一种基于叠前弹性参数的基岩气层识别方法及装置与流程

1.本发明涉及油气田勘探开发领域，具体涉及一种基于叠前弹性参数的基岩气层识别方法及装置。


背景技术：

2.基岩储层气层的测井快速识别一直以来是一个很大的难题。由于基岩岩性复杂，不同岩性矿物成分及组合多样，储层物性差，多为特低孔特低渗储层，储层孔隙结构复杂，为双重介质的强非均质性储层，常规测井响应受岩性、物性及孔隙结构的影响远大于对流体的响应，导致气层识别难度大。如何对复杂基岩储层气层进行测井快速识别与评价，更全面地满足基岩气藏的勘探开发需求就显得尤为重要。
3.目前勘探开发中基岩气层最直观、最快速地识别依据主要为气测录井的全烃曲线。但气测全烃曲线受影响因素比较多，尤其是钻井工程、地层气体组分及含量变化、钻井液泥浆比重等因素对全烃曲线影响较大，造成全烃曲线准确性相对较差，识别气层易误判及漏判。
4.调研发现，前人基岩气层的测井识别方法主要是根据核磁共振测井进行气、水层识别。核磁共振测井识别气层主要是利用差谱法，该方法适合于大-中孔径孔隙地层，孔隙度低且孔隙结构复杂的地层由于差谱信号很弱而不适用于判别气层。但大多数基岩气层的孔隙度都在10％甚至5％以下，因此核磁共振测井识别气层并不适用于所有基岩地层。
5.利用叠前弹性参数识别气层，现有技术多利用流体压缩系数和泊松比参数进行致密砂岩地层和碳酸盐岩地层的气、水层识别。但实验及勘探实践证明泊松比参数识别气层主要适用于孔隙度较大(孔隙度＞10％)的碎屑岩地层，并且孔隙度越大，效果越好，而对于低孔低渗储层(孔隙度＜5％)，该参数识别气、水层效果差，难以区分。流体压缩系数识别气层效果较好，但流体压缩系数的计算需要“去岩石骨架影响”，受孔隙流体饱和度、孔隙度及岩石各矿物组分体积压缩系数等参数影响大，影响因素多，难以保证流体压缩系数计算的准确性，因此，在矿物成分多、矿物含量变化大的复杂基岩储层中实际操作难度比较大。
6.体积压缩系数为岩石体积模量的倒数，体积模量表示岩石在受应力后相应体积变化量之间关系的一个弹性常量，表示了岩石的抗压性，也称为抗压缩系数。实验证明固体和流体间的体积压缩系数有很大差别，不同流体间的体积压缩系数也有明显不同，在反映流体性质方面具有较高的敏感度，因此可利用体积压缩系数进行流体性质的识别。拉梅系数没有确切的物理含义，但作为一种特征参数，综合反映了岩石的弹性性质，与岩石的压缩性有关，等价于体积模量，因此也可以很好地反映复杂基岩储层的含气性。
7.现阶段，阵列声波测井或偶极声波测井在非常规油气藏中的实施非常普遍，利用阵列声波测井或偶极声波测井可以提取地层的横波时差曲线，补偿密度和纵波时差曲线由常规测井获得。本发明由纵波时差、横波时差及密度曲线可以计算弹性参数体积压缩系数c
p
、拉梅系数λ及组合参数λρ。利用曲线叠合法可以快速直观地识别低孔、低渗基岩气层。多参数曲线叠合法可以消除不同孔隙结构、不同岩性及强非均质性对单一测井曲线造成的多
解性影响，使解释结果更加准确。


技术实现要素：

8.为了识别复杂基岩气层，本发明提供了一种基于叠前弹性参数的基岩气层识别方法及装置。
9.为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
10.本发明一方面提供一种基于叠前弹性参数的基岩气层识别方法，包括以下步骤：
11.获取目标工区已有钻井的纵波时差、横波时差、补偿密度测井资料以及试气资料；
12.对基岩段的纵波时差、横波时差及密度测井曲线进行标准化校正；以消除测井系列和期次对综合评价的影响；
13.利用标准化校正后的纵波时差、横波时差及密度测井曲线计算基岩段的含气敏感叠前弹性参数，包括体积压缩系数c
p
、拉梅系数λ、及组合参数λρ；
14.建立目标工区工业气流井试气样本与含气敏感叠前弹性参数之间的关系，并制作含气敏感弹性参数交会图版，明确气层在交会图版上的分布特征及识别门槛值；
15.利用所述交会图版回归单井综合评价，将体积压缩系数c
p
与拉梅系数λ曲线、体积压缩系数c
p
与组合参数λρ曲线分别在新建曲线道叠合，利用交会图版中不同流体的分布特征和识别门槛值对不同性质层进行自动识别(不同镜像色标充填，色标可自行设置)，明确基岩气层的体积压缩系数与拉梅系数及组合参数的叠合镜像包络特征；
16.将所述含气敏感弹性参数交会图版及基岩气层的体积压缩系数与拉梅系数及组合参数的叠合镜像包络特征应用于待评价井，可以快速识别基岩气层，有效提高复杂基岩储层的测井解释符合率。
17.本发明由纵波时差、横波时差及密度曲线可以计算弹性参数体积压缩系数c
p
