一種地層巖石骨架的測井識別方法

2023-07-10 03:46:26

一種地層巖石骨架的測井識別方法
【專利摘要】本發明提供了一種地層巖石骨架的測井識別方法，屬於石油勘探、開發領域。本發明方法包括：尋找電阻率趨於無窮大時的深度點，將該深度點的測井值作為巖石骨架值；所述巖石骨架值包括聲波時差、補償密度及補償中子測值；對於有巖心分析實驗的探區，進行巖石骨架值的檢驗分析，得到通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值；將所述通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值應用到同巖性未知探區。本發明解決了對於目的層巖石骨架不明確或礦物成分複雜的地層，不能精確求解儲層孔隙度的問題難以求取巖石骨架的問題，大大降低了獲取複雜巖性巖石骨架的成本，提高了儲層孔隙度的計算精度。
【專利說明】一種地層巖石骨架的測井識別方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於石油勘探、開發領域，涉及識別儲層孔隙度計算的測井技術，具體涉及一種地層巖石骨架的測井識別方法。

【背景技術】
[0002]聲速測井和密度測井是最常用的巖性-孔隙度測井方法。想要用孔隙度測井確定地層的巖性和孔隙度，就必須建立聲速測井和密度測井的響應方程。
[0003]目前比較流行的聲速測井響應方程、密度測井響應方程的形式依次如下:
[0004]
Δ/ = (I — φ)Μηκι + CpiSdf
[0005]
Ρ?}=(\ — φ)Ριη(ι+φΡ?
[0006]由此可得純巖石的孔隙度為:
[0007]



A/ — /Kt


φ =_


At_f -H,m
[0008]


m — Pb Pma


Ψο —
Pf-Pma
[0009]式中:識為巖石孔隙度，小數；At為測量的巖石聲波時差，單位為μ s/m; Atma為巖石骨架聲波時差，單位為μ s/m ; Atf為巖石孔隙流體的聲波時差,單位為μ s/m 為密度孔隙度，小數；P b為測量巖石的體積密度，單位為g/cm3 ； P ma為巖石骨架密度,單位為g/cm3 ； P f為巖石孔隙流體的體積密度,單位為g/cm3。
[0010]從孔隙度的計算公式可以看出，準確求取巖石聲波骨架值或密度骨架值是準確求取地層孔隙度的必要條件。
[0011]對於泥質含量較少的單礦物巖石，巖石的聲波骨架或密度骨架比較容易確定，但因油氣勘探開發對象複雜化，目的層的巖性趨向複雜，巖石骨架的確定常常成為測井解釋的新問題。如火山巖等因火山巖礦物成分不同，不同地區的火山巖巖石骨架存在不一致現象，如表I (克拉瑪依油田不同火山巖孔隙度關係式和巖電參數(據徐春華等，2007))所示。該問題亟待一種簡易且準確的測井分析方法加以解決。
通_^ Af關係式_^ O,關係式_MMoWi

臓 M= 55,469+ 1 691Ψ fl= 2,669- ft 1_ ft 998 J.054、1 Jl1、1.798
[0012]凝.Al= 56,481+ 1.329Ψ ft= 2,647- ft 0160Φ Q 967 J, 099 J.91M, 894
刻it、玄武S M= 51.617+ 1.■ (I= 1762- ft 0_ 1.044 J.5 1 033 1 646

火山臟 M= 54,609+ I, ■ fl= 2,707- ft 0158Ψ 1078 J.133 'L 892、1.762
[0013]表I
[0014]現今解決方案主要是元素測井及取心分析獲取巖石骨架，上述方法不但成本高，而且難以在大工區全面使用，需要低成本方法的替代。


