一種中基性火山巖的核磁孔隙度校正方法與流程

2023-06-15 01:26:26 3

本發明屬於石油勘探中的複雜油氣藏地層測井評價技術領域，具體涉及一種中基性火山巖的核磁孔隙度校正方法，該方法基於巖石物理實驗與地層元素測井(ECS)的中基性火山巖核磁測井孔隙度進行校正。

背景技術：
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在油氣勘探中，測井解釋的一個重要參數就是孔隙度的定量計算。地層孔隙度的計算多採用三孔隙度曲線以及核磁共振測井處理得到的孔隙度，隨著核磁共振技術的不斷提高，核磁共振測井得到了廣泛的應用，其在常規碎屑巖地層中應用已經相當成熟。

隨著油氣勘探的不斷深入，火山巖等複雜地層逐漸成為勘探重點，核磁測井在火山巖地層中也得到廣泛應用。對於測井評價而言，複雜多變的火山巖礦物成分，導致火山巖巖性複雜多樣，每種巖性雖然可以建立巖石骨架模型，但是對於過渡性巖性孔隙度的評價還存在較大誤差。而核磁測井處理得到孔隙度在常規碎屑巖中受巖石骨架影響較小，更為直觀；但是在火山巖地層中，核磁孔隙度受巖石中順磁性物質的影響，會導致在中基性火山巖中核磁孔隙度明顯偏小。

目前國內外學者對中基性火山巖核磁孔隙度的影響因素做了大量的分析，主要針對順磁性物質產生的梯度場以及飽和溶液中順磁性離子物質含量對核磁孔隙度的影響，實際應用比較困難。也有國內學者利用單一礦物元素建立的核磁孔隙度校正模型，未考慮元素含量的起算下限，具有一定的局限性，直接影響了核磁孔隙度的準確評價。

技術實現要素：
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本發明的目的在於鑑於現有技術中存在的問題，提供了一種中基性火山巖的核磁孔隙度校正方法，該方法利用巖心巖石物理實驗數據、核磁測井數據和地層元素測井(ECS)資料建立中基性火山巖核磁孔隙度計算模型，以解決中基性火山巖地層核磁孔隙度偏低的問題。

為達到上述目的，本發明採取以下技術方案來實現的：

一種中基性火山巖的核磁孔隙度校正方法，包括以下步驟：

1)選取具有不同巖性和孔隙結構的火山巖巖心樣品，測定所選取火山巖巖心樣品的常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt；

2)結合ECS測井對步驟1)得到的火山巖巖心樣品的常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt進行統計分析，建立中基性火山巖常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt的差值與地層中鐵元素含量的相關關係，確定中基性火山巖中對核磁孔隙度進行校正的鐵元素含量的最低下限值WFe0；

3)當鐵元素含量大於WFe0時，選取影響中基性火山巖核磁孔隙度的順磁性礦物元素，建立核磁孔隙度和ECS測井礦物元素含量的校正模型，校正模型中的參數採用最優化擬合法確定；

4)利用校正模型實現對核磁孔隙度的校正，得到反映地層真實情況的孔隙度曲線。

本發明進一步的改機在於，步驟1)中，測定所選取火山巖巖心樣品的常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt是按照《巖心分析方法(SY/T5336-2006)》和《巖樣核磁共振參數實驗室測量規範(SY/T6490-2014)》標準流程進行。

本發明進一步的改機在於，步驟2)中，中基性火山巖常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt的差值與地層中鐵元素含量的相關關係如下：

φ-φt＝a×WFe+b (1)

式中，a、b為係數，通過實驗數據和ECS測井數據採用最小二乘法擬合獲得；WFe為ECS測井得到的地層中鐵元素的百分含量。

本發明進一步的改機在於，步驟3)中，綜合考慮礦物元素對巖石骨架的影響以及順磁性物質磁化率對核磁共振測井的影響，選取強順磁性物質Fe和部分弱順磁性物質為核磁孔隙度校正的順磁性礦物元素，建立核磁孔隙度校正量與順磁性礦物元素含量之間的相關關係，其中弱順磁性物質包括鋁Al、鈣Ca及鈦Ti。

