李準，蘇艷龍

（1.遼寧省核工業(yè)地質(zhì)局241大隊，遼寧鳳城118100；

2.遼河油田裕隆實業(yè)集團有限公司，遼寧盤錦124011）

0 引言

石油勘探的目標是地下巖層當中的油氣資源，而油氣資源存在于巖層孔隙之中.想要充分了解地層的儲集性，孔隙度是必須要研究的一項參數(shù).目前孔隙度測井方法主要有密度測井、聲波測井、中子測井以及后來發(fā)展起來的核磁共振測井等.本文主要研究其中的密度測井，介紹該方法的基本理論，通過巖石中不同成分密度之間的關(guān)系，推導出孔隙度計算公式，并對實測數(shù)據(jù)進行計算，求出孔隙度的大小.

1 密度測井簡介

密度測井又稱伽馬-伽馬測井、散射伽馬測井，是基于康普頓-吳有訓散射效應(yīng)來研究巖層密度的一種測井方法.

密度測井是目前國內(nèi)外各大油田廣泛使用的一種測井方法.該方法可以同中子測井、聲波測井等相配合，用來確定巖性，還可以為地震勘探提供聲阻抗數(shù)據(jù)，同時在煤田測井中，也是一個重要的劃分煤層的手段.此外，密度測井還具有一個重要的應(yīng)用，就是測定巖石的孔隙度［1-3］.

相對于自然伽馬測井，密度測井采用的是主動測量方式.它利用人工放射性物質(zhì)產(chǎn)生的射線，來探測地層的體積密度（即巖石的總體密度，包括固體骨架和孔隙中的流體）［4-5］.井下儀器由γ源和加屏蔽的探測器組成.探測器記錄由地層散射的γ射線.散射γ射線和地層電子密度有關(guān)，因此與地層的密度有關(guān).為了減小井徑變化和泥餅的影響，采用源距不同的2個探測器，并且γ源和探測器都裝在滑板上，貼井壁進行測量.近探測器的結(jié)果用來校正井徑變化和泥餅對遠探測器的影響［6］.

2 密度測井儀的測量原理

密度測井儀的讀數(shù)主要取決于地層的電子密度（單位體積內(nèi)的電子數(shù)目）.當巖石孔隙中充滿淡水時，可以寫出體積密度及電子密度指數(shù)的響應(yīng)方程［7］：求解（1）（2）式可得：

式中的ρ為地層密度，ρ1為孔隙流體的密度，ρ2為巖石骨架的密度，ρe1為孔隙流體的電子密度，ρe2為巖石骨架的電子密度，φ為巖石孔隙度.

密度測井儀通常是在充滿淡水的純石灰?guī)r地層中進行刻度的［8-9］.把（3）式中相應(yīng)參數(shù) ρ1=1.000 g/cm3，ρ2=2.710 g/cm3，ρe1=1.1101，ρe2=2.7076 代入，則：

在實際測井時，巖性和孔隙流體的性質(zhì)可能不同于刻度井的條件，所以，儀器讀數(shù)給出的可能不是實際體積密度.對于充滿淡水的砂巖和白云巖，儀器讀數(shù)基本上等于真實體積密度，而對于鉀鹽、巖鹽、石膏、硬石膏、煤和含天然氣地層，要從密度測井讀數(shù)求出真實體積密度時，則需另外進行校正.

3 利用密度測井資料計算巖層孔隙度

巖層密度ρb由巖石骨架密度ρma和孔隙中的流體密度ρf共同決定.而巖層孔隙中的流體對巖層密度的貢獻與巖石的孔隙度 φ 的大小有關(guān).ρb、ρma、ρf和 φ 之間的關(guān)系可以表示為［10］：

解出孔隙度φ的表達式為：

當侵入帶中含有殘余油氣時，流體密度ρf應(yīng)該按下式確定［10］.

式中的Shr為殘余烴飽和度，ρhr為殘余烴密度，ρmf為泥漿濾液密度.

把（7）式代入（6）式中，整理可得：

式中的φD是按照（6）式算出的視孔隙度，而φ則表示消除了烴影響的孔隙度.

當?shù)貙又谐藥r石骨架和孔隙流體以外還存在泥質(zhì)時，巖層密度表達式將改寫為如下形式［10］：

式中的ρsh為泥質(zhì)的密度，Vsh為泥質(zhì)含量.則孔隙度φ的表達式可以寫為：

以下將采用實際測井數(shù)據(jù)來計算巖層孔隙度.本文所選取的數(shù)據(jù)來自葡XXX井.本井是位于松遼盆地中央拗陷區(qū)大慶長垣葡萄花構(gòu)造上的一口評價井，測井測量的主要地層為：黑帝廟油層組、嫩江組二段、葡萄花油層組和扶余油層組.

利用Matlab-2012a軟件對公式（9）進行編程.編程時，可將孔隙度φ設(shè)為未知量，而骨架密度ρma、孔隙流體密度ρf、巖層密度ρb以及泥質(zhì)含量Vsh可以通過查表獲得或者實際測得.其中，根據(jù)實際情況，通過表1［10］選取合適的巖石骨架及孔隙流體密度參數(shù)，將該井的實測數(shù)據(jù)制作成表2，由此獲得巖層密度、泥質(zhì)含量以及含水飽和度的值（解釋時使用）.

表1 常見礦物和流體的密度Table1 Densitiesofm ineralsand fluids

將以上選取的數(shù)據(jù)輸入公式（9）所編程序中，可以計算出每組數(shù)據(jù)的孔隙度大小φ，并填入表2之中.再將計算出的孔隙度結(jié)合含水飽和度可對地層的儲集性進行初步解釋.對于孔隙度很小，含水飽和度為100%的層段可以解釋為干層.對于孔隙度較大，含水飽和度為100%的層段可以解釋為水層.對于孔隙度較小，含水飽和度較大的層段可以解釋為差油層.對于孔隙度較大，含水飽和度較大的層段可以解釋為油水同層.對于孔隙度較大，含水飽和度較小的層段可以解釋為油層.將解釋結(jié)果填入表2.

表2 葡XXX井孔隙度計算和解釋結(jié)果Table 2 Calculation and interpretation result of the porosity in Pxxxwell

將以上結(jié)果與該井的實際解釋結(jié)果相對照，孔隙度計算的結(jié)果誤差很小，而解釋結(jié)果基本正確.從而證明了利用密度測井資料確定巖層孔隙度的可行性.

4 結(jié)論

孔隙度是石油儲層評價的重要參數(shù)，如何比較準確地確定地層孔隙度是石油勘探的關(guān)鍵之一.密度測井在石油勘探中是一種重要的孔隙度測井方法，其最基本的用途就是確定巖層的孔隙度.通過上述工作，可以簡單有效地計算不同巖層的孔隙度，證明了密度測井在孔隙度計算方面的應(yīng)用價值.隨著科學技術(shù)的不斷進步，密度測井技術(shù)也會隨之不斷更新.未來，密度測井在石油領(lǐng)域會發(fā)揮越來越重大的作用.

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