇為膏質(zhì)砂巖儲(chǔ)層，前文分析已知膏質(zhì)類(lèi)型以硬石膏為主，同時(shí)為了簡(jiǎn)化地層模型，地層膏質(zhì)組分設(shè)定為硬石膏。為了便于對(duì)比同一孔隙度條件下不同膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)對(duì)短源距、長(zhǎng)源距兩個(gè)熱中子探測(cè)器計(jì)數(shù)率比值的影響，將膏質(zhì)砂巖儲(chǔ)層的孔隙度也分別設(shè)置為0%、10%、20%、30%，同時(shí)在每一種孔隙度條件下，再逐次改變膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)為0%、5%，10%、15%、20%、25%，砂質(zhì)體積分?jǐn)?shù)即為100%減

去孔隙度和膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)。膏質(zhì)砂巖地層組分模型如表2所示。

將膏質(zhì)砂巖地層不同孔隙度、不同膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)條件下基于蒙特卡羅模擬得到的各補(bǔ)償中子孔隙度與相應(yīng)孔隙度條件下標(biāo)準(zhǔn)純石灰?guī)r地層基于蒙特卡羅模擬得到的各補(bǔ)償中子孔隙度進(jìn)行對(duì)比，繪制補(bǔ)償中子孔隙度校正量與儲(chǔ)層膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)關(guān)系圖，結(jié)果如圖11所示。從圖11中可以看到：當(dāng)?shù)貙涌紫抖纫恢聲r(shí)，補(bǔ)償中子孔隙度校正量與地層膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)線性相關(guān)，隨著地層膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的增加，補(bǔ)償中子孔隙度校正量逐漸增大;當(dāng)?shù)貙痈噘|(zhì)體積分?jǐn)?shù)一定時(shí)，隨著地層孔隙度的增大，補(bǔ)償中子孔隙度校正量也逐漸增大，但補(bǔ)償中子孔隙度校正量的增量逐漸變小。

基于蒙特卡羅模擬得到的純石灰?guī)r地層和膏質(zhì)砂巖地層情況下，不同孔隙度、不同膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)條件對(duì)熱中子計(jì)數(shù)率的影響結(jié)果，擬合建立補(bǔ)償中子孔隙度校正量與膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)之間的計(jì)算模型，關(guān)系式如下：

ΔφCNL=c·Vahd+d。（3）

式中：c、d為常數(shù)；ΔφCNL為補(bǔ)償中子孔隙度校正量，%。

校正后的補(bǔ)償中子孔隙度計(jì)算模型如下：

φ*CNL=φCNL+ΔφCNL。 （4）

式中：φ*CNL為校正后的補(bǔ)償中子孔隙度，%；φCNL為實(shí)測(cè)補(bǔ)償中子孔隙度，%。

4 粒度中值建模及巖性粒級(jí)劃分

4.1 粒度中值模型建立

前人研究認(rèn)為沉積巖的粒度中值可以反映巖石沉積過(guò)程中的水動(dòng)力條件、碎屑物的運(yùn)移方式等，同時(shí)也對(duì)儲(chǔ)層的物性好壞具有一定影響，因此在沉積巖巖性分類(lèi)研究過(guò)程中，粒度中值也可以作為一個(gè)定量指標(biāo)，用于將沉積環(huán)境、水動(dòng)力條件、物性等各方面因素相同的一類(lèi)巖體劃分為相同的巖性[1820]。本次研究建立粒度中值計(jì)算模型，在實(shí)現(xiàn)粒度中值參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上，借助巖性粒級(jí)分類(lèi)表（表3），實(shí)現(xiàn)研究區(qū)巖性粒級(jí)劃分。

