室內高精度自然伽馬能譜應用
——以渤南洼陷為例

郭昭江

（1.中國石油大學（華東），山東青島 266555；2.勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257000）

室內高精度自然伽馬能譜應用
——以渤南洼陷為例

郭昭江1，2

（1.中國石油大學（華東），山東青島 266555；2.勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257000）

巖心中含有天然的放射性元素，它們自然衰變發射伽馬射線。自然伽馬能譜是對巖心自然伽馬射線進行的能譜分析，通過測量巖心中鈾、釷、鉀的含量從而研究地層性質，室內高精度自然伽馬能譜的應用具有分辨率高、測量精度準、穩定性強等特點，結合對渤南洼陷單井自然伽馬能譜解釋，分別介紹自然伽馬能譜在室內的主要應用，同時對未來自然伽馬能譜數據的研究提出了展望。

自然伽馬能譜 應用 巖心

所謂自然伽馬測井就是利用伽馬射線探測器測量地層總的自然伽馬射線的強度，也就是測量地層巖石的放射性強度。這種測量方法簡單，安全，成本低，但由于受到現場因素的影響，如泥漿、圍巖、泥餅等影響，測量的數據往往不是非常準確。隨著測井技術的發展及巖心處理技術的改進，室內高精度自然伽馬能譜儀的應用越來越受到重視。這種伽馬能譜儀不僅測量巖心的總自然伽馬強度，還能分別測出巖心中鈾、釷、鉀的含量以及無鈾伽馬。對于經過處理的巖心進行高精度自然伽馬能譜測量，較現場測井具有以下幾個方面的優勢：（1）分辨率高。室內高精度自然伽馬能譜儀較現場測井測量點要更密集，最低能達到1cm一個點，大大提高了測量數據的精度；（2）測量精度準。室內測量的巖心是經過處理的巖心，較現場測井排除了泥餅、濾液、泥漿等影響因素，使測量數據更準確；（3）穩定性強。室內高精度自然伽馬能譜儀較現場測井排除了很多自然環境的影響，穩定性能更高。隨著室內高精度自然伽馬能譜儀的使用，我們也積累了很多應用方面的經驗，以渤南洼陷為例，跟大家共同探討。

1 區域概況

渤南洼陷位于渤海灣盆地濟陽坳陷沾化凹陷的中東部，北與埕東凸起、義東斷裂相連，南以羅家鼻狀構造與墾西洼陷以及陳家莊凸起相連，西與四扣洼陷以及義和莊凸起接壤，東與孤島凸起毗鄰。勘探面積約為600km2，構造上表現為北斷南超、東西雙斷的斷陷湖盆。渤南洼陷主要含油層系為古近系沙河街組，洼陷內自北向南分布有渤南油田、羅家油田，通過對渤南洼陷地區沙河街組巖心室內測量自然伽馬能譜，對于弄清該地區沉積相類型、古沉積環境以及古水深具有重要意義。

2 高精度自然伽馬能譜儀在渤南單井應用

2.1 巖心歸位

由于鉆井深度與測井深度存在誤差且巖心取心時存在缺失現象。為建立準確的巖心四性關系，需要將巖心和樣品的鉆井深度歸位到測井曲線上。所謂的巖心歸位就是將鉆井深度校正到測井深度上，準確建立匹配的巖電關系；將樣品位置校正到測井深度，建立物性、含油性、電性之間的關系。

巖心歸位內容是將室內測得的自然伽馬數據去匹配現場測井數據。渤南洼陷某井室內測得的自然伽馬數據與現場測井數據的比對。經比對，自然伽馬測井曲線近似度比較高，而無鈾伽馬以及U、Th、K的曲線由于受鉆井泥漿、泥餅、沖洗帶等的影響，其所測的兩者曲線近似度比較低。通過巖心歸位主要是通過自然伽馬數據的比對從而將取心深度進行校正。

2.2 泥質含量計算

當地層不含泥質以外的放射性物質時，自然伽馬能譜曲線是計算巖心泥質含量的最好方法。泥質在自然伽馬能譜曲線中，地層的泥質含量與釷或鉀的含量有較好的線性關系，與地層的鈾含量關系較小。用無鈾伽馬、釷、鉀含量計算泥質含量比自然伽馬要準確的多，而室內高精度自然伽馬能譜的應用，不僅使泥質含量的關系變化變得更直觀，還大大提高測量數據的精度，及時計算出巖心的泥質含量，為研究人員提供參考依據。

