CN105134189A - 一种LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，该方法从岩石力学角度出发，研究地应力与储层有效性的关系，建立储层有效性评价标准并识别优质储层，形成一套适用于高陡构造地应力计算与储层识别的方法和技术，建立了山前高陡地层地应力的计算方法与评价储层有效性的力学标准，为工区深层裂缝性砂岩储层有效性的测井评价提供了全新的技术支撑，为试油、酸化和压裂等选层提供了可靠的地质力学依据。

Description

一种LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法

技术领域

本发明属于地质勘探技术领域，尤其涉及一种LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法。

背景技术

目前塔里木盆地库车山前高陡构造带的探井和开发井，井深一般在6000多米，产层温度较高、一般在160度左右，地层压力较高、压力系数一般在1.7以上，同时由于泥岩层的封隔作用，不同的地质层位的孔隙压力系数不同，且相差很大，由于古构造应力的影响，尤其是燕山运动与喜山运动，工区的地应力较强，地层的倾角变化较大，从几度到几十度。由于受强水平地应力的挤压作用和重力压实作用，储层基质表现为低孔低渗，而天然裂缝较发育。对于大多数地层，地层表现出各向异性，其各方向上的弹性参数是不相同的，当地层倾角较大或地层存在微裂缝时，这种差别更为明显。因此对高角度裂缝较发育的大倾角地层的地应力计算不能忽略地层倾角和裂缝倾角的影响，而现有的地应力计算方法较少考虑地层倾角和裂缝对地应力大小的影响，已有的研究还表明，地应力大小和方向与储层有效性关系密切，有效应力较小时，地层的孔隙度相对较大，好储层发育，随着有效应力增加，地层被压实，孔隙度降低，当构造作用较强时，储层发育微裂缝，随着裂缝发育程度的提高，储层的渗流能力提高，好储层易发育。

塔里木盆地山前高陡构造的各种资料表明，地应力大小和方向与储层有效性关系密切，但两者是何种关系、且如何从地应力角度去评价储层的有效性尚不明确，一定程度上影响了气田的高效开发。

现有的考虑地层倾角影响的地应力计算模型，国外未见报道，国内主要是郑琦怡和楼一珊等人提出的地应力计算方法。

(1)郑琦怡计算公式(国外测井技术2008，10)：

式中：A、B为构造应力系数；K为地层倾角系数；为地层倾角，度；PR为泊松比，无量纲；Pp为孔隙压力，MPa；Po为上覆岩层压力，MPa，E为杨氏模量，MPa；α为Biot系数，无量纲。

(2)楼一珊计算公式(钻采工艺，1998，21(6))：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_h=(\frac{PR}{1-PR}-K+B)*(P_O-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\αP}}_p\\ {\mathrm{\σ}}_H=(\frac{PR}{1-PR}-K+A)*(P_O-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\αP}}_p\end{array}\right.$

式中：α为井斜角度；为地层倾角度；为地层倾角影响系数；α_r为地层相对倾角，A、B为构造应力系数。

目前，国内外关于利用地应力定量评价储层有效性这方面的研究(尤其是评价指标的选取和评价标准的建立)，未见具体成熟的方法和技术(例如程序和软件)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LogGMIR(LoggingGeoMechanicsIdentifyReservoir)测井地应力识别优质储层的方法，旨在解决山前高陡构造异常高压地层的地应力计算不准、其低孔低渗储层有效性评价较难，导致测井储层解释(评价)结果与试油结论常出现相矛盾的问题。

本发明是这样实现的，一种LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，包括以下步骤：

S1、收集地质、岩心、测试资料，开展岩心岩电实验、核磁实验、岩石力学和地应力实验，分析处理常规测井资料得到地层岩性剖面，处理电阻率成像测井资料得到地层倾角和地层裂缝参数；

S2、从偶极声波测井资料中提取纵波、快横波、慢横波和斯通利波的时差，以及快横波、慢横波的方位角，确定储层的各向异性和由地应力引起的储层有效性；

S3、分析高陡构造地应力的测井响应特征，并结合地应力实验测试或现场实测数据和岩石力学参数计算结果，考虑地层倾斜和裂缝产状等因素对地应力数值大小的影响，准确建立高陡构造地层地应力的测井定量计算模型；

