CN103809217B - 一种计算高、低伽马交互储层泥质含量的方法 - Google Patents

Abstract

一种计算高、低伽马交互储层泥质含量的方法，步骤一、测井资料环境影响校正；步骤二、自然电位测井计算泥质含量；步骤三、电阻率测井计算泥质含量；步骤四、补偿中子－密度法计算泥质含量；步骤五、自然伽马测井计算泥质含量；步骤六、根据上述四种方法计算的泥质含量，采用最小值法确定泥质含量；本发明基于高、低伽马交互储层泥质含量的计算方法，将高伽马储层与常规储层泥质含量计算有机结合，所计算的泥质含量曲线与实验室分析化验的泥质含量基本重叠，其精度大大提高。

Description

一种计算高、低伽马交互储层泥质含量的方法

技术领域

本发明属于石油天然气勘探开发技术，特别涉及一种计算高、低伽马交互储层泥质含量的方法。

背景技术

鄂尔多斯盆地姬塬、白豹地区是我国重要的石油天然气有利开发区，但该区存在高、低伽马交互储层，给储层评价中泥质含量参数计算带来诸多不便。

所谓高伽马储层是与常规的砂岩储层相比，自然伽马呈高值，且与泥岩段接近的砂岩层；低伽马储层即为常规储层。姬塬、白豹地区发现砂岩存在高自然伽马异常，整体自然伽马呈高值，其自然伽马值与非储层的自然伽马值接近，易被解释为非储层，无法区分有效储集层，如用自然伽马识别岩性，与取心结果不符合，将丢失储层的有效厚度。

自然伽马能谱测井可以定量测定地层中铀、钍、钾的含量，因此能有效区分地层中所含放射性元素的种类及含量，这对于准确确定储层的泥质含量是非常有用的。但绝大多数井没有自然伽马能谱测井资料，因此只能依靠常规测井进行泥质含量解释，从而给高、低伽马交互储层的泥质含量计算带来很大困难，因此急需寻找利用常规测井曲线来计算高、低伽马交互储层泥质含量的方法。

目前，国内外通常采用自然伽马、自然电位、电阻率、补偿中子及补偿密度等测井曲线计算储层的泥质含量。自然伽马测井只能计算常规（低伽马）储层的泥质含量，在某些含泥质较少的砂岩段出现高自然伽马值，如果采用常规自然伽马曲线计算泥质含量，就会得到错误的高泥质含量值；有些泥质含量较少的致密砂岩，灰质含量较高的砂岩，物性较差，自然电位曲线不偏移或偏移幅度很小，基本位于基线附近，这些地层若用自然电位曲线计算泥质含量，便会得到错误的泥质含量高值；泥质砂岩储层的电阻率受泥质含量、孔隙度、含油饱和度、地层水矿化度等诸多因素的影响，利用电阻率测井难以准确地计算泥质砂岩储层的泥质含量，尤其是高矿化度水层和泥岩层的电阻率较为接近，难以利用电阻率测井计算的泥质含量来对其划分；由于中子、密度测井对泥质及油气反应比较灵敏，对于自然伽马不能很好反映地层泥质含量的高伽马储层，而中子、密度匹配关系好，可利用中子－密度交会法求取泥质含量，但难以计算高、低伽马交互储层的泥质含量。

从现有泥质含量计算方法来看，主要集中在常规（低伽马）储层和高伽马交储层单一地层上，尚且没有针对高、低伽马交互储层的泥质含量计算方法，这给高、低伽马交互储层泥质含量计算机自动处理计算带来不便。

发明内容

为了克服缺乏自然伽马能谱井高、低伽马交互储层泥质含量计算精度较低的难题，本发明的目的在于提供一种计算高、低伽马交互储层泥质含量的方法，该方法充分利用自然伽马、自然电位、电阻率、补偿中子及补偿密度等测井曲线，首次针对高、低伽马交互储层，提出了泥质含量计算的方法，能够有效地对高、低伽马交互储层泥质含量进行计算，提高了泥质含量计算的精度，使得测井分析家能够更加自如方便地计算泥质含量，从而为高、低伽马交互储层评价提供较为准确可靠的泥质含量信息。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种计算高、低伽马交互储层泥质含量的方法，包括以下步骤：

