元素俘获测井

油气藏评价与开发第4卷第2期2014年4月RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENTECS元素测井技术在非常规储层评价中的应用龚劲松，杨鸣宇，王静，徐晨（中国石化华东石油工程公司测井分公司，江苏扬州225007）摘要：煤岩、页岩等非常规储层岩性复杂、矿物成分变化大，依靠常规测井资料进行岩性评价难度较大。

ECS测井技术通过获取地层次生伽马能谱资料，用剥谱分析推导地层的元素信息与岩性信息，从岩石化学成分角度为非常规储层的岩性评价开辟了一条新的道路。

系统介绍了ECS元素测井技术在煤层气、页岩气等非常规油气资源评价中的应用，主要包括：划分地层岩性、确定地层元素含量、计算矿物含量、计算岩石骨架参数等。

实践表明，ECS元素测井技术在非常规储层评价中具有广泛的应用前景。

关键词：ECS；元素测井；煤层气储层；页岩气储层中图分类号：P631.82文献标识码：AApplication of ESC logging technology in unconventional reservoir evaluationGong Jinsong,Yang Mingyu,Wang Jing and Xu Chen(Logging Station,East China Petroleum Engineering Company,SINOPEC,Yangzhou,Jiangsu225007,China)Abstract:Unconventional reservoir,such as coalbed and shale,has complex lithology and variable mineral composition.It is diffi⁃cult to evaluate lithology by using conventional well logging data.Through acquiring formation induced gamma ray spectral data,de⁃ducing formation elements information and lithological information by stripping spectra analysis,starting from rock chemical com⁃position,elemental capture spectrum(ECS)logging technology opened up a new path for lithologic evaluation of unconventional res⁃ervoir.This paper systematically introduced the application of ECS logging technology in evaluation of unconventional oil and gas resources,such as coalbed and shale,which included lithology division,formation elements content determination,mineral content and matrix parameters calculation.The practice shows that ECS logging technology has wide application in unconventional reser⁃voir evaluation.Key words:elemental capture spectrum(ECS),elemental logging,coalbed methane(CBM),shale gas识别地层岩性并计算矿物含量是用测井资料进行储层评价的基础。

作者简介：罗宁，１９７４年生，高级工程师；现从事测井现场解释和资料评价工作。

地址：（４０００２１）重庆市江北区大石坝大庆村４００号。

电话：（０２３）６７３５２０５３。

Ｅ‐ｍａｉｌ：ｌｕｏｎｉｎｇ１９７４＠１２６．ｃｏｍ元素俘获谱测井在储层评价中的应用罗宁１　唐雪萍２　刘恒１　罗晓密１１．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 罗宁等．元素俘获谱测井在储层评价中的应用．天然气工业，２００９，２９（６）：４３‐４５． 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 ＤＯＩ：１０．３７８７／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００‐０９７６．２００９．０６．０１２１　ＥＣＳ测井原理 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。

基于元素俘获谱测井计算火山岩储集层孔隙度的方法匡立春;董政;孙中春;罗兴平【摘要】火山岩的矿物组分复杂多变,各类火山岩岩石骨架密度均变化范围较大,很难用常规方法求取其孔隙度.ECS测井可提供地层主要造岩元素和各种氧化物的百分含量两类测量结果,他们与岩石骨架密度紧密相关.据此可建立能表征不同的火山岩骨架密度参数的计算模型,并结合密度测井计算火山岩储集层孔隙度.实践证明,该方法在准噶尔盆地取得了良好的应用效果.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2009(030)003【总页数】3页(P287-288,296)【关键词】准噶尔盆地;火山岩;储集层;孔隙度;元素俘获谱测井仪【作者】匡立春;董政;孙中春;罗兴平【作者单位】中国石油,新疆油田分公司,克拉玛依,834000;中国石油大学(华东)研究生院,山东,东营,257061;中国石油,新疆油田分公司勘探开发研究院,克拉玛依,834000;中国石油,新疆油田分公司勘探开发研究院,克拉玛依,834000【正文语种】中文【中图分类】P631.82火山岩储集层不仅岩性复杂，矿物组分变化大，而且还发育有裂缝和孔洞等。

这给火山岩储集层物性测井评价造成了很大困难。

元素俘获谱测井（Elemental Capture Spectroscopy，简称ECS）是斯伦贝谢公司推出的一种地层元素测井仪器，它可提供地层主要造岩元素和各种氧化物的含量[1]。