、拉梅系数λ及组合参数λρ。利用曲线叠合法可以快速直观地识别低孔、低渗基岩储层气层。多参数曲线叠合法可以消除不同孔隙结构、不同岩性及强非均质性对单一测井曲线造成的多解性影响，使解释结果更加准确。
18.基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述含气敏感弹性参数交会图版的制作过程包括：
19.建立目标工区工业气流井试气样本与含气敏感叠前弹性参数之间的关系，分别制作体积压缩系数与拉梅系数及体积压缩系数与组合参数的交会图，形成所述含气敏感弹性参数交会图版。
20.基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述利用交会图版中不同流体的分布特征和识别门槛值对不同性质层进行自动识别，明确基岩气层的体积压缩系数与拉梅系数及组合参数的叠合镜像包络特征的过程包括：
21.将体积压缩系数与拉梅系数曲线、体积压缩系数与组合参数曲线分别在新建曲线道叠合，所有曲线均按左值小右值大的刻度排列；设置拉梅系数曲线小值到体积压缩系数曲线大值之间的镜像包络区充填气层色标，反之充填干层色标；设置组合参数曲线小值到体积压缩系数曲线大值之间的镜像包络区充填气层色标，反之充填干层色标；两个曲线道中充填气层色标且包络面积大(气层包络面积≥30％)的深度段即为气层段，充填干层色标且包络面积大(干层包络面积≥30％)的深度段即为干层段，充填气层色标且包络面积很小
(气层包络面积＜30％)至充填干层色标且包络面积很小(干层包络面积＜30％)的深度段即为差气层及含气水层段。
22.包络面积大小的具体评价标准需要结合目标工区已有钻井的试气样本来评价，通过不同类型样本包络面积特征即可建立适用目标工区的气层判识标准，本发明中根据目标区大量试气样本与包络面特征明确工业气流层的包络面积识别标准为≥30％。
23.本发明侧重于包络面积气层识别，而包络面积计算为常规几何计算方法，主要涉及曲线归一化和面积计算两个步骤。
24.包络面积计算公式：由于体积压缩系数、拉梅系数及组合参数λρ的大小不在同一个数值范围内，因此首先要对三条曲线进行归一化(0-1)处理，归一化公式为：
25.c
p
，i＝(c
p
－c
p,min
)/(c
p,max
－c
p,min
)；
26.λi＝(λ－λ
min
)/(λ
max
－λ
min
)；
27.λρi＝(λρ－λρ,
min
)/(λρ,
max
－λρ,
min
)；
28.气层包络面积：
29.干层包络面积：式中，n为曲线包络面内对应的曲线采样点数(通常采样间隔为0.125m，即1m对应8个采样点)，c
p
为体积压缩系数，λ为拉梅系数，λρ为组合参数。
30.基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述体积压缩系数、拉梅系数及组合参数曲线叠合时的刻度值来源于弹性参数交会图版，交会图版中每个参数的分布范围即为曲线叠合中每个参数的刻度值范围。
31.基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述体积压缩系数的计算公式为：
[0032][0033]
其中，c
p
为体积压缩系数，单位gpa-1
；k为体积模量，单位为gpa。
[0034]
基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述体积模量的计算公式为：
[0035][0036]
其中，k为体积模量，单位gpa；ρ为补偿密度，单位g
·
cm-3
；
△
tc为纵波时差，单位μs
·
m-1
；
△
ts为横波时差单位μs
·
m-1
。
[0037]
基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述拉梅系数的计算公式为：
[0038][0039]
其中，λ为拉梅系数，单位gpa；ρ为补偿密度，单位g
·
cm-3
；
△
tc为纵波时差，单位μs
·
m-1
；
△
ts为横波时差单位μs
·
m-1
。
[0040]
基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述组合弹性参数的计算公式为：
[0041][0042]
其中，λρ为组合弹性参数，单位g
·
cm-3
·
gpa；i
p
为纵波阻抗，单位(g
·
cm-3
)
·
(m
·
s-1
)；is为横波阻抗，单位(g
·
cm-3
)
·
(m
·
s-1
)。
[0043]