步骤一、测井资料环境影响校正：通过对标准层进行多井测井曲线对比，分析储层受测井环境影响的因素，依据井眼→围岩→泥浆侵入影响校正的先后顺序，采用测井仪器厂提供的环境影响校正图版进行测井资料环境影响校正；

步骤二、自然电位测井计算泥质含量：在自然电位曲线上读取纯砂岩和纯泥岩段的测井值，求取目的层段自然电位异常幅度SSP和目的层段自然电位测井读数最大值SBL之后，利用自然电位测井读数SP计算自然电位相对值ΔSP，并将所计算的自然电位相对值ΔSP代入经验方程来计算目的层的泥质含量；

计算具体如下：

ΔSP=(SP-SBL+SSP)/SSP      （1）

式（1）中，ΔSP为自然电位相对值，SP为自然电位测井读数，SSP为目的层段自然电位异常幅度，即纯砂岩与纯泥岩基线之间差值，SBL为目的层段自然电位测井读数最大值，即纯泥岩层段的自然电位测井读数减去泥岩基线读数；

利用自然电位相对值计算泥质含量的经验方程如下：

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{SP}}=\frac{2^{\mathrm{GCUR}\·\mathrm{\ΔSP}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}---\left(2\right)$

式（2）中，V_sh-SP为自然电位计算的泥质含量，GCUR为希尔奇系数，一般地，老地层取值2.0，新地层取值为3.7-4.0；

步骤三、电阻率测井计算泥质含量：合理读取纯砂岩层段的泥质含量Rsh，根据泥质含量分析化验值反推得出常数b之后，利用目的层段的电阻率测井值Rt来计算储层的泥质含量，公式如下：

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{Rt}}={\left(\frac{\mathrm{Rsh}}{\mathrm{Rt}}\right)}^{\frac{1}{b}}---\left(3\right)$

式（3）中，V_sh-Rt为电阻率曲线计算的泥质含量，Rsh为纯泥岩地层的电阻率测井读值，Rt为目的层段的电阻率测井读值，b为常数，取1.0～2.0。

步骤四、补偿中子－密度法计算泥质含量：输入纯砂岩的密度和中子骨架值，泥质、泥浆滤液的密度和中子值，计算密度孔隙度、中子孔隙度、视泥岩密度孔隙度及视泥岩中子孔隙度之后，采用补偿中子－密度法计算储层的泥质含量；

公式如下：

V_sh-ND=(φ_N-φ_D)/(φ_Nsh-φ_Dsh)      （4）

式（4）中，φ_D=(ρ_ma-ρ_b)/(ρ_ma-ρ_f)，φ_Dsh=(ρ_ma-ρ_sh)/(ρ_ma-ρ_mf)，φ_N=(φ_Nma-φ_N)/(φ_Nma-φ_Nmf)，φ_Nsh=(φ_Nma-φ_Nsh)/(φ_Nma-φ_Nmf)，V_sh-ND分别为中子－密度法计算的泥质含量，ρ_ma、ρ_sh、ρ_mf为纯砂岩骨架、泥质、泥浆滤液的密度，φ_Nma、φ_Nsh、φ_Nmf分别为纯砂岩骨架、泥质、泥浆滤液的中子孔隙度值，φ_D、φ_N分别为密度孔隙度和中子孔隙度，φ_Dsh、φ_Nsh分别为视泥岩密度孔隙度和视泥岩中子孔隙度；

步骤五、自然伽马测井计算泥质含量：输入处理井段的自然伽马最小值GR_min和自然伽马最大值GR_max，求取目的层段的相对自然伽马ΔGR之后，采用相对值指示法计算储层的泥质含量；公式如下

$\mathrm{\ΔGR}=\frac{\mathrm{GR}-{\mathrm{GR}}_{\min }}{{\mathrm{GR}}_{\max }-{\mathrm{GR}}_{\min }}---\left(5\right)$

式（5）中，ΔGR为自然伽马相对值，GR为待计算井段深度的自然伽马读值，GR_min为处理井段的自然伽马最小值，GR_max为处理井段的自然伽马最大值；

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{GR}}=\frac{2^{\mathrm{GCUR}\·\mathrm{\ΔGR}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}---\left(6\right)$

式（6）中，V_sh-GR为自然伽马计算的泥质含量。

步骤六、最小值法确定泥质含量：输入步骤二到步骤五中四种方法计算的泥质含量，选择泥质含量的最小值作为高、低伽马交互储层的泥质含量，利用式（7）求取自然电位和电阻率测井计算的泥质含量最小值V_sh1

