一种基于电磁波测量系统的含水孔隙度及矿化度反演方法与流程

本发明属于石油测井领域，特别涉及该领域中的一种基于电磁波测量系统的含水孔隙度及矿化度反演方法。

背景技术：

在油气评价中，流体饱和度(含水饱和度、含油饱和度)直接影响到油气藏储量的多少。利用电阻率测井方法以及阿尔奇公式可以得到地层水饱和度曲线，但是随着油气开发的不断深入，注水、注聚合物成为二次乃至三次采油的主要手段，复杂的地层水矿化度会影响到地层水原始电阻率值，从而使得阿尔奇公式在该情景下无法准确的评价地层水饱和度；随着油田勘探开发程度的不断深入，薄层、薄互层、水淹层的评价已经成为亟待期望被解决的难题，常规测井方法分辨率低、无法准备评价水淹层。鉴于以上问题，20世纪90年代，国外提出高频电磁波介电测井方法，测量曲线分辨率高，可以较好的定性反应薄层、薄互层、水淹层的响应特性。该技术测量得到介电真传播时间以及真衰减曲线，测井分析家利用介电真传播时间、真衰减来描述介质的岩石物理特性，进而利用混合定律来求取地层水孔隙度。

随着测井技术的发展，新型电磁波介电测井系统可直接得到地层的介电常数信息，原来的混合模型不再适合地层水饱和度的求取。对于新型电磁波介电测井系统，需要提出一种新的地层水孔隙度、矿化度反演方法，以达到准确评价地层水孔隙度的目的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于电磁波测量系统的含水孔隙度及矿化度反演方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于电磁波测量系统的含水孔隙度及矿化度反演方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

(1)建立电磁波测量系统的含水孔隙度及矿化度算法模型：

(11)确定地层水电阻率、矿化度与温度的关系：

地层温度单位为摄氏度，符号为t；地层水矿化度单位为ppk，符号为s；地层水介电常数为εw，地层水电导率单位为s/m，符号为σw；

根据实验室内不同矿化度水的测试，给出一组地层水电导率、介电常数的计算公式：

σw(t,s)＝s^0.9(a+bt+cln(s)+dt²+e(lns)²+ftln(s)+...gt³+h(lns)³+it(ln(s)²)+jt²ln(s))(1.a)

其中，a＝0.42882188；b＝0.0034377782；c＝-0.26492245；d＝1.2683641e-05；e＝0.073416435；f＝0.00086709916；g＝-2.865279e-08；h＝-0.0067864623；i＝-0.00012168995；j＝-2.3111426e-06；

εw(t,s)＝a+bt+cs+dt²+es²+fts(1.b)

其中，a＝87.202883；b＝-0.37391532；c＝-0.22340578；d＝0.00061457934；e＝0.00026914318；f＝0.001024344；

将(1.b)进行变形，可得到地层水矿化度s与t，εw之间的关系：

(12)确定介质混合模型：

其中ε代表地层介电常数测量值，r表示地层电阻率测量值，εw(t,s)表示地层水介电常数值，σw(t,s)表示地层水电导率值，ε0表示介电常数为8.852*1e-12，vsh表示泥质含量，rsh表示泥质电阻率，εm表示岩石骨架介电常数，εoil表示油的介电常数，φw表示含水孔隙度，φoil表示含油孔隙度，φtol表示总孔隙度，t表示地层温度，s表示地层水矿化度；

