陳守民，李傳浩，王碧濤，鄭家鈺，王建國(guó)，楊璐菁

（1．中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006； 2．中國(guó)石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

所謂高自然伽馬砂巖層是指與常規(guī)砂巖層相比，自然伽馬曲線呈高值，甚至與泥巖段接近的砂巖層。利用原始自然伽馬測(cè)井曲線計(jì)算泥質(zhì)含量、確定巖性剖面、劃分儲(chǔ)層，往往會(huì)將高自然伽馬砂巖層誤認(rèn)為是泥巖層，從而丟失有效儲(chǔ)層。因此，在原始自然伽馬測(cè)井曲線無(wú)法有效識(shí)別巖性與儲(chǔ)層時(shí)，應(yīng)根據(jù)其他能較好地反映巖性的測(cè)井曲線，校正原始自然伽馬曲線，使其能夠正確地識(shí)別巖性，從而為砂巖識(shí)別、測(cè)井微相、儲(chǔ)層評(píng)價(jià)等地質(zhì)研究工作提供可靠的基礎(chǔ)資料。

筆者基于自然電位、自然伽馬和地層密度的砂泥巖響應(yīng)機(jī)理的互補(bǔ)性，提出了一種變權(quán)重的高自然伽馬曲線校正法。首先對(duì)自然電位曲線基線漂移校正并對(duì)自然伽馬進(jìn)行井徑環(huán)境校正；然后應(yīng)用其歸一化處理之后的幅度值作為自變量，利用取心井資料確定自變量前的權(quán)重系數(shù)初始值，建立擬自然伽馬重構(gòu)公式；最后將此方法成功應(yīng)用于鄂爾多斯盆地三疊系長(zhǎng)6油層組[1-5]。

1 曲線響應(yīng)機(jī)理與曲線重構(gòu)方法

巖層具有多種地球物理特性，如電學(xué)、聲學(xué)、核物理學(xué)等特性，這些地球物理特性是各種測(cè)井方法的物理基礎(chǔ)。巖層的地球物理特性又可以間接和有條件地表征巖層地質(zhì)特性的某個(gè)側(cè)面[6-10]。

1.1 變權(quán)重自然伽馬曲線響應(yīng)機(jī)理

主要利用具有互補(bǔ)性的自然伽馬（GR）、自然電位（SP）、密度（DEN）曲線響應(yīng)原理，通過(guò)數(shù)學(xué)變換重新構(gòu)建一條能夠識(shí)別巖性的擬伽馬曲線，為深化測(cè)井研究奠定良好基礎(chǔ)。變權(quán)重的曲線重構(gòu)法是采用多參數(shù)優(yōu)化方法而非單一參數(shù)識(shí)別巖性，其優(yōu)點(diǎn)在于避免了原始自然伽馬遺漏高伽馬儲(chǔ)層的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，提高了巖性識(shí)別的精度。

1.2 曲線重構(gòu)方法

高自然伽馬砂巖識(shí)別曲線重構(gòu)的核心是巖石地球物理特征的優(yōu)化組合[11-12]。由于原始測(cè)井曲線受環(huán)境或刻度標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的影響，故需要對(duì)參與重構(gòu)的曲線進(jìn)行預(yù)處理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行巖性識(shí)別曲線重構(gòu)。

1.2.1 自然電位基線偏移校正

自然電位曲線反映地層的滲透性，易受多種因素（主要是鉆井泥漿、地層水礦化度或溫度的變化）影響，往往導(dǎo)致泥巖基線不穩(wěn)定而發(fā)生偏移，同樣巖性的地層有可能表現(xiàn)為不同的量值，不利于巖性的定量解釋。

選取標(biāo)準(zhǔn)泥巖段的自然電位值作為標(biāo)準(zhǔn)基線，在同一套砂巖層的上下泥巖段各選取一個(gè)點(diǎn)，擬合一條直線f（Hj，SPj），根據(jù)以下函數(shù)關(guān)系將各泥巖段校正到標(biāo)準(zhǔn)基線位置。

式中：CSP為基線偏移校正后的自然電位，mV；SP0為標(biāo)準(zhǔn)基線段的自然電位值；SP為原始自然電位；f(Hj,SPj)為線性函數(shù)，其中Hj為某一深度段的深度值；SPj為Hj深度段對(duì)應(yīng)的自然電位值。