S4、利用自然伽马、声波时差和密度测井资料，计算单井的岩石力学、地层压力和地应力参数，提取有效应力比、水平应力差、走向应力差特征参数或指标，结合储层地质特征和测井储层评价结果及试采产能数据，确定地应力与储层有效性的关系，建立测井地应力评价储层有效性与识别优质储层的标准。

优选地，所述步骤S1具体包括：

S1A、通过常规岩电实验建立储层岩电关系图版，分析得到各岩电参数；

S1B、通过常规核磁实验确定核磁孔隙度和截止值，建立SWi和K解释模型，并分析储层孔隙结构及其有效性；

S1C、通过声发射法地应力测试，获取水平方向两个地应力大小及方向，为工区高陡构造地应力定量计算提供岩石物理刻度依据。

优选地，所述步骤S2包括以下具体步骤：

S2A、采用采用时域法(如stc法)或频域法(如最大似然法)从偶极横波测井资料中准确提取纵波、横波、斯通利波时差(慢度)，为计算岩石力学参数提供基础数据；

S2B、采用波形分离法从偶极横波测井资料中准确分离快横波、慢横波波形，并提取其慢度值和方位角，计算各向异性参数和确定天然裂缝的走向或最大水平主应力的方位，以及确定现今最大水平主应力方向与天然裂缝走向的关系。

优选地，步骤S3中，具体包括：

S3A、从泥岩层和储层的AC和Rt常规测井曲线特征分析入手，通过制作储层有效性的垂向有效应力和水平应力差与测井曲线值交会图和曲线重叠图及成像测井图，总结归纳高陡构造地应力的常规、声电测井响应特征；

S3B、基于工区岩石力学实验并结合步骤S1中的实验数据统计分析，建立岩石动、静态力学参数转换模型，以及构建横波时差曲线计算公式，开展岩石力学参数的测井精细解释；

S3C、分析高陡构造异常地应力的形成与影响因素，考虑地层倾角大小、裂缝产状和裂缝发育程度及异常高压的影响，改进与修正传统的地应力计算公式，分别建立目标地区的地应力测井计算公式；以地应力实验和水力压裂应力实测值为刻度基准，基于应力分布的几何空间三角函数关系，建立适合于研究工区高陡构造地层的最大、最小水平地应力计算新模型，用函数定义为：

$\left\{\begin{array}{cc}{S}_H=& (\frac{PR}{1-PR}+A+C12)*(P_O-{\mathrm{\αP}}_P)+{\mathrm{\αP}}_P\\ S_h=& (\frac{PR}{1-PR}+B+C12)*(P_O-{\mathrm{\αP}}_P)+{\mathrm{\αP}}_P\end{array}\right.$

式中：DIPf1为地层倾角度；DIPf2为裂缝倾角度；A、B分别为岩石在最大、最小水平应力方向的构造应力系数；PR为泊松比，无量纲；Pp为地层孔隙压力，MPa；Po为上覆岩层压力，MPa；α为Biot系数，无量纲；公式中的这些参数，均由测井资料计算或精细解释而来；

S3D、基于伽马、密度、电阻率和声波时差的测井数据，利用伊顿法和等效深度法等计算异常地层孔隙压力；结合工区内所做的地应力实验数据和测井计算的地应力数据，按照岩石物理刻度的思想，基于常规和声电成像测井资料，建立工区地应力动静态转换模型，准确计算水平地应力大小及方向，建立工区典型的地应力剖面，并分析地应力剖面特征；其中，所述地应力实验数据含地应力测试数据。

优选地，所述步骤S4具体包括：

S4A、利用成像测井资料计算获取地层倾角和地层裂缝参数，同时结合常规测井资料和偶极横波测井资料准确计算水平方向最大与最小主应力、水平主应力差值、垂向有效应力、储层有效应力比、走向应力差、流体移动指数和渗透率；