基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述纵波阻抗i
p
和横波阻抗is的计算公式为：
[0044]ip
＝ρ
·vp
，is＝ρ
·vs
[0045]
其中，ρ为补偿密度，单位g
·
cm-3
；v
p
为纵波速度，单位m
·
s-1
；vs为横波速度，单位m
·
s-1
。
[0046]
基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述纵波速度v
p
和横波速度vs的计算公式为：
[0047][0048]
其中，
△
tc为纵波时差，单位μs
·
m-1
；
△
ts为横波时差单位μs
·
m-1
。
[0049]
基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述纵波时差由常规测井获得，或由阵列声波测井或偶极声波测井提取；
[0050]
所述横波时差由阵列声波测井或偶极声波测井提取；
[0051]
所述补偿密度由常规测井获得。
[0052]
本发明第二个方面提供一种用于实现以上所述基岩气层识别方法的基于叠前弹性参数的基岩气层识别装置，该基岩气层识别装置包括：
[0053]
资料获取模块，用以获取目标工区已钻井的纵波时差、横波时差、补偿密度测井资料以及试气资料；
[0054]
校正模块，用以对基岩段的纵波时差、横波时差及密度测井曲线进行标准化校正；以消除测井系列和期次对综合评价的影响；
[0055]
含气敏感叠前弹性参数计算模块，用以利用标准化校正后的纵波时差、横波时差及密度测井曲线计算基岩段的含气敏感叠前弹性参数，包括体积压缩系数、拉梅系数、及组合参数；
[0056]
弹性参数交会图版模块，用以根据目标工区已有钻井的试气资料建立弹性参数与流体性质的对应关系，并制作含气敏感弹性参数交会图版，明确气层在交会图版上的分布特征及识别门槛值；
[0057]
基岩气层的弹性参数叠合镜像包络特征模块，用以利用所述交会图版回归单井综合评价，将体积压缩系数与拉梅系数曲线、体积压缩系数与组合参数曲线分别在新建曲线道叠合，利用交会图版中不同流体的分布特征和识别门槛值对不同层进行自动识别，明确基岩气层的体积压缩系数与拉梅系数及组合参数的叠合镜像包络特征；
[0058]
识别模块，用以将所述含气敏感弹性参数交会图版及基岩气层的体积压缩系数与拉梅系数及组合参数的叠合镜像包络特征应用于待评价井，以识别基岩气层。
[0059]
本发明的有益效果包括：
[0060]
本发明的基岩气层识别方法中的敏感叠前弹性参数包括体积压缩系数c
p
、拉梅系数λ及组合参数λρ，气层识别方法为弹性参数交会图法和多参数曲线叠合法；最终将弹性参数交会图版及基岩气层弹性参数镜像包络特征应用于待评价井气层识别，可以快速识别基岩气层，提高复杂基岩储层的测井解释符合率。
附图说明
[0061]
图1是实施例的基于叠前弹性参数的基岩气层识别方法的步骤流程图。
[0062]
图2是本发明实施例的基岩敏感弹性参数交会图版1。
[0063]
图3是本发明实施例的基岩敏感弹性参数交会图版2。
[0064]
图4是本发明实施例的基岩气层弹性参数包络特征识别图版。
[0065]
图5是本发明实施例的基岩含气水层弹性参数包络特征识别图版。
[0066]
图6是本发明实施例的基岩差气层弹性参数包络特征识别图版。
[0067]
图7是本发明实施例的待评价井的弹性参数基岩气层识别图。
具体实施方式
[0068]
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0069]
本发明在此列出一个具体实施例进行说明，如图1所示，一种基于叠前弹性参数的基岩气层识别方法，包括以下步骤：
[0070]
s101：获取目标工区已钻井的纵波时差、横波时差、补偿密度测井资料以及试气资料。
[0071]
s102：对基岩段的纵波时差、横波时差及密度测井曲线进行标准化校正；以消除测井系列和期次对综合评价的影响。
[0072]
s103：利用标准化校正后的纵波时差、横波时差及密度曲线等基本弹性参数计算基岩段的含气敏感叠前弹性参数：体积压缩系数c
p
、拉梅系数λ及组合参数λρ。
[0073]
体积压缩系数c
p
的计算公式为：
[0074][0075]
其中，c
p
为体积压缩系数，单位gpa-1
；k为体积模量，单位为gpa。
[0076]
所述体积模量k的计算公式为：
[0077][0078]
其中，ρ为补偿密度，单位g
·
cm-3
；
△
tc为纵波时差，单位μs
·
m-1
；
△
ts为横波时差单位μs
·
m-1
。
[0079]
