摘要：由于井眼条件、钻井液等因素的影响，利用常规测井资料处理得到的岩性剖面会存在一定偏差，造成储层孔隙度计算不精确甚至流体性质判别失误。斯伦贝谢公司提供的元素俘获谱测井(ECS)仪器能准确地识别地层岩性，利用其资料可以获得精确的地层岩性组分，结合密度和声波等常规测井资料可以准确计算地层孔隙度，判断出地层的流体性质，提升了测井解释的符合率。该仪器及资料处理方法经在川渝地区的实际应用，效果良好，有着较高的推广应用价值。

关键词：元素俘获谱测井；储集层；岩性识别；孔隙度；流体性质；评价

    ECS测井仪器由Am-Be中子源、BGO晶体探测器、光电倍增管、高压放大电子线路4个部分构成。该仪器设计简单、组合性强，总长约2.1m，测井不受钻井液相对密度、流体类型和井眼状况影响，既可在裸眼井中测量，也可在套管井中测量。测井时，通过中子源向地层发射4MeV的快中子，快中子在地层中与一些元素发生非弹性散射，能量减少，经过几次非弹性散射快中子减速变为热中子，最终被地层的元素俘获，元素通过释放带有自身特征的伽马射线回到原始状态。ECS仪器通过晶体探测器探测并记录非弹性散射伽马能谱和元素俘获伽马能谱，经过解谱处理，可以得到Si、Ca、Te、S等地层元素的相对产额，进而通过特定的矿物模型计算出地层中的矿物类型及含量。

    ECS测井资料通过解谱处理，可以为用户提供22种元素的含量，但在实际测井中提供给用户的是Al、Si、Ca、Te、S、TI、Gd这7种元素的含量^[1]。并通过地层元素含量和矿物含量的关系，通过特定的闭合模型，得出地层中各种矿物含量，为用户提供如砂岩、石灰岩、白云岩、石膏、黏土的矿物含量。

测井作业的主要任务之一是确定地层岩性^[2]，ECS可提供直观的矿物类型及含量，因此，可直接应用于评价地层岩性^[3]。准确的岩性分析对分析储层是相当重要的，如A井(图1)，在6032～6039.5m井段，常规测井资料指示该段孔隙较发育，初步分析该段为自云岩储层；但通过ECS测井资料分析，该储层段的6032～6037m岩性为石灰岩储层，仅6037～6039.5m为白云岩储层。这个分析很重要，因为按前者分析，该段整体为1个2类储层，物性较好；而按ECS资料分析，该段仅6037～6039.5m为2类储层，上部6032～6037m为3类储层。通过此例可知，ECS精确测量的地层岩性结果对测井正确评价储层物性是至关重要的。

 

    ECS通过测量处理得出的矿物成分，结合常规测井所测出的密度资料，可以联解求出地层的孔隙度^[4]。具体求解方法是：依据各种矿物的含量和其骨架密度，累加可以得出在地层不含孔隙时的地层密度；而实测的地层体积密度是在含有孔隙的情况下求得，故可根据地层体积模型求得地层的孔隙度，公式如下：

    ρ_b=[∑(V_iρ_i)](1-φ)+φDH

式中：ρ_b为实测地层密度；V_i为各矿物的ECS体积含量；ρ为各矿物的骨架密度；φ为地层孔隙度；DH是地层流体密度。

    该计算方法得到的孔隙度与实测岩心孔隙度相比较，有良好的相关性。如B井，该井在6010～6020m处取心，经过岩心分析，得出了该段的岩心分析孔隙度；按笔者提供计算孔隙度方法，用ECS资料结合常规测井密度资料，也求取了一个地层孔隙度。两者对比，相关性较好(图2)，这充分证明了ECS计算的孔隙度的准确性。

 

    根据ECS提供的矿物含量和孔隙度资料，测井方面可以拟合1条地层完全含水时的声波时差(湿地层时差值)曲线，用于和实测的声波时差比较。众所周知，当地层含气时，受气的影响，声波时差值比含水时要高一些^[5]。因此，若实测时差和拟合的时差值基本重合，则判别地层为水层；若实测时差值明显大于拟合时差值，则认为储层含气。这就是利用ECS判别储层流体性质的基本方法。湿地层声波时差值计算公式如下：

    T_maw=[∑(V_it_i)](1-φ)+ φt_w

式中：T_maw为湿地层声波时差；t_i为各矿物的骨架声波时差；t_w是地层水的声波时差。

    如C井，孔隙较发育，地层电阻率较高(1000Ω·m左右)，按常规解释，应该是气层。而根据ECS方法得出的湿岩石时差和实测时差基本重合(图3)，指示该层为高阻水层。最后，经试油验证，在该段射孔后日产水1224m³，证明该方法在流体性质判别特别是在高阻水层的判别上确有独到之处，准确可靠。

 

    ECS通过测量处理得出的黏土矿物成分，可确定地层沉积相。因为陆相沉积主要黏土矿物为高岭石和蒙脱石，海相沉积主要黏土矿物是伊利石和海绿石，因而根据这几种矿物含量的变化，可确定地层的沉积相^[6]。同样，因为黄铁矿(FeS)是还原环境的典型沉积产物，所以可根据ECS提供的黄铁矿含量资料指示地层的沉积环境：如果所测地层普遍含有黄铁矿，则可确定地层为水体较深的还原沉积环境；反之亦然。

    ECS提供的黏土矿物含量和类型对油藏工程中也有重要意义。如在施工中，因蒙脱石遇水易膨胀，则在油气藏注水开发时应加入防膨剂和黏土矿物稳定剂；如地层绿泥石含量较高，则对储层进行压裂、酸化的效果不理想^[7]。ECS测量结果提供了工程方面所需的这些矿物含量的准确数据。因此，对相关工程作业采取合理的施工方案具有重要的指导意义。

    1) ECS资料在评价地层岩性方面准确、直观、简单、方便。

    2) ECS资料结合其他测井资料在准确确定储层孔隙度、判断流体性质方面作用突出。

    3) ECS资料对地质、工程上的作用也十分重要，并可被广泛应用。

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(本文作者：罗宁¹ 唐雪萍² 刘恒¹ 罗晓密¹ 1.川庆钻探工程有限公司测井公司；2.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院)