S4B、根据计算的地应力指标大致划分出单井垂向剖面上的每个储层段或可利用常规测井解释划分的油气解释层段结果，提取每层的地应力指标特征值；

S4C、根据提取的测井地应力数据绘制两个图版：水平应力差与有效应力比图版、走向应力差与有效应力比图版；

S4D、根据储层段试油试采产能情况和提取出的垂向有效应力、流体移动指数、水平应力差、有效应力比、流体移动指数建立储层有效性评价标准；

S4E、在不能确定用哪种判断方法来评价“好、中、差”储层时，利用数理统计分析中的两向量判别分析法计算出每个层的综合指标W值，来判断储层的“好中差”类别。

本发明克服现有技术的不足，提供一种LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，从岩石力学角度出发，研究地应力与储层有效性的关系，建立储层有效性评价标准与识别优质储层，形成一套适用于高陡构造地应力计算与储层识别的方法和技术(建立了山前高陡地层地应力的计算方法与评价储层有效性的力学标准)，为工区深层裂缝性砂岩储层有效性的测井评价提供了全新的技术支撑，为试油、酸化和压裂等选层提供了可靠的地质力学依据。

本发明的技术路线，如图1所示，本发明的功能体现在：

1、地应力及储层有效性评价参数的计算

①利用LogGMIR软件可以计算获取某一地区的地层倾角和地层裂缝参数；

②利用LogGMIR软件准确计算水平方向最大与最小主应力、水平主应力差值SH12(最大水平主应力减去最小水平主应力)、垂向有效应力(上覆岩层压力减去孔隙压力)、储层有效应力比(储层实际有效应力除以有效应力正常变化趋势值)、走向应力差、斯通利波流体移动指数和渗透率等。

③计算地应力时采用以下计算公式：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_h=(\frac{PR}{1-PR}+A+C12)*(P_O-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\αP}}_p\\ {\mathrm{\σ}}_H=(\frac{PR}{1-PR}+B+C12)*(P_O-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\αP}}_p\\ C1=\frac{Sin\left({\mathrm{DIPF}}_1\right)}{2\mathrm{\π}};C2=\frac{Sin\left({\mathrm{DIPF}}_2\right)}{2\mathrm{\π}};C12=C1-C2\end{array}\right.$

式中：DIPf1为地层倾角度；DIPf2为裂缝倾角度；A、B为构造应力系数；PR为泊松比，无量纲；Pp为地层孔隙压力，MPa；Po为上覆岩层压力，MPa；α为Biot系数，无量纲。

2、储层有效性的评价和优质储层划分

①根据计算的地应力指标(曲线形态和幅值变化特征)大致划分出单井垂向剖面上的每个储层段(或可利用常规测井解释划分的油气解释层段结果)，提取每层的地应力指标特征值(一般提取2/3幅度值)；

②根据提取出来的测井地应力读值绘制两个图版：水平应力差与有效应力比图版(如图2)、走向应力差(SH12cosβ)与有效应力比图版(如图3，β为最大主应力方向与裂缝走向的夹角)；

③根据地区的储层段试油情况和提取出的垂向有效应力、流体移动指数、水平应力差、有效应力比、流体移动指数建立储层有效性评价标准，如表1：

表1工区目的层段储层有效性判别的地应力标准

④在不能确定某一个地区用哪种判断方法来评价“好中差”储层时，可以利用两向量判别分析法计算出每个层的综合指标W值，来判断储层的好中差类别，见图4。当W>W1时为好储层、W<W2时为差储层、W2<W<W1时为中等储层。

附图说明

图1本发明LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法的技术流程图；

图2是本发明水平应力差与有效应力的关系图；

图3是本发明SH12cosβ与有效应力比的关系图；

图4是本发明工区地应力多参数识别好中差储层图版；

图5是本发明横波分裂现象物理模型；

图6是本发明偶极横波测井发射与接收信号特征图；

图7是克深2-2-14井快慢横波分离提取与各向异性分析成果图；

图8是克深2-2-4井快慢横波分离提取与各向异性分析成果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，包括以下步骤：

S1、收集地质、岩心、测试资料，开展岩心岩电实验、核磁实验、岩石力学和地应力实验，分析处理常规测井资料得到地层岩性剖面，处理电阻率成像测井资料得到地层倾角和地层裂缝参数；

上述步骤S1，更具体包括以下步骤：

S1A、通过常规岩电实验建立储层岩电关系图版，分析得到各岩电参数。

在步骤S1A中，在取好岩心样的前提下，利用西南石油大学国家重点实验室的岩电实验分析仪器，通过测定饱和岩样的地层因素和电阻率增大系数，完成50块岩心的常规岩电实验、建立储层岩电关系图版、分析得到a，b，m，n四个岩电参数。

