高艷芳，樊玉秀，仇加宇

（大慶鉆探工程公司測井公司，黑龍江 大慶163412）

0 引 言

沉積巖中較為常見的黏土礦物有高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石、云母等。不同的黏土礦物在油田開發(fā)的不同階段會引起不同的地質(zhì)問題，與之相對應的解決方法也各不相同［1］，計算出泥巖中各種黏土礦物所占的比例就非常重要，也就是要建立接近地層真實狀況的泥巖模型。

本文針對大慶地區(qū)中淺層實際地質(zhì)條件，建立了以高嶺石和伊利石為主、蒙脫石和綠泥石為輔的泥巖模型，并對1口井的實測資料進行了初步處理解釋，為保證寬能域中子伽馬能譜測井方法和氯能譜測井方法在大慶油田的順利推廣奠定了基礎(chǔ)。

1 大慶地區(qū)中淺層泥巖概況

松遼盆地泥巖成分以高嶺石和伊利石為主，平均各占40%左右；另有少量蒙脫石和綠泥石及蒙－綠混層等，不同區(qū)域不同沉積時期黏土礦物所占比例會有所變化。在大慶油田北部，薩、葡、高油層組的黏土礦物以伊利石、高嶺石、蒙脫石－綠泥石混層為主，其他黏土礦物含量極少。太北地區(qū)以伊利石為主，其次為高嶺石。太南地區(qū)及高臺子油田的伊利石含量增高。葡萄花油田以高嶺石為主，其次為伊利石?？v向變化方面，薩爾圖和葡萄花油層屬于早成巖階段晚期，伊利石和高嶺石含量較多，并出現(xiàn)蒙脫石－綠泥石混層，但數(shù)量不多；高臺子油田屬于中成巖階段早期，蒙脫石－綠泥石混層大量出現(xiàn)，伊利石含量減少［2］（見表1）。

表1 大慶油田油層黏土礦物組成統(tǒng)計表

由于寬能域中子伽馬能譜測井處理解釋軟件PRIME是以高嶺石、蒙脫石、綠泥石和云母等4種黏土礦物為基礎(chǔ)建立泥巖模型，而云母并不是大慶油田中淺層地區(qū)的主要泥巖成分，所以PRIME平臺計算的泥巖模型不符合大慶油田中淺層的地質(zhì)特點，需要針對大慶中淺層的實際地質(zhì)情況建立新的泥巖模型，以滿足生產(chǎn)的需要。

2 PRIME軟件中泥巖模型算法

寬能域中子伽馬能譜測井儀和氯能譜測井儀上都帶有的自然伽馬能譜測井短節(jié)，可以進行自然伽馬能譜測井，以確定天然放射性元素（鈾、釷、鉀）的含量［3］；寬能域中子伽馬能譜測井方法可以評價地層元素H、Ca、Si、Fe等的含量。這些元素含量和完井曲線相結(jié)合，利用PRIME處理解釋軟件可以建立細致的巖石物理模型。

PRIME軟件建立的巖石物理模型由6種組分構(gòu)成：泥巖、砂巖、石灰?guī)r、有效孔隙、束縛水孔隙和鉀長石。其中，泥巖的含量等于各黏土礦物相對含量之和。根據(jù)巖石物理模型中計算的泥巖相對含量和校正后的鈾、釷、鉀曲線，PRIME解釋軟件可以進一步得到泥巖模型［4］，具體計算方法見表2。由表2中的4個方程建立方程組，解方程組求得蒙脫石、綠泥石、云母和高嶺石4個未知量，求得的這4種黏土礦物的含量就是泥巖模型的組成成分。再根據(jù)計算出的4個未知量反演出參與計算的4條曲線。將4條反演出的曲線與原相應曲線進行比較，若二者相差較大，則微調(diào)各個方程組中的相應權(quán)數(shù)，使反演出的曲線與原相應曲線擬合情況達到最好，此時認為建立的泥巖模型最為合理。

表2 建立泥巖模型的算法簡表

表2中各個方程中的Pi含義相同，均指方程組中所要求得的4個未知量，當i＝1～4時，Pi分別帶表未知量Mm、Chl、Mica和Kao。表2方程中的ji、li、mi分別代表該方程中未知量在所在組分中所占的權(quán)數(shù)。

杏××井是大慶油田杏樹崗構(gòu)造上的1口調(diào)整井，2011年9月26日進行了寬能域中子伽馬能譜測井，測量井段1 009～1 060m（屬于葡I組），利用PRIME系統(tǒng)中的泥巖模型進行了泥巖黏土礦物成分的識別，具體處理成果圖見圖1。

