致密碳酸盐岩储层矿物组分计算模型建立——以鄂尔多斯盆地东部马五X亚段储层为例

俞保财，牟 瑜，任小锋，蔡 芳，姚海林，罗丹婷

（1.中国石油集团测井有限公司长庆分公司，陕西西安 710201；2.中国石油集团测井有限公司测井应用研究院，陕西西安 710077）

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组第五段第十亚段（马五 X亚段）碳酸盐岩储层主要发育岩溶残丘型气藏，方解石、泥质等填充程度较高，岩性致密，储层基质孔隙度和渗透率低，长期的风化剥蚀和淋滤溶蚀作用以及后期的压实成岩作用，使得储层性质复杂[1–3]。对于多种矿物组成的复杂岩性地层，利用常规测井资料较为精确地计算各类矿物组分的体积含量是岩性识别、储层划分及有效性评价的前提[4–5]。

马五X亚段储层矿物组分包括白云石、方解石、石英、黄铁矿、硬石膏及硅质等。本文主要针对白云石、方解石开展研究，其他矿物由于含量极低，不予考虑。通过PE法、复杂矿物组分分析法及组合参数回归模型3种方法开展矿物组分含量计算模型研究，并验证和对比计算结果，优选出适用于鄂尔多斯盆地东部马五X亚段储层矿物组分计算的模型，为后期勘探开发提供依据。

1 岩石学特征

鄂尔多斯盆地东部马家沟组风化壳主要储层类型为溶孔型，溶孔型储层物性在微观方面主要受控于充填程度和充填物类型[6–10]。充填物的类型主要包括方解石、白云石、石英、石膏和高岭石，其中方解石和白云石占充填物的90%以上，是决定储层物性好坏的关键因素[11–12]。岩石矿物成分以白云石、方解石为主，含少量泥质和黄铁矿；白云岩、粉晶–细粉晶白云岩是有效储层的主要岩性，随岩石灰质和泥质含量增加，储层含气性变差。

2 泥质含量计算

地层评价中，泥质含量计算是不可或缺的重要部分，也是进行测井定量解释的前提。由各种测井方法可知，泥质含量信息在各种测井参数中均有不同程度地反映，即泥质含量影响所有的测井方法[13–14]。通过对各种测井参数对比分析，认为大部分测井参数受井眼条件和地层中所含流体性质等影响较大，无法准确地计算出泥质含量，但去铀自然伽马去除了自然伽马曲线中铀的影响，使得黏土矿物中钾和钍的含量占主要贡献地位，因此利用去铀自然伽马进行泥质含量的计算更加准确。

泥质含量的多少直观体现在去铀自然伽马数值的高低上，可通过岩心刻度模型或经验公式模型获得。由于研究区岩心泥质含量分析资料较少，不足以保证岩心刻度计算的精度，故采用经验公式为研究区泥质解释模型。

通过对研究区奥陶系马五X亚段取心分析资料与自然伽马测井值进行统计，确定GCUR选取研究区经验值2。

3 矿物组分体积含量计算方法

3.1 PE法

PE为岩石的光电吸收截面指数，不同岩性的PE值差别较大，且受孔隙流体影响小，因此可以采用PE曲线计算地层矿物组分体积含量。由于泥质和白云岩的PE值接近，可以先得到准确的灰岩含量，然后根据泥质含量计算结果求取白云岩的含量。本文直接应用体积光电吸收截面指数（U）定量求取碳酸盐岩矿物组分。

通过对研究区岩石矿物成分测井参数进行统计，常见矿物参数取值见表1。

表1 矿物测井参数统计

为了确定泥质的体积光电吸收截面指数USH，通过泥岩段GR与PE、DEN交会确定泥岩PE值为3.30 b/电子，密度值为2.65 g/cm3。

通过上述方法对实际测井资料进行处理，图 1为S61井马五X亚段储层矿物组分含量计算结果，与岩心分析资料相比，计算结果整体较为吻合，但仍有部分井段误差较大。

3.2 复杂矿物组分分析法

图1 S61井马五X亚段储层矿物组分含量计算结果

复杂矿物组分分析法适用于复杂的碳酸盐岩剖面。设有C1、C2、C3与C4四种矿物成分，按其在交会图上的位置，可与水点（PQR）构成三个三角形图，由上往下顺序成为第一个、第二个及第三个三角形。数据点落入哪个三角形内，就认为是由哪两种矿物组成（图 2）。矿物可能是白云石、硬石膏、石英与方解石中的两种，即采用标准的四矿物选择法。通常利用交会图技术，采用指定双矿物求解法，选用两种任意孔隙度测井组合，同时求出储层两种视矿物含量和视总孔隙度，并依据计算出的泥质含量对计算结果进行平衡，最终求出储层的孔隙度和矿物组分[15–17]。