S1B、通过常规核磁实验确定核磁孔隙度和截止值，建立SWi和K解释模型，并分析储层孔隙结构及其有效性。

在步骤S1B中，利用核磁实验分析仪器完成75块岩心的常规核磁实验研究，即通过饱和水岩样离心前后标准T2分布谱测量，确定核磁孔隙度和T2截止值，建立SWi和K解释模型，并分析储层孔隙结构及其有效性。

S1C、通过声发射法地应力测试，获取水平方向两个地应力大小及方向，为工区高陡构造地应力定量计算提供岩石物理刻度依据。

在步骤S1C中，利用西南石油大学国家重点实验室岩石力学-地应力测试仪对钻取加工的标准岩样11块(大北和克深两区块)进行声发射法地应力测试，获取水平方向两个地应力大小及方向，为工区高陡构造地应力定量计算提供岩石物理刻度依据。

S2、从偶极声波测井资料中提取纵波、快横波、慢横波和斯通利波的时差，以及快横波、慢横波的方位角，确定储层的各向异性和由地应力引起的储层有效性；

所述步骤S2更具体包括以下步骤：

S2A、采用时域法(如stc法)或频域法(如最大似然法)从偶极横波测井资料中准确提取纵波、横波、斯通利波时差(慢度)，为计算岩石力学参数提供基础数据。

在步骤S2A中，首先用时间-慢度相关分析STC法和改进的模拟退火法等技术，开展声波测井的地应力信息的提取：

①从偶极横波测井资料中准确提取纵横波慢度，快、慢横波时差及方位和各向异性参数等基础数据；

②从泥岩层和储层的AC和Rt等常规测井曲线特征分析入手，通过制作储层有效性的垂向有效应力和水平应力差与测井曲线值(参数)交会图和曲线重叠图及成像测井图等，总结归纳高陡构造地应力的常规、声电测井响应特征；同时基于工区岩石力学实验并结合以前的实验数据统计分析，建立岩石动、静态力学参数转换模型，以及构建横波时差曲线计算公式，开展岩石力学参数的测井精细解释；

③高陡构造地应力的测井计算方法研究：分析高陡构造异常地应力的形成与影响因素，考虑地层倾角大小、裂缝产状和裂缝发育程度及异常高压的影响，改进与修正传统的地应力计算公式，分别建立大北地区和克深地区的地应力测井计算公式；

④基于伽马、密度、电阻率和声波时差等测井数据，利用伊顿法或等效深度法等计算异常地层孔隙压力；结合工区内各研究单位所做的地应力实验数据(含地应力测试数据)和测井计算的地应力数据，按照岩石物理刻度的思想，基于常规和声电成像测井资料，建立工区地应力动静态转换模型(即建立异常地应力测井计算模型)，准确计算水平地应力大小及方向，建立工区典型的地应力剖面，并分析地应力剖面特征。

S2B、采用波形分离法从偶极横波测井资料中准确分离快横波、慢横波波形，并提取其慢度值和方位角，计算各向异性参数和确定天然裂缝的走向或最大水平主应力的方位，以及确定现今最大水平主应力方向与天然裂缝走向的关系。

所述步骤S2B具体包括：

(1)横波分裂现象：

各向异性介质的物理特性会导致声波在不同方向上以不同的速度传播。在各向异性地层中，传播的横波通常显示方位的各向异性(如裂缝和水平应力差异引起的各向异性)，即沿传播方向上分裂为质点偏振方向相互垂直，以不同速度传播的两列横波，这种现象被称为横波分裂现象(也称横波双折射现象)，其原因：一是由于沉积或构造的变化，使得地层在不同方向上的压实程度不一样，存在最大主应力和最小主应力(仅考虑水平方向上的)，出现快、慢横波。二是高角度裂缝(或直劈缝)的存在也会引起横波分裂。裂缝中流体的影响，使得平行裂缝走向偏振的横波的传播速度要大于垂直于裂缝走向偏振的横波的传播速度，平行裂缝走向偏振的横波的能量衰减要小于垂直于裂缝走向偏振的横波。有时两种因素对横波分裂的影响是并列的。

