一种确定页岩地层可动水体积含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及页岩油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种确定页岩地层可动水体积 含量的方法。
【背景技术】
[0002] 页岩地层中既有吸附在干酪根表面的吸附气，还有孔隙中的游离气。可动水饱和 度指的是可动水体积占孔隙的大小，是评价页岩地层可采出水体积的重要参数。
[0003] 页岩地层电阻率测井数值不仅与矿物和流体性质有关，而且与有机质含量有关， 因此用常规测井资料难以准确评价出含水饱和度。Thaimar，2011年根据测井资料应用最优 化方法计算了该参数，该方法是首先利用核磁共振测井资料获得孔隙度大小，结合元素测 井资料和常规测井资料（补偿声波、补偿密度、补偿中子和电阻率曲线）进行最优化求解得 出矿物体积、干酪根体积和含气饱和度大小。Vivian，2012年建立了含气饱和度与密度之间 的关系，应用该模型计算出含气饱和度，进一步得到含水饱和度为：含水饱和度=100-含 气饱和度，其中含水饱和度和含气饱和度均为百分比数值。
[0004] 前一种方法缺点是孔隙度数值获得成本比较高，而且电阻率由于受到有机质的影 响，难以建立与含水饱和度之间的关系模型；后一种方法缺点是用单一曲线确定含水饱和 度，会有较大误差。
[0005] 因此，亟需一种利用常规测井资料确定页岩地可动水体积含量的方法。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种确定页岩地可动水体积含量的方法，包 括以下步骤：
[0007] 建立由骨架矿物、干酪根和孔隙组成的页岩地层体积模型，其中孔隙包括游离气、 束缚水和可动水；
[0008] 基于所述体积模型构造页岩地层在不同体积含量参数条件下的测井响应方程，确 定响应方程误差和测量误差；
[0009] 采集实际测井曲线，以页岩地层矿物质量含量为约束条件，根据所述测井响应方 程，响应方程误差和测量误差建立测井解释的目标函数；
[0010] 计算使所述目标函数取得最小值的最优体积含量参数，绘制最优体积含量参数对 应的测井响应正演结果曲线和正演曲线的置信区间；
[0011] 检验所述测井响应的正演结果曲线是否与实际测井曲线匹配，将匹配的正演结果 曲线对应的页岩地层最优体积含量参数中的可动水体积含量作为确定结果。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述页岩地层体积模型为：
[0013] 单位体积的页岩地层包括多种骨架矿物体积、干酪根和孔隙，其中孔隙包括游离 气、束缚水和可动水，满足
[0015] 其中Vj为第j种骨架矿物体积含量，VK为干酪根体积含量，为游离气体积含 量，Ν为骨架矿物数量，VXBW是束缚水体积含量，VPGW是可动水体积含量。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述构造页岩地层在不同体积含量参数条件下的测井 响应方程包括：
[0017] 补偿声波测井曲线响应方程
[0018] 其中MACj为第j种骨架矿物对应的声波骨架值，ACK、ACg、AC W分别是干酪根、气体 和水的声波骨架值；
[0019] 上式中，Φ" = VXBW+VPGW为束缚水和可动水体积含量的总和，N为骨架矿物数量。
[0020] 补偿中子测井曲线响应方程
[0022] 其中MCNLj为第j种骨架矿物对应的中子骨架值，CNLK、CNLg、CNL W分别是干酪根、 气体和水的中子骨架值；
[0023] 补偿密度测井曲线响应方程
[0025] 其中MDE%为第j种矿物对应的密度骨架值，DENK、DENg、DEN W分别是干酪根、气体 和水的密度骨架值；
[0026] 上式中，为游离气体积含量，Φ"为束缚水和可动水体积含量的总和，Vj为第j 种骨架矿物体积含量，νκ为干酪根体积含量，N为骨架矿物数量。
[0027] 根据本发明的一个实施例，所述响应方程误差包括：
[0028] 补偿声波测井响应方程误差
I其中，δ Atnif、δ Atl 分别为泥浆滤液和矿物的补偿声波误差，V,为第j种骨架矿物体积含量；
[0029] 补偿中子测井响应方程误差
其中，SCNL^f、 S CNQ分别为泥浆滤液和矿物的补偿中子误差；
[0030] 补偿密度测井响应方程误差
，其中，S p mf、δ p i分别为 泥浆滤液和矿物的补偿密度误差；
[0031] 上式中，Φ为孔隙度，Φ = $g+$w, 为游离气体积含量，为束缚水和可动 水体积含量之和，Vi为第i种骨架矿物体积含量，Ν为骨架矿物数量。
[0032] 根据本发明的一个实施例，所述测井解释的目标函数为：
[0034] 其中，％为第i种测井曲线实际测量值，x = (I，…V,，VK，ΦΕ，Φ")为页岩地层体 积含量参数，ζ为当前测井深度，σ i为第i种测井曲线的测量误差，τ i为构造的第i种测 井曲线响应方程误差，fjx，z)为在z深度时构造的第i种测井曲线响应，m为测井曲线的 种类；
[0035] g_j (X)为X的第j种约束条件，τ ^为第j种约束误差，p为约束个数。
[0036] 根据本发明的一个实施例，所述测井解释的目标函数中的约束条件包括：
其中，V,为第j种页岩地层骨架矿物的体积含量，W]为页岩地层的矿物 质量含量，Pb为密度测井值，PMA为矿物骨架密度。
[0038] 根据本发明的一个实施例，根据下式计算束缚水的体积含量：
[0039] VXBff = a(VCHL+VILL+VMON),
[0040] 其中，VXBW为束缚水的体积含量，VCHL、VILL和VM0N分别为绿泥石、伊利石和蒙 脱石的体积含量，a为常数。
[0041] 根据本发明的一个实施例，根据下式计算可动水的体积含量：
[0042] VPGff= Φ,,-VXBff,
[0043] 其中，VPGW为可动水的体积含量，VXBW为束缚水的体积含量，Φ"为束缚水和可动 水体积含量的总和。
[0044] 根据本发明的一个实施例，所述第i种测井曲线的测量误差为实际测量数值大小 的5%。
[0045] 根据本发明的一个实施例，所述页岩地层矿物质量含量由全岩分析法或者ECS元 素俘获测井资料解释确定。
[0046] 本发明的有益效果在于，本发明有效确定可动水饱和度大小，有利于预测页岩地 层开采过程中的是否出水以及出水量的多少，从而制定合理的开采方案，延长页岩地层的 开采时间，最终提高油气采收率。
[0047] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得 显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要 求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0048] 图1是本发明实施例一的确定页岩地层可动水体积含量的方法的步骤流程图；
[0049] 图2是本发明实施例一的页岩地层体积模型7K意图；
[0050] 图3是本发明实施例二的实际工程中某井页岩地层可动水体积含量的反演结果。
【具体实施方式】
[0051] 以下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段 来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要 不构成冲突，本发明各实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方 案均在本发明的保护范围之内。
[0052] 另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系 统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处 的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0053] 实施例一
[0054] 本实施例提供一种确定页岩地层可动水体积含量的方法，以下结合图1对本实施 例提供的方法作详细说明。
[0055] 在步骤S101中，建立