黃嚴(yán)，張超謨 （油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 武漢430100）

一般常規(guī)測(cè)井中能反映地層孔隙度曲線的有聲波、密度及中子測(cè)井，但多數(shù)老井中沒(méi)有反映地層孔隙度變化的測(cè)井曲線，增加了測(cè)井油氣識(shí)別和飽和度計(jì)算難度，因此需要探索和研究地層孔隙度的確定方法，解決地層評(píng)價(jià)問(wèn)題。文獻(xiàn) ［1］中談到了在碳酸鹽巖地層中可以利用中子伽馬測(cè)井計(jì)算孔隙度的方法，而且效果較好。該方法對(duì)于砂泥巖地層是否可行，很少有文獻(xiàn)提到。為此，筆者嘗試在砂泥巖地層中利用中子伽馬測(cè)井，結(jié)合巖心分析資料，建立中子伽馬測(cè)井與孔隙度之間的關(guān)系。

1 中子伽馬測(cè)井原理

中子伽馬測(cè)井原理與中子測(cè)井相似。區(qū)別在于中子伽馬不是測(cè)定中子的空間分布，而是測(cè)量熱中子被組成巖石的原子核俘獲后放出的二次伽馬射線。二次伽馬射線的強(qiáng)度受熱中子的空間分布所控制。因此，中子伽馬測(cè)井也可以用來(lái)研究巖層的孔隙度，以及根據(jù)氯的含量區(qū)別油水層。

中子伽馬測(cè)井記錄的是中子伽馬射線的強(qiáng)度，在低礦化度地層水時(shí)，中子伽馬射線的強(qiáng)度反映地層的含氫量。當(dāng)?shù)貙铀V化度高時(shí)，反映含氯量［2］。老井中的中子伽馬記錄單位為脈沖／分（pulse／min）。

1.1 中子伽馬曲線

在均勻無(wú)限大的介質(zhì)中，計(jì)數(shù)器附近的中子伽馬射線強(qiáng)度與中子源強(qiáng)度及源距有關(guān)［2］：①隨著源距增大，中子伽馬強(qiáng)度減?。虎谠淳嘈∮?5cm，致密地層的中子伽馬強(qiáng)度低于孔隙性地層；③源距大于35cm，含水多的孔隙性地層的中子伽馬強(qiáng)度低于含水少的致密地層；④若在某個(gè)源距各種含氫量地層的中子伽馬強(qiáng)度相同，則該點(diǎn)即為零源距，小于零源距的為短源距，大于零源距的為長(zhǎng)源距。源距的選取能影響到中子伽馬的值，中子伽馬測(cè)井一般選用長(zhǎng)源距。

1.2 中子伽馬確定孔隙度

在地層水及泥漿含氯量較少的條件下，利用中子伽馬曲線可以確定孔隙度［3］，因?yàn)橹凶淤ゑR對(duì)低孔隙度的分辨能力較強(qiáng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，中子伽馬與地層孔隙度有如下關(guān)系［4］：

式中：φ為地層孔隙度，%；A為常數(shù)；K為斜率，1；qAPI，n為中子伽馬，pulse／min。

當(dāng)qAPI，n大時(shí)，φ?。籷API，n小時(shí)，φ大。

2 孔隙度模型方法研究

孔隙度是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，也是飽和度計(jì)算不可缺少的參數(shù)，對(duì)孔隙度的研究至關(guān)重要。某油田老井的測(cè)井資料只有電阻率、自然伽馬和中子伽馬。根據(jù)公式（1），結(jié)合巖心分析資料，建立qAPI，n與巖心孔隙度（φc）的關(guān)系。根據(jù)中子伽馬測(cè)井曲線值的特點(diǎn)，采用2種方法建立孔隙度模型。

2.1 巖心歸位

由于巖心深度與測(cè)井深度不匹配，需要將巖心深度歸位到測(cè)井深度。采用中子伽馬曲線與巖心孔隙度進(jìn)行歸位，歸位原則是qAPI，n小，φ大。圖1是某井的巖心歸位圖，圖中第2道是巖心未歸位的曲線，下部巖心孔隙度深度和測(cè)井深度不匹配，所以要進(jìn)行巖心歸位處理；圖中第3道是巖心歸位后的曲線，巖心深度和測(cè)井深度基本匹配，符合歸位原則。