本發明進一步的改機在於，所建立的核磁孔隙度校正量與礦物元素含量之間的相關關係如下：

Δφ＝φ-φt＝c*WFe+d*WAl+e*WCa+f*WTi+g (2)

式中，c、d、e、f及g均為係數，通過實驗數據和ECS測井數據採用最優化擬合獲得；

Δφ為核磁孔隙度校正量，單位為％；

WFe為ECS測井得到的地層中鐵元素的百分含量；

WAl為ECS測井得到的地層中鋁元素的百分含量；

WCa為ECS測井得到的地層中鈣元素的百分含量；

WTi為ECS測井得到的地層中鈦元素的百分含量。

本發明進一步的改機在於，步驟4)中，利用建立的中基性火山巖核磁孔隙度校正模型，結合核磁共振測井和ECS測井資料，計算得到地層校正後的核磁孔隙度。

本發明進一步的改機在於，步驟4)中，以核磁測井孔隙度作為基礎，當WFe＜WFe0時，不做校正，當WFe＞WFe0時，採用下述公式進行校正：

式中，φtc為校正後的核磁孔隙度；為校正前的核磁孔隙度；Δφ為模型計算的核磁孔隙度校正量，單位均為％。

與現有技術相比，本發明具有如下的優點：

本發明首先選取具有代表性的火山巖巖心，對巖心進行分類篩選，甄別出巖性為中基性火山巖的巖心；利用ECS測井數據，提取對應巖心深度對巖石骨架有影響的礦物元素含量；最後利用實驗室測定的常規孔隙度、核磁孔隙度、核磁測井數據和ECS測井數據，建立適用於中基性火山巖核磁孔隙度的校正模型，最後利用校正模型實現對核磁測井孔隙度的校正，得到反映地層真實情況的孔隙度曲線。

本發明解決了現有中基性火山巖地層孔隙度偏低的難點，通過引入ECS測井得到的對骨架較為敏感的強順磁性礦物元素(鐵Fe)和弱順磁性礦物元素(鋁Al、鈣Ca、鈦Ti)作為計算核磁孔隙度的重要參數，使得確定的核磁孔隙度更符合實際地層和巖石物理特徵，具有更高的精度。

附圖說明：

圖1為本發明提供的一種中基性火山巖的核磁孔隙度校正方法的流程圖；

圖2為本發明實施例的實驗室測量的常規孔隙度與核磁孔隙度關係圖；

圖3為本發明實施例的中基性火山巖常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt差值與Fe百分含量相關關係圖；

圖4為本發明中基性火山巖模型計算核磁孔隙度與常規孔隙度相關關係圖；

圖5為本發明的應用效果圖。

具體實施方式：

下面結合附圖，對本發明提供的具體實施方式作進一步詳細說明。

參見圖1，本發明實施例提供的一種中基性火山巖的核磁孔隙度校正方法，包括如下步驟：

步驟101：測定所選取火山巖巖心樣品的常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt；

步驟102：建立中基性火山巖常規孔隙度和核磁孔隙度差值與地層中鐵元素含量的相關關係，確定出影響核磁孔隙度的鐵元素含量的下限值WFe0；

步驟103：確定出對巖石骨架有影響的順磁性礦物元素(鐵Fe、鋁Al、鈣Ca、鈦Ti)；

步驟104：根據實驗數據、核磁測井數據和所提取的ECS測井得到的敏感參數，建立中基性火山巖核磁孔隙度校正模型；

步驟105：當WFe＞WFe0時，按上述模型對核磁測井孔隙度進行校正，否則不做校正，得到連續的核磁測井孔隙度曲線。

下面，通過對本實施例的具體實施情況做進一步詳細說明，以支持本發明所要解決的技術問題。

1、根據火山巖地層段的巖心、測井數據資料，選取火山巖具有代表性的巖心樣品，測量其常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt；

本實施例中選擇一油田區塊的石炭系火山巖地層段作為研究目的層，收集目的層段的巖心資料和測井資料，並根據這些資料選出了具有代表性的火山巖巖心樣品38塊，其中中基性火山巖巖心16塊，本實施例中，所謂代表性的巖心是指在該區建立的巖性識別圖版的基礎上，根據常規測井、特殊測井等資料所確定了巖性的火山巖樣品；按照《巖心分析方法(SY/T5336-2006)》、《巖樣核磁共振參數實驗室測量規範(SY/T6490-2014)》標準流程進行實驗，測量得到常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt。

