一种气井出水层位的识别模型的构建方法及识别方法与流程

1.本发明涉及气井出水层位的识别技术领域，具体涉及了一种气井水层位的识别模型的构建方法及识别方法。


背景技术：

2.全球已探明的碳酸盐岩油气储量主要分布在台地边缘(占56.2％，生物礁滩)和台地内部(占35％，台内礁、滩和台内白云岩)，碳酸盐岩礁滩气藏近年来一直是增储上产的重要勘探领域。生物礁厚度大，非均质性强，气水分布复杂，现有技术手段难以准确识别气井的出水层位，制约着碳酸盐岩礁滩相气藏的高效勘探开发。
3.目前，近年来，国内外学者对气井出水层位识别的研究主要聚焦在不稳定试井分析、stiff相图、离子浓度差异分析等方面，基于施工作业安全等因素的影响，通过生产测井判断气井出水层位的方法在深层气藏应用受到很大制约，也有国内学者通过水分析化验资料建立bf图版识别多层合采井的出水层位，但是，忽略了对水分析化验资料的筛选将导致出水层位识别结果的可靠性不强。例如《水侵识别技术在水驱气田的应用》中公开，通过根据地层水化学分析数据绘制出不同地质层位的离子浓度分布bf标准图版，将气井地层水离子浓度图与bf标准图版进行分析比对，以此开展出水层位判断，没有充分考虑水分析化验数据的可靠性，忽略了水分析化验资料数据资料的可靠性筛选，直接影响了分析结果的准确度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术存在气井出水层位的识别方法操作难度大，识别结果精确度不高的问题，提供一种气井水层位的识别模型的构建方法及识别方法。本发明国建识别模型过程中，以可靠的地层水化学分析数据为支撑，以正负离子反应数量平衡原理为手段，分析不同地层产出水的化学特征，建立蒂克尔图模板，通过相同水文地质条件区域蒂克尔图面积大小具有唯一性进行对比分析，实现气井产水层位快速精准识别，方法简单，操作过程便捷。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种气井出水层位的识别模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.步骤1、绘制某层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图：
8.步骤11、对选取层位的地层水进行检测，确定出水中的离子类型、各种离子的浓度值、各种离子的反应系数值；
9.步骤12、计算出地层水中各种离子的反应值，将所有正离子反应值进行求和，得到第一求和值；将所有负离子反应值进行求和，得到第二求和值；
10.步骤13、计算出地层水中第一求和值和第二求和值的差值绝对值rv，若rv≤设计值的地层水水质分析结果判定为有效水质分析数据，若rv＞设计值，则需要重新取该层位的地层水计算出rv，直至rv≤设计值，得到有效水质分析数据；
11.步骤14、将有效水质分析数据中正负离子反应值绘制在坐标系统中，连线建立封闭的蒂克尔图；
12.步骤2、按照所述步骤1相同的方法绘制出不同地质层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，即得到气井出水层位的识别模型。
13.本发明提供了一种气井出水层位的识别模型的构建方法，在构建过程中，首先绘制某层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，然后按照相同的方法将不同层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，即得到了气井出水层位的识别模型。在构建蒂克尔图过程中，本发明以正负离子反应数量平衡原理为手段，并将rv值≤设计值作为判断有效水质分析数据的标准，进行了水分析化验资料数据资料的可靠性筛选，构建过程操作简单，通过相同水文地质条件区域蒂克尔图面积大小具有唯一性进行对比分析，实现气井产水层位快速精准识别。
14.进一步的，所述气井是碳酸盐岩气井或砂岩气井。碳酸盐岩气井或砂岩气井中的主要正负离子相似度大，可采用本发明提供的识别模型和识别方法。
15.进一步的，所述步骤1还可以被替换为：可以同时测某层位多组地层水的正负离子反应值，计算每组地层水中rv值与设计值的关系，依次判断是否为有效水质分析数据，然后任选一组有效水质分析数据进行蒂克尔图的绘制。多组同时测试，效率更快，可快速筛选出有效水质分析数据。