假设在均质地层中存在一个由北东--南西向发育的裂缝，如图5所示。如果把地层看成由无数个与裂缝走向平行的薄板叠加而成，同时假设声波发射方向与裂缝走向夹角为θ，当θ＝0时，声波发射方向与裂缝走向平行，横波信号只沿着裂缝走向传播，速度较快，垂直于裂缝走向的接收器接收不到信号；当θ＝90°时，横波信号发射方向与裂缝走向垂直，横波信号只沿着垂直于裂缝走向的方向传播，速度较慢，平行裂缝走向的接收器接收不到信号；当0<θ<90°时，横波信号将向两个主要方向传播，一个沿着裂缝走向，传播速度较快(称快横波)，另一个垂直于裂缝走向，传播速度较慢(称慢横波)，这种现象就是横波分裂。当地层存在横波分裂现象时，说明地层横波各向异性，其大小与快慢横波速度(时差)的变化量有关，因此地层的横波分裂现象可以用地层横波各向异性来表征。除裂缝外，高角度地层、构造应力不均衡都可使横波分裂。地层横波分裂现象是利用偶极子声波测井评价地层各向异性的依据。

(2)偶极横波测井发射与接收信号特征：

如图6所示，以井轴为坐标轴的各向异性介质的井眼中，与快横波方向成θ角偶极子信号源发射的信号u(t)在进入地层后分成质点偏振方向不同的快横波信号u(t)cosθ和慢横波信号u(t)sinθ。若从信号源到接收器位置快、慢横波传播因子分别为gf和gs，则到达接收位置时，快、慢横波信号分别为u(t)g_fcosθ和u(t)g_ssinθ。

偶极子横波测井仪为四极子接收器，即可当成方向互相垂直的两个偶极了接收器，则接收方向与发射源发射信号方向一致的接收器接到的平行信号分量为：

u_h(t)＝u(t)[g_fcos²θ+g_ssin²θ](1)

接收方向与发射源发射方向垂直的接收器接收到的垂直信号分量为：

u_v(t)＝u(t)[g_s-g_f]sinθcosθ(2)

从式(1)、(2)可以看出，当θ＝0°，即发射源方向与横波方位(裂缝方向)一致时，u_h(t)＝u(t)·g_f，u_v(t)＝0，则与发射方向一致的接收器接收到的信号反映地层快横波传播特征；当θ＝90°时，u_v(t)＝u(t)·g_s、u_h(t)＝0，则与发射方向一致的接收器接收到的信号反映地层慢横波的传播特征。即垂直分量信号的振幅或能量为0或最小时，平行分量信号反映地层快、慢横波的传播特征。

(3)快、慢横波的分离：

对于DSI测井仪器，两个互相垂直的偶极发射源相隔6in，有8个四极接收单元，每个接收单元可以接收4条波形u_xx(t)、u_xy(t)、u_yx(t)和u_yy(t)(第一下标表示发射源发射方向，第二下标表示接收源接收方向，下同)，得：

u_xx＝f_x(g_fcos²θ+g_ssin²θ)

u_xy＝f_x[g_s-g_f]cosθsinθ

u_yx＝f_y[g_s-g_f]cosθsinθ

u_yy＝f_y(g_fcos²θ+g_ssin²θ)

令： $U=\left(\begin{array}{cc}{u}_{xx}& u_{xy}\\ u_{yx}& u_{yy}\end{array}\right)$

则：U＝R·G·R^T·F(3)

式中： $R=\left(\begin{array}{cc}cos\mathrm{\&theta;}& sin\mathrm{\&theta;}\\ sin\mathrm{\&theta;}& \cos \mathrm{\&theta;}\end{array}\right),$ RT为R的转置距阵， $F=\left(\begin{array}{cc}{f}_x& 0\\ 0& f_y\end{array}\right),G\left(\mathrm{\&theta;}\right)=\left(\begin{array}{cc}{g}_f& 0\\ 0& g_s\end{array}\right),$ fx、fy分别为上、下偶极发射源信号强度。

由式(3)可得反映地层快、慢横波传播特性的传播因子矩阵G(θ)为

$G\left(\mathrm{\&theta;}\right)=R^T{\mathrm{UF}}^{-1}R=\left(\begin{array}{cc}{u^{\&prime;}}_{xx}& {u^{\&prime;}}_{xy}\\ {u^{\&prime;}}_{yx}& {u^{\&prime;}}_{yy}\end{array}\right)---\left(4\right)$

