一种地层岩石骨架的测井识别方法
【专利摘要】本发明提供了一种地层岩石骨架的测井识别方法，属于石油勘探、开发领域。本发明方法包括：寻找电阻率趋于无穷大时的深度点，将该深度点的测井值作为岩石骨架值；所述岩石骨架值包括声波时差、补偿密度及补偿中子测值；对于有岩心分析实验的探区，进行岩石骨架值的检验分析，得到通过岩心实验验证了的岩石骨架值；将所述通过岩心实验验证了的岩石骨架值应用到同岩性未知探区。本发明解决了对于目的层岩石骨架不明确或矿物成分复杂的地层，不能精确求解储层孔隙度的问题难以求取岩石骨架的问题，大大降低了获取复杂岩性岩石骨架的成本，提高了储层孔隙度的计算精度。
【专利说明】一种地层岩石骨架的测井识别方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油勘探、开发领域，涉及识别储层孔隙度计算的测井技术，具体涉及一种地层岩石骨架的测井识别方法。
【背景技术】
[0002]声速测井和密度测井是最常用的岩性-孔隙度测井方法。想要用孔隙度测井确定地层的岩性和孔隙度，就必须建立声速测井和密度测井的响应方程。
[0003]目前比较流行的声速测井响应方程、密度测井响应方程的形式依次如下:
[0004]
Δ/ = (I — φ)Μηκι + CpiSdf
[0005]
Ρ?}=(\ — φ)Ριη(ι+φΡ?
[0006]由此可得纯岩石的孔隙度为:
[0007]
A/ — /Kt
φ =_
At_f -H,m
[0008]
m — Pb Pma
Ψο —
Pf-Pma
[0009]式中:识为岩石孔隙度，小数；At为测量的岩石声波时差，单位为μ s/m; Atma为岩石骨架声波时差，单位为μ s/m ; Atf为岩石孔隙流体的声波时差,单位为μ s/m 为密度孔隙度，小数；P b为测量岩石的体积密度，单位为g/cm3 ； P ma为岩石骨架密度,单位为g/cm3 ； P f为岩石孔隙流体的体积密度,单位为g/cm3。
[0010]从孔隙度的计算公式可以看出，准确求取岩石声波骨架值或密度骨架值是准确求取地层孔隙度的必要条件。
[0011]对于泥质含量较少的单矿物岩石，岩石的声波骨架或密度骨架比较容易确定，但因油气勘探开发对象复杂化，目的层的岩性趋向复杂，岩石骨架的确定常常成为测井解释的新问题。如火山岩等因火山岩矿物成分不同，不同地区的火山岩岩石骨架存在不一致现象，如表I (克拉玛依油田不同火山岩孔隙度关系式和岩电参数(据徐春华等，2007))所示。该问题亟待一种简易且准确的测井分析方法加以解决。
通_^ Af关系式_^ O,关系式_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]现今解决方案主要是元素测井及取心分析获取岩石骨架，上述方法不但成本高，而且难以在大工区全面使用，需要低成本方法的替代。
【发明内容】
[0015]本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种地层岩石骨架的测井识别方法，操作方便、结论可靠。
[0016]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0017]一种地层岩石骨架的测井识别方法，包括:
[0018]寻找电阻率趋于无穷大时的深度点，将该深度点的测井值作为岩石骨架值；所述岩石骨架值包括声波时差、补偿密度及补偿中子测值；
[0019]对于有岩心分析实验的探区，进行岩石骨架值的检验分析，得到通过岩心实验验证了的岩石骨架值；
[0020]将所述通过岩心实验验证了的岩石骨架值应用到同岩性未知探区。
[0021]所述岩石骨架值的检验分析包括:
[0022](I)、将所述岩石骨架值与利用岩心分析孔隙度与声波或密度交会得到的岩石骨架值做对比分析，得到两者的一致性；