16.进一步的，所述气井出水中正离子主要包括ca
2+
、mg
2+
、k
+
和na
+
，四种正离子含量占全部正离子摩尔含量的99.5％以上；负离子主要包括co
32-、hco
3-、cl-和so
42-，四种负离子含量占全部负离子摩尔含量的99.5％以上。
17.进一步的，所述步骤1中，绘制某层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图时，正离子为ca
2+
、mg
2+
、k
+
和na
+
；负离子为co
32-、hco
3-、cl-和so
42-。
18.进一步的，所述步骤14中，将ca
2+
+mg
2+
、k
+
+na
+
、co
32-+hco
3-、cl-、so
42-的离子反应值绘制在6个坐标轴的坐标系统，建立封闭的蒂克尔图。建立封闭的蒂克尔图后，气井中每个层位的蒂克尔图面积大小均不同，具有指纹识别唯一性，通过相同水文地质条件区域蒂克尔图面积大小具有唯一性进行对比分析，实现气井产水层位快速精准识别，运用6个坐标轴的坐标系统，制备的蒂克尔图棱角分明，便于后期识别时面积的计算，方法简单，操作过程便捷。
19.进一步的，所述步骤14中，将co
32-+hco
3-的离子反应值标定在水平横坐标的刻度上；然后按逆时针顺序依次将ca
2+
+mg
2+
、k
+
+na
+
、cl-、so
42-的离子反应值分别标定在其余5个坐标轴的刻度上。经过发明人大量的实验研究发现，采用这种方式的正离子、负离子的离子反应值组合方式以及在6个坐标轴上的标定顺序，制备出来的蒂克尔图形状棱角分明度更高，便于后期面积的计算，不同层位的蒂克尔图面积大小均不同，具有指纹识别唯一性，便于快速精确的识别气井出水层位。
20.进一步的，所述步骤13中，设计值为0.15～0.3。经过发明人大量的实验研究探索，设计值对于整个识别模型的构建过程效果有着密切的关系，设计值过大，识别的误差大，精准度不高，例如设计值为0.5，能达到rv值≤0.5的出水分析概率过大，里面会有着一些受到污染的出水也会达到这个范围，就会导致误差大；但是设计值也不能过小，过小的话对出水层水质要求过高，有着气井不一定有合适的有效数据，导致识别过程繁琐，识别成功率不
高。优选地，所述步骤13中，设计值为0.15～0.2。更优选地，所述步骤13中，设计值为0.2。
21.本发明的另一目的是为了提供利用上述识别模型对气井出水层位的识别方法。
22.一种上述识别模型对气井出水层位的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
23.步骤a、采用上述气井出水层位的识别模型的构建方法绘制出不同地质层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，每个地质层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图采用的绘制过程一样；
24.步骤b、采用所述步骤a的绘制过程，绘制出待识别地层水的正负离子反应值的蒂克尔图；
25.步骤c、将所述步骤b得到的待识别地层水的正负离子反应值的蒂克尔图与所述步骤a得到的不同地质层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图进行面积大小对比，通过面积大小的唯一性，找出对应的地质层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，实现气井出水层位的识别。
26.本发明提供的识别方法，操作简单，建立识别模型后，气井中每个层位的蒂克尔图面积大小均不同，具有指纹识别唯一性，通过相同水文地质条件区域蒂克尔图面积大小具有唯一性进行对比分析，实现气井产水层位快速精准识别，方法简单，操作过程便捷。
27.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
