CN103867197A - 复杂岩性天然气层声波时差判别法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂岩性天然气层声波时差判别法，属于声波测井资料应用技术领域。利用地层岩性矿物成分、孔隙度、含水饱和度和地层水电阻率因素，计算一条声波时差理论值曲线，将计算获得的声波时差理论值曲线与实测的声波时差曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层。本发明尤其适合在碎屑岩、碳酸盐岩、火成岩等天然气层判别中使用，应用前景好，改善了天然气层的判别效果。

Description

复杂岩性天然气层声波时差判别法

 

技术领域

本发明涉及一种天然气层判别方法，属于声波测井资料应用技术领域。

背景技术

目前，常用的天然气层测井识别方法包括孔隙度重叠法、声电交会法、核磁测井检测方法、电阻率绝对值及差异法、多参数综合判别法等众多方法。

在声波测井资料识别天然气层的方法中，一般采用补偿声波时差和其他测井资料交会或重叠进行识别。例如公开号为 CN101787884A，公开日为 2010年7月28日的中国专利文献公开了一种声波孔隙度和中子孔隙度差值储层流体类型判别方法，涉及石油天然气测井、地质和岩心试验分析技术领域，步骤包括：1)通过岩心资料刻度测井、测井资料环境校正，准确计算储层泥质含量、岩石成分、声波孔隙度和中子孔隙度；2)排除岩性、井径和泥浆侵入因素对声波时差和中子资料的影响；3)利用声波时差和中子资料对天然气和地层水的响应差异，通过比较声波孔隙与中子孔隙度的大小来建立储层流体类型判别标准，该发明判别储层流体类型时排除了岩性、井眼条件、泥浆浸入等非流体影响因素，因而能真实地掌握不同流体对声波时差和中子资料的影响特性，使储层流体类型判别符合率由现有的70%提高到了90%以上。

在有阵列声波测井资料的情况下，多采用纵横波速度比、泊松比、体积压缩系数等方法识别天然气层。

但是，上述这些方法都有特定的适用条件，如岩性矿物种类单一、储层类型基本一致等，只有满足这些特定的适用条件，天然气层识别才能见到较好的效果。而针对复杂岩性地层，特别是复杂岩性碎屑岩地层，除含泥质和石英砂岩外，地层中还有钙质、岩屑和碳块，再加上孔隙与裂缝、地层水等因素的影响，造成天然气层和水层的电阻率差别不大，使得以电阻率为主的天然气层判别效果差；对开发井而言，大多没有阵列声波、核磁共振测井等特殊测井资料，不能用泊松比、体积压缩系数、核磁共振等方法识别天然气层；目前用的常规测井资料天然气层判别方法符合率多在80%以下。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术所存在的不能在复杂岩性地层，特别是复杂岩性碎屑岩地层进行天然气层判别的技术问题，提供了一种复杂岩性天然气层声波时差判别法，本发明尤其适合在碎屑岩、碳酸盐岩、火成岩等天然气层判别中使用，应用前景好，改善了天然气层的判别效果。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种复杂岩性天然气层声波时差判别法，其特征在于：利用地层岩性矿物成分、孔隙度、含水饱和度和地层水电阻率因素，计算一条声波时差理论值曲线，将计算获得的声波时差理论值曲线与实测的声波时差曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层。

所述“利用地层岩性矿物成分、孔隙度、含水饱和度和地层水电阻率因素，计算一条声波时差理论值曲线”的具体方法如下：

a、实验确定出岩电参数

将取心得到的岩样，在模拟地层条件下进行岩电实验，得到岩石胶结指数m和含水饱和度指数n及系数a、b，同时测量出地层水电阻率Rw；

b、根据实验确定的岩电参数，确定地层含水孔隙度

用实验得到的岩电参数（a、b、m、n）、地层水电阻率，结合测井得到的深侧向或深感应电阻率，由阿尔奇公式得到地层含水饱和度为S_w时的含水孔隙度                                                ：

式中：S_w为天然气层与水层分界线的含水饱和度，小数，根据孔隙度-电阻率交会图的水线确定；Rw为地层水电阻率，根据地层水分析资料得到，Ω·m；Rt为深侧向或深感应电阻率，Ω·m；

c、根据矿物成分类型及含量，确定出混合岩性地层骨架的声波时差

通过岩心资料标定测井资料，进而用测井资料计算地层岩石矿物成分和泥质含量，由地层岩石矿物成分并根据声波线性体积方程，得到混合岩性地层骨架的声波时差

：

式中：

分别为第一、二、三、…、n种矿物的骨架声波时差，us/ft；

分别为第一、二、三、…、n种矿物的含量，小数；

d、计算得到复杂岩性地层声波时差理论值曲线

通过混合岩性地层骨架的声波时差、泥质含量和含水孔隙度参数值，得到复杂岩性地层声波时差理论值：

式中： 

为泥质声波时差,us/ft；

为泥质含量，小数；

、

分别为流体、混合岩性地层骨架的声波时差，us/ft；

将（1）、（2）式代入（3）式，得到复杂岩性地层声波时差理论值

，一系列随深度变化的地层声波时差理论值就组成了地层声波时差理论值曲线。

所述“将计算获得的声波时差理论值曲线与实测的声波时差曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层”的具体方法如下：