所述拉梅系数λ的计算公式为：
[0080][0081]
其中，λ为拉梅系数，单位gpa。
[0082]
所述组合弹性参数λρ的计算公式为：
[0083][0084]
其中，λρ为组合弹性参数，单位g
·
cm-3
·
gpa；i
p
为纵波阻抗，单位(g
·
cm-3
)
·
(m
·
s-1
)；is为横波阻抗，单位(g
·
cm-3
)
·
(m
·
s-1
)。
[0085]
基于本发明的基岩气层识别方法，优选的，所述纵波阻抗i
p
和横波阻抗is的计算公式为：
[0086]ip
＝ρ
·vp
，is＝ρ
·vs
[0087]
其中，v
p
为纵波速度，单位m
·
s-1
；vs为横波速度，单位m
·
s-1
。
[0088]
所述纵波速度v
p
和横波速度vs的计算公式为：
[0089][0090]
其中，
△
tc为纵波时差，单位μs
·
m-1
；
△
ts为横波时差单位μs
·
m-1
。
[0091]
s104：建立研究区工业气流井试气样本与含气敏感叠前弹性参数之间的关系，并制作弹性参数交会图版，明确气层在交会图版上的分布特征及识别门槛值。结果如图2和图3所示。其中，图2为体积压缩系数与拉梅系数交会图，图中气层位于左上角体积压缩系数高值、拉梅系数低值区，干层位于右下角体积压缩系数低值、拉梅系数高值区，差气层和含气水层位于体积压缩系数中值、拉梅系数中值区(即气层与干层的过渡区)；图3为体积压缩系数与组合参数λρ交会图，图中气层位于左上角体积压缩系数高值、λρ低值区，干层位于右下角体积压缩系数低值、λρ高值区，差气层和含气水层位于体积压缩系数中值、λρ中值区(即气层与干层的过渡区)。图版中气层与干层区分特征明显。
[0092]
s105：利用交会图回归单井综合评价，将c
p
与λ曲线、c
p
与λρ的曲线分别在新建曲线道叠合(依据交会图版中各参数的分布范围进行曲线刻度)，利用交会图版中不同流体的分布特征和门槛值对气层、干层及水层等进行自动识别(不同镜像色标充填)，分别得到基岩气层、含气水层、差气层和干层的叠合镜像包络特征，见图4、图5及图6。其中，图4中深度段4769.4-4774.8m为大面积气层充填区，表现为体积压缩系数大值、拉梅系数小值及组合参数小值特征，与交会图中气层分布区参数特征一致，试气结果证实为工业气流；图5深度段4936.0-4941.0m为小面积干层和小面积气层充填区，表现为体积压缩系数中值、拉梅系数中值及组合参数中值特征，与交会图中差气层、含气水层分布区参数特征一致，试气结果证实为含气水层，图6中深度段4716.5-4724.5m为小面积气层充填区和大面积干层充填区，试气结果为低产气层。曲线重叠法识别不同性质层结论与试气结果一致。
[0093]
s106：将弹性参数气层识别交会图版及气层弹性参数曲线重叠镜像包络特征应用于待评价井气层识别，得到复杂基岩储层的气层识别结果，见图7。该待评价井气层识别结果为：在该井段清楚地识别出了3个工业气流层，深度分别为4617.5-4619.5m，4645.8-4648.8m，4675.6-4684.4m。
[0094]
对应于以上识别方法的识别装置包括：资料获取模块、校正模块、含气敏感叠前弹性参数计算模块、弹性参数交会图版模块、基岩气层的弹性参数叠合镜像包络特征模块和识别模块。
[0095]
其中，资料获取模块，用以获取目标工区已钻井的纵波时差、横波时差、补偿密度测井资料以及试气资料；
[0096]
校正模块，用以对目的层(基岩段)的纵波时差、横波时差及密度测井曲线进行标准化校正；以消除测井系列和期次对综合评价的影响；
[0097]
含气敏感叠前弹性参数计算模块，用以利用标准化校正后的纵波时差、横波时差及密度测井曲线计算基岩段的含气敏感叠前弹性参数，包括体积压缩系数、拉梅系数、及组
合参数；
[0098]
弹性参数交会图版模块，用以根据工区已有钻井的试气资料建立弹性参数与流体性质的对应关系，并制作弹性参数交会图版，明确气层在交会图版上的分布特征及识别门槛值；
[0099]
基岩气层的弹性参数叠合镜像包络特征模块，用以利用所述交会图版回归单井综合评价，将体积压缩系数与拉梅系数曲线、体积压缩系数与组合参数曲线分别在新建曲线道叠合，利用交会图版中不同流体的分布特征和识别门槛值对不同层进行自动识别，明确基岩气层的弹性参数叠合镜像包络特征；
[0100]
识别模块，用以将所述弹性参数交会图版及基岩气层的弹性参数镜像包络特征应用于待评价井，以识别基岩气层。
[0101]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。