自然伽马能谱测井在涪陵页岩气解释中的应用

[摘 要]涪陵地区页岩气储层岩性主要是以泥页岩为主，常规自然伽马测井方法无法区分总伽马计数中U、Th、K各自的贡献。自然伽马能谱测井是地质研究的一项重要资料，它可以确定地层中U、K、Th元素的含量、分析沉积环境、计算泥质含量、识别粘土类型，解决常规自然伽马测井所不能解决的问题，该测井项目在涪陵页岩气开发中得到广泛的应用。

[关键词]页岩气；自然伽马能谱测井；粘土矿物含量；泥质含量

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0154-02

引言

涪陵页岩气田作为国家级页岩气示范基地，页岩气开发早已进入白热化阶段。因页岩气储层岩性主要是以泥页岩为主，地层中的泥质含量、有机质丰度、粘土矿物类型识别等相对比较困难。自然伽马能谱测井测出的U、Th、K的含量反映了地层的地球物理、地球化学等特征。由于钍、铀元素在地层中的富集受沉积环境、沉积相、成岩相的控制与影响，利用能谱比值参数（钍铀比值、铀相对值）曲线可以进行地层的划分与对比、层序的识别、古环境的反演、高放射性储层的识别、能谱测井曲线的质量检查、粘土矿物含量与粘土岩类型分析等方面的研究。目前，自然伽马能谱测井已经作为涪陵地区必测测井项目。

1 自然伽马能谱测井原理

地层岩石的自然伽马射线主要是由铀系和钍系中的放射性核素及40K产生的。通常选用铀系中的214Bi发射的1.76MeV的伽马射线来识别铀，选用钍系中的208Tl发射的2.62MeV的伽马射线来识别钍，用1.46MeV的伽马射线来识别钾。

2 自然伽马能谱测井资料的应用

2.1 计算泥页岩储层中粘土矿物含量

通过对比常规曲线KTH和岩心全岩矿物组分中的粘土矿物含量交会图（见图1），通过采用相关系数最高的原则进行线性回归分析，求得回归关系式如下：

Y=0.39488*X+3.642218，相关系数为0.6571。

通过关系式可以建立起KTH数据和粘土类矿物含量的关系，可以根据常规曲线初步计算地层中粘土类矿物的含量。

2.2 粘土矿物类型识别

粘土矿物主要由蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石组成，不同类型的粘土矿物成份其铀、钍、钾含量s不同。目前利用自然伽马能谱测井确定粘土矿物成份大多采用斯伦贝谢公司粘土矿物分析图版，该图版是将测量的钍和钾忽略掉各自的单位，计算Th/K来识别粘土矿物成份。

针对A井主要地层做了Th-K交会图（图2-图3）。图中显示：龙马溪组页岩段粘土矿物成分为伊蒙混层，含部分蒙脱石；五峰组粘土矿物成分为伊蒙混层、蒙脱石，含少量的伊利石。

2.3 沉积环境分析

一般情况下，Th/U值可判断沉积环境的氧化还原条件，据经验统计：Th/U值大于7时，主要为氧化陆相沉积；2-7一般为海相还原环境；小于2为强还原环境。

Th/K值可判断沉积环境的能量，比值在10以上为高能环境，10-6为亚高能环境，6-3为低能环境。

针对A井不同层组做了TH-K、Th-U交会图（图2-图5）。图中显示：龙马溪组页岩段：钍钾比值在3.5-10的变化范围，钍铀比值在1.5-7的变化范围，表明沉积环境主要以亚高能和低能的海相还原环境的沉积为主。五峰组：钍钾比值在3-10的变化范围，钍铀比值在1.5-2的变化范围，表明沉积环境主要以亚高能和低能的还原、强还原环境的海相沉积为主。

3 结束语

自然伽马能谱测井通过定量测量U、TH、K三种放射性元素的含量，可以计算泥质含量、识别粘土矿物类型、判断沉积岩类型、推断沉积环境及定性判断有机质丰度等，给测井解释评价提供了非常丰富的资料，解决常规自然伽马测井所不能解决的问题，该测井项目在涪陵页岩气开发中得到广泛的应用。

参考文献

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第一作者简介：田鹏（1987—），男，助理工程师，毕业于长江大学，专业方向为地球物理测井。