将计算的声波时差理论值曲线与实测声波时差曲线进行重叠，根据二者差异进行判别：

当实测声波时差值大于声波时差理论值时，如果储层物性好，则判别为天然气层，如果储层物性变差，则解释为含气层；

当实测声波时差值与声波时差理论值基本一致时，如果储层物性好，则判别为气水同层；如果物性较差，则判别为含气水层；

当实测声波时差值小于声波时差理论值时，则判别为水层。

a步骤中，所述地层条件包括温度、压力和地层水矿化度。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：

1、本发明中，通过利用地层岩性矿物成分、孔隙度、含水饱和度和地层水电阻率因素，计算一条声波时差理论值曲线，将计算获得的声波时差理论值曲线与实测的声波时差曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层的方式，与现有的各种判别方法均有较大不同，根据实施例2的实验验证得知，对2012～2013年某区块新井碎屑岩储层进行天然气层判别，95口井共计578层，用三孔隙度重叠、孔隙度—电阻率交会、孔隙度—饱和度交会等常规判别方法的符合率低于80%；用本发明判别符合层数504层，符合率为87.2%，较好的解决了该区块复杂岩性天然气层判别问题。

2、在实际操作过程中，本发明要求m、a、n、b参数由岩电实验的结果确定， Sw根据孔隙度-电阻率交会图的水线确定，且计算的声波时差理论值考虑了泥质、多种岩石矿物类型及含量、地层水电阻率等因素，改善了天然气层判别效果；

3、对于有阵列声波测井资料的井，本发明同样可以使用；

4、本发明针对复杂岩性地层设计，适合在碎屑岩、碳酸盐岩、火成岩等天然气层判别中使用，应用前景好。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为实施例2某区块碎屑岩地层岩电实验结果得到的地层因素与孔隙度交会图，在模拟了地层温度、地层压力和地层水矿化度条件下进行的岩电实验，根据实验结果得到胶结指数m=1.5及a=1.2；

图2为实施例2岩电实验得到的电阻率指数与含水饱和度交会图，根据实验结果得到饱和度指数n=2.9及b=1.0；

图3为实施例2该区块天然气层与水层的孔隙度-深感应电阻率交会图，根据交会图确定出的天然气层和水层分界线含水饱和度SW=55%；

图4为实施例2该区某井须家河组天然气层判别图。

具体实施方式

实施例1

作为本发明的最佳实施方式，其利用地层岩性矿物成分、孔隙度、含水饱和度和地层水电阻率因素，计算一条声波时差理论值曲线，将计算获得的声波时差理论值曲线与实测的声波时差曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层。

所述“利用地层岩性矿物成分、孔隙度、含水饱和度和地层水电阻率因素，计算一条声波时差理论值曲线”的具体方法如下：

a、实验确定出岩电参数

将取心得到的岩样，在模拟地层条件下进行岩电实验，得到岩石胶结指数m和含水饱和度指数n及系数a、b，同时测量出地层水电阻率Rw；

b、根据实验确定的岩电参数，确定地层含水孔隙度

用实验得到的岩电参数（a、b、m、n）、地层水电阻率，结合测井得到的深侧向或深感应电阻率，由阿尔奇公式得到地层含水饱和度为S_w时的含水孔隙度：

式中：S_w为天然气层与水层分界线的含水饱和度，小数，根据孔隙度-电阻率交会图的水线确定；Rw为地层水电阻率，根据地层水分析资料得到，Ω·m；Rt为深侧向或深感应电阻率，Ω·m；

c、根据矿物成分类型及含量，确定出混合岩性地层骨架的声波时差

通过岩心资料标定测井资料，进而用测井资料计算地层岩石矿物成分和泥质含量，由地层岩石矿物成分并根据声波线性体积方程，得到混合岩性地层骨架的声波时差

：

式中：

分别为第一、二、三、…、n种矿物的骨架声波时差，us/ft；

分别为第一、二、三、…、n种矿物的含量，小数；

d、计算得到复杂岩性地层声波时差理论值曲线

通过混合岩性地层骨架的声波时差、泥质含量和含水孔隙度参数值，得到复杂岩性地层声波时差理论值

： 

式中： 

为泥质声波时差,us/ft；

为泥质含量，小数；

、

分别为流体、混合岩性地层骨架的声波时差，us/ft；

将（1）、（2）式代入（3）式，得到复杂岩性地层声波时差理论值

，一系列随深度变化的地层声波时差理论值就组成了地层声波时差理论值曲线。

所述“将计算获得的声波时差理论值曲线与实测的声波时差曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层”的具体方法如下：