V_sh1=Min(V_sh-SP,V_sh-Rt)      （7）

其次，利用式（8）求取中子－密度测井法与自然电位、电阻率测井计算的泥质含量的最小值V_sh2

V_sh2=Min(V_sh-ND,V_sh1)      （8）

最后，利用式（9）求取高、低伽马交互储层的泥质含量V_sh

V_sh=Min(V_sh-GR,V_sh2)      （9）

式中：V_sh－计算的高、低伽马交互储层泥质含量。

本发明基于高、低伽马交互储层泥质含量的计算方法，将高伽马储层与常规储层泥质含量计算有机结合，所计算的泥质含量曲线与实验室分析化验的泥质含量基本重叠，其精度大大提高。

附图说明

图1为本发明中的高、低伽马交互储层的泥质含量计算方法流程图。

图2为本发明中的泥质含量计算值与实测值对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细叙述。

参照图1，一种基于高、低伽马交互储层的泥质含量计算方法，包括以下步骤：

步骤一、测井资料环境影响校正：为保障泥质含量计算具有较高的精度，在利用测井资料计算泥质含量之前，必须真实可靠地还原储层的地球物理测井信息。通过对标准层进行多井测井曲线对比，分析储层受测井环境影响的因素，依据井眼→围岩→泥浆侵入影响校正的先后顺序，针对不同系列的测井仪器，优选测井仪器厂提供的环境影响校正图版，将图版读值拟合成校正方程的基础上进行计算机自动可视化校正处理；

步骤二、自然电位测井计算泥质含量：在自然电位曲线上合理读取纯砂岩和纯泥岩段的测井值，求取目的层段自然电位异常幅度SSP和目的层段自然电位测井读数最大值SBL之后，利用自然电位测井读数SP计算自然电位相对值ΔSP，并将所计算的自然电位相对值ΔSP代入经验方程来计算目的层的泥质含量；

从自然电位测井的基本理论可知，自然电位异常与地层中泥质含量有密切的关系，而且随着砂岩地层中泥质含量的增加，自然电位异常幅度会随之减少，故可以利用自然电位测井曲线定量计算地层的泥质含量。

一般常用的经验方程如下：

ΔSP=(SP-SBL+SSP)/SSP      （1）

式（1）中，ΔSP为自然电位相对值，SP为自然电位测井读数，SSP为目的层段自然电位异常幅度，即纯砂岩与纯泥岩基线之间差值，SBL为目的层段自然电位测井读数最大值，即纯泥岩层段的自然电位测井读数减去泥岩基线读数。

利用自然电位相对值计算泥质含量的经验方程如下：

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{SP}}=\frac{2^{\mathrm{GCUR}\·\mathrm{\ΔSP}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}---\left(2\right)$

式（2）中，V_sh-SP为自然电位计算的泥质含量，GCUR为希尔奇系数，一般地，老地层取值2.0，新地层取值为3.7-4.0。

步骤三、电阻率测井计算泥质含量：合理读取纯砂岩层段的泥质含量Rsh，根据泥质含量分析化验值反推得出常数b之后，利用目的层段的电阻率测井值Rt来计算储层的泥质含量；

利用电阻率测井计算储层泥质含量的经验方程如下：

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{Rt}}={\left(\frac{\mathrm{Rsh}}{\mathrm{Rt}}\right)}^{\frac{1}{b}}---\left(3\right)$

式（3）中，V_sh-Rt为电阻率曲线计算的泥质含量，Rsh为纯泥岩地层的电阻率测井读值，Rt为目的层段的电阻率测井读值，b为常数，取1.0～2.0。

步骤四、补偿中子－密度法计算泥质含量：输入纯砂岩的密度和中子骨架值，泥质、泥浆滤液的密度和中子值，计算密度孔隙度、中子孔隙度、视泥岩密度孔隙度及视泥岩中子孔隙度之后，采用补偿中子－密度法计算储层的泥质含量；