式中：F-1为矩阵F逆矩阵，u'_xx、u'_yy为平行波列分量，u'_xy、u'_yx为垂直波列分量。

在理论上，垂直波列分量u'_xy、u'_yx振幅(或能量)应为0，但在实际井眼中，由于噪音信号和其它因素的影响，垂直波列分量u'_xy、u'_yx振幅或能量不为0，因此在实际计算处理过程中，应逐步计算，寻找垂直波列分量u'_xy、u'_yx的能量最小时的角度θ₀，此时的u'_xx(θ₀)、u'_yy(θ₀)表示地层快、慢横波传播特征信号。

由于两个偶极声源不在同一深度位置(相隔0.5ft)，因此在进行上述计算之前须对波形的深度进行匹配，即上偶极子发射的第二至第八接收器接收的波形与下偶极子发射的第一至第七接收器接收的波形组合，其结果是，两个垂直偶极源和七个垂直偶极接收系统在同一深度位置上。

对于输入的DSI/XMAC偶极子声波信号数据，其中分别依次记录了8组接收器，每组含有由正交的四个方向的接收极分别对应着XX(t),XY(t),YY(t),YX(t)，将这四个方向接收器接收到的波形分别代入式(6)，这里使用了类似于Alford旋转法的思路，在0～180°范围内逐一给定某一θ值，在对横波能量信号出现的时段(et－st)内求出其信号值的绝对值之和：

${\mathrm{sum}}_{\mathrm{\&theta;}}=\underset{t=st}{\overset{et}{\&Sigma;}}ABS\left(F\right(t\left)\right)---\left(6\right)$

在0～180°内给θ某一值，逐步搜索，求出的各sum值中最小的，并找出其对应的θ值θmin(sum)，这里θ值就可能为地层方位中快横波与发射极方向的夹角。由于其对应的快慢横波方位的不确定性，即快慢横波方位角度之间存在着90°的差值关系。

为了消除这种不确定性，在确定了该θ值后，利用模拟退火法进行反演，可以得到确定的快横波方位θf，再用该θf替换下式(7)、式(8)中θ，应用慢横波慢度与快横波方位角关系式

FP(t)＝cos²θXX(t)+sinθcosθ[XY(t)+YX(t)]+sin²YY(t)(7)

SP(t)＝sin²θXX(t)-sinθcosθ[XY(t)+YX(t)]+cos²YY(t)(8)

即可以分别得到快、慢横波的波形回放。

为了得到快横波与正北方向的夹角，必须利用仪器方位角PIAZ对θ校正，校正方法为：

θ_f＝P1AZ-θ(9)

最终所得θ_f就是校正之后快横波的方位角。慢横波方位角可由快横波方位角得出。

θ_s＝θ_f+90°(10)

通过以上处理方法，就可以分别获得快、慢横波波形信息及其方位。克深2-2-4和克深2-2-14井的快慢横波时差提取与各向异性分析结果如图7和图8所示。

S3、分析高陡构造地应力的测井响应特征，并结合地应力实验测试或现场实测数据和岩石力学参数计算结果，考虑地层倾斜和裂缝产状等因素对地应力数值大小的影响，准确建立高陡构造地层地应力的测井定量计算模型；

所述步骤S3具体包括：

S3A、从泥岩层和储层的AC和Rt常规测井曲线特征分析入手，通过制作储层有效性的垂向有效应力和水平应力差与测井曲线值交会图和曲线重叠图及成像测井图，总结归纳高陡构造地应力的常规、声电测井响应特征。

S3B、同时基于工区岩石力学实验并结合步骤S1中的实验数据统计分析，建立岩石动、静态力学参数转换模型，以及构建横波时差曲线计算公式，开展岩石力学参数的测井精细解释。

S3C、分析高陡构造异常地应力的形成与影响因素，考虑地层倾角大小、裂缝产状和裂缝发育程度及异常高压的影响，改进与修正传统的地应力计算公式，分别建立目标地区的地应力测井计算公式；以地应力实验和水力压裂应力实测值为刻度基准，基于应力分布的几何空间三角函数关系，建立适合于研究工区高陡构造地层的最大、最小水平地应力计算新模型，用函数定义为：