图2 CNL–DEN交会三角形示意图

本文主要采用CNL–DEN与CNL–AC图版进行矿物组分含量计算，并比较这两套方法的精度。通过上述方法对实际测井资料进行处理，图3为S95井马五X亚段储层矿物组分含量计算结果，与岩心分析资料相比，两套方法计算精度整体都较高，但CNL–DEN图版的计算结果在局部井段更加准确，精度较CNL–AC图版更高。

3.3 组合参数回归模型

多元相关分析是处理变量相关关系的一种数理统计方法。多元回归分析的基本思想是：虽然因变量和自变量之间没有确定性的、严格的函数关系，但可以设法找出最能代表他们之间关系的数学表达形式。矿物组分与测井多参数之间有着一定的相关性。本文在收集测井资料、岩心分析测试数据的基础上，利用多元线性回归，结合测井变量，对白云石、方解石与CNL、DEN、PE、GR等曲线的单相关性进行分析（图4、图5）。

根据单相关性分析结果，方解石与各测井参数相关性均较差，无法达到建模精度。白云石与各测井参数相关性相对较好，采用与白云石相关性最好的AC、CNL、DEN、PE、CGR进行多元回归，建立白云石的组合参数回归计算模型，计算公式如下：

式（4）中的回归相关系数R2=0.89，从回归分析结果可以看出，多因素分析的相关系数高于单因素分析的相关系数，这是由于矿物含量与各单因素均有关系，且存在不同的相关关系。

运用多参数模型与复杂矿物组分分析法对S133井马五X亚段储层进行矿物组分含量计算，其中第6、7道分别为多参数模型和CNL–DEN法计算的白云石含量，第 8、9道分别为多参数模型与 CNL–DEN法计算的方解石含量。通过与实验分析结果对比，CNL–DEN法计算结果与实验分析结果匹配度高（图6）。

4 矿物组分计算模型应用效果

基于上述三种碳酸盐岩储层骨架矿物组分含量的计算方法，开展了28口井的测井资料岩性识别结果验证，识别结果与岩心分析的矿物组分含量吻合程度明显提高。

图3 S95井马五X亚段储层矿物组分含量计算结果

图4 白云石与各测井参数的单相关性分析

图5 方解石与各测井参数的单相关性分析

图6 S133井马五X亚段储层矿物组分含量计算结果

图7 白云石体积含量计算精度对比

图8 方解石体积含量计算精度对比

由图7、图8可知，基于复杂矿物组分分析法的CNL–DEN图版法，所计算的矿物组分含量精度最高，平均误差最小，是适用于鄂尔多斯盆地东部马五X亚段储层矿物组分计算的模型。

表2是S36井与S10井试气层段储层测井参数对比，从表中可以看出，S36井与S10井测井参数相近，均具有电阻率值高、声波时差值大、密度值低的特点。S36井储层岩性为粉晶白云岩，试气日产气65 238.9 m3，结论为气层；S10井储层岩性为含灰白云岩，试气日产气为0，结论为干层，说明含灰质导致储层含气性变差。由此可见，岩性准确识别对于碳酸盐岩储层的评价极为关键。

表2 S36井与S10井试气层段储层测井参数对比

5 结论

（1）鄂尔多斯盆地东部马五X亚段储层岩性以白云岩为主，含少量灰岩；储层充填物是决定储层物性好坏的关键因素，随着灰质和泥质含量的增加，储层渗透性变差，含气性变差。

（2）通过对比PE法、复杂矿物组分分析法（包括CNL–DEN图版法和CNL–AC图版法）、组合参数回归模型法对矿物组分含量计算的结果精度表明，基于复杂矿物组分分析法的CNL–DEN图版法精度最高，是适用于鄂尔多斯盆地东部马五X亚段储层矿物组分计算的模型。