CN103345002A

CN103345002A - 一种测井资料获取砂岩卤水层钾离子含量的方法

Info

Publication number: CN103345002A
Application number: CN2013102867435A
Authority: CN
Inventors: 黄华; 张士万; 余嫦娥; 张连元
Original assignee: Logging Co of Sinopec Jianghan Petroleum Engineering Co Ltd; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Jianghan Oilfield Co
Current assignee: Logging Co of Sinopec Jianghan Petroleum Engineering Co Ltd; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Jianghan Oilfield Co
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: CN103345002B

Abstract

本发明涉及到地下卤水勘探开发中卤水品位的评价，具体是利用自然伽马测井获取砂岩卤水层钾离子含量的方法，包括以下步骤：1）在待解释地层进行地球物理测井，包括岩性类测井、物性类测井、自然伽马能谱测井；2）划分砂岩层和纯泥岩，求取砂岩层的泥质含量V_sh；3）计算砂岩层孔隙度φ，划分出砂岩卤水层和干砂层；4）利用自然伽马能谱测井资料取得砂岩卤水层总钾含量K、砂岩卤水层附近纯泥岩的钾含量K_sh和砂岩卤水层附近干砂层的钾含量K_ma；5）求取砂岩卤水层的钾离子质量含量。该发明是一种全新的求取深井卤水中的钾离子含量的方法，具有较高的精度，满足钾离子含量的测井解释需求。

Description

一种测井资料获取砂岩卤水层钾离子含量的方法

技术领域

本发明属于地质勘探领域，涉及到地下卤水勘探开发中卤水品位的评价，特别是利用自然伽马能谱测井资料获取砂岩卤水层钾离子含量方法。

背景技术

在地下卤水勘探开发中，通过钻井钻开地层后，利用测井获得的资料解释卤水层，评价卤水的品位（矿化度和微量元素含量的高低），是下步开展试水的重要工作。目前利用测井资料划分砂岩类型的水层已经十分成熟，包括利用自然电位（SP）、自然伽马（GR）、井径（CAL）、光电吸收截面指数（PE）等岩性测井资料划分砂岩层，然后利用声波时差（AC）、密度（DEN）、中子（CNL）等物性测井资料划分水层和干层。

卤水的利用基本上是以利用其中微量稀散元素（B、Li、K、Br等）为主，因此对其中微量元素的计算，是对深层砂岩卤水品位评价的重要内容。目前未见地球物理测井资料求取卤水层中的微量元素包括钾离子含量的计算方法。

发明内容

本发明为填补在卤水勘探开发中利用测井资料获取砂岩卤水层中钾离子含量方法的空白，提供了一种利用测井资料获取砂岩卤水层钾离子含量的方法，以获得更多在在开展试水工作前对深井砂岩卤水层品位的评价数据。

本发明技术方案如下：

一种测井资料获取砂岩卤水层钾离子含量的方法，包括以下步骤：

1）在待解释地层进行地球物理测井，包括岩性类测井、物性类测井、自然伽马能谱测井；

2）利用岩性类测井资料，划分砂岩层和纯泥岩，求取砂岩层的泥质含量V_sh；

3）利用物性类测井资料，计算砂岩层孔隙度φ，划分出砂岩卤水层和干砂层；

建立体积模型：砂岩卤水层体积为泥质、砂岩骨架和砂岩孔隙中卤水体积之和，且三者体积为一个单位，以此得出砂岩体积百分含量1-V_sh-φ；

4）利用自然伽马能谱测井取得砂岩卤水层总钾含量K、砂岩卤水层附近纯泥岩的钾含量K_sh和砂岩卤水层附近干砂层的钾含量K_ma；

在体积模型下建立方程：K=(1-φ-V_sh)K_ma+φK_w+V_shK_sh；

5）利用V_sh、φ、K、K_sh、K_ma，求取砂岩卤水层的钾离子质量含量K_k：

K_k=[K-(1-φ-V_sh)K_ma-V_shK_sh]

