CN103792575A - 一种去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法，该方法包括：对区域内的井进行阵列声波测井，按照阵列声波资料处理的标准流程进行计算分析，求取出体积压缩系数、泊松比曲线；对于岩性相近的地层，根据体积压缩系数与泊松比的相对镜像关系，采用重叠法对储层的流体性质进行识别；对于岩性差异较大的地层，根据光电吸收截面指数PE、泥质含量、其他岩性成分含量进行去骨架影响校正，重建体积压缩系数、泊松比之间的相对镜像关系，进而对储层的流体性质进行识别；并构建适合于本区域的“力学特征参数解释模版”，对不同岩性储层进行流体性质判识。本发明的方法通过对不同岩性地层进行去骨架影响校正，提高储层流体性质识别的准确性。

Description

一种去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法

技术领域

本发明涉及天然气开采领域，特别涉及一种去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法。

背景技术

致密砂岩气层是指地下含有天然气的，其孔隙度低(一般小于10%)，含水饱和度高(大于40%)而渗透率(小于0.1×10^-3μm²)勉强能使天然气渗流的砂岩层。由于这类砂岩层往往处于深处或盆地的深部，所以又常称为深层致密砂岩气层。中国存在大量致密砂岩气层，随着勘探开发深入，这种含气储层识别日益引起重视，而常规测井资料在解决这类问题中遇到很大困难，急需寻找有效的评价方法进行致密砂岩气层的有效识别评价。

目前应用常规测井资料进行气层识别评价多采用响应特征法、三孔隙度重叠/差值/比值法、孔隙度与电阻率交会法、束缚水饱和度法、视地层水电阻率法等，但对于致密砂岩气层，由于储集空间极为有限，电阻率和孔隙度资料受岩石骨架影响大，流体对其响应特征贡献小，测井曲线包含的流体信息较少，因此，这些方法对于低孔低渗的致密砂岩气层判识不准确；应用偶极声波测井资料进行气层识别的常规方法多选取纵横波时差、能量、幅度、弹性模量等参数，采用交会图、差比值、重叠显示、基线值差异等直观定性解释方法，判识参数选择单一，且没有充分挖掘测井资料中的力学特征信息，致使储层流体识别中误判率较高，使得致密砂岩气层进一步解释评价的不确定性增大。

发明内容

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种在去岩石骨架影响的基础上对储层流体性质进行准确判识的去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法，

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：

一种去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法，包括以下步骤：

对区域内的井进行阵列声波测井，按照阵列声波资料处理的标准流程进行计算分析，绘制出单口井的体积压缩系数曲线及泊松比曲线；

对于岩性相近的地层，基于气体的体积压缩系数曲线与泊松比曲线存在相对镜像关系这一原理，采用重叠法对储层的流体性质进行识别；

对于岩性差异较大的地层，根据光电吸收截面指数PE、地层组成矿物含量进行去骨架影响校正，重建体积压缩系数曲线与泊松比曲线之间的相对镜像关系，再采用重叠法对储层的流体性质进行识别;

并对区域内经过去骨架影响校正的体积压缩系数曲线、泊松比曲线，根据试气资料的射孔层段，读出该深度段体积压缩系数、泊松比的特征值，并根据试气成果对特征值进行分类，以体积压缩系数为x轴、泊松比为y轴建立力学参数坐标系，构建适合于本区域的“力学特征参数解释模版”，对不同岩性储层进行流体性质判识。

所述去骨架影响校正的方法，包括以下步骤：

将岩石看作是由石英、岩屑、泥质三部分组成，根据沉积岩主要矿物PE测井响应特征的数据分析可知，除去高岭石外，石英、流体类的PE值很低，小于2，因此认为PE值中小于2的值都主要是石英、流体类的贡献，其贡献率为：

$\mathrm{Vsf}=\frac{\mathrm{PE}\max -\mathrm{PE}}{\mathrm{PE}\max -\mathrm{PE}\min }$