ECS测井获取的元素为岩石矿物组分的基本成分。

优选与岩石骨架密度相关性好且实际测井容易识别的元素，可建立火山岩骨架密度计算模型。

把ECS测井和密度测井紧密结合起来，建立一种孔隙度解释模型，将极大提高测井技术在石油勘探中的应用。

常规测井（中子、声波和密度）确定孔隙度时认为岩石骨架参数值不变[2]。

在已知骨架参数条件下，可采用岩石体积物理模型评价孔隙度。

虽然火山岩的骨架声波时差总体变化不大，但火山岩储集层广泛发育的裂缝，对声波测井影响比较大。

元素俘获测井技术(ECS)在碳酸盐岩地层评价中的应用唱润松【期刊名称】《内江科技》【年(卷),期】2016(037)009【总页数】2页(P47,76)【作者】唱润松【作者单位】中国石油大学(北京)地球科学学院【正文语种】中文元素俘获测井作为一种新的测井方法技术，有别于常规测井技术基于矿物与测井响应的关系建模对地层矿物含量的求取、岩性识别等，主要是通过对地层主要元素的含量的测量，进而将元素含量转化为矿物含量。

其在碳酸盐岩地层中岩性识别、沉积环境分析以及地层划分中得到了广泛的作用。

因此，元素俘获测井技术为地层评价提供了新的思路和手段。

当今，常规测井技术主要是通过地下矿物含量和地层属性与测井响应的关系建模来进行地层评价，分析储层物性，但是建模精度一般不高，特别是对于岩性复杂的地层来说误差较大，在某些方面很难客观的描述地层，导致了勘探难度的增加。

而随着油气田勘探的发展，相对单一和常规的油气藏越来越少，诸如致密油气藏、变质岩油气藏以及火成岩油气藏受到了越来越多的重视，故此如何客观评价复杂油气藏是现今勘探工作需要解决的关键问题。

而在本世纪，斯伦贝谢公司向中国市场推出的一种新型的测井仪器---元素俘获测井技术（ECS）并在我国部分油田得到了实践，取得了令人满意的效果。

自然界中的已发现的元素有100多种，矿物达数千种，然而，地壳中的化学元素只相对集中与少数的几种，其中O（49.13%）、Si（26.00%）、Al（7.45%）、Fe（4.20%）、Ca（3.25%）、Na（2.40%）、K（2.35%）、Mg（2.35%）和H（1.00%）已占地壳总量的98.13%，其余元素仅占1.87%[1]。

一般情况下，矿物的化学组成是固定的，其所含各元素的含量百分比也基本是恒定的，所以，这些元素与矿物之间有非常密切的关系，如果已知主要元素的含量，便可以确定主要矿物的含量。

以此为基础，研发了元素俘获测井技术，通过建立元素和矿物之间的转换关系求取矿物含量。

161近年来，随着勘探的深入，越南、利比亚、委内瑞拉、印度等相继发现大型花岗岩基岩油气田。

与此同时，我国也在南海盆地取得了一些新的认识与突破。

不同于常规砂砾岩油气储层，潜山储层在国内以及世界范围内研究不够深入，且受储层纵横向变化快，非均质性强等特点，潜山储层的研究需要借助特殊的地球物理测井手段。

通过特殊测井手段，能够定量了解基岩潜山储层主要元素含量，进而了解储层主要矿物组成，评价储层，为油气勘探服务。

元素俘获测井简称ECS测井，近年来由于其先进性在世界各地油气勘探中发挥越来越重要的作用。

化学源通过向地层中发射快中子，进而与地层中所有元素相互作用释放伽马射线。

该伽马射线被晶体探测器探测到后可以为地层主要元素的解释提供依据。

ECS能谱测井主要测量8种元素的含量。

由于地层中主要的矿物都具有固定的元素组成，因此，通过元素相对含量的定量测量能够反映地层中主要矿物的组成以及其体积分数。

这是地层评价（特别是油气田储层评价）中的重要研究内容。

以琼东南盆地YL1井新取得的ECS测井数据为例，评价储层特点，为该井区后期勘探提供一些可借鉴的地质成果。

1 区域地质概况琼东南盆地位于西沙隆起与海南岛东南之间，其主要构造单元包括北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部隆起等4个一级构造单，有利的石油地质条件使其成为南海北部油气勘探的主要战场之一[1]。

前人研究表明，琼东南盆地为前第三系基底上发育的典型的新生代陆缘拉张型盆地[2]，其演化经历了多幕裂谷期、区域热沉降期和新构造活动期3个阶段。

受岩浆活动影响，盆地内部广泛发育火成岩与侵入岩。

原型盆地特征以及演化阶段控制了地层充填样式及特点，主要表现为新生代地层具有明显的双层结构，下部地层表现断陷特征，上部地层表现为盆地稳定沉降的坳陷特点。

主要地层包括始新统岭头组、渐新统崖城组和陵水组，中新统三亚组、梅山组和黄流组，上新世的莺歌海组及第四系地层[1]。

2 YL1井ECS 测井概况YL1井位于琼东南盆地，完钻层位为前古近系基岩潜山，水深接近1800m。

地球矿场物理（测井）复习总结（电法测井部分）第一篇：地球矿场物理(测井)复习总结(电法测井部分)1．自然电动势产生的主要机理？淡水泥浆沙泥岩刨面井，砂岩层和泥岩层井内自然电位的特点？答：井壁附近两种不同矿化度溶液接触产生电化学过程，结果产生电动势。