进一步求取砂岩卤水层体积含量，还包括以下步骤：

通过试验建立地区卤水矿化度与卤水密度的一般函数关系；

ρ=0.0006C+1.0006，其中ρ为卤水的密度，g/cm³，C为卤水矿化度，g/L；

利用测井资料求取卤水矿化度C，进而计算卤水密度ρ；

再利用步骤5）所得钾离子质量含量求取钾离子体积百分含量K_v：；

计算方程为：K_v=K_k.（0.0006C+1.0006）×10⁶，K_v单位mg/L，C单位g/L。

上述步骤4）中选择砂岩卤水层附近纯泥岩的钾离子含量代替体积模型中泥质的钾离子含量K_sh，选择砂岩卤水层附近干砂层的钾离子含量代替砂岩骨架的钾离子含量K_ma。

地球物理测井应该包括以下几种类型。岩性类测井包括自然伽马（GR）、井径（CAL）、光电吸收截面指数（PE）等测井；物性类测井包括声波（AC）、密度（DEN）、中子孔隙度（CNL）等测井；求取钾离子含量重要测井自然伽马能谱测井；以上测井数据经过测量后，进行测井资料处理。

自然伽马能谱测井可以直接求取地层中铀、钍、钾的含量。自然伽马能谱测井的理论基础地层中存在的放射性核素，主要是天然放射性核素，这些核素又分放射系和非放射系的天然放射性核素。放射系为钍系、铀系和锕铀系，但锕铀系的头一个核素U²³⁵在自然界中的丰度很低，其放射性贡献甚微，不予考虑。非放射系的天然放射性核素主要是Rb⁸⁷和K⁴⁰，但是Rb⁸⁷无伽马辐射。所以在研究地层中的自然伽马能谱主要是U²³⁸、Th²³²放射系和K⁴⁰放射的伽马射线能谱。

铀系和钍系在放射性平衡状态下系内核素的原子核数的比例关系是确定的，因此不同能量伽马的相对强度也是确定的，因此我们可以分别在这两个系中选出某种核素的特征核素伽马射线的能量来分别识别铀和钍。这种被选定的某种核素称为特征核素，它发射的伽马射的能量称为特征能量，在自然伽马能谱测井中，通常选用铀系中的Bi214发射的1.76MeV的伽马射线来识别铀，选用钍系中的Tl208发射的2.62MeV的伽马射线来识别钍，用1.46MeV的伽马射线来识别钾。当我们把伽马射线按我们所选定的特征能量分别计数，那么这就叫测谱。因而将测得的自然伽马能谱转换成地层的铀、钍、钾的含量，并计录在磁带上或以连续测井曲线的形式输出，这就是自然伽马能谱测井。

在此数据基础上，将地层中的砂岩卤水层抽象成一个体积模型，即整个体积是由泥质、砂岩骨架和砂岩孔隙中卤水组成，三者体积为一个单位，其中泥质的体积V_sh在步骤2）中可以求出，卤水的体积φ在步骤3）中可以求出，因此砂岩的体积为1-V_sh-φ（见附图1）。

砂岩卤水层中所测得的钾含量是砂岩孔隙中的卤水层、泥质含量、砂岩骨架所含钾含量的综合响应。因此其测井相应方程为：

K=(1-φ-V_sh)K_ma+φK_w+V_shK_sh………………………………………………(1)

式中：K—自然伽马能谱测井中钾的测井值，无量纲；K_ma—砂岩骨架钾含量，无量纲；V_sh—地层的泥质含量，无量纲；φ—砂岩孔隙度，无量纲；K_w—卤水中单位体积钾离子的含量，无量纲；K_sh—泥质的钾含量（由于各地区砂岩骨架的钾含量不同，不是一个固定值，选取解释的选择砂岩卤水层附近纯泥岩的钾离子含量代替体积模型中泥质的钾离子含量K_sh，选择砂岩卤水层附近干砂层的钾离子含量代替砂岩骨架的钾离子含量K_ma）。

设K_k=φK_w……………………………………………………………………(2)

式中：K_K—孔隙中卤水钾离子含量，无量纲。

联合（1）和（2）式可以求出：

K_k=[K-(1-φ-V_sh)K_ma-V_shK_sh]…………………………………………………(3)

式中，V_sh、φ、K、K_ma、K_sh均已知，以此求出卤水层的钾离子质量百分含量（无量纲）。

特别的，在得到质量含量的基础上，还能进一步求取体积含量。

设卤水的质量为m，密度为ρ，则钾离子的体积含量：

K_v=（K_k.m)/（m/ρ）=K_k.ρ……………………………………(4)