[0023](2)、将所述岩石骨架值输入孔隙度计算公式，求取地层孔隙度；在已知取心井中，根据岩心分析的孔隙度对所求得的地层孔隙度的计算精度进行再检验。
[0024]所述利用岩心分析孔隙度与声波或密度交会得到的岩石骨架值是这样实现的:
[0025]把岩心分析孔隙度按岩性进行分类:在同一种岩性下，根据岩心分析孔隙度的深度值，在测井数据中找到该深度下相对应的声波测井值或密度测井值；
[0026]把岩心分析孔隙度值和所述声波测井值做二维交会图，然后用直线拟合后，得到y=kx+b的关系，其中y指代声波时差，X指代孔隙度，当孔隙度X为零时，b就是声波时差骨架值；
[0027]同样，把岩心分析孔隙度值和所述密度测井值做二维交会图，然后用直线拟合后，得到y = kx+b的关系，其中y指代密度，X指代孔隙度，当孔隙度X为零时，b就是密度骨架值；
[0028]如果有岩心分析的视密度，则直接用视密度替代测井曲线数据中得到的密度值。
[0029]所述孔隙度计算公式如下:
[0030]
At-At
φ —-'^―
^t/ -
[0031]
— Pb— Pme
——-
Pf — Pma
[0032]其中，Δ/= (I — φ、Isima + φΜ?
[0033]
Pb = (PhPf
[0034]式中:炉为岩石孔隙度，小数；At为测量的岩石声波时差，单位为μ s/m; Atma为岩石骨架声波时差，单位为P s/m ； Δ tf为岩石孔隙流体的声波时差,单位为μ s/m 为密度孔隙度，小数；P b为测量岩石的体积密度，单位为g/cm3 ； P ma为岩石骨架密度,单位为g/cm3 ； P f为岩石孔隙流体的体积密度,单位为g/cm3。
[0035]所述计算精度是指利用岩石骨架值计算得到的地层孔隙度与岩心分析孔隙度一致性的高低。
[0036]所述根据岩心分析的孔隙度对所求得的地层孔隙度的计算精度进行再检验是这样实现的:
[0037]将计算得到的地层孔隙度与岩心分析孔隙度做相对误差分析，如果相对误差值小于最低参考值，则所述岩心骨架值即为通过岩心实验验证了的岩石骨架值。
[0038]所述最低参考值取10 %。
[0039]所述将所述通过岩心实验验证了的岩石骨架值应用到同岩性未知探区是这样实现的:
[0040]将所述通过岩心实验验证了的岩石骨架值代入所述孔隙度计算公式，得到同岩性未知探区的孔隙度；所述同岩性未知探区是指与所述有岩心分析实验的探区的岩性相同的井，该探区的声波时差骨架值或者密度骨架值或者中子骨架值是未知的。
[0041]所述电阻率趋于无穷大是指地层电阻率大于2000欧姆米。
[0042]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0043]本发明解决了对于目的层岩石骨架不明确或矿物成分复杂的地层，不能精确求解储层孔隙度的问题难以求取岩石骨架的问题；
[0044]本方法可操作性强，利用该方法计算的孔隙度，经已知取心井的岩心分析孔隙度加以验证，研究结论准确可靠，大大降低了获取复杂岩性岩石骨架的成本，提高了储层孔隙度的计算精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1-1是测井曲线识别地层中凝灰岩的岩石骨架图。
[0046]图1-2是测井曲线识别地层中流纹岩的岩石骨架图。
[0047]图2-1是流纹岩的岩心分析密度与孔隙度关系图。
[0048]图2-2是凝灰岩的岩心分析密度与孔隙度关系图。
[0049]图3是X井测井解释孔隙度与岩心分析的孔隙度对比图。
[0050]图4是本发明方法的步骤框图。
[0051]图5是X井计算的孔隙度与岩心分析孔隙度相对误差示意图。
【具体实施方式】
[0052]下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