基于砂泥岩的岩石体积物理模型，忽略残余油气的影响，且假设利用补偿中子、密度计算的储层孔隙度相等，泥质含量计算公式如下：

V_sh-ND=(φ_N-φ_D)/(φ_Nsh-φ_Dsh)      （4）

式（4）中，φ_D=(ρ_ma-ρ_b)/(ρ_ma-ρ_f)，φ_Dsh=(ρ_ma-ρ_sh)/(ρ_ma-ρ_mf)，φ_N=(φ_Nma-φ_N)/(φ_Nma-φ_Nmf)，φ_Nsh=(φ_Nma-φ_Nsh)/(φ_Nma-φ_Nmf)，V_sh-ND分别为中子－密度法计算的泥质含量，ρ_ma、ρ_sh、ρ_mf为纯砂岩骨架、泥质、泥浆滤液的密度，φ_Nma、φ_Nsh、φ_Nmf分别为纯砂岩骨架、泥质、泥浆滤液的中子孔隙度值，φ_D、φ_N分别为密度孔隙度和中子孔隙度，φ_Dsh、φ_Nsh分别为视泥岩密度孔隙度和视泥岩中子孔隙度。

步骤五、自然伽马测井计算泥质含量：输入处理井段的自然伽马最小值GR_min和自然伽马最大值GR_max，求取目的层段的相对自然伽马ΔGR之后，采用相对值指示法计算储层的泥质含量；

沉积岩放射性的强弱与岩石中含泥质的多少有密切的关系。岩石含泥质越多，自然放射性就越强。一般常用的经验方程如下：

$\mathrm{\ΔGR}=\frac{\mathrm{GR}-{\mathrm{GR}}_{\min }}{{\mathrm{GR}}_{\max }-{\mathrm{GR}}_{\min }}---\left(5\right)$

式（5）中，ΔGR为自然伽马相对值，GR为待计算井段深度的自然伽马读值，GR_min为处理井段的自然伽马最小值，GR_max为处理井段的自然伽马最大值；

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{GR}}=\frac{2^{\mathrm{GCUR}\·\mathrm{\ΔGR}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}---\left(6\right)$

式（6）中，V_sh-GR为自然伽马计算的泥质含量。

步骤六、最小值法确定泥质含量：输入上述四种方法计算的泥质含量，选择泥质含量的最小值作为高、低伽马交互储层的泥质含量。

首先，利用式（7）求取自然电位和电阻率测井计算的泥质含量最小值V_sh1

V_sh1=Min(V_sh-SP,V_sh-Rt)      （7）

其次，利用式（8）求取中子－密度测井法与自然电位、电阻率测井计算的泥质含量的最小值V_sh2

V_sh2=Min(V_sh-ND,V_sh1)      （8）

最后，利用式（9）求取高、低伽马交互储层的泥质含量V_sh

V_sh=Min(V_sh-GR,V_sh2)      （9）

式中：V_sh－计算的高、低伽马交互储层泥质含量。

基于高、低伽马交互储层泥质含量的计算方法已经在实际储层测井评价中得到试用。在X井的高、低伽马交互储层应用中，参照图2，1705.5～1710.8、1714.5～1719.7米井段为高伽马储层，1719.8～1726.4米井段为低伽马储层，该高、低伽马储层计算的泥质含量与泥质含量实验室分析化验值基本一致，本方法计算的泥质含量相对误差介于2.1%～7.2%，平均相对误差3.9%。因此该法提高了高、低伽马交互储层泥质含量计算精度的同时，降低了依据泥质含量计算结果划分高伽马储层的误差，具有一定的推广应用价值。

本领域的技术人员应当理解，由于高、低伽马交互储层段一般情况下会受环境因素的影响，为了保证该方法的有效可行性，必须保障测井曲线的环境影响校正效果良好，高、低伽马交互储层泥质含量参数计算才具有较高的精度。

Claims (1)

1.一种计算高、低伽马交互储层泥质含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、测井资料环境影响校正：通过对标准层进行多井测井曲线对比，储层受测井环境影响的因素，依据井眼→围岩→泥浆侵入影响校正的先后顺序，采用环境影响校正图版进行测井资料环境影响校正；

步骤二、自然电位测井计算泥质含量：在自然电位曲线上读取纯砂岩和纯泥岩段的测井值，求取目的层段自然电位异常幅度SSP和目的层段自然电位测井读数最大值SBL之后，利用自然电位测井读数SP计算自然电位相对值ΔSP，并将所计算的自然电位相对值ΔSP代入经验方程来计算目的层的泥质含量；

计算具体如下：

ΔSP＝(SP-SBL+SSP)/SSP             (1)