28.1、本发明提供了一种气井出水层位的识别模型的构建方法，在构建过程中，首先绘制某层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，然后按照相同的方法将不同层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，即得到了气井出水层位的识别模型。在构建蒂克尔图过程中，本发明以正负离子反应数量平衡原理为手段，并将rv值≤设计值作为判断有效水质分析数据的标准，进行了水分析化验资料数据资料的可靠性筛选，构建过程操作简单，通过相同水文地质条件区域蒂克尔图面积大小具有唯一性进行对比分析，实现气井产水层位快速精准识别。
29.2、本发明提供的识别方法，操作简单，建立识别模型后，气井中每个层位的蒂克尔图面积大小均不同，具有指纹识别唯一性，通过相同水文地质条件区域蒂克尔图面积大小具有唯一性进行对比分析，实现气井产水层位快速精准识别，方法简单，操作过程便捷。
附图说明
30.图1是实施例1中绘制的a组层位出水的正负离子反应值的蒂克尔图。
31.图2是实施例1中绘制的b组层位出水的正负离子反应值的蒂克尔图。
32.图3是实施例1中绘制的c组层位出水的正负离子反应值的蒂克尔图。
33.图4是实施例1中绘制的待识别地层水的正负离子反应值的蒂克尔图。
34.图5是实施例2中绘制的b组层位出水的正负离子反应值的蒂克尔图。
35.图6是实施例3中绘制的b组层位出水的正负离子反应值的蒂克尔图。
具体实施方式
36.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不
用于限定本发明。
38.实施例1
39.四川盆地东北部某气田某研究区内，碳酸盐岩斜坡带生物礁滩广泛发育，气水分布复杂，边(底)水存在形式多样，产水气井产水来源难以有效识别，成为了勘探开发生产面临的重要难题。
40.本实施例提供了一种基于正负离子反应数量平衡原理的气井出水层位识别方法，经查资料得知所测气井有三个不同层位，分别为a组层位、b组层位和c组层位，为此包括以下步骤：
41.步骤1、绘制a组层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图：
42.步骤s1：选取a组层位中多组气井出水，通过实验测试，对每组地层水确定出水中的离子类型、各种离子的浓度值；其中一组地层水的测试结果如表1所示。
43.表1
[0044][0045]
步骤s2：通过对地层水进行实验测试，对每组地层水确定出各种离子的反应系数值，其中一组地层水的测试结果如表2所示；
[0046]
表2
[0047]
[0048][0049]
步骤s3：计算出每组地层水中各种离子的反应值，将各种离子反应系数值与离子浓度数值一一对应，计算出各种离子的反应值(即：离子浓度与离子反应系数值的乘积)；其中一组地层水a中各种离子的反应值如下所示：
[0050]
钙，ca
2+
离子的反应值＝2843.60
×
0.0499
[0051]
镁，mg
2+
离子的反应值＝371.77
×
0.0823
[0052]
钠，na
+
离子的反应值＝943.46
×
0.0435
[0053]
碳酸氢根，hco
3-离子的反应值＝380.83
×
0.0164
[0054]
硫酸根，so
42-离子的反应值＝300.84
×
0.0208
[0055]
氯，cl-离子的反应值＝7125.84
×
0.0282
[0056]
步骤s4：将所有化学价位为正值的离子的反应值进行求和，得到地层水所有正离子反应值；其中一组地层水a中结果如下：
[0057]
2843.60
×
0.0499+371.77
×
0.0823+0.00
×
0.0358+943.46
×
0.0435＝213.53
[0058]
步骤s5：将所有化学价位为负值的离子的反应值进行求和，得到地层水所有负离子反应值；其中一组地层水a中结果如下：
[0059]
380.83
×
0.0164+300.84
×
0.0208+7125.84
×
0.0282＝213.45
[0060]
步骤s6：计算出每组地层水中第一求和值和第二求和值的差值绝对值rv，其中一组地层水a中，计算地层水正离子反应值与地层水负离子反应值的差值(即：rv差值)；
[0061]
rv差值＝213.53-213.45＝0.08；
[0062]
步骤s7：根据正负离子平衡原理：地层水中的正负离子存在的数量应该是基本相等的，将rv差值小于0.2的地层水水质分析结果判定为有效水质分析数据，得到若干组有效水质分析数据，选取任一有效组别有效水质分析数据；