[0053]地层岩石骨架的求取对于准确求取地层孔隙度来说，一向是测井解释中的重点和难点。由于目的层岩石骨架不明确或矿物成分复杂，而采用元素测井或取心分析获取岩石骨架，不但成本高，而且难以在大工区全面使用，所以研究用测井曲线推测所研究地层的岩石骨架，是一条新的途径。该方法的依据是致密地层孔隙度趋于零，且电阻率趋于无穷大，此时认为该测点的孔隙度是可以忽略不计的，因此该测点可视为地层岩石骨架点。这种方法可操作性强，并且在致密砂岩、碳酸盐岩和火成岩储层中都会有较好的应用价值，提供可靠的地层岩石骨架求取方法。
[0054]本发明是这样实现的:对于目的层岩石骨架不明确或矿物成分复杂地层，可尝试采用测井曲线推测所研究地层的岩石骨架。其推测依据是致密地层孔隙度趋于零，且电阻率趋于无穷大，此时认为该测点的孔隙度是可以忽略不计的，因此该测点可视为地层岩石骨架点。利用该方法得到的地层岩石骨架值，可与利用岩心分析孔隙度与声波或密度交会得到的骨架值做对比；利用该方法计算的孔隙度精度，可以采用已知取心井的岩心分析孔隙度加以验证，从而实现对于未知岩石骨架地层的孔隙度精确计算的目的。
[0055]岩石骨架的测井识别:纯岩性点所对应的最低孔隙度测井值可视为接近岩石骨架的测井值(该岩石骨架测井值是理论推测的值，该值已被大量实验数据证实。如图2-1和图2-2所示)。当其对应的电阻率趋于无穷大时，可认为孔隙度忽略不计，这一深度点的测井值(即声波时差、补偿密度及补偿中子测值)可视为岩石骨架值。
[0056]如图4所示，本发明方法包括:
[0057](I)岩石骨架值的测井确定:实际应用中读取地层电阻率大于2000欧姆米的深度点所对应的声波时差、补偿密度及补偿中子测值(这三个值都是从测井曲线中获得的)，这三个值即为岩石骨架值；根据测井曲线质量或其他方面综合来看。如果这三条曲线质量都非常好，可以读出三个骨架值；如果存在测井曲线质量问题，则选取质量合格的测井曲线，读取骨架值。
[0058](2)岩石骨架值的检验分析。该验证分为两步:
[0059]一、将上述方法确定的岩石骨架值与利用岩心分析孔隙度与声波或密度交会得到的岩石骨架值(岩心分析孔隙度与声波交会是这样得到岩石骨架的:首先要把岩心分析孔隙度按岩性不同分类。在同一种岩性下，根据岩心分析孔隙度的深度值，在测井数据中找到该深度下相对应的声波测井值。然后把岩心分析孔隙度值和声波测井值做二维交会图，一般会看到岩性分析孔隙度值随着声波时差的增大而增大，两者近似成线性关系。用直线拟合后，得到I = kx+b的关系。一般y指代声波时差，X指代孔隙度。那么当孔隙度X为零时，b就是声波时差骨架值。同样，岩心分析孔隙度与密度交会也是这样得到密度骨架值的。当然如果有岩心分析的视密度，可以直接用视密度替代测井曲线数据中得到的密度值。)做对比分析(比较直接通过测井曲线得到的岩石骨架值也就是本次方法介绍得到的岩石骨架值和通过岩心分析孔隙度与声波、密度交会得到的岩石骨架值的一致性。通过对比证实本发明方法的可行性。)；
[0060]二、对于有岩心分析实验的探区，将通过岩心实验验证了的岩石骨架值输入孔隙度计算公式，求取地层孔隙度。在已知取心井中，根据岩心分析的孔隙度对上述孔隙度计算精度(岩石骨架计算得到的地层孔隙度与岩心分析孔隙度一致性的高低)进行再检验(将用该种方法计算得到的地层孔隙度与岩心分析孔隙度做相对误差分析，相对误差均值小于10%即可认为用该种方法得到的岩石骨架计算得到的地层孔隙度准确度比较高。如附图5所示，其相对误差均值为9.11% )。
[0061]孔隙度计算公式如下:
[0062]
At-At
φ =-
Δ/, -
[0063]
m _ Pb Pma
ΨΟ _
Pf - P;
[0064]其中—
[0065]
ρ^(1^φ)ριπα+φρ/
[0066]式中:供为岩石孔隙度，小数；Δ t为测量的岩石声波时差,单位为ys/m;Atma为岩石骨架声波时差，单位为P s/m ； Δ tf为岩石孔隙流体的声波时差,单位为μ s/m 为密度孔隙度，小数；P b为测量岩石的体积密度，单位为g/cm3 ； P ma为岩石骨架密度,单位为g/cm3 ； P f为岩石孔隙流体的体积密度,单位为g/cm3。