因此，可以同時利用無鈾伽馬、釷、鉀曲線中的任意一條計算巖心的泥質含量。當用多種曲線同時計算時，應選各種計算數據中的最小值為結果。泥質含量的計算公式如下：

ΔGR=（GR-GRmin）/（GRmax-GRmin）

Vsh=（2C.ΔGR-1）/（2C-1）

其中老地層C=2，新地層C=3.7

式中GRmin表示本井段最純的儲集層巖石的自然伽馬讀數（本井段無鈾伽馬或釷活鉀的最小值）、GRmax表示本井段純泥巖自然伽馬的平均值。本方法適用于只有泥質放射性物質的巖心，如果非泥質成分含有放射性物質（如含有放射性礦物的火山碎屑物質等），將使計算結果明顯偏高。當三種曲線計算結果都偏高時，取計算的最小值為計算的近似泥巖含量。

2.3 四線關系

自然伽馬與無鈾伽馬有明顯差異的部分有4處，其對應的自然伽馬能譜有以下特征：（1）U曲線：差異越大，U值越高，出現差異的部位，U值普遍在12ppm上下。（2）自然伽馬曲線與K曲線趨勢較為接近，趨勢重合度較高，與Th曲線趨相關性不強。（3）出現差值處，U高、Th低，Th一般低于16ppm。因此，2882.50處，其Th值低于16ppm，無鈾伽馬與伽馬有出現差異的趨勢，但其U曲線并未達到12ppm，由此可以推斷，該處U值受上下低值影響，才造成曲線上該段未達到12ppm。因此，鈾、釷以及差異處，知道其中兩者，就能推斷出另外一值的范圍或有無差異。

3 前景展望

3.1 高伽馬儲集層的判別

一般地，砂巖儲層中鈾、釷、鉀的含量都很低， 當儲層中含有高放射性礦物（如獨居石、鋯石）和地層水中含有鈾時，砂巖儲層的放射性元素會出現高值。這種儲層在自然伽馬曲線上難以識別，給儲層劃分造成困難。在伽馬能譜曲線上可以通過釷、鈾、鉀的變化來識別它。所以通過對該類儲層的伽馬能譜做進一步研究，可以總結伽馬能譜變化特征，為該類儲層的識別和劃分提供手段。

3.2 古氣候研究

這些年來在古氣候研究中發現了一些快速的氣候變化事件，尋找高分辨率的古氣候信息載體對于研究這些氣候事件非常重要。地層中的碳酸鹽含量對古氣候變化比較敏感，當氣候偏干時，碳酸鹽含量升高，反之降低，利用碳酸鹽含量指標可以研究古氣候演變特征。在大套泥巖剖面中，無鈾伽馬曲線的變化主要反映地層中泥質和碳酸鹽含量的變化，碳酸鹽含量高則泥質低，碳酸鹽含量低則泥質高。在碳酸鹽實驗數據無法連續獲得的情況下，可以運用自然伽馬曲線替代碳酸鹽含量變化研究古氣候。

4 結語

目前巖心伽馬能譜測試技術已在油田重點取心井中進行應用，能及時為科研人員提供準確的測試資料，隨著測試資料的積累和廣大科研人員的使用，巖心伽馬測試資料將在油田的勘探開發中發揮更大的作用。

［1］白云臺，陳漢林，杜淑艷等.高放射性碳酸鹽巖儲層評價技術及其應用［J］.斷塊油氣田， 2002，9（5）：80-82.

［2］黃龍基.放射性測井原理［M］.北京：石油工業出版社，1985.

［3］趙杏緩，張有喻.粘土礦物與粘土礦物分析［M］.北京：海洋出版社，1990.

［4］吳三省.自然伽馬測井譯文選［M］.北京：石油工業出版社，1988.

［5］馬正.油氣測井地質學［M］.武漢：中國地質大學出版社，1994.

郭昭江（1986—），男，山東萊州人，工程師，現為中國石油大學（華東）在職碩士研究生。