圖1 巖心歸位圖

2.2 條件單位方法建立孔隙度模型

由于水層內(nèi)流體性質(zhì)較穩(wěn)定，所以在研究區(qū)中選定一個(gè)純水層，用研究井深度上的中子伽馬比上水層的中子伽馬，即可得到中子伽馬的條件單位值［6］。建立的巖心對(duì)數(shù)孔隙度（lgφc）與中子伽馬的條件單位值（qAPI，n′）的關(guān)系如圖2所示，可以看出，隨著qAPI，n′的增加，lgφc減小。它們之間有較好的相關(guān)性，其關(guān)系式為：

2.3 歸一化方法建立孔隙度模型

如果研究區(qū)中沒(méi)有水層，可以利用歸一化方法建立孔隙度模型。歸一化公式如下：

式中：qAPI，n″為中子伽馬歸一化值，1；qAPI，n，max、qAPI，n，min分別為中子伽馬的最大值和最小值，pulse／min。

由圖3可見(jiàn)，隨著qAPI，n″的增加，lgφc減小。它們之間有較好的相關(guān)性，其關(guān)系式為：

圖2 條件單位方法建立孔隙度模型

圖3 歸一化方法建立孔隙度模型

3 方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證孔隙度模型的合理性和可行性，用未建模的巖心數(shù)據(jù)來(lái)檢驗(yàn)。值得一提的是利用條件單位方法時(shí)，水層中子伽馬測(cè)井值的選取必須要具有研究區(qū)的代表性。圖4、5分別為2種方法計(jì)算的孔隙度與巖心孔隙度關(guān)系曲線圖，可以看出，計(jì)算的孔隙度和巖心孔隙度擬合關(guān)系都較好。

圖4 條件單位方法計(jì)算孔隙度與巖心孔隙度關(guān)系

圖5 歸一化方法計(jì)算孔隙度與巖心孔隙度關(guān)系

雖然計(jì)算的孔隙度和巖心孔隙度擬合關(guān)系較好，但是兩者之間也有一定的誤差，需要進(jìn)行誤差分析。由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，條件單位方法計(jì)算的孔隙度、歸一化方法計(jì)算的孔隙度與巖心孔隙度的最大相對(duì)誤差分別為9.46%和9.15%，最小相對(duì)誤差分別為1.68%和0.82%，平均相對(duì)誤差分別為5.61%和5.34%。從平均相對(duì)誤差可以看出，利用2種方法計(jì)算的孔隙度與巖心孔隙度誤差不大。因此，2種方法計(jì)算孔隙度都是可行的。

表1 利用2種方法計(jì)算的誤差分析表

4 結(jié)論

利用中子伽馬測(cè)井，結(jié)合巖心分析資料，分別利用條件單位方法和歸一化方法建立了孔隙度模型。從相關(guān)系數(shù)及平均相對(duì)誤差分析看出，2種方法在理論上和實(shí)際應(yīng)用上都是可行的。

［1］陳一鳴，朱德懷，任康，等 .礦場(chǎng)地球物理測(cè)井技術(shù)測(cè)井資料解釋 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994：171～178.

［2］杜寶會(huì) .華北油田水淹層測(cè)井技術(shù)和解釋方法研究 ［D］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2007.

［3］黃隆基 .放射性測(cè)井原理 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1985：159～168.

［4］鄭華 .脈沖中子伽馬綜合測(cè)井 ［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2007，26（6）：126～130.

［5］張炳全 .中子伽馬－感應(yīng)測(cè)井曲線組合判斷油（氣）、水層方法 ［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，1992，19（1）：39～41.

［6］宋延杰，白新華，肖占山，等 .中子伽馬重復(fù)測(cè)井識(shí)別氣層和氣層動(dòng)用程度 ［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，26（1）：1～3.