对(3)求取其实部：

令

(2)反演算法过程：

根据测井曲线可以获得不同深度上的温度t，得到地层骨架介电常数εm，泥质含量vsh，以下算法针对单点进行计算：

(21)设置s初始值为1，带入式(1.a)、(1.b)中，得到地层水介电常数以及电导率的值；

(22)将(21)中的结果，带入到式(5)中，得到地层含水孔隙度φw；

(23)将(22)计算的φw代入到式(7)中，得到地层水矿化度s；

(24)重复步骤(21)-(23)，进行迭代计算，直到地层含水孔隙度和矿化度收敛，输出φ和s。

本发明的有益效果是：

(1)不再依赖于交会图的曲线分析方法，利用测量的介电常数、电阻率曲线，可以进行准确的含水孔隙度、地层水矿化度计算；

(2)该方法利用相互迭代的方式，可以快速的得到地层含水孔隙度、地层水矿化度；

(3)该算法用在曲线后处理分析上，具有操作方便、收敛性强的优点。

附图说明

图1是本发明的测井曲线处理流程图；

图2是本发明的算法流程图；

图3是本发明方法的实际处理结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例是一种石油测井领域电磁波测量系统的含水孔隙度及矿化度反演方法，利用电磁波测井装置可以有效的获得电磁波在地层传播中的相位和幅信息，进而得到地层的介电常数(高频电磁波介电常数)和电阻率，本方法利用地层介电常数信息准确的反演地层含水孔隙度和矿化度信息，可以有效的评价地层含水饱和度及含油饱和度信息，模型计算结果准确、适用范围广。

本实施例的目的是建立一种基于电磁波测量含水孔隙度及矿化度反演方法，在测量地层温度曲线、地层饱和度曲线、孔隙度以及泥质含量的基础上，通过地层介电常数曲线得到地层水孔隙度及地层水矿化度信息。

实施例1，如图1，2所示，本实施例公开了一种基于电磁波测量系统的含水孔隙度及矿化度反演方法，包括如下步骤：

(1)建立电磁波测量系统的含水孔隙度及矿化度算法模型：

(11)确定地层水电阻率、矿化度与温度的关系：

地层温度单位为摄氏度，符号为t；地层水矿化度单位为ppk，符号为s；地层水介电常数为εw，地层水电导率单位为s/m，符号为σw；

根据实验室内不同矿化度水的测试，给出一组地层水电导率、介电常数的计算公式：

σw(t,s)＝s^0.9(a+bt+cln(s)+dt²+e(lns)²+ftln(s)+...gt³+h(lns)³+it(ln(s)²)+jt²ln(s))(1.a)

其中，a＝0.42882188；b＝0.0034377782；c＝-0.26492245；d＝1.2683641e-05；e＝0.073416435；f＝0.00086709916；g＝-2.865279e-08；h＝-0.0067864623；i＝-0.00012168995；j＝-2.3111426e-06；

εw(t,s)＝a+bt+cs+dt²+es²+fts(1.b)

其中，a＝87.202883；b＝-0.37391532；c＝-0.22340578；d＝0.00061457934；e＝0.00026914318；f＝0.001024344；

将(1.b)进行变形，可得到地层水矿化度s与t，εw之间的关系：

(12)确定介质混合模型：

其中ε代表地层介电常数测量值，r表示地层电阻率测量值，εw(t,s)表示地层水介电常数值，σw(t,s)表示地层水电导率值，ε0表示介电常数为8.852*1e-12，vsh表示泥质含量，rsh表示泥质电阻率，εm表示岩石骨架介电常数，εoil表示油的介电常数，φw表示含水孔隙度，φoil表示含油孔隙度，φtol表示总孔隙度，t表示地层温度，s表示地层水矿化度；

对(3)求取其实部：

令

(2)反演算法过程：

根据测井曲线可以获得不同深度上的温度t，得到地层骨架介电常数εm，泥质含量vsh，以下算法针对单点进行计算：

(21)设置s初始值为1，带入式(1.a)、(1.b)中，得到地层水介电常数以及电导率的值；

(22)将(21)中的结果，带入到式(5)中，得到地层含水孔隙度φw；

(23)将(22)计算的φw代入到式(7)中，得到地层水矿化度s；

(24)重复步骤(21)-(23)，进行迭代计算，直到地层含水孔隙度和矿化度收敛，输出φ和s。

图3是本实施例方法的实际处理结果图。