1.2.2 曲線歸一化

為了使各井曲線的量綱、幅度值大小一致，要對(duì)參與重構(gòu)的這些曲線進(jìn)行歸一化處理，即將每口井的參與重構(gòu)的曲線數(shù)值范圍規(guī)范到同一區(qū)間，以保證其對(duì)重構(gòu)貢獻(xiàn)的一致性。采用如下公式對(duì)各曲線進(jìn)行歸一化：

式中一化后曲線的各樣點(diǎn)值；Ct為原曲線各樣點(diǎn)值；為該曲線所有樣點(diǎn)中的最小值；Cmax為該曲線所有樣點(diǎn)中的最大值；n為曲線樣點(diǎn)數(shù)；β為歸一化區(qū)間的泥巖基線值。

1.2.3 重構(gòu)伽馬曲線

本次曲線重構(gòu)主要是在上述預(yù)處理的基礎(chǔ)之上，根據(jù)各條參與曲線對(duì)砂巖識(shí)別貢獻(xiàn)率的大小引入變權(quán)重系數(shù)，構(gòu)建識(shí)別巖性的擬自然伽馬曲線ZGR，以便更有效地識(shí)別巖性，具體優(yōu)化方法如下：

式中，ZGR為重構(gòu)后的伽馬曲線；DGR為自然伽馬變化量；DSP為校正后的自然電位變化量；DDEN為密度變化量；α1、α2、α3分別為DGR、DSP、DDEN參與重構(gòu)時(shí)所占權(quán)重系數(shù)，且α1+α2+α3=1。

對(duì)各曲線給予不同的“權(quán)”系數(shù)，體現(xiàn)各曲線的重要程度。合理確定參與重構(gòu)曲線的權(quán)重系數(shù)是重構(gòu)曲線最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

首先利用巖心描述資料標(biāo)定巖性，確定權(quán)重系數(shù)初始值，然后根據(jù)曲線響應(yīng)特征及質(zhì)量確定其權(quán)重系數(shù)。當(dāng)由于儀器引起的測(cè)井曲線不合格（如曲線出現(xiàn)嚴(yán)重畸變）時(shí)，需適當(dāng)調(diào)整各參與曲線的權(quán)重系數(shù)。當(dāng)擴(kuò)徑現(xiàn)象嚴(yán)重或者密度曲線“過(guò)于靈敏”或不合格、或者沒(méi)有密度曲線時(shí)，可將伽馬或自然電位曲線增加權(quán)重，或者密度曲線不參與重構(gòu)；當(dāng)伽馬曲線非均質(zhì)性較強(qiáng)，或跳躍嚴(yán)重，或當(dāng)高伽馬砂巖段的自然伽馬值超過(guò)普通泥巖基線，或與泥巖基線的比值較大，可將自然電位或密度權(quán)重加重，或者伽馬曲線不參與重構(gòu)。各參數(shù)權(quán)重需要調(diào)整時(shí)，系數(shù)的確定采用專(zhuān)家系統(tǒng)打分的方法。

巖性識(shí)別重構(gòu)曲線的實(shí)現(xiàn)，使不同巖性特征更突出，定量識(shí)別更準(zhǔn)確，提高了測(cè)井解釋過(guò)程中巖性識(shí)別符合率。

2 實(shí)例分析

2.1 研究區(qū)地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地內(nèi)可劃分為六個(gè)次一級(jí)構(gòu)造單元：伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、 陜北斜坡、天環(huán)坳陷、西緣沖斷構(gòu)造帶[13]。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地中部的伊陜斜坡次級(jí)構(gòu)造單元之中。