研究區(qū)儲(chǔ)層埋藏深度大，在建立粒度中值計(jì)算模型時(shí)，考慮到選取單一曲線易受到埋深、高溫高壓等外部因素影響導(dǎo)致計(jì)算誤差增大，本次研究選取可以反映沉積物泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)、分選性和粒度變化的自然伽馬（GR）曲線、深側(cè)向電阻率（Rt）曲線以及經(jīng)過(guò)蒙特卡羅模擬校正后的補(bǔ)償中子孔隙度（φ*CNL）曲線進(jìn)行多元回歸分析，建立粒度中值（采用對(duì)數(shù)粒級(jí)表示，M=-log2D）計(jì)算模型，關(guān)系式如下：

M=0.05GR-0.007Rt+0.128φ*CNL-2.909。（5）

圖12為實(shí)驗(yàn)測(cè)量粒度中值與模型計(jì)算粒度中值交會(huì)圖。從圖12中可與看到，數(shù)據(jù)點(diǎn)均勻分布于直線兩側(cè)，測(cè)量粒度中值與計(jì)算粒度中值相比，平均絕對(duì)誤差為0.31，模型計(jì)算精度較好。

4.2 巖性粒級(jí)劃分

以研究區(qū)G1井為例（圖13），根據(jù)含膏質(zhì)儲(chǔ)層識(shí)別圖版（圖7），5 780～5 840 m井段落在圖版右下方區(qū)域，認(rèn)為該井段含有膏質(zhì)，同時(shí)全巖礦物

分析也證明該段儲(chǔ)層含有膏質(zhì)，表明圖版應(yīng)用效果較好。采用前文建立的多參數(shù)膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)計(jì)算模型對(duì)該井段的膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算，從圖13中可以看到，計(jì)算膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)與全巖分析膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)吻合度較好，兩者的絕對(duì)誤差為0.82%，模型應(yīng)用效果較好。基于蒙特卡羅模擬校正后的補(bǔ)償中子孔隙度曲線，結(jié)合自然伽馬曲線、深側(cè)向電阻率曲線建立粒度中值計(jì)算模型，應(yīng)用于研究區(qū)G1井的粒度中值計(jì)算中，計(jì)算粒度中值與分析粒度中值的絕對(duì)誤差為0.40，從圖13中也可看到兩者較為吻合。根據(jù)巖性粒級(jí)分類(lèi)表，對(duì)該井的巖性進(jìn)行重新判別，巖性粒級(jí)劃分結(jié)果與薄片鑒定巖性基本吻合。表4為巖性識(shí)別符合率統(tǒng)計(jì)表，可以看出巖性識(shí)別符合率為88.2%，證明利用本文粒度中值計(jì)算模型得到的粒度中值劃分含膏質(zhì)儲(chǔ)層巖性是可行且可靠的。

5 結(jié)論

1）準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段高泉地區(qū)清水河組和頭屯河組儲(chǔ)層巖性復(fù)雜多樣，膏質(zhì)廣泛分布于砂巖層段。含膏質(zhì)儲(chǔ)層的測(cè)井曲線響應(yīng)特征為高自然伽馬值、低中子值、低聲波時(shí)差；密度較低，但隨著膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的增加，略有增大；電阻率中等偏高，且隨著膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)增加逐漸升高。

2）本次研究基于蒙特卡羅模擬分析，認(rèn)為當(dāng)?shù)貙涌紫抖纫恢聲r(shí)，隨著地層膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的增加，補(bǔ)償中子孔隙度校正量逐漸增大；當(dāng)?shù)貙痈噘|(zhì)體積分?jǐn)?shù)一定時(shí)，隨著地層孔隙度的增大，補(bǔ)償中子孔隙度校正量也逐漸增大，但補(bǔ)償中子孔隙度校正量的增量逐漸變小。

3）基于蒙特卡羅模擬校正補(bǔ)償中子曲線后，建立了多參數(shù)粒度中值計(jì)算模型。根據(jù)粒度中值計(jì)算結(jié)果對(duì)儲(chǔ)層巖性進(jìn)行劃分，劃分結(jié)果與薄片鑒定巖性符合度較高，證實(shí)了該方法劃分含膏質(zhì)儲(chǔ)層巖性是可行且可靠的。

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