【發明內容】

[0015]本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種地層巖石骨架的測井識別方法，操作方便、結論可靠。
[0016]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0017]一種地層巖石骨架的測井識別方法，包括:
[0018]尋找電阻率趨於無窮大時的深度點，將該深度點的測井值作為巖石骨架值；所述巖石骨架值包括聲波時差、補償密度及補償中子測值；
[0019]對於有巖心分析實驗的探區，進行巖石骨架值的檢驗分析，得到通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值；
[0020]將所述通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值應用到同巖性未知探區。
[0021]所述巖石骨架值的檢驗分析包括:
[0022](I)、將所述巖石骨架值與利用巖心分析孔隙度與聲波或密度交會得到的巖石骨架值做對比分析，得到兩者的一致性；
[0023](2)、將所述巖石骨架值輸入孔隙度計算公式，求取地層孔隙度；在已知取心井中，根據巖心分析的孔隙度對所求得的地層孔隙度的計算精度進行再檢驗。
[0024]所述利用巖心分析孔隙度與聲波或密度交會得到的巖石骨架值是這樣實現的:
[0025]把巖心分析孔隙度按巖性進行分類:在同一種巖性下，根據巖心分析孔隙度的深度值，在測井數據中找到該深度下相對應的聲波測井值或密度測井值；
[0026]把巖心分析孔隙度值和所述聲波測井值做二維交會圖，然後用直線擬合後，得到y=kx+b的關係，其中y指代聲波時差，X指代孔隙度，當孔隙度X為零時，b就是聲波時差骨架值；
[0027]同樣，把巖心分析孔隙度值和所述密度測井值做二維交會圖，然後用直線擬合後，得到y = kx+b的關係，其中y指代密度，X指代孔隙度，當孔隙度X為零時，b就是密度骨架值；
[0028]如果有巖心分析的視密度，則直接用視密度替代測井曲線數據中得到的密度值。
[0029]所述孔隙度計算公式如下:
[0030]


At-At
φ —-'^―


^t/ -
[0031]


— Pb— Pme


——-
Pf — Pma
[0032]其中，Δ/= (I — φ、Isima + φΜ?
[0033]
Pb = (PhPf
[0034]式中:爐為巖石孔隙度，小數；At為測量的巖石聲波時差，單位為μ s/m; Atma為巖石骨架聲波時差，單位為P s/m ； Δ tf為巖石孔隙流體的聲波時差,單位為μ s/m 為密度孔隙度，小數；P b為測量巖石的體積密度，單位為g/cm3 ； P ma為巖石骨架密度,單位為g/cm3 ； P f為巖石孔隙流體的體積密度,單位為g/cm3。
[0035]所述計算精度是指利用巖石骨架值計算得到的地層孔隙度與巖心分析孔隙度一致性的高低。
[0036]所述根據巖心分析的孔隙度對所求得的地層孔隙度的計算精度進行再檢驗是這樣實現的:
[0037]將計算得到的地層孔隙度與巖心分析孔隙度做相對誤差分析，如果相對誤差值小於最低參考值，則所述巖心骨架值即為通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值。
[0038]所述最低參考值取10 %。
[0039]所述將所述通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值應用到同巖性未知探區是這樣實現的:
[0040]將所述通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值代入所述孔隙度計算公式，得到同巖性未知探區的孔隙度；所述同巖性未知探區是指與所述有巖心分析實驗的探區的巖性相同的井，該探區的聲波時差骨架值或者密度骨架值或者中子骨架值是未知的。
[0041]所述電阻率趨於無窮大是指地層電阻率大於2000歐姆米。
[0042]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0043]本發明解決了對於目的層巖石骨架不明確或礦物成分複雜的地層，不能精確求解儲層孔隙度的問題難以求取巖石骨架的問題；
[0044]本方法可操作性強，利用該方法計算的孔隙度，經已知取心井的巖心分析孔隙度加以驗證，研究結論準確可靠，大大降低了獲取複雜巖性巖石骨架的成本，提高了儲層孔隙度的計算精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1-1是測井曲線識別地層中凝灰巖的巖石骨架圖。
[0046]圖1-2是測井曲線識別地層中流紋巖的巖石骨架圖。
[0047]圖2-1是流紋巖的巖心分析密度與孔隙度關係圖。
[0048]圖2-2是凝灰巖的巖心分析密度與孔隙度關係圖。
[0049]圖3是X井測井解釋孔隙度與巖心分析的孔隙度對比圖。
[0050]圖4是本發明方法的步驟框圖。
[0051]圖5是X井計算的孔隙度與巖心分析孔隙度相對誤差示意圖。

