CN103867198A - 碳酸盐岩天然气层地层密度判别法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳酸盐岩天然气层地层密度判别法，属于密度测井资料应用技术领域。利用碳酸盐岩矿物成分、孔隙度、含水饱和度、地层电阻率和地层水电阻率因素，计算一条地层密度理论值曲线，将计算获得的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层。本发明尤其适合在碳酸盐岩地层的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
技术领域
本发明涉及一种天然气层判别方法，属于密度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。
在用密度测井资料进行天然气层判别时，多采用密度孔隙度与中子孔隙度重叠或交会法或用密度与声波纵波时差、横波时差组合，计算出泊松比、体积压缩系数等岩石力学参数后，对天然气层进行判别。如公开号为 CN101832133A，公开日为 2010年9月15日的中国专利文献公开了一种密度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、密度孔隙度和中子孔隙度；2)排除岩性、井径和泥浆侵入因素对密度和中子资料的影响；3)利用密度和中子资料对天然气和地层水的响应差异，通过比较密度孔隙度与中子孔隙度的大小来建立储层流体类型判别标准，本发明在利用密度、中子资料判别储层流体类型时排除了岩性、井眼条件、泥浆侵入等非流体影响因素，因而能真实地反映不同流体对密度和中子资料的影响特征，使储层流体类型判别符合率由现有的70%提高到了90%以上。
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，如碳酸盐岩地层，除含泥质、白云岩及灰岩外，有的还有石英、石膏、黄铁矿等矿物，再加上孔隙、地层水等因素的影响，使得目前用到的流体性质判别方法存在多解性，如何利用密度测井资料更好的判别天然气层，还需要不断发明新的方法。
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，特别是碳酸盐岩地层进行天然气层判别的技术问题，提供了一种碳酸盐岩天然气层地层密度判别法，本发明尤其适合在碳酸盐岩地层的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：
一种碳酸盐岩天然气层地层密度判别法，其特征在于：利用碳酸盐岩矿物成分、孔隙度、含水饱和度、地层电阻率和地层水电阻率因素，计算一条地层密度理论值曲线，将计算获得的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层。
所述“利用碳酸盐岩矿物成分、孔隙度、含水饱和度、地层电阻率和地层水电阻率因素，计算一条地层密度理论值曲线”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Sw时的含水孔隙度 ：
式中：Sw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密度值
通过岩心资料标定测井资料，进而用测井资料计算碳酸盐岩地层岩石矿物成分和泥质含量，由碳酸盐岩岩石矿物成分并根据密度体积方程得到混合岩性地层骨架的密度值
：
式中：分别为碳酸盐岩岩石矿物成分第一、二、三、…、n种矿物的骨架密度值，g/cm3；
d、计算获得地层密度理论值曲线
通过地层骨架密度、泥质含量、含水孔隙度及流体密度参数值，得到地层密度值理论值我：
式中： 
为泥质密度值, g/cm3；
为泥质含量，小数；
、
分别为孔隙流体、混合岩性地层骨架密度值，g/cm3；
将（1）、（2）式代入（3）式，计算得到地层密度理论值，一系列随深度变化的地层密度理论值就组成了地层密度理论值曲线。
所述“将计算获得的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层”的具体方法如下：
将计算得到的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行重叠，根据二者差异进行判别:
当实测地层密度值小于计算地层密度理论值时，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；
当实测地层密度值与计算地层密度理论值基本一致时，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；
当实测地层密度值大于计算地层密度理论值时，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，通过计算地层密度理论值曲线，将计算获得的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行比较，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，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，用密度孔隙度与中子孔隙度重叠或交会法、或用密度与声波纵波时差、横波时差组合等对天然气层进行判别的常规判别方法的符合率低于80%；用本发明思路，判别符合层数504层，符合率为87.2%，较好的解决了该区块天然气层判别问题。
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，计算的地层密度考虑了泥质、岩石矿物类型及含量、地层电阻率、地层水电阻率等因素，因而能改善天然气层的判别效果；
3、本发明针对碳酸盐岩地层设计，同样适合在碎屑岩、火成岩等复杂岩性天然气层判别中使用，应用前景好。
4、用本发明的思路可以计算一条中子值，将计算的中子值与实测中子值比较，也可用于天然气层的判别。
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某区块碳酸盐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=2及a=1.8；
图2为实施例2岩电实验得到的电阻率增大系数与含水饱和度交会图，根据实验结果得到饱和度指数n=2.4及b=1.2；