卤水的密度与矿化度密切相关，通过试验制作图板建立卤水矿化度和卤水密度的一般函数关系函数后，利用卤水矿化度，可以求取卤水的密度:

ρ=0.0006C+1.0006…………………………………………………………(5)

式中：ρ—卤水的密度，g/cm³；C—卤水矿化度，g/L。

联合（4）和（5）式后求得：

K_v=K_k.（0.0006C+1.0006）…………………………………………………(6)

式中：K_v—卤水钾离子体积含量，g/cm³；K_k—卤水钾离子质量百分含量，无量纲；C—卤水矿化度，g/L。

按照钾离子体积含量的单位习惯是mg/L，将（6）式变换单位后得到：

K_v=K_k.（0.0006C+1.0006）×10⁶…………………………………………(7)

式中：K_v—卤水钾离子体积含量，mg/L；K_k—卤水钾离子质量百分含量，无量纲；C—卤水矿化度，g/L。

在制作卤水矿化度和卤水的密度一般函数关系函数基础上，利用技术手段测得卤水矿化度C后，再用自然伽马能谱求得的卤水质量含量K_k，两者代入（7）中求取卤水的体积含量。

本发明的有益效果为：

（1）填补了在卤水勘探开发中利用测井资料评价砂岩卤水中钾离子含量方法的空白。

（2）该方法为单井快速评价砂岩卤水层中钾离子提供了较好的方法，为下步开展卤水井优选高品位的富钾卤水层进行试水提供了条件。

附图说明

图1：砂岩卤水层体积模型图；

图2：资深1井自然伽马能谱测井计算卤水层钾离子含量图；

图3：江汉盆地卤水矿化度与卤水密度关系图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

资深1井3909.4-3911.8m和3916.0-3922.4m为一砂岩卤水层（见附图2），两层声波时差为213～227μs/m，密度为2.52～2.45g/cm³。选取密度计算孔隙度，通过计算泥质含量V_sh平均为0.15，孔隙度平均为9.6%和9.8%（见下表），通过电阻率计算矿化度为253.22g/L；然后利用本地区卤水矿化度和密度的函数关系式（见附图3）计算卤水层密度，求得卤水层密度为1.153g/cm³；砂岩的钾骨架值K_ma=1.05%，泥岩的钾测量值K_sh=3.2%，运用以上公式计算得到两层的钾离子体积含量分别为6.75g/L和6.83g/L，两者平均含量为6.79g/L。试水资料实验室测定的钾离子含量为7.47g/L。通过对比试水资料，钾离子含量的绝对误差为0.68g/L，相对误差为9.13%，具有一定的精度，满足钾离子含量的测井解释需求。

Claims

1.一种测井资料获取砂岩卤水层钾离子含量的方法，包括以下步骤：

建立体积模型：砂岩卤水层体积为泥质、砂岩骨架和砂岩孔隙中卤水体积之和，且三者体积为一个单位，以此得出砂岩体积1-V_sh-φ；

4）利用自然伽马测井取得砂岩卤水层总钾含量K、砂岩卤水层附近纯泥岩的钾含量K_sh和砂岩卤水层附近干砂层的钾含量K_ma；

在体积模型下建立方程：K=(1-φ-V_sh)K_ma+φK_w+V_shK_sh；

5）利用V_sh、φ、K、K_sh、K_ma，求取砂岩卤水层的钾离子质量含量K_k；

方程为：K_k=[K-(1-φ-V_sh)K_ma-V_shK_sh]。

2.如权利要求1所述一种测井资料获取砂岩卤水层钾离子含量的方法，其特征在于还包括以下步骤：

通过试验建立地区卤水矿化度与卤水密度的一般函数关系：

利用测井资料求取卤水矿化度C，进而计算卤水密度ρ；

再利用步骤5）所得钾离子质量含量K_k计算得到钾离子体积含量K_v：；

3.如权利要求1或2所述一种测井资料获取砂岩卤水层钾离子含量的方法，其特征在于步骤4）中选择砂岩卤水层附近纯泥岩的钾离子含量代替体积模型中泥质的钾离子含量K_sh，选择砂岩卤水层附近干砂层的钾离子含量代替砂岩骨架的钾离子含量K_ma。