多矿物模型在碳酸盐岩岩性解释中的应用—以鄂尔多斯盆地Y地区马家沟组为例

米燕华，杜葳蕾，蔚生军，侯建鑫，周荣涛

（中国石油长庆油田公司第二采气厂，陕西 榆林 719000）

鄂尔多斯盆地马家沟组碳酸盐岩属于复杂岩类，其矿物组分多样，岩石结构复杂，测井响应微弱，测井曲线常具多解性[1]。此外，传统的测井资料分析方法和解释程序大多是按照单一的解释模型来计算相关参数的，且被用来进行地层评价及油气分析的的测井资料十分有限，因此如何综合、有效利用各种测井信息以及岩心资料等来评价碳酸盐岩储层显得愈加重要[2]。多矿物模型以体积理论为基础，以最优化解释为目标，能够充分利用已有的各种测井资料去进行碳酸盐岩储层评价，并且能够较为准确地识别出岩石矿物类型及其相对体积含量，可以有效解决碳酸盐岩等复杂岩类的岩性识别问题，为后续的碳酸盐岩储层评价研究提供一定的基础[3]。

1 多矿物模型原理

在实际测井值可靠的基础上，对实测的测井曲线进行环境矫正并保证其能够较为真实第反映研究区地层特征是进行最优化解释的重要基础[4]。若测井曲线质量得以保证，则可依据测井响应方程，构建较为合适的测井模型并优选合理的参数，最后通过最优化处理计算地层各组分的相对体积含量。在此基础上，依据非线性加权最小二乘原理和误差理论构建目标函数，并依据最优化解释理论不断调整未知参数值，当目标函数值达到最小值时，即反算出的相应理论测井值和实测测井值达到充分逼近时，则此时的未知参数为能够较真实反映实际地层参数的最优化解释结果[3]。

多矿物解释模型是将复杂岩性地层看作为由若干种骨架矿物、粘土矿物以及多种孔隙流体等不均匀的几部分组成，由于每部分对地层的宏观物理量贡献值不同，因而地层的每个测井值看作为多种矿物和流体的综合响应[5]。鄂尔多斯盆地 Y地区马家沟组的地层可以看作白云石、方解石、粘土矿物（伊利石）、硬石膏及孔隙等5部分组成，本文采用GR、AC、DEN、PE和CNL等五条测井曲线相互组合，以白云石、方解石、粘土矿物（伊利石）、硬石膏和孔隙作为组分，建立5个模型。以其中任一模型为例，依据各矿物组分及流体对地层测井响应值的贡献，并结合物质平衡理论构建线性超定方程组[3]。

其中，GRi、ACi、CNLi、DENi和PEi分表代表地层中第i种矿物的骨架测井值，Vi为地层中第i种矿物的体积含量，VΦ为孔隙流体体积，GR、AC、CNL、DEN和PE分别为实测的地层测井响应值。

2 碳酸盐岩矿物骨架参数求取

岩石矿物骨架参数是决定模型优劣的重要因素，也是提高解释模型精度的关键所在。所求取的骨架参数值必须能不受孔隙流体影响且能够有效地反映岩石的骨架性质。利用不同岩石类型的理论测井特征值以及最优化解释方法最终确定了鄂尔多斯盆地Y地区马家沟组碳酸盐岩中白云石、方解石、粘土矿物（伊利石）以及硬石膏等矿物的测井骨架参数值（表1）。

表1 鄂尔多斯盆地Y地区马家沟组碳酸盐岩主要矿物测井响应值

3 实例应用

应用所建立的多矿物测井解释模型对 Y地区30余口井马五段碳酸盐岩岩性进行了解释，并将解释结果与实测矿物含量及实际钻井取芯资料相对比，如F7井，马五1亚段1 972～1 975 m段，岩性解释为灰质白云岩，实测白云石含量介于75%～80%之间，而实测方解石含量介于20～25之间，实测伊利石含量小于10%；马五1亚段2 085 ～2 088 m岩性解释为白云岩，实测的白云石含量高达87%～92%以上，而实测方解石、伊利石含量均小于12%（图1），该结果显示，利用多矿物解释模型解释的碳酸盐岩岩性结果与实测结果吻合度较高，从而验证了多矿物模型在鄂尔多斯盆地Y地区马家沟组碳酸盐岩岩性等复杂岩性解释中的可靠性。

图1 Y地区F7井马五1～马五2亚段碳酸盐岩岩性解释结果及验证

4 结论及认识

（1）多矿物模型是以最优化解释为目标，在充分利用已有的测井信息的基础上，能够识别出多种矿物组分类型及其相对含量，从而到达较为准确识别碳酸盐岩岩性的目的，解决了碳酸盐岩岩性测井解释的多解性问题；

（2）利用多矿物模型解释的Y地区F7井碳酸盐岩岩性结果与实测岩性吻合度较高，表明多矿物模型是进行碳酸盐岩岩性解释的有效方法。

［1］李百强. 延长探区马家沟组马五段碳酸盐岩储层分布规律及主控因素[D]. 西安石油大学, 2016.

［2］周改英, 赵喜亮. 多矿物模型分析的最优化测井解释[J]. 石油地质与工程, 2005, 19(5):21-22.

［3］龙一慧, 杨斌, 胡洪涛. 多矿物模型分析在川中 GT气藏复杂岩性识别的应用[J]. 山东化工, 2015, 44(16):121-123.

［4］燕继成, 文政, 夏宏泉. 基于多矿物模型分析的最优化测井解释在X油田中的应用研究[J]. 国外测井技术, 2008 (6): 18-20.

［5］吴健, 胡向阳, 何胜林. 多矿物模型在复杂岩性地层中的应用[J].科学技术与工程, 2013, 13(30): 9018-9024.