对于某条曲线LC某特定深度点的值LC1，换算成含流体的石英砂岩储层测井值为：

$\mathrm{LC}1a=\frac{\mathrm{LC}1*\mathrm{Vsf}}{1-\mathrm{Vsh}-\mathrm{Vcut}}$

根据得到的不同深度的LC1a校正值重新绘制曲线LCa；

即得到校正后的体积压缩系数曲线与泊松比曲线；

式中，Vsf为石英和流体类对曲线的贡献率，PEmin、PEmax、PE分别为PE曲线的最小值、最大值和实测值，Vsh、Vcut分别为地层中的泥质含量、岩屑含量，LC1、LC1a分别为待校正的实测值和校正值，曲线LC为未校正前的体积压缩系数曲线或泊松比曲线，LCa为某条曲线LC校正后的含流体的石英砂岩储层的视曲线值。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明建立针对不同岩性、低孔低渗致密砂岩储层的气层判识技术，在去岩石骨架影响的基础上对致密砂岩气层流体性质进行准确判识。减少复杂岩性对含气性信息的干扰，提高了致密砂岩气层流体识别的准确性。建立“力学特征参数解释图版”，使在本地区使用能取得最佳应用效果。通过与试气、地质、取心等资料的结合，证实本发明能够对低孔低渗致密砂岩气层的流体性质进行准确判识。

附图说明

图1为岩性相同地层泊松比—体积压缩系数重叠法气层识别成果图；

图2为去骨架影响校正后体积压缩系数—泊松比重叠法气层判识图；

图3为去骨架影响校正后体积压缩系数—泊松比重叠法差气层、干层判识图；

图4为力学特征参数解释模版图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一种去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法，包括以下步骤：

对区域内的井进行阵列声波测井，按照阵列声波资料处理的标准流程进行计算分析，绘制出单口井的体积压缩系数曲线及泊松比曲线；

其中,泊松比是指对一个单位体积的岩石体施加一个方向的压力，与压力方向垂直和平行的两组张力之比，求取公式为

$\mathrm{\σ}=\frac{\begin{array}{cc}0.5{(v_P/v_S)}^2& 1\end{array}}{\begin{array}{cc}{(v_P/v_S)}^2& 1\end{array}}---\left(1\right)$

式中，σ为泊松比，v_P为纵波速度，v_S为横波速度。

泊松比反映了岩石的压缩性，与压缩系数有关，其值范围在0-0.5之间，泊松比的大小不仅与岩性有关，与岩石的孔隙度大小也有密切的关系。

岩石体积压缩系数CB直接反映了地层压实的情况，与其他弹性模量相似，它随孔隙度、围压和流体饱和度而变化。固体和流体间的体积模量有很大的差别，不同流体间的体积模量也有明显的不同。利用纵横波时差及密度曲线可以得出动态的体积压缩系数CB：

$\mathrm{CB}=\frac{3\mathrm{\Δ}{t}_s^2\mathrm{\Δ}{t}_c^2}{\mathrm{\ρa}\left(\begin{array}{cc}3{\mathrm{\Δt}}_s^2& 4{\mathrm{\Δt}}_c^2\end{array}\right)}---\left(4\right)$

式中，Δt_s、Δt_c分别为地层声波的纵横波时差，单位为us/ft；ρ为密度测井值；a为单位换算。

体积压缩系数对含气饱和度的变化最敏感，比纵横波速度比更能反映储层含气性，气层的可压缩性显著地大于水层，而干层的可压缩性最差。所以在含有大量天然气时，体积压缩系数极大，它是非常好的识别气层的参数。

对于岩性相近的地层，同一深度范围内，当气体的体积压缩系数曲线及泊松比曲线重合，说明此深度范围内地层不含气；当气体的体积压缩系数曲线与泊松比曲线存在差异，说明该深度范围内地层含气。根据体积压缩系数与泊松比曲线的这种相对镜像关系，即可采用重叠法对储层的流体性质进行识别;

其中，岩性相近指岩石成分及含量相近,如同为岩屑砂岩、岩屑石英砂岩或石英砂岩；当地层中仅含有石英、岩屑、泥质三部分时，石英含量小于75%为岩屑砂岩，石英含量在75%—90%之间为岩屑石英砂岩，石英含量大于90%为石英砂岩。