【具體實施方式】
[0052]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述:
[0053]地層巖石骨架的求取對於準確求取地層孔隙度來說，一向是測井解釋中的重點和難點。由於目的層巖石骨架不明確或礦物成分複雜，而採用元素測井或取心分析獲取巖石骨架，不但成本高，而且難以在大工區全面使用，所以研究用測井曲線推測所研究地層的巖石骨架，是一條新的途徑。該方法的依據是緻密地層孔隙度趨於零，且電阻率趨於無窮大，此時認為該測點的孔隙度是可以忽略不計的，因此該測點可視為地層巖石骨架點。這種方法可操作性強，並且在緻密砂巖、碳酸鹽巖和火成巖儲層中都會有較好的應用價值，提供可靠的地層巖石骨架求取方法。
[0054]本發明是這樣實現的:對於目的層巖石骨架不明確或礦物成分複雜地層，可嘗試採用測井曲線推測所研究地層的巖石骨架。其推測依據是緻密地層孔隙度趨於零，且電阻率趨於無窮大，此時認為該測點的孔隙度是可以忽略不計的，因此該測點可視為地層巖石骨架點。利用該方法得到的地層巖石骨架值，可與利用巖心分析孔隙度與聲波或密度交會得到的骨架值做對比；利用該方法計算的孔隙度精度，可以採用已知取心井的巖心分析孔隙度加以驗證，從而實現對於未知巖石骨架地層的孔隙度精確計算的目的。
[0055]巖石骨架的測井識別:純巖性點所對應的最低孔隙度測井值可視為接近巖石骨架的測井值(該巖石骨架測井值是理論推測的值，該值已被大量實驗數據證實。如圖2-1和圖2-2所示)。當其對應的電阻率趨於無窮大時，可認為孔隙度忽略不計，這一深度點的測井值(即聲波時差、補償密度及補償中子測值)可視為巖石骨架值。
[0056]如圖4所示，本發明方法包括:
[0057](I)巖石骨架值的測井確定:實際應用中讀取地層電阻率大於2000歐姆米的深度點所對應的聲波時差、補償密度及補償中子測值(這三個值都是從測井曲線中獲得的)，這三個值即為巖石骨架值；根據測井曲線質量或其他方面綜合來看。如果這三條曲線質量都非常好，可以讀出三個骨架值；如果存在測井曲線質量問題，則選取質量合格的測井曲線，讀取骨架值。
[0058](2)巖石骨架值的檢驗分析。該驗證分為兩步:
[0059]一、將上述方法確定的巖石骨架值與利用巖心分析孔隙度與聲波或密度交會得到的巖石骨架值(巖心分析孔隙度與聲波交會是這樣得到巖石骨架的:首先要把巖心分析孔隙度按巖性不同分類。在同一種巖性下，根據巖心分析孔隙度的深度值，在測井數據中找到該深度下相對應的聲波測井值。然後把巖心分析孔隙度值和聲波測井值做二維交會圖，一般會看到巖性分析孔隙度值隨著聲波時差的增大而增大，兩者近似成線性關係。用直線擬合後，得到I = kx+b的關係。一般y指代聲波時差，X指代孔隙度。那麼當孔隙度X為零時，b就是聲波時差骨架值。同樣，巖心分析孔隙度與密度交會也是這樣得到密度骨架值的。當然如果有巖心分析的視密度，可以直接用視密度替代測井曲線數據中得到的密度值。)做對比分析(比較直接通過測井曲線得到的巖石骨架值也就是本次方法介紹得到的巖石骨架值和通過巖心分析孔隙度與聲波、密度交會得到的巖石骨架值的一致性。通過對比證實本發明方法的可行性。)；
[0060]二、對於有巖心分析實驗的探區，將通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值輸入孔隙度計算公式，求取地層孔隙度。在已知取心井中，根據巖心分析的孔隙度對上述孔隙度計算精度(巖石骨架計算得到的地層孔隙度與巖心分析孔隙度一致性的高低)進行再檢驗(將用該種方法計算得到的地層孔隙度與巖心分析孔隙度做相對誤差分析，相對誤差均值小於10%即可認為用該種方法得到的巖石骨架計算得到的地層孔隙度準確度比較高。如附圖5所示，其相對誤差均值為9.11% )。
[0061]孔隙度計算公式如下:
[0062]