式(1)中，ΔSP为自然电位相对值，SP为自然电位测井读数，SSP为目的层段自然电位异常幅度，即纯砂岩与纯泥岩基线之间差值，SBL为目的层段自然电位测井读数最大值，即纯泥岩层段的自然电位测井读数减去泥岩基线读数；

利用自然电位相对值计算泥质含量的经验方程如下：

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{SP}}=\frac{2^{\mathrm{GCUR}\·\mathrm{\ΔSP}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}---\left(2\right)$

式(2)中，V_sh-SP为自然电位计算的泥质含量，GCUR为希尔奇系数，老地层取值2.0，新地层取值为3.7-4.0；

步骤三、电阻率测井计算泥质含量：合理读取纯泥岩层段的泥质含量Rsh，根据泥质含量分析化验值反推得出常数b之后，利用目的层段的电阻率测井值Rt来计算储层的泥质含量，公式如下：

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{Rt}}={\left(\frac{\mathrm{Rsh}}{\mathrm{Rt}}\right)}^{\frac{1}{b}}---\left(3\right)$

式(3)中，V_sh-Rt为电阻率曲线计算的泥质含量，Rsh为纯泥岩地层的电阻率测井读值，Rt为目的层段的电阻率测井读值，b为常数，取1.0～2.0；

步骤四、补偿中子－密度法计算泥质含量：输入纯砂岩的密度和中子骨架值，泥质、泥浆滤液的密度和中子值，计算密度孔隙度、中子孔隙度、视泥岩密度孔隙度及视泥岩中子孔隙度之后，采用补偿中子－密度法计算储层的泥质含量；

公式如下：

V_sh-ND＝(φ_N-φ_D)/(φ_Nsh-φ_Dsh)             (4)

式(4)中，φ_D＝(ρ_ma-ρ_b)/(ρ_ma-ρ_f)，φ_Dsh＝(ρ_ma-ρ_sh)/(ρ_ma-ρ_mf)，φ_N＝(φ_Nma-φ_N)/(φ_Nma-φ_Nmf)，φ_Nsh＝(φ_Nma-φ_Nsh)/(φ_Nma-φ_Nmf)，V_sh-ND为中子－密度法计算的泥质含量，ρ_ma、ρ_sh、ρ_mf分别为纯砂岩骨架、泥质、泥浆滤液的密度，φ_Nma、φ_Nsh、φ_Nmf分别为纯砂岩骨架、泥质、泥浆滤液的中子孔隙度值，φ_D、φ_N分别为密度孔隙度和中子孔隙度，φ_Dsh、φ_Nsh分别为视泥岩密度孔隙度和视泥岩中子孔隙度；

步骤五、自然伽马测井计算泥质含量：输入处理井段的自然伽马最小值GR_min和自然伽马最大值GR_max，求取目的层段的相对自然伽马ΔGR之后，采用相对值指示法计算储层的泥质含量；公式如下:

$\mathrm{\ΔGR}=\frac{\mathrm{GR}-{\mathrm{GR}}_{\min }}{{\mathrm{GR}}_{\max }-{\mathrm{GR}}_{\min }}---\left(5\right)$

式(5)中，ΔGR为自然伽马相对值，GR为待计算井段深度的自然伽马读值，GR_min为处理井段的自然伽马最小值，GR_max为处理井段的自然伽马最大值；

$V_{\mathrm{sh}-\mathrm{GR}}=\frac{2^{\mathrm{GCUR}\·\mathrm{\ΔGR}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}---\left(6\right)$

式(6)中，V_sh-GR为自然伽马计算的泥质含量；

步骤六、最小值法确定泥质含量：输入步骤二到步骤五中四种方法计算的泥质含量，选择泥质含量的最小值作为高、低伽马交互储层的泥质含量，利用式(7)求取自然电位和电阻率测井计算的泥质含量最小值V_sh1

V_sh1＝Min(V_sh-SP,V_sh-Rt)                     (7)

其次，利用式(8)求取中子－密度测井法与自然电位、电阻率测井计算的泥质含量的最小值V_sh2

V_sh2＝Min(V_sh-ND,V_sh1)                     (8)

最后，利用式(9)求取高、低伽马交互储层的泥质含量V_sh

V_sh＝Min(V_sh-GR,V_sh2)                     (9)

式中：V_sh－计算的高、低伽马交互储层泥质含量。