对于岩性差异较大的地层，根据光电吸收截面指数PE、地层组成矿物含量进行去骨架影响校正，重建体积压缩系数曲线与泊松比曲线之间的相对镜像关系，再采用重叠法对储层的流体性质进行识别;如果岩性不相近，就说明其岩性差异较大，按照上述方法识别。

并对区域内经过去骨架影响校正的体积压缩系数曲线、泊松比曲线，根据不同井试气资料的射孔层段，读出该深度段体积压缩系数、泊松比的特征值，并根据每口井射孔层段的试气成果中气、水的实际产出情况，对两个特征值进行含气级别分类，分成气层、含气水层、差气层和水层，以体积压缩系数为x轴、泊松比为y轴建立力学参数坐标系，在坐标系中标出每口井对应的体积压缩系数、泊松比，再根据上述分类，将体积压缩系数、泊松比对应的气层、含气水层、差气层或水层标注在坐标上，从而构建适合于本区域的“力学特征参数解释模版”，利用“力学特征参数解释模版”对不同岩性储层进行流体性质判识，比如当得到体积压缩系数与泊松比特征值时，查对“力学特征参数解释模版”的坐标体系，就能找到对应于体积压缩系数与泊松比的气层、含气水层、差气层或水层，进而判别不同岩性储层的流体性质。

去骨架影响校正的方法:

将岩石看作是由石英、岩屑、泥质三部分组成，表1为沉积岩主要矿物PE测井响应特征，从该表可以看出，除去高岭石外，石英、流体类的PE值很低，小于2，因此认为PE值中小于2的值都主要是石英、流体类的贡献（如表1所示），其贡献率为：

$\mathrm{Vsf}=\frac{\mathrm{PE}\max -\mathrm{PE}}{\mathrm{PE}\max -\mathrm{PE}\min }$

对于某条曲线LC某特定深度点的值LC1，换算成含流体的石英砂岩储层测井值为：

$\mathrm{LC}1a=\frac{\mathrm{LC}1*\mathrm{Vsf}}{1-\mathrm{Vsh}-\mathrm{Vcut}}$

根据得到的不同深度的LC1a校正值重新绘制曲线LCa；

即得到校正后的体积压缩系数曲线与泊松比曲线；

式中，Vsf为石英和流体类对曲线的贡献率，PEmin、PEmax、PE分别为PE曲线的最小值、最大值和实测值，Vsh、Vcut分别为地层中的泥质含量、岩屑含量，LC1、LC1a分别为待校正的实测值和校正值，曲线LC为未校正前的体积压缩系数曲线或泊松比曲线，LCa为某条曲线LC校正后的含流体的石英砂岩储层的视曲线值。

表1沉积岩主要矿物PE测井响应特征

通过校正，将体积压缩系数曲线、泊松比曲线建立了新的镜像对应关系，再次应用重叠法即可较准确地将气识别出来；同时可采用交会图的方法建立“力学特征参数解释模版”，确定不同储层的体积压缩系数、泊松比界限值，为其他储层的含气性研究提供参考依据。

下面针对一个具体实施例,对本发明的去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法作进一步的说明:

选取长庆油田苏里格东部地区为研究的目标区块，对该地区进行阵列声波测井的7口井，按照阵列声波资料处理的标准流程进行计算分析，求取出体积压缩系数、泊松比曲线。

对于岩性相近的地层，根据体积压缩系数与泊松比的相对镜像关系，采用重叠法进行储层的流体识别；

参见图1,图1为利用泊松比与体积压缩系数重叠法对z75井进行含气性识别的成果图。井段2895.5～2898.6m、2917～2923.3m的体积压缩系数—泊松比曲线重叠后有一定的包络面，显示出天然气对岩石力学参数的影响，确定为主要的含气性储层段，对2895～2899m完井测试出气12068m³/d，对2917～2921m完井测试出气11160m³/d，证实了该方法的有效性。

其中，图1中表头的各项目为：

图2和图3中表头的各项目为：

对于岩性差异较大的地层，通过去骨架影响校正的新方法，减少岩性干扰，重建体积压缩系数、泊松比的相对镜像关系，进而进行含气性判识，并建立适用于该地区的“力学特征参数解释模版”，并确定不同性质储层声学特征参数的界限值。通过与试气资料的对照，证实了该方法在去骨架影响及含气性检测方面的有效性和准确性。

