一种确定页岩地层干酪根含量的方法

一种确定页岩地层干酪根含量的方法
【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干酪根含量 的方法。
【背景技术】
[0002] 页岩油气是存储在泥岩、页岩或者粉砂质较重的细粒沉积岩中的石油或天然气。 由于页岩在矿物组成、物性和渗流特性上与砂岩有很大区别，因此，传统测井解释理论和方 法不适用于页岩油气层。
[0003] 干酪根是页岩地层中的重要组成部分，干酪根含量直接影响吸附气含量，干酪根 含量越多，页岩地层中的吸附气越高。因此，准确识别干酪根的含量可评价页岩地层的生姪 潜力和吸附气量。
[0004]目前有两种页岩地层的干酪根的求解方法，一种是由有机质含量利用经验公式计 算干酪根含量（Thaimar，2011年）；另一种是根据核磁共振测井结合孔隙度测井资料计算 化erron, 2000 年）。
[0005] 前一种方法页岩地层中干酪根与有机质含量关系并不是完全一致，由于受到有机 质成熟度、干酪根性质等方面的影响，不同页岩地区他们之间的转换关系不一样，确定转换 系数需要实验方法和经验方法确定。后一种方法利用核磁共振测井资料获得有效孔隙度大 小，利用补偿声波、岩性密度、补偿中子测井曲线计算出总孔隙度大小，总孔隙度与有效孔 隙度之差为干酪根孔隙度，送种方法存在很大的局限性。例如，在没有采集核磁共振测井资 料的情况下，不能应用后一种方法。
[0006] 因此，亟需一种利用常规测井资料确定页岩地层干酪根含量的方法。

【发明内容】

[0007] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种确定页岩地层干酪根含量的方法，包括 W下步骤：
[0008] 建立由骨架矿物、干酪根和孔隙组成的页岩地层体积模型，其中孔隙包括气体和 水；
[0009] 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；
[0010] 采集实际测井曲线，W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；
[0011] 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 应的测井响应的正演结果曲线；
[0012] 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干酪根体积含量作为确定结果。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述页岩地层体积模型为：
[0014] 单位体积的页岩地层包括局部均匀的多种骨架矿物、干酪根和孔隙，其中孔隙包 括气体和水，满足
[0015]
[0016] 其中V，为第j种骨架矿物体积含量，Vk为干酪根体积含量，Φ,为气体体积含量， Φ?为水的体积含量，N为骨架矿物数量。
[0017] 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：
[001引补偿声波测井曲线响应方程
[001引其中MCj为第j种骨架矿物对应的声波骨架值;A而、ACg、A(；分别是干酪根、气体 和水的声波骨架值；
[0020] 补偿中子测井曲线响应方程
[0021]
[0022] 其中MCNLj为第j种骨架矿物对应的中子骨架值；CNLi(、CNLg、CNU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
[0024]
[002引其中MDENj为第j种矿物对应的密度骨架值；DENk、DENg、DEN"分别是干酪根、气体 和水的密度骨架值；
[0026] 上式中Vj为第j种骨架矿物体积含量，Vi(为干酪根体积含量，为气体体积含 量，为水的体积含量，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：
[002引声波测井响应方程误差
其中，δΔtmf、δΔti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，Φ为孔隙度；
[0029] 补偿中子测井响应方程误差
其中，SCNLmf、 δCNLi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
I其中，δPmf、SP1分别为 泥浆滤液和矿物的补偿密度误差；
[0031] 上式中Vi为第i种骨架矿物体积含量，Φ为孔隙度，N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：
[0033]
[0034] 其中，曰1为第i种测井曲线实际测量值，X= (Vi，…V,，Vk，Φβ，ΦJ为页岩地层体 积含量参数，z为当前测井深度，σ1为第i种测井曲线的测量误差，τ1为构造的第i种测 井曲线响应方程误差，fi(x，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；
[003引gj(X)为X的第j种约束条件，τj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：
[0037]
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，计算使所述目标函数取得最小值的最优体积含量参数 包括：
[00測利用BFGS变尺度法确定搜索方向为焉=-巧点，其中馬为方向矩阵， 鼠二取护踞)表示目标函数的梯度，在搜索方向&上任意一点表示为X= ? ，目标函 数F(x，a)转换为单变量函数Φ(t);
[0040] 利用DSP0W抛物线插值法求取单变量函数Φ(t)的极小值点t。，根据t。确定页岩 地层最优体积含量参数X= (Vi,…Vj,V|(，4g，ΦJ。
[0041] 根据本发明的一个实施例，所述检验所述测井响应的正演结果曲线是否与实际测 井曲线匹配包括；根据实际测井曲线、响应方程误差和测量误差绘制正演曲线的置信区间
，其中为第i种测井曲线实际测量值；0 1和τ1对应为 测量误差和测井曲线响应方程误差；
[0042] 当所述测井响应的正演结果曲线处于正演曲线的置信区间内时，所述检验所述测 井响应的正演结果曲线与实际测井曲线匹配。
[0043] 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%。
[0044] 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。
[0045] 本发明带来了W下有益效果；根据矿物质量解释结果，结合常规测井资料中的补 偿声波、补偿中子和密度测井资料反演计算出页岩地层矿物体积、干酪根体积和孔隙度大 小，可W快速识别页岩地层干酪根含量，减少了岩必实验确定干酪根含量的过程，节省了费 用和时间。
[0046] 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W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0047] 图1是本发明实施例的技术思路示意图；
[0048] 图2是本发明实施例一的确定页岩地层干酪根含量的方法的步骤流程图；
[0049]图3是本发明实施例一的页岩地层体积模型示意图；
[0050] 图4是本发明实施例二的实际工程中某井页岩地层干酪根含量反演结果。
【具体实施方式】
[0051]W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W实施。需要说明的是，只要 不构成冲突，本发明各实施例W及各实施例中的各个特征可W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W在诸如一组计算机可执行指令的计算机系 统中执行，并