自然电动势主要由扩散电动势和扩散吸附电动势产生。

扩散电动势主要存在砂岩中满足渗透膜原理，扩散吸附电动势存在于泥岩中，主要是因为泥岩隔膜的阳离子交换作用。

在沙泥岩剖面中钻井，一般为淡水泥浆钻进（CW>Cmf）,故在砂岩渗透层井段自然电位曲线出现明显的负异常，泥岩渗透层井段自然电位曲线出现明显的正异常。

2．如何确定自然点位测井曲线的泥岩基线？答：在实测的自然电位曲线中，由于泥岩或页岩层岩性稳定，在自然电位曲线上显示为一条电位不变的直线，将它作为自然电位的基线，这就是所谓的泥岩基线。

泥岩基线：均质、巨厚的泥岩层对应的自然电位曲线。

3．自然电位测井的影响因素？答：①CW和Cmf的比值（比值>1，负异常，比值<1，正异常）②地层水及泥浆滤液中含盐性质③岩性（泥质含量增加，SP曲线幅度降低）④地层温度（温度升高，Kda、Kd增加）SSP•rm⑤地层电阻率的影响（电阻率升高，SP幅度下降）∆Usp=⑥地层厚度的影响（厚度减小，SP幅度下降）rm+rsd+rsh⑦井径扩大和侵入的影响，（井眼越大，侵入越深，SP幅度越小）4．自然电位测井的主要应用？答：①划分渗透性层；②估计泥质含量；③确定地层水电阻率Rw；④判断水淹层。

5．描述岩石电阻率与孔隙度和饱和度的关系，并详细给出阿尔奇公式。

答：地层因数F＝R0/RW=a/φm，R0为孔隙中100％含水的地层电阻率，RW为孔隙中所含地层水的电阻率，a为岩性比例（0.6~1.5），m为胶结指数（1.5~3）,F只与岩石孔隙度、胶结情况有关，而与饱含在岩石中的地层水电阻率无关。

阿尔奇公式是地层电阻率因数F、孔隙度ψ、含水饱和度S和地层电阻率之间的经验关系式F=1ψm，F=ROR1, t=n RWRoSw式中：Rt 为地层电阻率；Ro为地层全含水时的电阻率层水电阻率；m为胶结指数；n为饱和度指数。

元素俘获谱测井在塔里木油田复杂地层中的应用蒋佳玉;赵军【摘要】塔里木油田的库车地区由于地质条件复杂,如果采用常规测井曲线来识别岩性、求取孔隙度、计算粘土矿物含量,会与实际情况产生较大的差异.元素俘获谱测井(ECS)是在组成特定矿物的元素种类含量相对固定的储层条件下,通过测量矿物元素来确定矿物的含量和类型.ECS既可在裸眼井中测量,又可在套管井中测量,而且在不规则井眼和高温井眼中也能获得较高质量的测井资料,因此特别适合塔里木库车山地区.【期刊名称】《重庆科技学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(012)001【总页数】4页(P53-55,65)【关键词】ECS测井;孔隙度;岩性;粘土含量【作者】蒋佳玉;赵军【作者单位】西南石油大学,成都610500;西南石油大学,成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE132塔里木油田的库车地区地质条件复杂，常常出现较差的井况，如井眼不规则、泥浆矿化度过高、井温较高等，这影响了常规测井资料的采集，给利用常规测井曲线解释岩性带来困难。

库车地区的岩性条件复杂，对于由多种矿物构成的复杂岩性储层进行评价还存在困难，其原因是：（1）构成元素的种类比较复杂；（2）测量各种元素相对困难。

库车地区的复杂岩性给测井储层参数研究带来了非常大的困难。

元素俘获谱测井(ECS)作为Schlumberger公司的一项新型的测井专利技术,其优点是既可在裸眼井中测量,又可在套管井中测量,纵向分辨率高，可达到0.457m,适用性很强,在淡水、饱和盐水、油基泥浆、含气泥浆、重晶石泥浆、氯化钾泥浆下都能采集到高(如不规则井眼)质量的资料。

而且，在井眼情况较差和高温井眼下，也能获得较高质量的测井资料，因此特别适合塔里木油田库车地区的复杂地层。

元素俘获测井（图1）是利用AmBe中子源发射平均4MeV的快中子照射地层，当中子进入地层后与原子核发生非弹性散射而损失能量，经多次的非弹性散射，最后当中子的能量与周围的原子核处于热平衡状态时，中子不再减速，成为热中子而被地层元素俘获。