[0063]
其中一组地层水a：rv差值＝213.53-213.45＝0.08《0.2，判断地层水水质分析结果判定为有效水质分析数据。
[0064]
步骤s8：选取地层水a的数据为有效的水质分析数据，将(ca
2+
+mg
2+
、k
+
+na
+
、co
32-+hco
3-、cl-、so
42-)的离子反应值按逆时针依次标定在6个坐标轴的坐标系统，建立蒂克尔图；
[0065]
1)确定出(ca
2+
+mg
2+
、k
+
+na
+
、co
32-+hco
3-、cl-、so
42-)的离子反应值如下所示。
[0066]
ca
2+
+mg
2+
，离子反应值是：2843.60
×
0.0499+371.77
×
0.0823＝172.492311
[0067]k+
+na
+
，离子反应值是：943.46
×
0.0435＝41.04051
[0068]
co
32-+hco
3-，离子反应值是：380.83
×
0.0164＝6.245612
[0069]
cl-，离子反应值是：200.948688
[0070]
so
42-，离子反应值是：300.84
×
0.0208＝6.257472
[0071]
2)选择将ca
2+
+mg
2+
的离子反应值6.245612标定在水平横坐标的刻度上面。
[0072]
3)依次按逆时针顺序，选择将ca
2+
+mg
2+
(172.492311)、k
+
+na
+
(41.04051)、cl-(200.948688)、so
42-(6.257472)的离子反应值标定在坐标轴的刻度上面。
[0073]
4)按co
32-+hco
3-、ca
2+
+mg
2+
、k
+
+na
+
、cl-、so
42-的顺序，将标定在坐标轴上的离子反应值刻度点依次连线，形成一个封闭图形，如图1所示，即完成该层位地层水蒂克尔图的建立。
[0074]
步骤s9：重复上述步骤s1至s8，绘制b组和c组层位地层水的蒂克尔图，如图2和图3所示；
[0075]
其中b组有效分析数据为：钙离子的离子反应值为48.24，镁离子的离子反应值为5.02；钾离子的离子反应值是0.03，钠离子的离子反应值为672.18；碳酸根的离子反应值为0.03；碳酸氢根的离子反应值为54.13；氯离子的离子反应值是669.7；硫酸根的离子反应值为1.5。
[0076]
其中c组有效分析数据为：钙离子和镁离子的离子反应值之和为65.58，钾离子合钠离子的离子反应值之和为是400.16；碳酸根和碳酸氢根的离子反应值为6.55；氯离子的离子反应值是455.13；硫酸根的离子反应值为4.17。
[0077]
步骤s10：按照所述步骤s1至s8相同的方法绘制出待识别地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，如图4所示，与所述步骤s9得到的三组地质层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图进行面积对比，通过面积大小的唯一性，找出对应的地质层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，实现气井出水层位的识别。
[0078]
按照上述相同的方法绘制出待识别地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，如图4所示，a组和b组正负离子反应值的蒂克尔图进行面积对比，通过面积大小的唯一性，找出对应的地质层位地层水的正负离子反应值的蒂克尔图，实现气井出水层位的识别。
[0079]
实施例2
[0080]
实施例2调整了实施例1中b组有效分析数据中离子反应值在坐标轴位置，从图5中可以看出，得到了封闭蒂克尔图。
[0081]
实施例3
[0082]
实施例3实施例1中b组有效分析数据中坐标轴的数量，将6个坐标轴改为8个坐标轴，从图6中可以看出，得封闭的图。
[0083]
对比可以看出，采用实施例1的这种方式的正离子、负离子的离子反应值组合方式以及在6个坐标轴上的标定顺序，制备出来的蒂克尔图棱角更加分明，便于后期识别时面积计算。
[0084]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。