靖安地區(qū)長(zhǎng)6段高伽馬砂巖的放射性 Th元素主要存在于獨(dú)居石、金紅石、鐵泥質(zhì)黏土、鉀長(zhǎng)石、部分鋯石、磷灰石、黑云母及巖屑中；放射性 U元素主要存在于大多數(shù)鋯石、部分磷灰石、黑云母及含鎂方解石中；放射性K元素主要存在于鉀長(zhǎng)石、黑云母、金紅石、鐵泥質(zhì)黏土、部分鈉長(zhǎng)石及巖屑中[1-2]。高伽馬砂巖地球化學(xué)特征顯示，火山凝灰?guī)r對(duì)高伽馬砂巖的影響是次要的，高伽馬砂巖與來(lái)自于盆地東北方向的物源有一定的親緣性，但物源不是高伽馬砂巖形成的主要控制因素。熱液活動(dòng)可能對(duì)高伽馬砂巖的形成有著重要的影響。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使鄂爾多斯盆地基底斷裂帶活動(dòng)，多期強(qiáng)度不同的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使地層深部熱液流體沿著斷裂帶和裂縫運(yùn)移至延長(zhǎng)組，形成了長(zhǎng)6段的高伽馬砂巖。

2.2 方法應(yīng)用與效果分析

利用巖心描述資料標(biāo)定巖性后，對(duì)于常規(guī)砂巖來(lái)說(shuō)，當(dāng)三條曲線權(quán)重一樣時(shí)，重構(gòu)的擬伽馬曲線能很好識(shí)別巖性。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，需要采用專(zhuān)家系統(tǒng)打分的方法確定權(quán)重系數(shù)：

為檢驗(yàn)上述方法的有效性，對(duì)有取心和試油資料的X-133井進(jìn)行解釋。圖 1為X-133井?dāng)M伽馬曲線重構(gòu)成果圖。該井在1 911.6～1 915.4 m井段伽馬平均值為115 API，接近泥巖段伽馬基值120 API，為泥巖響應(yīng)特征；但該段巖心描述為砂巖，兩者相矛盾。重構(gòu)后伽馬曲線在該深度段的平均值為 45 API，鄰近泥巖段的重構(gòu)伽馬平均值為120 API，應(yīng)該解釋為砂巖層，與巖心描述一致。通過(guò)試油結(jié)果（日產(chǎn)油0.77 t、日產(chǎn)水10.2 m3）驗(yàn)證，該段屬于砂巖儲(chǔ)層，表明重構(gòu)曲線解釋的巖性合理。

圖 2為G-153井?dāng)M伽馬曲線重構(gòu)成果圖。該井在1 715～1 734 m井段伽馬平均值約為90 API，泥巖段伽馬基值120 API，純砂巖段伽馬值約為50 API，為泥質(zhì)粉砂巖或粉砂巖響應(yīng)特征，但該段巖心描述為細(xì)砂巖，兩者相矛盾。重構(gòu)后伽馬曲線在該深度段的平均值為30 API，鄰近泥巖段的重構(gòu)伽馬平均值為140 API，該段應(yīng)該解釋為砂巖層，與巖心描述一致，表明重構(gòu)曲線解釋的巖性合理。

圖2 G-153井伽馬曲線重構(gòu)成果

重構(gòu)伽馬曲線能夠有效的將表現(xiàn)為異常高伽馬的砂巖補(bǔ)償回來(lái)，而且對(duì)泥巖無(wú)影響。圖3中，Y-66井1 981.5～1 984.9 m井段根據(jù)原始伽馬曲線特征判斷應(yīng)解釋為泥巖，取心也表明巖性為泥巖。重構(gòu)ZGR曲線之后，該段依舊解釋為泥巖，進(jìn)一步驗(yàn)證了變權(quán)重曲線重構(gòu)法識(shí)別巖性的合理性。

圖3 Y-66井?dāng)M伽馬曲線識(shí)別巖性效果

3 結(jié)論

（1）針對(duì)某些地層段受高放射性礦物的影響，且大量井缺少自然伽馬能譜測(cè)井資料的情況，提出了變權(quán)重的高自然伽馬曲線校正法。首先以自然電位、自然伽馬和地層密度等作為多元擬合公式的因子；然后利用取心井資料確定權(quán)重系數(shù)初始值，根據(jù)地質(zhì)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行變權(quán)重處理；最終建立擬自然伽馬重構(gòu)公式。

（2）利用擬自然伽馬曲線對(duì)高自然伽馬砂巖井段重新計(jì)算泥質(zhì)含量，提高了砂巖識(shí)別的準(zhǔn)確率?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用表明，基于變權(quán)重高自然伽馬校正后的擬自然伽馬曲線計(jì)算泥質(zhì)含量的方法是含高放射性物質(zhì)地層計(jì)算泥質(zhì)含量的另一種有效實(shí)用的方法。

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