$\left\{\begin{array}{cc}{S}_H=& (\frac{PR}{1-PR}+A+C12)*(P_O-{\mathrm{\&alpha;P}}_P)+{\mathrm{\&alpha;P}}_P\\ S_h=& (\frac{PR}{1-PR}+B+C12)*(P_O-{\mathrm{\&alpha;P}}_P)+{\mathrm{\&alpha;P}}_P\end{array}\right.$

式中：DIPf1为地层倾角度；DIPf2为裂缝倾角度；A、B分别为岩石在最大、最小水平应力方向的构造应力系数；PR为泊松比，无量纲；Pp为地层孔隙压力，MPa；Po为上覆岩层压力，MPa；α为Biot系数，无量纲；公式中的这些参数，均由测井资料计算或精细解释而来。

S3D、基于伽马、密度、电阻率和声波时差的测井数据，利用伊顿法或等效深度法等计算异常地层孔隙压力；结合工区内所做的地应力实验数据(含地应力测试数据)和测井计算的地应力数据，按照岩石物理刻度的思想，基于常规和声电成像测井资料，建立工区地应力动静态转换模型，准确计算水平地应力大小及方向，建立工区典型的地应力剖面，并分析地应力剖面特征。

S4、利用自然伽马、声波时差和密度测井资料，计算单井的岩石力学、地层压力和地应力参数，提取有效应力比、水平应力差、走向应力差特征参数或指标，结合储层地质特征和测井储层评价结果及试采产能数据，确定地应力与储层有效性的关系，建立测井地应力评价储层有效性与识别优质储层的标准。

所述步骤S4具体包括：

S4A、利用成像测井资料计算获取地层倾角和地层裂缝参数，同时结合常规测井资料和偶极横波测井资料准确计算水平方向最大与最小主应力、水平主应力差值、垂向有效应力、储层有效应力比、走向应力差、流体移动指数和渗透率；

S4B、根据计算的地应力指标大致划分出单井垂向剖面上的每个储层段或可利用常规测井解释划分的油气解释层段结果，提取每层的地应力指标特征值；

S4C、根据提取的测井地应力数据绘制两个图版：水平应力差与有效应力比图版、走向应力差与有效应力比图版；

S4D、根据储层段试油试采产能情况和提取出的垂向有效应力、两处流体移动指数、水平应力差、有效应力比、流体移动指数建立储层有效性评价标准；

S4E、在不能确定用哪种判断方法来评价“好、中、差”储层时，利用数理统计分析中的两向量判别分析法计算出每个层的综合指标W值，来判断储层的“好中差”类别。

相比与现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

(1)本专利鉴于油基泥浆中电阻率成像测井(OBMI)对裂缝等地质结构反映较弱的情况，充分利用偶极声波测井资料，从中挖掘和提取能明显反映裂缝性地层特征的地应力信息(参数)，用于低孔裂缝性砂岩储层有效性的地应力测井识别。

(2)综合考虑多种因素，建立了工区高陡地层的地应力计算模型，提高了高陡地层地应力的测井解释精度。

(3)建立了地应力与储层有效性关系图版，形成了储层有效性的地应力评价标准和处理软件(LogGMIR)，由此标准划分单井剖面上好中差储层，效果良好，明显优于常规的孔渗饱参数划分储层结果，与实际试油结果有很好的可比性与一致性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、收集地质、岩心、测试资料，开展岩心岩电实验、核磁实验、岩石力学和地应力实验，分析处理常规测井资料得到地层岩性剖面，处理电阻率成像测井资料得到地层倾角和地层裂缝参数；

S2、从偶极声波测井资料中提取纵波、快横波、慢横波和斯通利波的时差，以及快横波、慢横波的方位角，确定储层的各向异性和由地应力引起的储层有效性；

S3、分析高陡构造地应力的测井响应特征，并结合地应力实验测试或现场实测数据和岩石力学参数计算结果，考虑地层倾斜和裂缝产状等因素对地应力数值大小的影响，准确建立高陡构造地层地应力的测井定量计算模型；

S4、利用自然伽马、声波时差和密度测井资料，计算被测井的岩石力学、地层压力和地应力参数，提取有效应力比、水平应力差、走向应力差特征参数或指标，结合储层地质特征和测井储层评价结果及试采产能数据，确定地应力与储层有效性的关系，建立测井地应力评价储层有效性与识别优质储层的标准。

