CN104564037A - 一种页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法，该方法包括以下步骤：步骤1：利用GR测井曲线确定研究区域地层的泥质含量Vsh；步骤2：根据Pe值确定硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si；步骤3：根据所述步骤1中得到的所述泥质含量Vsh和所述步骤2中得到的所述硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si来确定研究区域地层中的硅质绝对含量Vca和钙质绝对含量Vsi。该方法能够降低生产成本，提高页岩气勘探开发效率。
Description
技术领域
本发明属于页岩气地球物理勘查技术，具体涉及页岩气测井资料数据处理，尤其涉及一种页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法。
背景技术
脆性矿物指主要为组成岩石的石英、方解石、白云石的硅质、钙质矿物，是页岩气勘探开发中至关重要的参数之一，在页岩气储层中脆性矿物构成了页岩气，特别是游离气的储集空间和渗流通道。同时页岩气储层孔隙度低，自然产能低，需要大型水力压裂来支持，脆性矿物含量的高低直接影响水力压裂的效果，最终影响页岩气产能。
目前测井评价地层矿物含量主要方法有CRA多矿物模型、ECS元素俘获测井等资料，前者由于利用数学方法通过迭代计算两种骨架矿物含量，而非根据地层矿物的测井响应特征而来，在页岩储层中应用效果不好，与地层矿物实验分析结果存在较大误差。当前页岩气脆性矿物含量评价技术主要依赖于Schlumberger公司的ECS元素俘获测井技术，此项技术从数据采集到处理解释处于垄断状态，测井费用高，普及性弱，不利于页岩气低成本开发的需要。脆性矿物含量计算技术目前已成为制约页岩气勘探开发的技术瓶颈之一。
发明内容
本发明就是鉴于现有技术中的上述问题而提出的。本发明提供了一种页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法。
本发明旨在利用常规测井系列（即目前已被国内各油田广泛应用的测井系列）岩性密度测井（Photoelectric absorption index简称Pe）来计算页岩储层矿物含量，以达到常规测井系列高精度计算脆性矿物（硅质含量、钙质含量）的目的，有效解决页岩储层脆性矿物含量连续深度的定量评价问题，为页岩气开发提供急需的储层参数，便于压裂参数的选择。同时，打破国外技术的垄断，降低生产成本，提高页岩气勘探开发效率。
为实现上述目的，本发明提供了一下技术方案：
数据准备：自然伽马GR测井曲线，自然伽马能谱曲线（铀、钍、钾），Pe测井曲线。
在页岩气勘探井中进行自然伽马GR、自然伽马能谱、岩性密度测井系列的测量，获得GR、能谱（U、Th、K）、Pe等曲线。
为了获得地层脆性矿物含量，主要分3步完成，步骤1利用GR确定地层的泥质含量，该步我们选用最简单的泥质含量求取公式。步骤2根据Pe值确定地层脆性矿物的相对含量，此步是该发明的关键所在。根据理论，Pe测井依据不同元素原子拥有不同的光电吸收截面来测量，矿物的光电吸收指数是组成矿物各原子光电吸收指数的累加。在地层中，Pe测井值反映地层中所有矿物Pe之和，那么矿物含量的高低而直接影响Pe测井值的高低。在脆性矿物中硅质和钙质的Pe测井响应值差别大，可以通过实测Pe曲线与纯岩性地层的Pe值进行对比，近似确定硅质、钙质的相对含量。步骤3，假设地层由泥质、硅质、钙质三种成分组成，那么通过步骤1、2的计算，就可以确定硅质、钙质在地层中的绝对含量。
由于页岩孔隙度含量，Pe曲线响应受储层物性影响小，在确定页岩气岩性组分时未考虑孔隙体积及孔隙流体对Pe测井响应的贡献。
具体地说，本发明的发明人提出通过利用根据GR测井曲线确定研究区域地层的泥质含量Vsh以及根据Pe值确定硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si来确定研究区域地层中的硅质绝对含量Vca和钙质绝对含量Vsi的技术方案。
在本发明的一个方面中，提出了一种页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：利用GR测井曲线确定研究区域地层的泥质含量Vsh；
步骤2：根据Pe值确定硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si；
步骤3：根据所述步骤1中得到的所述泥质含量Vsh和所述步骤2中得到的所述硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si来确定研究区域地层中的硅质绝对含量Vca和钙质绝对含量Vsi。
