CN104727813A - 一种源储共生型地层的孔隙度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种源储共生型地层的孔隙度测量方法，其主要流程包括：基于岩石物性和核磁共振测井的岩心深度的准确归位；多学科、多尺度数据综合的有机碳含量(TOC)建模方法；基于烃源岩控制的孔隙度敏感参数优选方案；以及基于有机碳含量(TOC)分级的孔隙度精细建模方法。本发明考虑到烃源岩对测井响应的影响，先计算有机碳含量，然后根据有机碳含量的多少对源储共生型地层分级，再根据所划分的级别分别采用不同的计算公式来计算孔隙度，该方法所得到的孔隙度非常精确，平均绝对误差、平均相对误差及相关系数等达到了致密油测井评价的标准与规范。

Description

一种源储共生型地层的孔隙度测量方法

技术领域

本发明属于地球物理资料综合处理与应用领域，具体地说是涉及一种根据烃源岩和储层性质来进行源储共生型地层的孔隙度测量方法

背景技术

随着人类对能源需求的急剧增加和世界油气资源的锐减，源储共生型地层的勘探开发已逐步引起了世界各国的重视。但是源储共生型地层的测井解释存在巨大的挑战，具体表现在参数测量如孔隙度方面，由于常规的解释理论和模型在这种地层中已不适应，而国内外尚缺乏相应的机理研究和评价方法，使得孔隙度计算的精度低，对该类地层的深度勘探造成一定的困扰。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种源储共生型地层的孔隙度测量方法，以实现该类地层的资源量预测和经济价值评估，为该类地层的大规模勘探与开发提供技术支撑，降低勘探的盲目性。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种源储共生型地层的孔隙度测量方法，包括以下步骤：

a对井下地层取样，并对取出的岩心进行深度归位，使岩心记录深度与地层深度匹配；

b根据岩心归位后的深度，读取深侧向电阻率、声波时差和密度值，并根据式(1)计算有机碳含量

$\mathrm{TOC}=a\×\log \left(\mathrm{Rt}\right)+b\×\frac{\mathrm{AC}}{\mathrm{DEN}}+c---\left(1\right)$

式(1)中，TOC为有机碳含量，AC、DEN、Rt分别为声波时差、密度和深侧向电阻率，a、b、c分别为参数；

c利用式(1)计算出有机碳含量后，根据有机碳含量多少对源储共生型地层进行级别划分，具体方法如式(2)

I级TOC＜5％；II级5％≤TOC＜10％；III级TOC≥10％  (2)

d根据式(2)将源储共生型地层进行分级后，分别建立不同级别源储共生型地层的孔隙度计算方法，其中I级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(3)

φ＝d×AC+e×DEN+f  (3)

式(3)中，φ为孔隙度，AC、DEN分别为声波时差、密度，d、e、f分别为参数；

II级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(4)

φ＝g×log(Rt)+h×TOC+i  (4)

式(4)中，φ为孔隙度，Rt为深侧向电阻率，TOC为有机碳含量，g、h、i分别为参数；

III级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(5)

φ＝j×CNL+k×TOC+l  (5)

式(5)中，φ为孔隙度，CNL为补偿中子，TOC为有机碳含量，j、k、l分别为参数。

优选的，步骤a中还包括对岩心开展模拟地层条件下的岩石物理参数测量和地球化学参数测量。所述岩石物理参数包括气测孔隙度、渗透率和/或密度，所述地球化学参数测量包括有机碳含量、热成熟度和/或热解参数。该测量数据可用于后续计算式中相关参数的拟合获取，主要是用到有机碳含量与气测孔隙度。

优选的，步骤a中岩心深度归位应用核磁共振测井与岩心孔隙度的匹配方法，具体步骤如下：根据标准核磁共振测井所反演得到的总孔隙度与岩心孔隙度进行对比，采取整桶移动的方法，当两者一致时，则岩心所处深度为其真实深度。

优选的，参数a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l分别通过拟合方法得到，拟合时有机碳含量TOC根据地球化学参数测量资料得到，孔隙度φ、声波时差AC、密度DEN、深侧向电阻率Rt及补偿中子CNL根据岩石物理参数测量的测井资料得到。