2.如权利要求1所述的LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S1A、通过常规岩电实验建立储层岩电关系图版，分析得到各岩电参数；

S1B、通过常规核磁实验确定核磁孔隙度和截止值，建立SWi和K解释模型，并分析储层孔隙结构及其有效性；

S1C、通过声发射法地应力测试，获取水平方向两个地应力大小及方向，为工区高陡构造地应力定量计算提供岩石物理刻度依据。

3.如权利要求1所述的LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下具体步骤：

S2A、采用时域法或频域法从偶极横波测井资料中准确提取纵波、横波、斯通利波时差(慢度)，为计算岩石力学参数提供基础数据；

S2B、采用波形分离法从偶极横波测井资料中准确分离快横波、慢横波波形，并提取其慢度值和方位角，计算各向异性参数和确定天然裂缝的走向或最大水平主应力的方位，以及确定现今最大水平主应力方向与天然裂缝走向的关系。

4.如权利要求1所述的LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，其特征在于，步骤S3中，具体包括：

S3A、从泥岩层和储层的AC和Rt常规测井曲线特征分析入手，通过制作储层有效性的垂向有效应力和水平应力差与测井曲线值交会图和曲线重叠图及成像测井图，总结归纳高陡构造地应力的常规、声电测井响应特征；

S3B、同时基于工区岩石力学实验并结合步骤S1中的实验数据统计分析，建立岩石动、静态力学参数转换模型，以及构建横波时差曲线计算公式，开展岩石力学参数的测井精细解释；

S3C、分析高陡构造异常地应力的形成与影响因素，考虑地层倾角大小、裂缝产状和裂缝发育程度及异常高压的影响，改进与修正传统的地应力计算公式，分别建立目标地区的地应力测井计算公式；以地应力实验和水力压裂应力实测值为刻度基准，基于应力分布的几何空间三角函数关系，建立适合于研究工区高陡构造地层的最大、最小水平地应力计算新模型，用函数定义为：

$\left\{\begin{array}{cc}{S}_H=& (\frac{PR}{1-PR}+A+C12)*(P_O-{\mathrm{\&alpha;P}}_P)+{\mathrm{\&alpha;P}}_P\\ S_h=& (\frac{PR}{1-PR}+B+C12)*(P_O-{\mathrm{\&alpha;P}}_P)+{\mathrm{\&alpha;P}}_P\end{array}\right.$

式中：DIPf1为地层倾角度；DIPf2为裂缝倾角度；A、B分别为岩石在最大、最小水平应力方向的构造应力系数；PR为泊松比，无量纲；Pp为地层孔隙压力，MPa；Po为上覆岩层压力，MPa；α为Biot系数，无量纲；

S3D、基于伽马、密度、电阻率和声波时差的测井数据，利用伊顿法和等效深度法等计算异常地层孔隙压力；结合工区内所做的地应力实验数据和测井计算的地应力数据，按照岩石物理刻度的思想，基于常规和声电成像测井资料，建立工区地应力动静态转换模型，准确计算水平地应力大小及方向，建立工区典型的地应力剖面，并分析地应力剖面特征；其中，所述地应力实验数据含地应力测试数据。

5.如权利要求1所述的LogGMIR测井地应力识别优质储层的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

S4A、利用成像测井资料计算获取地层倾角和地层裂缝参数，同时结合常规测井资料和偶极横波测井资料准确计算水平方向最大与最小主应力、水平主应力差值、垂向有效应力、储层有效应力比、走向应力差、流体移动指数和渗透率；

S4B、根据计算的地应力指标大致划分出单井垂向剖面上的每个储层段或可利用常规测井解释划分的油气解释层段结果，提取每层的地应力指标特征值；

S4C、根据提取的测井地应力数据绘制两个图版：水平应力差与有效应力比图版、走向应力差与有效应力比图版；

S4D、根据储层段试油试采产能情况和提取出的垂向有效应力、流体移动指数、水平应力差、有效应力比、流体移动指数建立储层有效性评价标准；

S4E、在不能确定用哪种判断方法来评价“好、中、差”储层时，利用数理统计分析中的两向量判别分析法计算出每个层的综合指标W值，来判断储层的“好中差”类别。