2、不同的火山巖中含有一定量的順磁性物質，其中，中基性火山巖中強順磁性物質含量較其他巖性要高，而其他巖性的核磁孔隙度受強順磁性物質影響較小，說明強順磁性物質含量對核磁孔隙度的影響存在下限值。對測量得到的常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt進行對比(參見圖2)，中基性火山巖核磁孔隙度φt比常規孔隙度φ整體偏低。分析表明，這是由於中基性火山巖中含有較高的強順磁性物質鐵元素引起的；而酸性巖和火山碎屑巖的核磁孔隙度φt與常規孔隙度φ相當，說明樣品中強順磁性物質鐵元素對其核磁孔隙度的影響較小，同時表明樣品中強順磁性物質鐵元素存在對核磁孔隙度產生影響的下限值；

對實驗室測得的中基性火山巖巖心樣品進行深度歸位，讀取對應點ECS測井得到的強順磁性礦物元素Fe的百分含量，建立常規孔隙度和核磁孔隙度φt差值與地層中Fe元素百分含量WFe之間的相關關係(參見圖3)，本實施例得到的結果φ-φt＝402.44*WFe-22.996，兩者相關係數平方R2＝0.7743。

令φ-φt＝0，則WFe＝0.057，即為礦物元素Fe含量的下限值WFe0＝0.057，得到當WFe＞WFe0時，需要對中基性火山巖進行核磁孔隙度校正，反之不做校正；

3、中基性火山巖中強順磁性物質和順磁性物質含量較高，因此核磁共振測井會受到巖石骨架的嚴重影響；考慮到通過ECS測井得到的巖石礦物元素(Si、Ca、Na、K、Fe、Al、Ti等)可以確定出巖石的骨架密度值，同時Al、Ca、Ti同為順磁性物質(磁化率為正值)，雖然其磁化率遠小於強順磁性物質Fe，但只要有順磁性物質的存在，或多或少的會影響核磁共振測井；因此綜合考慮礦物元素對巖石骨架的影響以及順磁性物質磁化率對核磁共振測井的影響；最終除了選取強順磁性物質Fe元素外，還選取弱順磁性物質Al、Ca、Ti為核磁孔隙度校正的敏感礦物元素。

4、提取巖心樣品對應深度點的順磁性物質Al、Ca、Ti的百分含量，結合巖石物理實驗數據、核磁測井孔隙度當WFe＞WFe0時，建立中基性火山巖常規孔隙度φ和核磁孔隙度φt差值與礦物元素之間的相關關係，採用最優化擬合獲得，可得到中基性火山巖核磁孔隙度的校正公式：

式中，φtc為校正後的核磁測井孔隙度；

為校正前的核磁測井孔隙度；

WFe為ECS測井得到的地層中鐵元素的百分含量；

WAl為ECS測井得到的地層中鋁元素的百分含量；

WCa為ECS測井得到的地層中鈣元素的百分含量；

WTi為ECS測井得到的地層中鈦元素的百分含量。

5、對火山巖地層而言，在巖性準確劃分的基礎上，按上述步驟對中基性火山巖進行核磁孔隙度校正(參見圖4)。

6、附圖5所示利用核磁共振和ECS測井資料計算的核磁孔隙度效果圖，圖中第一道為自然伽馬曲線，第二道為巖性剖面，第三道為深側向電阻率曲線，第四道為三孔隙度曲線，第五道為地層中鐵元素百分含量曲線(充填部分為大於鐵元素下限值部分)，第六道為地層中鋁元素百分含量曲線，第七道為地層中鈦元素百分含量曲線，第八道為地層中鈣元素百分含量曲線，第九道為核磁共振測井處理核磁孔隙度曲線(圓狀點為分析常規孔隙度)，第十道為校正後核磁孔隙度曲線(圓狀點為分析常規孔隙度)。圖中，校正前的核磁測井孔隙度明顯低於巖石物理實驗分析孔隙度，校正後兩個孔隙度的一致性好，從而驗證了本方法的可靠性。

最後所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。