将计算的声波时差理论值曲线与实测声波时差曲线进行重叠，根据二者差异进行判别：

当实测声波时差值大于声波时差理论值时，如果储层物性好，则判别为天然气层，如果储层物性变差，则解释为含气层；

当实测声波时差值与声波时差理论值基本一致时，如果储层物性好，则判别为气水同层；如果物性较差，则判别为含气水层；

当实测声波时差值小于声波时差理论值时，则判别为水层。

a步骤中，所述地层条件包括温度、压力和地层水矿化度。

实施例2

作为本发明的验证实例，参照说明书附图：

图1为某区块碎屑岩地层岩电实验结果得到的地层因素与孔隙度交会图，在模拟了地层温度、地层压力和地层水矿化度条件下进行的岩电实验，根据实验结果得到胶结指数m=1.5及a=1.2；

图2为岩电实验得到的电阻率指数与含水饱和度交会图，根据实验结果得到饱和度指数n=2.9及b=1.0；

图3为该区块天然气层与水层的孔隙度-深感应电阻率交会图，根据交会图确定出的天然气层和水层分界线含水饱和度SW=55%；

图4为该区某井须家河组天然气层判别图。图中1、2、3道为原始测井曲线；第4道为深度及地层层位；第5道为岩性剖面，地层岩性除砂岩与泥岩外，还有钙质、岩屑等，岩性复杂；第6道为计算的声波时差理论值曲线与实测声波时差曲线重叠图，对应的7、8、9、10号层实测声波时差大于计算的声波时差理论值，天然气层特征明显；第7道为声波—中子孔隙度重叠结果，天然气层特征不明显；第8道为解释结论、录井显示和试油结果，以实测声波时差大于计算的声波时差理论值为依据，测井解释了7、8、9号层3个气层，因物性变差，10号层解释为含气层；试油产天然气10万方/天。

对2012～2013年某区块新井碎屑岩储层进行天然气层判别，95口井共计578层，用三孔隙度重叠、孔隙度—电阻率交会、孔隙度—饱和度交会等常规判别方法的符合率低于80%；用本发明判别符合层数504层，符合率为87.2%，较好的解决了该区块复杂岩性天然气层判别问题。

Claims (4)

1.一种复杂岩性天然气层声波时差判别法，其特征在于：利用地层岩性矿物成分、孔隙度、含水饱和度和地层水电阻率因素，计算一条声波时差理论值曲线，将计算获得的声波时差理论值曲线与实测的声波时差曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层。

2.根据权利要求1所述的复杂岩性天然气层声波时差判别法，其特征在于：所述“利用地层岩性矿物成分、孔隙度、含水饱和度和地层水电阻率因素，计算一条声波时差理论值曲线”的具体方法如下：

a、实验确定出岩电参数

将取心得到的岩样，在模拟地层条件下进行岩电实验，得到岩石胶结指数m和含水饱和度指数n及系数a、b，同时测量出地层水电阻率Rw；

b、根据实验确定的岩电参数，确定地层含水孔隙度

用实验得到的岩电参数（a、b、m、n）、地层水电阻率，结合测井得到的深侧向或深感应电阻率，由阿尔奇公式得到地层含水饱和度为S_w时的含水孔隙度                                                ：

式中：S_w为天然气层与水层分界线的含水饱和度，小数，根据孔隙度-电阻率交会图的水线确定；Rw为地层水电阻率，根据地层水分析资料得到，Ω·m；Rt为深侧向或深感应电阻率，Ω·m；

c、根据矿物成分类型及含量，确定出混合岩性地层骨架的声波时差

通过岩心资料标定测井资料，进而用测井资料计算地层岩石矿物成分和泥质含量，由地层岩石矿物成分并根据声波线性体积方程，得到混合岩性地层骨架的声波时差

：

式中：

分别为第一、二、三、…、n种矿物的骨架声波时差，us/ft；

分别为第一、二、三、…、n种矿物的含量，小数；

d、计算得到复杂岩性地层声波时差理论值曲线

通过混合岩性地层骨架的声波时差、泥质含量和含水孔隙度参数值，得到复杂岩性地层声波时差理论值

： 

式中： 为泥质声波时差,us/ft；

为泥质含量，小数；

、

分别为流体、混合岩性地层骨架的声波时差，us/ft；

将（1）、（2）式代入（3）式，得到复杂岩性地层声波时差理论值，一系列随深度变化的地层声波时差理论值就组成了地层声波时差理论值曲线。

3.根据权利要求1或2所述的复杂岩性天然气层声波时差判别法，其特征在于：所述“将计算获得的声波时差理论值曲线与实测的声波时差曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层”的具体方法如下：

将计算的声波时差理论值曲线与实测声波时差曲线进行重叠，根据二者差异进行判别：

当实测声波时差值大于声波时差理论值时，如果储层物性好，则判别为天然气层，如果储层物性变差，则解释为含气层；

当实测声波时差值与声波时差理论值基本一致时，如果储层物性好，则判别为气水同层；如果物性较差，则判别为含气水层；

当实测声波时差值小于声波时差理论值时，则判别为水层。

4.根据权利要求2所述的复杂岩性天然气层声波时差判别法，其特征在于：a步骤中，所述地层条件包括温度、压力和地层水矿化度。

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