用于对岩层的组分和纹理结构同时执行岩石物理分析的系统和方法_3

文档序号:8303351阅读:来源:国知局
数,例如系数“PHIE_MAX”,在此被称为“响应参数”。响应参数可以是实数或趋势曲线或两者的组合。
[0048]位于从点“M”至点“D”的线上方的点中的页岩被处理为层状页岩和结构性页岩的混合物,并且这些页岩类型通过表达式(5)而相关。
[0049]Vshate= V shEam+Vshstrxat (5)
[0050]这三种页岩类型(层状页岩、分散页岩以及结构性页岩)的和通过下列方程(6)经由伽马射线指数(GR_INDEX)而相关。应注意到,在该简单示例中,伽马射线指数与组分分析中确定的总体页岩占比同义。
[0051]GR_INDEX = l*VshLam+l*VSH)isp+l*Vshstr+0*VSand+0*VXGas+0*VOBMF+0*VXfftr (6)
[0052]与方程(6)中提供的伽马射线指数(GR_INDEX)相组合,下面的方程(7)防止出现针对位于图3上的线“L”下面的点的分散页岩(ShDisp)。
[0053]1.0 = l*VshL?+0*VshDisp+l*Vshstr+l*VSand+l*VXGas+l*VOBMF+l*Vxwtr(7)
[0054]通过防止出现针对线“L”下面的点的结构性页岩,方程(7)去除模糊性,由此,理论上,点可以包括通过结构性页岩平衡化的任何量的分散页岩。与方程(6)相比,更大的不确定性被赋予方程(7),以使不针对在其中方程(4)递送零分散页岩的线上方标绘的点防止结构性页岩。
[0055]方程(4)、(6)和(7),和表征密度、中子和浅电阻率响应的三个方程(类似于上面针对伽马射线指数提供的方程出),因为它们按来自该模型的单个岩石和流体组分的贡献来限定测井响应),以及另一显式方程,由此流体体积和固体体积总和为1,形成一组七个方程。所述显式方程被称为“统一方程”。该组七个方程允许获取针对七个体积占比的解,它们为:具有单个纹理结构的三个页岩类型(层状页岩、分散页岩以及结构性页岩)、砂粒、泥浆滤液、侵入带原生水、以及侵入带烃。
[0056]如可以针对上面段落清楚的,TS模型或TS构造与常规上用于岩石物理组分分析(孔隙度、饱和度等)的响应方程组合或者集成,以形成完整的一组方程,其允许获取针对所关注的体积占比的解,包括同时确定结构性页岩、分散页岩以及层状页岩的组分和纹理结构。
[0057]常规TS模型或TS构造支持特定简化,例如,砂层内的孔隙度保持,和针对层状、分散以及结构性页岩的相同特性。这些假定直观上都不是正确的,并且两者可以通过对岩心数据的详细分析而证明是错误的。另外,商业TS应用通常不适应复杂矿物、煤床或紧密矿脉。
[0058]利用岩石物理方程,基于响应方程的应用的广义解释框架可以克服这些限制,并且由于包括了结构性页岩、分散页岩以及层状页岩的变量或未知比例(即,按组分和按纹理结构),而有助于获得更加物理相干的岩石物理模型。这提供了纹理结构变量(结构性页岩、分散页岩、层状页岩等)与使用伽马射线、密度、中子以及浅电阻率等的测量结果本身的更多交互,如岩石物理方程中反映的。因此,可以将不同伽马射线值、不同电阻率值等指配给不同的纹理结构变量(结构性页岩、分散页岩、层状页岩),以获取地球内的各种地相(砂粒、结构性页岩、分散页岩、层状页岩等)的更准确表述。
[0059]上面说明的原理可以针对钻探有油基泥浆(OBM)的层状油气储集层的非限制例来开发。具体来说,下面的段落描述了其中经典TS逻辑被嵌入可渗透储集层质量砂粒、页岩、以及含煤和碳酸盐富集矿床的真实世界序列的示例。
[0060]在具有非常简单的砂粒-粘土矿物(如在此所示那些)的岩石中,总体页岩占比可以通过重新定标表示无粘土砂粒的低值与和对应于大块页岩间隔的高值之间的伽马射线测井记录来导出。所得页岩占比曲线从零至一定标,并且被称为“伽马射线指数”。
[0061]岩石物理应用求解致力于(例如)储集层质量岩石、大块页岩间隔,以及含煤和碳酸盐富集矿床的一组岩石物理模型。最终结果通过按每一个深度帧选择最合适模型而生成。在这个示例中,TS逻辑或TS图不采用被设计成处理页岩,或含煤和碳酸盐富集矿床的非储集层模型中实现,如TS图不是旨在处理存在于页岩中的含煤沉积或碳酸盐沉积。例如,TS逻辑将错误地解释含煤间隔中的结构性页岩,并且错误地解释紧密碳酸盐矿床中的分散页岩。