[0067](3)同岩性未知探区的应用:当上述测井计算孔隙度与岩心分析孔隙度吻合度高(地层孔隙度与岩心分析孔隙度做相对误差分析，相对误差均值小于10%即可认为吻合度高)，满足测井解释精度(地层孔隙度与岩心分析孔隙度做相对误差，其均值小于10%认为是满足测井解释精度)时，可将该方法用于同岩性未知探区(岩性相同的井。读取的骨架值具有一致性即为同岩性。未知是指声波时差骨架值或者密度骨架值或者中子骨架值未知。)的孔隙度测井计算，否则不能使用该方法。只能重新探索其他的方法。
[0068]本发明通过利用测井曲线获取复杂岩性的岩石骨架，解决了对于复杂岩性难以求取岩石骨架的现状，该方法可操作性强，利用该方法计算的孔隙度，经已知取心井的岩心分析孔隙度加以验证，研究结论准确可靠，大大降低了获取复杂岩性岩石骨架的成本，提高了储层孔隙度的计算精度。
[0069]1、测井曲线确定地层岩石骨架
[0070]图1-1和图1-2是测井曲线识别地层岩石骨架的示意图。当致密岩性的电阻率大于2000欧姆米时，可认为其孔隙度可忽略不计，此时的孔隙度测值为岩性骨架值。根据该方法，实际研究中可在测井曲线上读到2类不同的岩性骨架值。密度分别为2.62g/cm3和
2.67g/cm3。后与地质相结合，确认密度骨架为2.62g/cm3的是流纹岩，密度骨架为2.67g/cm3的是凝灰岩(地质通过岩心观察结合岩矿分析，确定该区存在流纹岩和凝灰岩两种主要岩性。测井识别的上述两个骨架的深度点分别在这两种岩性取心深度段内。)。
[0071]2、测井确定的地层岩石骨架与岩心分析孔隙度与密度交会得到的岩石骨架做对比分析
[0072]由图2可知，针对流纹岩，用岩心分析孔隙度与岩心分析密度做交会，得到线性关系为DfiV = -GX)25> + 2'626，相关系数(该线性关系是用岩心分析的孔隙度与岩心分析的密度交会后这些散点拟合出来的。拟合后都会有个相关系数，来表明拟合的吻合度。)R = 0.879。当P = O时，流纹岩密度骨架值为2.626g/cm3,与测井确定的密度骨架2.62g/cm3相吻合。针对凝灰岩，用岩心分析孔隙度与岩心分析密度做交会，得到线性关系为DE' =-0.0295供+ 2.6707，相关系数妒=0.9893。当p = 0时，凝灰岩密度骨架值为2.67g/cm3，与测井确定的密度骨架2.67g/cm3非常吻合。由此可以得出，针对岩石骨架不明确或矿物成分复杂的目的层，用测井曲线确定岩石骨架值的这种方法是准确可信的。
[0073]3、根据岩心分析的孔隙度对用测井确定的岩石骨架计算的孔隙度精度进行再检验。
[0074]由图3可以看出，用测井确定地层岩石骨架计算的孔隙度与岩心分析孔隙度(右数第四栏，黑点所示)基本一致。由此可以得出，用测井确定的地层岩石骨架准确可靠，大大降低了获取复杂岩性岩石骨架的成本，提高了储层孔隙度的计算精度。
[0075]上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述【具体实施方式】所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
【权利要求】
1.一种地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述方法包括: 寻找电阻率趋于无穷大时的深度点，将该深度点的测井值作为岩石骨架值；所述岩石骨架值包括声波时差、补偿密度及补偿中子测值； 对于有岩心分析实验的探区，进行岩石骨架值的检验分析，得到通过岩心实验验证了的岩石骨架值； 将所述通过岩心实验验证了的岩石骨架值应用到同岩性未知探区。