圖1 杏××井改進前的建模成果圖

由圖1可見，計算得出的泥巖模型中不含伊利石，且綠泥石和蒙脫石含量偏高，與表1中巖心分析結(jié)果對比有較大偏差，不符合大慶油田中淺層的實際地質(zhì)情況。

3 PRIME軟件中泥巖模型的算法改進

3.1 泥巖模型改進

該井段位于杏樹崗油田葡I油層組，該油層組泥巖礦物組成基本為伊利石30.2%、高嶺石33.7%、綠泥石5.9%、蒙脫石0.7%、伊－蒙混層0.8%、蒙－綠混層28.7%（見表1）。其中不含云母成分，而伊利石占了很大比重，因此在計算該地區(qū)的黏土礦物成分時，應簡化為高嶺石、伊利石、蒙脫石和綠泥石4種，且泥巖相對含量為這4種礦物成分之和。

PRIME軟件在開發(fā)時并未考慮伊利石的組成，所以在軟件建模的操作界面中并沒有伊利石這個選項。由于每種放射性元素所對應的方程形式是一致的，只是未知量在各個方程組中的相應權(quán)數(shù)不同，因此改進泥巖模型的計算步驟如下。

（1）模仿放射性元素計算高嶺石、綠泥石等方程形式，給出含伊利石的計算方程，并添加到泥巖模型中，同時取消含云母的計算方程，使其不參與巖石建模。

圖2 黏土成分交會圖

（2）依據(jù)圖2，查找到伊利石所對應的鈾、釷、鉀的方程中的權(quán)數(shù)，分別為12、17、8，將這些權(quán)數(shù)添加到方程中則得到改進以后的計算黏土礦物成分的新方程組

式中，Clay為泥巖相對含量；Kcor、Ucor和Thcor分別為校正后鉀、鈾和釷的相對含量；Kao、Mm、Chl和Illit分別為高嶺石、蒙脫石、綠泥石和伊利石的相對含量。

（3）結(jié)合大慶油田中淺層的地層情況和反演曲線的擬合情況，微調(diào)各方程中的權(quán)數(shù)，使計算出的各種黏土礦物含量更加合理。

（4）泥巖模型計算完畢，輸出伊利石相對含量參數(shù)，并對伊利石含量曲線進行相應圖例的填充。

圖3 杏××井改進后的建模成果圖

表3 杏××井（1 020～1 024m段）改進前后的黏土礦物含量對比表

3.2 泥巖模型改進前后效果對比

利用改進后的泥巖模型對杏××井進行重新處理（見圖3），并與改進前處理得到的結(jié)果進行了對比分析（見表3）。

改進后計算的高嶺石、伊利石和云母的含量與該區(qū)塊的巖心分析結(jié)論比較一致。但是巖心分析中很難區(qū)分出混層中每種成分所占的比例，改進后蒙脫石、綠泥石含量的和為31.0%，而巖心分析中蒙脫石、綠泥石與蒙－綠混層三者的和為35.3%，所以改進后蒙脫石和綠泥石的含量也可以看作與巖心分析吻合得較好。

總體看，改進后計算的泥巖模型中黏土礦物含量與改進前相比，與該區(qū)塊巖心資料吻合得更好，提高了對大慶油田中淺層的適用性。

4 結(jié) 論

（1）針對寬能域中子伽馬能譜測井泥巖解釋模型在大慶油田地區(qū)的不適應性進行了改進，建立了更符合大慶地區(qū)地質(zhì)情況的以伊利石和高嶺石為主，蒙脫石和綠泥石為輔的泥巖模型。

（2）對大慶油田第1口寬能域中子伽馬能譜測井資料（杏××井）進行了處理，經(jīng)與該區(qū)塊巖心分析的黏土礦物成分對比，認為改進后的泥巖模型更接近地層的真實情況。

（3）通過對這種泥巖模型改進方法的研究，可以實現(xiàn)在任意地區(qū)，配合當?shù)氐酿ね恋V物含量分析資料，建立了任意黏土礦物類型組合的泥巖模型。

［1］ 羅蟄潭，崔秉荃，黃思靜，等.黏土礦物對碎屑巖儲層評價的控制理論探討及應用實例 ［J］.成都地質(zhì)學院報，1991，18（3）：5－9.

［2］ 大慶油田石油地質(zhì)志編寫組.中國石油地質(zhì)志卷二：上 ［J］.石油工業(yè)出版社，1991：465－466.

［3］ 劉菁華，王祝文，易清平.利用自然γ能譜測井資料確定黏土礦物的含量及其應用 ［J］.吉林大學學報：地球科學版，2010，40（1）：215－216.

［4］ Gaifullin Jackia.Rock and Clay Volume Model Building for Well Log［J］.Oktyabrsky OJSC，SPE VNIGIS，2011：31－60.