本发明的有益技术效果是：

(1)本发明考虑到烃源岩对测井响应的影响，先计算有机碳含量，然后根据有机碳含量的多少对源储共生型地层分级，再根据所划分的级别分别采用不同的计算公式来计算孔隙度，该方法所得到的孔隙度非常精确，平均绝对误差、平均相对误差及相关系数等达到了致密油测井评价的标准与规范。

(2)本发明应用核磁共振测井与岩心孔隙度的匹配方法，实现了岩心深度的精确归位，进一步提高了孔隙度的测量精度。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明的主要流程图；

图2为深度归位效果图；

图3为有机碳含量计算效果图；

图4为I级烃源岩的孔隙度计算效果图；

图5为II级烃源岩的孔隙度计算效果图；

图6为III级烃源岩的孔隙度计算效果图。

具体实施方式

源储共生型地层的测井响应十分复杂，与岩石组分及含量、烃源岩含量、孔隙度及充填物质等密切相关，直接导致常用的体积模型和最优化等储层孔隙度建模方法失效，所得结果与岩心分析数据吻合度低，降低了储层评价的精度。本发明提出一种基于源控理论的源储共生型地层的孔隙度测量方法，有效地解决了该问题。

本发明方法的主要流程如图1所示，包括：

1、基于岩石物性和核磁共振测井的岩心深度的准确归位；

2、多学科、多尺度数据综合的有机碳含量(TOC)建模方法；

3、基于烃源岩控制的孔隙度敏感参数优选方案；

4、基于有机碳含量(TOC)分级的孔隙度精细建模方法。

下面对本发明方法的各流程步骤进行详细说明：

a首先对井下地层进行系统取心，并开展模拟地层条件下的气测孔隙度、渗透率、密度等岩石物理参数测量和有机碳含量、热成熟度、热解参数等地球化学参数测量。为井下孔隙度和烃源岩的刻度提供基础。

由于地层取样中存在一定的深度错动，需要对岩心进行深度归位，使岩心记录深度与地层深度匹配。对于一般的碎屑岩地层，岩心归位方法较为简单，根据孔隙度值与声波、密度、中子等三孔隙度曲线的对应关系和形态即可实现深度的准确归位。但是对于源储共生型地层而言，三孔隙度曲线受到烃源岩性质、岩性等的综合影响，导致它们与孔隙度值之间的对应性差，使得常规方法失效；此外，该类地层的纵横向非均质性极强，使得岩心的纵向分辨率与测井曲线的分辨率相差较大，三孔隙度测井值受上下围岩影响十分严重，难以反映地层的真实信息。针对该问题，本发明应用核磁共振测井与岩心孔隙度的匹配方法，实现了岩心深度的精确归位。具体做法是，根据标准核磁共振测井所反演得到的总孔隙度与岩心孔隙度进行对比，采取整桶移动的方法，当两者一致时，则岩心所处深度为其真实深度。图2为具体操作时的深度归位效果图。

b源储共生型地层的有机碳含量(TOC)通常要大于孔隙度，其范围可在1％～40％左右波动，而岩心的孔隙度一般小于5％。有机碳的影响，使得常用的多元回归模型和最优化方式很难准确计算孔隙度。本发明考虑到烃源岩对测井响应的影响，提出先计算有机碳含量再计算孔隙度的思路。根据岩心归位后的深度，读取深侧向电阻率、自然伽马、声波时差、密度、中子等资料进行有机碳含量的敏感因素分析，优选了声波时差、深侧向电阻率和密度曲线建立了有机碳含量的计算模型。有机碳含量的计算公式如下：

$\mathrm{TOC}=a\×\log \left(\mathrm{Rt}\right)+b\×\frac{\mathrm{AC}}{\mathrm{DEN}}+c---\left(1\right)$

式(1)中：TOC为有机碳含量；AC、DEN、Rt分别为声波时差、密度和深侧向电阻率，根据测井资料得到；a、b、c分别为模型参数，通过最小二乘拟合得到，拟合时有机碳含量TOC根据地球化学实验资料得到。图3为有机碳含量的计算效果图。

c利用式(1)计算完有机碳含量后再进行孔隙度的敏感因素分析。在研究过程中发现，如果将所有数据都放一起分析的话，很难得到与孔隙度十分敏感的参数。岩心孔隙度与电阻率、三孔隙度曲线、自然伽马的关系十分混乱，难以建立相应的评价模型，这主要是由于有机碳的影响。经过研究后，得到一个规律，当采用一定的手段对有机碳含量进行分级后，岩心孔隙度与测井响应的关系就十分明确了，它们之间的相关性有了较大的提高。具体的分级方案如下：