在根据本发明的另一方面中，在步骤1中，根据GR测井曲线读取页岩深度段的最大值GRmax、最小值GRmin，利用自然伽马简化公式计算所述泥质含量：Vsh=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)。
在根据本发明的另一方面中，在步骤1中，利用自然伽马曲线计算所述泥质含量：
泥质含量相对值IGR=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)；
泥质含量
其中c的取值范围，对于第三系地层选c=3.7，对于老地层c=2。
在根据本发明的另一方面中，在步骤2中，根据硅质、钙质Pe测井响应特征差异明显，定义纯砂岩Pe值为Pe_sand=2，定义纯灰岩Pe值Pe_lime=5，通过实测Pe曲线值确定硅质、钙质的相对含量，具体公式如下：
钙质相对含量：V’ca=(Pe-Pe_sand)/(Pe_lime-Pe_sand)；
硅质相对含量：V’si=1-V’ca；
边界条件V’ca和V’si应在0～1范围内。
在根据本发明的另一方面中，在步骤3中，根据步骤1计算的泥质含量Vsh，结合步骤2计算的所述硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si，来确定硅质绝对含量Vca和钙质绝对含量Vsi，具体公式如下：
钙质绝对含量：Vca=(1-Vsh)*V’ca；
硅质绝对含量：Vsi=(1-Vsh)*V’si。
将此计算方法应该到一口页岩气实例井中，其结果与岩心全岩分析实验结果对比（附图3），一致性较好。
附图说明
图1示出了根据本发明的页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法的流程图；
图2示出了本发明在连续深度范围内对页岩气储层进行脆性矿物含量评价成果图；以及
图3示出了Pe模型计算结果与岩心X衍射全岩实验分析结果交会图。
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，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
为便于下面的说明，下表1示出了不同岩性的Pe测井响应值。
不同岩性Pe的响应值
本发明旨在利用常规测井系列（即目前已被国内各油田广泛应用的测井系列）岩性密度测井（Photoelectric absorption index简称Pe）来计算页岩储层矿物含量，以达到常规测井系列高精度计算脆性矿物（硅质含量、钙质含量）的目的，有效解决页岩储层脆性矿物含量连续深度的定量评价问题，为页岩气开发提供急需的储层参数，便于压裂参数的选择。同时，打破国外技术的垄断，降低生产成本，提高页岩气勘探开发效率。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案。具体地，参照图1描述本发明的技术方案。
图1示出了根据本发明的页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法的流程图。
参照图1，首先在图1的步骤S101中输入GR曲线和Pe曲线。
在步骤S102中判断是否存在GR曲线，若存在该曲线，则在随后的步骤S104进行以下操作：
计算泥质含量，方法有很多，如自然伽马曲线法、自然电位法，能谱曲线法等，其中最常用的是利用自然伽马曲线来进行计算，首先根据GR测井曲线读取页岩深度段的最大值GRmax、最小值GRmin，利用以下多种方法进行泥质含量Vsh的计算：
（1）利用自然伽马简化公式计算泥质含量:
Vsh=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)；
（2）利用自然伽马曲线计算泥质含量：
泥质含量相对值IGR=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)；
泥质含量
其中c的取值范围，对于第三系地层选c=3.7，对于老地层c=2。
若在图1的步骤S102中确定不存在GR曲线，则使用本发明中前面提到的其他方法（例如，自然电位法，能谱曲线法等）来计算泥质含量S108。
另外，在图1的步骤S103中判断是否存在Pe曲线，若存在该曲线，则执行随后的步骤S105和S106，在该步骤S105中计算钙质的相对含量，并在步骤S106中计算硅质的相对含量，具体计算步骤如下：
根据硅质、钙质Pe测井响应特征差异明显，硅质（石英）的Pe值在2左右，定义纯砂岩Pe值为Pe_sand=2，而钙质（方解石）的Pe值在5左右，定义纯灰岩Pe值Pe_lime=5，那么可以通过实测Pe曲线值确定硅质、钙质的相对含量，具体公式：
钙质相对含量：V’ca=(Pe-Pe_sand)/(Pe_lime-Pe_sand)；
硅质相对含量：V’si=1-V’ca；