图3为实施例2该区某井碳酸盐岩天然气层判别图。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的最佳实施方式，其利用碳酸盐岩矿物成分、孔隙度、含水饱和度、地层电阻率和地层水电阻率因素，计算一条地层密度理论值曲线，将计算获得的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层。
所述“利用碳酸盐岩矿物成分、孔隙度、含水饱和度、地层电阻率和地层水电阻率因素，计算一条地层密度理论值曲线”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Sw时的含水孔隙度
：
式中：Sw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密度值
通过岩心资料标定测井资料，进而用测井资料计算碳酸盐岩地层岩石矿物成分和泥质含量，由碳酸盐岩岩石矿物成分并根据密度体积方程得到混合岩性地层骨架的密度值：
式中：
分别为碳酸盐岩岩石矿物成分第一、二、三、…、n种矿物的骨架密度值，g/cm3；
d、计算获得地层密度理论值曲线
通过地层骨架密度、泥质含量、含水孔隙度及流体密度参数值，得到地层密度值理论值
：
式中： 
为泥质密度值, g/cm3；为泥质含量，小数；
、
分别为孔隙流体、混合岩性地层骨架密度值，g/cm3；
将（1）、（2）式代入（3）式，计算得到地层密度理论值
，一系列随深度变化的地层密度理论值就组成了地层密度理论值曲线。
所述“将计算获得的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层”的具体方法如下：
将计算得到的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行重叠，根据二者差异进行判别:
当实测地层密度值小于计算地层密度理论值时，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；
当实测地层密度值与计算地层密度理论值基本一致时，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；
当实测地层密度值大于计算地层密度理论值时，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为某区块碳酸盐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=2及a=1.8。
图2为岩电实验得到的电阻率增大系数与含水饱和度交会图，根据实验结果得到饱和度指数n=2.4及b=1.2。
图3为该区某井碳酸盐岩天然气层判别图。图中第1道为深度，第2、3、5道为原始测井曲线；第4道为计算密度和实测密度，对应解释的1、2号储层，实测密度明显低于计算密度，气层特征明显；对应解释的3号层，实测密度与计算密度差异减小或基本一致；第6道为元素测井资料结合常规测井资料得到的岩性剖面，地层岩性除白云岩、灰岩外，还有石英、黄铁矿、石膏等，岩性复杂；第7、8、9道为解释结论、射孔井段和试油结论。以实测密度值小于计算的密度值为依据，判别1、2号层为天然气层；实测地层密度值与计算地层密度值差异减小或基本一致，出现水的特征，解释3号层为气水同层；试油产天然气115万方/天，水72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，用密度孔隙度与中子孔隙度重叠或交会法、或用密度与声波纵波时差、横波时差组合等对天然气层进行判别的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碳酸盐岩天然气层判别问题。
Claims (4)
1.一种碳酸盐岩天然气层地层密度判别法，其特征在于：利用碳酸盐岩矿物成分、孔隙度、含水饱和度、地层电阻率和地层水电阻率因素，计算一条地层密度理论值曲线，将计算获得的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层。
2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩天然气层地层密度判别法，其特征在于：所述“利用碳酸盐岩矿物成分、孔隙度、含水饱和度、地层电阻率和地层水电阻率因素，计算一条地层密度理论值曲线”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Sw时的含水孔隙度 
：
式中：Sw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密度值
通过岩心资料标定测井资料，进而用测井资料计算碳酸盐岩地层岩石矿物成分和泥质含量，由碳酸盐岩岩石矿物成分并根据密度体积方程得到混合岩性地层骨架的密度值：
式中：
分别为碳酸盐岩岩石矿物成分第一、二、三、…、n种矿物的骨架密度值，g/cm3；
d、计算获得地层密度理论值曲线
通过地层骨架密度、泥质含量、含水孔隙度及流体密度参数值，得到地层密度值理论值
：
式中： 为泥质密度值, g/cm3；
为泥质含量，小数；
、
分别为孔隙流体、混合岩性地层骨架密度值，g/cm3；
将（1）、（2）式代入（3）式，计算得到地层密度理论值
，一系列随深度变化的地层密度理论值就组成了地层密度理论值曲线。
3.根据权利要求1或2所述的碳酸盐岩天然气层地层密度判别法，其特征在于：所述“将计算获得的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行比较，根据二者的差异特征判别出天然气层”的具体方法如下：
将计算得到的地层密度理论值曲线与实测地层密度曲线进行重叠，根据二者差异进行判别:
当实测地层密度值小于计算地层密度理论值时，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；
当实测地层密度值与计算地层密度理论值基本一致时，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；
当实测地层密度值大于计算地层密度理论值时，则判别为水层。
4.根据权利要求2所述的碳酸盐岩天然气层地层密度判别法，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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