[0062]图4描绘了根据本发明一实施例的、利用在岩石物理分析中嵌入的TS页岩纹理结构计算而获取的结果的示例。第一屏面(PANELl)是水饱和度与深度的关系标绘图。第二屏面(PANEL2)描绘了总孔隙度、有效孔隙度、水体积占比、以及最大孔隙度与深度的关系曲线。第三屏面(PANEL3)是储集层模型,其中,针对深度标绘层状页岩(Lam Shale)、分散页岩(Dis Shale)、结构性页岩(Str Shale)、砂粒、油基泥衆滤液(OBM filt)、侵入带气体(Inv.Zone Gas),以及侵入带水(Inv.Zone Wtr)。第四屏面(PANEL4)是页岩模型,其中,针对深度标绘页岩、砂粒、以及侵入带水。在这种情况下,页岩按其防止安置气体和侵入OBM滤液的不渗透性来限定。因为页岩模型不是储集层,所以纹理结构分析没有值并且页岩解释受限于总体页岩组分分析。第五屏面(PANEL5)是紧密矿床模型,其中,页岩、砂粒、碳酸盐、以及侵入带水针对深度标绘。第六屏面(PANEL6)是含煤模型,其中,页岩、砂粒、煤、以及侵入带水针对深度标绘。该页岩模型、含煤和紧密间隔被视为未侵入和无气体的。最后,第七屏面(PANEL7)是组合模型,其中,层状页岩(Lam Shale)、分散页岩(Dis Shale)、结构性页岩(Str Shale)、砂粒、油基泥衆滤液(OBM filtrate)、侵入带气体(Inv.Zone Gas)、以及侵入带水(Inv.Zone Wtr)、碳酸盐、煤针对深度标绘。
[0063]该组合模型通过根据识别这四个模型中的哪一个最佳表征每一个离散深度处的地层的标准选择这四个单个模型中的一个来创建。右手侧轨迹标注“Track Model”识别选择这四个模型(储集层模型、页岩模型、含煤模型、紧密矿床模型)中的每一个的间隔。PANEL 3的放大视图示出了 TS构造怎样将含煤矿床解释为具有结构性页岩。这通过用于选择PANEL 7的组合模型中的PANEL 6的含煤模型的逻辑来矫正。
[0064]图5描绘了根据本发明一实施例的附加示例间隔,其中储集层模型中嵌入了Thomas-Stieber页岩纹理结构计算。该计算方法和图4相同。因为图4和图5表示大垂直间隔,所以最大孔隙度是随着深度缩减的趋势以表示区域性压实度。这4个模型(储集层模型、页岩模型、紧密矿床模型、含煤模型)中的每一个都致力于钻井中发现的独特岩性。图5的地层特性不同于图4在于,标绘深度范围不包括紧密或含煤间隔。
[0065]存在含煤沉积和碳酸盐沉积通过在一组有限数量的方程(例如,5个方程)中引入两个附加的未知数(具有总计七个未知数)而致使问题更复杂。因此,可能需要附加输入测井记录来求解整组方程。然而,获知碳酸盐和煤形成离散的未侵入无烃矿床使得这些模型以比储集层模型所需的更少的流体来限定。如可以从PANEL 4和5看出,这些模型仅包含四种组分,并由此可以利用原始的一组输入测井记录(即,伽马射线、密度、热中子、浅电阻率以及统一方程)来求解。
[0066]在储集层间隔中,该方法根据其中在组分分析之后应用TS逻辑的序列工作流程再现结果。在别处,该方法递送更合适的分析,以代替(例如)将含煤矿床解释为结构性页岩中的较高者、将碳酸盐矿床解释为分散页岩中的较高者,或者将页岩解释为这三种页岩类型的相当无意义的组合。因为仅一个程序被用于组分和纹理结构分析,所以这缩减了循环时间和人为错误的可能性。在这种情况下,与序列工作流程相比的优点主要是可操作性。
[0067]在另一实施例中,表达为响应方程的纹理结构信息被用于补充有限一组的缆线测井记录,使能实现附加体积的解。考虑其中两种岩石(砂粒和页岩)和三种流体(原生水、气体和油基泥浆滤液)通过同时求解响应于侵入带(浅电阻率、伽马射线、密度以及热中子)的四种测井记录的响应方程外加统一方程来量化。确定的一组五个方程在每一个深度帧处针对五个体积来求解。如果页岩层存在于砂层之间,同时砂
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