边界条件，V’ca，V’si应在0～1范围内。
最后，在图1的步骤S107中：根据步骤S104计算的泥质含量，结合步骤S105和S106中计算的硅质、钙质相对含量，可以确定硅质、钙质绝对含量，具体公式如下：
钙质绝对含量：Vca=(1-Vsh)*V’ca；
硅质绝对含量：Vsi=(1-Vsh)*V’si；
通过以上三个步骤，就可以获得地层三组分岩性剖面，包含泥质含量、硅质含量、钙质含量等。
通过上述图1所示的方法能够准确地获得地层脆性矿物含量，利用常规测井系列（即目前已被国内各油田广泛应用的测井系列）岩性密度测井（Photoelectricabsorption index简称Pe）来计算页岩储层矿物含量，以达到常规测井系列高精度计算脆性矿物（硅质含量、钙质含量）的目的，有效解决页岩储层脆性矿物含量连续深度的定量评价问题，为页岩气开发提供急需的储层参数，便于压裂参数的选择。同时，打破国外技术的垄断，降低生产成本，提高页岩气勘探开发效率。
图2示出了本发明在连续深度范围内对页岩气储层进行脆性矿物含量评价成果图。图中共计12道曲线信息，为本发明在连续深度范围内对页岩气储层进行脆性矿物含量评价成果图，其中第2道为自然伽马GR曲线，第6道为Pe测井曲线，第7道为深度道，第10道为岩心X衍射全岩实验分析结果，101区域为钙质、102区域为硅质、103区域为泥质，第11道为利用本方法计算矿物相对含量，111区域为钙质、112区域为硅质113区域为泥质。从该图中可以清楚地看出，Pe计算脆性矿物剖面与X衍射全岩分析脆性矿物剖面的拟合情况很好，这说明本发明的计算方法能够准确地计算出地层脆性矿物含量。
另外，图3示出了Pe模型计算结果与岩心X衍射全岩实验分析结果交会图。从该比较图中可以清楚地看出，本发明的计算方法能够准确地计算出地层脆性矿物（硅质和钙质）含量。
本发明流程图中记载的页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法的各个步骤可以顺序执行，也可以并行执行，这里提供的该流程图仅是示例性的，本发明不限于这种具体实施方式，本领域技术人员基于本发明的启示，还能想到许多其他的实施方式。
以上所述的具体实施方式是用于帮助理解本发明的目的、技术方案和有益效果，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种页岩气储层脆性矿物含量测井计算方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：利用GR测井曲线确定研究区域地层的泥质含量Vsh；
步骤2：根据Pe值确定硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si；
步骤3：根据所述步骤1中得到的所述泥质含量Vsh和所述步骤2中得到的所述硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si来确定研究区域地层中的硅质绝对含量Vca和钙质绝对含量Vsi。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤1中，根据GR测井曲线读取页岩深度段的最大值GRmax、最小值GRmin，利用自然伽马简化公式计算所述泥质含量：Vsh=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤1中，利用自然伽马曲线计算所述泥质含量：
泥质含量相对值IGR=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)；
泥质含量
其中c的取值范围，对于第三系地层选c=3.7，对于老地层c=2。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤2中，根据硅质、钙质Pe测井响应特征差异明显，定义纯砂岩Pe值为Pe_sand=2，定义纯灰岩Pe值Pe_lime=5，通过实测Pe曲线值确定硅质、钙质的相对含量，具体公式如下：
钙质相对含量：V’ca=(Pe-Pe_sand)/(Pe_lime-Pe_sand)；
硅质相对含量：V’si=1-V’ca；
边界条件V’ca和V’si应在0～1范围内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤3中，根据步骤1计算的泥质含量Vsh，结合步骤2计算的所述硅质相对含量V’ca、钙质的相对含量V’si，来确定硅质绝对含量Vca和钙质绝对含量Vsi，具体公式如下：
钙质绝对含量：Vca=(1-Vsh)*V’ca；
硅质绝对含量：Vsi=(1-Vsh)*V’si。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150429 |