彭婷婷
中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司 河南濮阳 457001
摘要：页岩气勘探开发中，优质页岩储层的识别是其中至关重要的工作内容。自然伽马能谱测井中铀与干酪根密切相关，铀含量高表明有机质丰度高。因此，自然伽马能谱测井在优质页岩储层的识别中至关重要。
关键词：页岩气；自然伽马能谱；有机质丰度
1 区域地质概况
长宁区块区域构造位置位于四川盆地与云贵高原结合部，川南古坳中隆低陡构造区与娄山褶皱带之间，北受川东褶皱冲断带西延影响，南受娄山褶皱带演化控制，其构造特征集二者于一体的构造复合体。通过对有利页岩储层，特别是龙马溪组有利页岩的合理压裂改造，取得突破性的勘探成效，展示了长宁地区下古生界龙马溪组页岩良好的勘探开发前景。利用自然伽马能谱测井资料对储层进行综合分析，识别出优质页岩储层，对页岩气的勘探开发具有重要意义。
2 自然伽马能谱测井原理
自然伽马能谱测井是根据铀、钍、钾放射性核素在衰变时放出的Υ射线的能谱特征不同从而确定铀、钍、钾在地层中的含量。自然伽马能谱测井与自然伽马测井都是测量地层的自然伽马。不同之处是将入射的伽马射线的能量以幅度大小输出到多道脉冲幅度分析器，所测是地层伽马能谱，地面仪器将接受的伽马能谱进行解谱，得到地层中铀、钍钾的含量，仪器最终输出伽马射线的总强度和地层中铀、钍、钾的含量[1]。
3 自然伽马能谱测井的应用
自然伽马能谱测井可以研究地层特性，包括准确计算泥质含量、寻找高放射性储集层、识别钾盐、识别粘土类型、沉积环境分析以及生烃能力评价等。下面主要介绍自然伽马能谱测井资料在长宁地区测井解释中的应用（图1所示）
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图1 长宁地区A井龙马溪组测井曲线图
3.1 计算泥质含量
据前人研究表明，在自然伽马能谱测井资料中，地层中的泥质含量与钍的含量、钾的含量有较好线性关系，而与地层的铀含量关系较复杂、关系不明显。因此，可以采用无铀伽马、或者同时利用钍、钾曲线计算地层泥质含量。通常在长宁地区龙马溪组采用无铀伽马计算地层中粘土矿物含量。
3.2 寻找高放射性储集层
泥页岩的高自然伽马值被认为是与地层的干酪根相关的，通常情况下干酪根能形成一个使铀沉淀下来的还原环境，往往是由铀元素的存在使干酪根的自然伽马值增高，而其它两种放射性元素钍和钾与普通泥岩并没有明显的差异，甚至与普通泥岩比起来，钍和钾的含量更低，因此，通过对比普通泥岩段，这种铀含量明显增高的层段往往是良好页岩储集层。通过做在龙马溪组U直方图，U值含量多在12ppm以上，表明地层有机质丰度高。
3.3 粘土矿物类型识别
一般来说，在绝大多数粘土矿物中，钾和钍的含量高，而铀的含量相对较低，不同的粘土矿物，钾和钍的含量不同。因此，通常利用钍-钾交会图定性识别粘土矿物类型。利用自然伽马能谱测井资料，在龙马溪组储层解释井段做钍-钾交会图，结合自然伽马能谱识别粘土矿物类型图版可知：龙马溪组粘土矿物以伊蒙混层为主，含伊利石。
3.4 沉积环境分析
依据U、Th、K元素的性质可知，高能环境下的钍含量相对较高，低能环境下铀和钾含量相对较高。此外，铀含量与氧化还原环境有关，还原环境下有机质含量高，因而铀含量也高，氧化环境下钍含量相对比较高。钍、钾含量还与粘土关系密切。
在高能环境下Th/K比值高，低能环境下Th/K比值低。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。Th/U主要反映化学相，氧化环境下Th/U比值高，还原环境下Th/U比值低。当Th/U值大于7时，主要为陆相泥岩和铝土矿，属风化完全、有氧化和淋滤作用的陆相沉积；当Th/U值在2～7之间时，一般为氧化-还原过渡带的沉积环境；当Th/U值小于2时，为强还原环境的海相沉积，岩性为黑色海相泥岩、石灰岩及磷酸盐岩。
利用钍-钾和钍-铀交会图对龙马溪组页岩储层沉积环境进行分析：龙马溪组地层主要为灰色、绿灰色、黑色页岩。钍/钾值分布在2-10之间，钍/铀值分布在2以下，分析认为地层为海相沉积，水动力条件弱，以低能为主；沉积环境为强还原环境。
3.5 烃源岩生烃能力评价
自然伽马能谱测井中铀曲线代表地层中铀的含量。有关研究资料表明，在还原环境和有机质富集的条件下，泥质沉积时会吸附大量的铀离子，有机碳含量与铀含量密切相关，有机碳含量越高，铀含量也越高，有机碳含量与铀含量是一种正相关关系，因此可以用铀值来评价烃源岩的生烃能力。龙马溪组龙一段优质页岩储层铀值主要集中在12ppm以上，指示地层有机质丰度高。
4 结论
在长宁地区优质页岩储层判别中，利用自然伽马能谱测井资料中的无铀伽马能较准确计算粘土矿物含量；利用Th/K交会图可定性识别粘土矿物类型；利用Th/K、Th/U交会图可进行沉积环境分析；依据U值与干酪根的关系可进行页岩储层生烃能力评价。随着勘探和开发难度的加大，自然伽马能谱测井将发挥越来越重要的作用。
[1] 高娜,王鑫,庞洁红,孙凤滨.自然伽马能谱测井在储层识别中的应用研究[J].石油石化物资采购,2019,(第32期).