参见图2和图3,图2、图3为经过去骨架影响校正后的流体判识成果图。图2中，校正前显示为干层，校正后显示含气；图3中，校正前显示为气，校正后显示含气很少；通过岩性校正，z51井在气层出现新的包络面，z49井干层、差气层的包络面较之前则显著减小，消除了岩性对气层信息的干扰，与试气结论一致，显示该方法的有效性。

参见图4,图4为苏东地区的“力学特征参数解释模版”，该图版中气层、水层、干层范围界限清晰，分布特征明显，可将不同性质流体明显区分，验证了该方法的可靠性和准确性。图4中，差气层、气层均有气体产出，而无水产出，因此都分类到气层。根据上述解释图版，确定苏东二区岩屑砂岩、岩屑石英砂岩储层流体识别范围（见表2），为该地区储层流体性质判识提供定量的参考标准，提高流体识别的准确率。

表2苏东二区岩屑砂岩、岩屑石英砂岩储层流体识别范围

本发明对致密砂岩气层的含气性识别避开岩石骨架的影响、直接从岩石学特征出发研究饱含不同流体性质的岩石响应特征，进而达到准确判别流体性质的目的。本发明提供的去骨架影响校正方法，可将复杂岩性单一化，减少岩性对测井曲线的影响，重建体积压缩系数和泊松比之间新的镜像对应关系，有助于提高含气性识别的准确性；同时，建立的“力学特征参数解释模版”，给出了不同储层的体积压缩系数、泊松比界限值，为其他储层的含气性研究提供参考依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

对区域内的井进行阵列声波测井，按照阵列声波资料处理的标准流程进行计算分析，绘制出单口井的体积压缩系数曲线及泊松比曲线；

对于岩性相近的地层，基于气体的体积压缩系数曲线与泊松比曲线存在相对镜像关系这一原理，采用重叠法对储层的流体性质进行识别；

对于岩性差异较大的地层，根据光电吸收截面指数PE、地层组成矿物含量进行去骨架影响校正，重建体积压缩系数曲线与泊松比曲线之间的相对镜像关系，再采用重叠法对储层的流体性质进行识别;

并对区域内经过去骨架影响校正的体积压缩系数曲线、泊松比曲线，根据试气资料的射孔层段，读出该深度段体积压缩系数、泊松比的特征值，并根据试气成果对特征值进行分类，以体积压缩系数为x轴、泊松比为y轴建立力学参数坐标系，构建适合于本区域的“力学特征参数解释模版”，对不同岩性储层进行流体性质判识。

2.根据权利要求1所述的去骨架影响的致密砂岩气层识别评价方法，其特征在于，所述去骨架影响校正的方法，包括以下步骤：

将岩石看作是由石英、岩屑、泥质三部分组成，根据沉积岩主要矿物PE测井响应特征的数据分析可知，除去高岭石外，石英、流体类的PE值很低，小于2，因此认为PE值中小于2的值都主要是石英、流体类的贡献，其贡献率为：

$\mathrm{Vsf}=\frac{\mathrm{PE}\max -\mathrm{PE}}{\mathrm{PE}\max -\mathrm{PE}\min }$

对于某条曲线LC某特定深度点的值LC1，换算成含流体的石英砂岩储层测井值为：

$\mathrm{LC}1a=\frac{\mathrm{LC}1*\mathrm{Vsf}}{1-\mathrm{Vsh}-\mathrm{Vcut}}$

根据得到的不同深度的LC1a校正值重新绘制曲线LCa；

即得到校正后的体积压缩系数曲线与泊松比曲线；

式中，Vsf为石英和流体类对曲线的贡献率，PEmin、PEmax、PE分别为PE曲线的最小值、最大值和实测值，Vsh、Vcut分别为地层中的泥质含量、岩屑含量，LC1、LC1a分别为待校正的实测值和校正值，曲线LC为未校正前的体积压缩系数曲线或泊松比曲线，LCa为某条曲线LC校正后的含流体的石英砂岩储层的视曲线值。

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