At-At

φ =-


Δ/, -
[0063]


m _ Pb Pma

ΨΟ _


Pf - P;
[0064]其中—
[0065]
ρ^(1^φ)ριπα+φρ/
[0066]式中:供為巖石孔隙度，小數；Δ t為測量的巖石聲波時差,單位為ys/m;Atma為巖石骨架聲波時差，單位為P s/m ； Δ tf為巖石孔隙流體的聲波時差,單位為μ s/m 為密度孔隙度，小數；P b為測量巖石的體積密度，單位為g/cm3 ； P ma為巖石骨架密度,單位為g/cm3 ； P f為巖石孔隙流體的體積密度,單位為g/cm3。
[0067](3)同巖性未知探區的應用:當上述測井計算孔隙度與巖心分析孔隙度吻合度高(地層孔隙度與巖心分析孔隙度做相對誤差分析，相對誤差均值小於10%即可認為吻合度高)，滿足測井解釋精度(地層孔隙度與巖心分析孔隙度做相對誤差，其均值小於10%認為是滿足測井解釋精度)時，可將該方法用於同巖性未知探區(巖性相同的井。讀取的骨架值具有一致性即為同巖性。未知是指聲波時差骨架值或者密度骨架值或者中子骨架值未知。)的孔隙度測井計算，否則不能使用該方法。只能重新探索其他的方法。
[0068]本發明通過利用測井曲線獲取複雜巖性的巖石骨架，解決了對於複雜巖性難以求取巖石骨架的現狀，該方法可操作性強，利用該方法計算的孔隙度，經已知取心井的巖心分析孔隙度加以驗證，研究結論準確可靠，大大降低了獲取複雜巖性巖石骨架的成本，提高了儲層孔隙度的計算精度。
[0069]1、測井曲線確定地層巖石骨架
[0070]圖1-1和圖1-2是測井曲線識別地層巖石骨架的示意圖。當緻密巖性的電阻率大於2000歐姆米時，可認為其孔隙度可忽略不計，此時的孔隙度測值為巖性骨架值。根據該方法，實際研究中可在測井曲線上讀到2類不同的巖性骨架值。密度分別為2.62g/cm3和
2.67g/cm3。後與地質相結合，確認密度骨架為2.62g/cm3的是流紋巖，密度骨架為2.67g/cm3的是凝灰巖(地質通過巖心觀察結合巖礦分析，確定該區存在流紋巖和凝灰巖兩種主要巖性。測井識別的上述兩個骨架的深度點分別在這兩種巖性取心深度段內。)。
[0071]2、測井確定的地層巖石骨架與巖心分析孔隙度與密度交會得到的巖石骨架做對比分析
[0072]由圖2可知，針對流紋巖，用巖心分析孔隙度與巖心分析密度做交會，得到線性關係為DfiV = -GX)25> + 2'626，相關係數(該線性關係是用巖心分析的孔隙度與巖心分析的密度交會後這些散點擬合出來的。擬合後都會有個相關係數，來表明擬合的吻合度。)R = 0.879。當P = O時，流紋巖密度骨架值為2.626g/cm3,與測井確定的密度骨架2.62g/cm3相吻合。針對凝灰巖，用巖心分析孔隙度與巖心分析密度做交會，得到線性關係為DE' =-0.0295供+ 2.6707，相關係數妒=0.9893。當p = 0時，凝灰巖密度骨架值為2.67g/cm3，與測井確定的密度骨架2.67g/cm3非常吻合。由此可以得出，針對巖石骨架不明確或礦物成分複雜的目的層，用測井曲線確定巖石骨架值的這種方法是準確可信的。
[0073]3、根據巖心分析的孔隙度對用測井確定的巖石骨架計算的孔隙度精度進行再檢驗。
[0074]由圖3可以看出，用測井確定地層巖石骨架計算的孔隙度與巖心分析孔隙度(右數第四欄，黑點所示)基本一致。由此可以得出，用測井確定的地層巖石骨架準確可靠，大大降低了獲取複雜巖性巖石骨架的成本，提高了儲層孔隙度的計算精度。
[0075]上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對於本領域內的技術人員而言，在本發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限於本發明上述【具體實施方式】所描述的方法，因此前面描述的方式只是優選的，而並不具有限制性的意義。
【權利要求】
1.一種地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述方法包括: 尋找電阻率趨於無窮大時的深度點，將該深度點的測井值作為巖石骨架值；所述巖石骨架值包括聲波時差、補償密度及補償中子測值； 對於有巖心分析實驗的探區，進行巖石骨架值的檢驗分析，得到通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值； 將所述通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值應用到同巖性未知探區。
2.根據權利要求1所述的地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述巖石骨架值的檢驗分析包括: (1)、將所述巖石骨架值與利用巖心分析孔隙度與聲波或密度交會得到的巖石骨架值做對比分析，得到兩者的一致性； (2)、將所述巖石骨架值輸入孔隙度計算公式，求取地層孔隙度；在已知取心井中，根據巖心分析的孔隙度對所求得的地層孔隙度的計算精度進行再檢驗。
3.根據權利要求2所述的地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述利用巖心分析孔隙度與聲波或密度交會得到的巖石骨架值是這樣實現的: 把巖心分析孔隙度按巖性進行分類:在同一種巖性下，根據巖心分析孔隙度的深度值，在測井數據中找到該深度下相對應的聲波測井值或密度測井值； 把巖心分析孔隙度值和所述聲波測井值做二維交會圖，然後用直線擬合後，得到I =kx+b的關係，其中y指代聲波時差，X指代孔隙度，當孔隙度X為零時，b就是聲波時差骨架值； 同樣，把巖心分析孔隙度值和密度測井值做二維交會圖，然後用直線擬合後，得到I =kx+b的關係，其中y指代密度，X指代孔隙度，當孔隙度X為零時，b就是密度骨架值； 如果有巖心分析的視密度，則直接用視密度替代測井曲線數據中得到的密度值。
4.根據權利要求3所述的地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述孔隙度計算公式如下:

m — — ^ma

—Pb-P,r?

Ψ? —Pf-P , 其中，Λ? = (1-P)AU^AifPh=Q--V)Pnn,+VPf 式中:供為巖石孔隙度，小數；Δ t為測量的巖石聲波時差,單位為μ s/m; Atma為巖石骨架聲波時差，單位為μ s/m ; Δ tf為巖石孔隙流體的聲波時差,單位為μ s/m 為密度孔隙度，小數；P b為測量巖石的體積密度，單位為g/cm3 ； P ma為巖石骨架密度,單位為g/cm3 ；P f為巖石孔隙流體的體積密度，單位為g/cm3。
5.根據權利要求4所述的地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述計算精度是指利用巖石骨架值計算得到的地層孔隙度與巖心分析孔隙度一致性的高低。
6.根據權利要求5所述的地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述根據巖心分析的孔隙度對所求得的地層孔隙度的計算精度進行再檢驗是這樣實現的: 將計算得到的地層孔隙度與巖心分析孔隙度做相對誤差分析，如果相對誤差值小於最低參考值，則所述巖心骨架值即為通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值。
7.根據權利要求6所述的地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述最低參考值取10%。
8.根據權利要求7所述的地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述將所述通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值應用到同巖性未知探區是這樣實現的: 將所述通過巖心實驗驗證了的巖石骨架值代入所述孔隙度計算公式，得到同巖性未知探區的孔隙度；所述同巖性未知探區是指與所述有巖心分析實驗的探區的巖性相同的井，該探區的聲波時差骨架值或者密度骨架值或者中子骨架值是未知的。
9.根據權利要求1所述的地層巖石骨架的測井識別方法，其特徵在於:所述電阻率趨於無窮大是指地層電阻率大於2000歐姆米。
【文檔編號】E21B47/00GK104213899SQ201310218843
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月4日 優先權日:2013年6月4日
【發明者】李 浩, 魏修平, 王丹丹, 馮瓊, 陳萍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院