2.根据权利要求1所述的地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述岩石骨架值的检验分析包括: (1)、将所述岩石骨架值与利用岩心分析孔隙度与声波或密度交会得到的岩石骨架值做对比分析，得到两者的一致性； (2)、将所述岩石骨架值输入孔隙度计算公式，求取地层孔隙度；在已知取心井中，根据岩心分析的孔隙度对所求得的地层孔隙度的计算精度进行再检验。
3.根据权利要求2所述的地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述利用岩心分析孔隙度与声波或密度交会得到的岩石骨架值是这样实现的: 把岩心分析孔隙度按岩性进行分类:在同一种岩性下，根据岩心分析孔隙度的深度值，在测井数据中找到该深度下相对应的声波测井值或密度测井值； 把岩心分析孔隙度值和所述声波测井值做二维交会图，然后用直线拟合后，得到I =kx+b的关系，其中y指代声波时差，X指代孔隙度，当孔隙度X为零时，b就是声波时差骨架值； 同样，把岩心分析孔隙度值和密度测井值做二维交会图，然后用直线拟合后，得到I =kx+b的关系，其中y指代密度，X指代孔隙度，当孔隙度X为零时，b就是密度骨架值； 如果有岩心分析的视密度，则直接用视密度替代测井曲线数据中得到的密度值。
4.根据权利要求3所述的地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述孔隙度计算公式如下:
m — — ^ma
—Pb-P,r?
Ψ? —Pf-P , 其中，Λ? = (1-P)AU^AifPh=Q--V)Pnn,+VPf 式中:供为岩石孔隙度，小数；Δ t为测量的岩石声波时差,单位为μ s/m; Atma为岩石骨架声波时差，单位为μ s/m ; Δ tf为岩石孔隙流体的声波时差,单位为μ s/m 为密度孔隙度，小数；P b为测量岩石的体积密度，单位为g/cm3 ； P ma为岩石骨架密度,单位为g/cm3 ；P f为岩石孔隙流体的体积密度，单位为g/cm3。
5.根据权利要求4所述的地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述计算精度是指利用岩石骨架值计算得到的地层孔隙度与岩心分析孔隙度一致性的高低。
6.根据权利要求5所述的地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述根据岩心分析的孔隙度对所求得的地层孔隙度的计算精度进行再检验是这样实现的: 将计算得到的地层孔隙度与岩心分析孔隙度做相对误差分析，如果相对误差值小于最低参考值，则所述岩心骨架值即为通过岩心实验验证了的岩石骨架值。
7.根据权利要求6所述的地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述最低参考值取10%。
8.根据权利要求7所述的地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述将所述通过岩心实验验证了的岩石骨架值应用到同岩性未知探区是这样实现的: 将所述通过岩心实验验证了的岩石骨架值代入所述孔隙度计算公式，得到同岩性未知探区的孔隙度；所述同岩性未知探区是指与所述有岩心分析实验的探区的岩性相同的井，该探区的声波时差骨架值或者密度骨架值或者中子骨架值是未知的。
9.根据权利要求1所述的地层岩石骨架的测井识别方法，其特征在于:所述电阻率趋于无穷大是指地层电阻率大于2000欧姆米。
【文档编号】E21B47/00GK104213899SQ201310218843
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】李 浩, 魏修平, 王丹丹, 冯琼, 陈萍 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院