I级TOC＜5％；II级5％≤TOC＜10％；III级TOC≥10％  (2)

d根据式(2)将烃源岩进行分级后，分别建立不同源岩级别的孔隙度计算方法，如式(3)至式(5)：

φ＝d×AC+e×DEN+f  (3)

φ＝g×log(Rt)+h×TOC+i  (4)

φ＝j×CNL+k×TOC+l  (5)

式中：CNL为补偿中子，φ为孔隙度、根据测井资料得到；d、e、f、g、h、i、j、k、l分别为不同烃源岩级别的孔隙度建模参数，应用拟合方法得到。其它参数同式(1)。

其中I级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(3)，II级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(4)，III级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(5)。附图中，图4为I级烃源岩的孔隙度计算效果图。图5为II级烃源岩的孔隙度计算效果图。图6为III级烃源岩的孔隙度计算效果图。

将上述所建模型应用于实际资料的处理，取得了较好的效果，三种模型的孔隙度平均绝对误差分别为1.2％、1.3％和1.28％，平均相对误差分别为10.5％、11.8％和10.7％，相关系数分别为0.85、0.78和0.86，达到了致密油测井评价的标准与规范。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变型方式，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种源储共生型地层的孔隙度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

a对井下地层取样，并对取出的岩心进行深度归位，使岩心记录深度与地层深度匹配；

b根据岩心归位后的深度，读取深侧向电阻率、声波时差和密度值，并根据式(1)计算有机碳含量

$\mathrm{TOC}=a\×\log \left(\mathrm{Rt}\right)+b\×\frac{\mathrm{AC}}{\mathrm{DEN}}+c---\left(1\right)$

式(1)中，TOC为有机碳含量，AC、DEN、Rt分别为声波时差、密度和深侧向电阻率，a、b、c分别为参数；

c利用式(1)计算出有机碳含量后，根据有机碳含量多少对源储共生型地层进行级别划分，具体方法如式(2)

I级TOC＜5％；II级5％≤TOC＜10％；III级TOC≥10％   (2)

d根据式(2)将源储共生型地层进行分级后，分别建立不同级别源储共生型地层的孔隙度计算方法，其中I级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(3)

φ＝d×AC+e×DEN+f   (3)

式(3)中，φ为孔隙度，AC、DEN分别为声波时差、密度，d、e、f分别为参数；

II级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(4)

φ＝g×log(Rt)+h×TOC+i  (4)

式(4)中，φ为孔隙度，Rt为深侧向电阻率，TOC为有机碳含量，g、h、i分别为参数；III级源储共生型地层的孔隙度计算方法如式(5)

φ＝j×CNL+k×TOC+l  (5)

式(5)中，φ为孔隙度，CNL为补偿中子，TOC为有机碳含量，j、k、l分别为参数。

2.根据权利要求1所述的一种源储共生型地层的孔隙度测量方法，其特征在于，步骤a中还包括对岩心开展模拟地层条件下的岩石物理参数测量和地球化学参数测量。

3.根据权利要求2所述的一种源储共生型地层的孔隙度测量方法，其特征在于，所述岩石物理参数包括气测孔隙度、渗透率和/或密度，所述地球化学参数测量包括有机碳含量、热成熟度和/或热解参数。

4.根据权利要求1所述的一种源储共生型地层的孔隙度测量方法，其特征在于，步骤a中岩心深度归位应用核磁共振测井与岩心孔隙度的匹配方法，具体步骤如下：根据标准核磁共振测井所反演得到的总孔隙度与岩心孔隙度进行对比，采取整桶移动的方法，当两者一致时，则岩心所处深度为其真实深度。

5.根据权利要求1所述的一种源储共生型地层的孔隙度测量方法，其特征在于，参数a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l分别通过拟合方法得到，拟合时有机碳含量TOC根据地球化学参数测量资料得到，孔隙度φ、声波时差AC、密度DEN、深侧向电阻率Rt及补偿中子CNL根据岩石物理参数测量的测井资料得到。