自然伽馬能譜測井在涪陵頁巖氣解釋中的應(yīng)用

[摘 要]涪陵地區(qū)頁巖氣儲層巖性主要是以泥頁巖為主，常規(guī)自然伽馬測井方法無法區(qū)分總伽馬計數(shù)中U、Th、K各自的貢獻(xiàn)。自然伽馬能譜測井是地質(zhì)研究的一項重要資料，它可以確定地層中U、K、Th元素的含量、分析沉積環(huán)境、計算泥質(zhì)含量、識別粘土類型，解決常規(guī)自然伽馬測井所不能解決的問題，該測井項目在涪陵頁巖氣開發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]頁巖氣；自然伽馬能譜測井；粘土礦物含量；泥質(zhì)含量

中圖分類號：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）12-0154-02

引言

涪陵頁巖氣田作為國家級頁巖氣示范基地，頁巖氣開發(fā)早已進(jìn)入白熱化階段。因頁巖氣儲層巖性主要是以泥頁巖為主，地層中的泥質(zhì)含量、有機(jī)質(zhì)豐度、粘土礦物類型識別等相對比較困難。自然伽馬能譜測井測出的U、Th、K的含量反映了地層的地球物理、地球化學(xué)等特征。由于釷、鈾元素在地層中的富集受沉積環(huán)境、沉積相、成巖相的控制與影響，利用能譜比值參數(shù)（釷鈾比值、鈾相對值）曲線可以進(jìn)行地層的劃分與對比、層序的識別、古環(huán)境的反演、高放射性儲層的識別、能譜測井曲線的質(zhì)量檢查、粘土礦物含量與粘土巖類型分析等方面的研究。目前，自然伽馬能譜測井已經(jīng)作為涪陵地區(qū)必測測井項目。

1 自然伽馬能譜測井原理

地層巖石的自然伽馬射線主要是由鈾系和釷系中的放射性核素及40K產(chǎn)生的。通常選用鈾系中的214Bi發(fā)射的1.76MeV的伽馬射線來識別鈾，選用釷系中的208Tl發(fā)射的2.62MeV的伽馬射線來識別釷，用1.46MeV的伽馬射線來識別鉀。

2 自然伽馬能譜測井資料的應(yīng)用

2.1 計算泥頁巖儲層中粘土礦物含量

通過對比常規(guī)曲線KTH和巖心全巖礦物組分中的粘土礦物含量交會圖（見圖1），通過采用相關(guān)系數(shù)最高的原則進(jìn)行線性回歸分析，求得回歸關(guān)系式如下：

Y=0.39488*X+3.642218，相關(guān)系數(shù)為0.6571。

通過關(guān)系式可以建立起KTH數(shù)據(jù)和粘土類礦物含量的關(guān)系，可以根據(jù)常規(guī)曲線初步計算地層中粘土類礦物的含量。

2.2 粘土礦物類型識別

粘土礦物主要由蒙脫石、伊利石、高嶺石和綠泥石組成，不同類型的粘土礦物成份其鈾、釷、鉀含量s不同。目前利用自然伽馬能譜測井確定粘土礦物成份大多采用斯倫貝謝公司粘土礦物分析圖版，該圖版是將測量的釷和鉀忽略掉各自的單位，計算Th/K來識別粘土礦物成份。

針對A井主要地層做了Th-K交會圖（圖2-圖3）。圖中顯示：龍馬溪組頁巖段粘土礦物成分為伊蒙混層，含部分蒙脫石；五峰組粘土礦物成分為伊蒙混層、蒙脫石，含少量的伊利石。

2.3 沉積環(huán)境分析

一般情況下，Th/U值可判斷沉積環(huán)境的氧化還原條件，據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計：Th/U值大于7時，主要為氧化陸相沉積；2-7一般為海相還原環(huán)境；小于2為強(qiáng)還原環(huán)境。

Th/K值可判斷沉積環(huán)境的能量，比值在10以上為高能環(huán)境，10-6為亞高能環(huán)境，6-3為低能環(huán)境。

針對A井不同層組做了TH-K、Th-U交會圖（圖2-圖5）。圖中顯示：龍馬溪組頁巖段：釷鉀比值在3.5-10的變化范圍，釷鈾比值在1.5-7的變化范圍，表明沉積環(huán)境主要以亞高能和低能的海相還原環(huán)境的沉積為主。五峰組：釷鉀比值在3-10的變化范圍，釷鈾比值在1.5-2的變化范圍，表明沉積環(huán)境主要以亞高能和低能的還原、強(qiáng)還原環(huán)境的海相沉積為主。

3 結(jié)束語

自然伽馬能譜測井通過定量測量U、TH、K三種放射性元素的含量，可以計算泥質(zhì)含量、識別粘土礦物類型、判斷沉積巖類型、推斷沉積環(huán)境及定性判斷有機(jī)質(zhì)豐度等，給測井解釋評價提供了非常豐富的資料，解決常規(guī)自然伽馬測井所不能解決的問題，該測井項目在涪陵頁巖氣開發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用。

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第一作者簡介：田鵬（1987—），男，助理工程師，畢業(yè)于長江大學(xué)，專業(yè)方向為地球物理測井。