CN105257284B - 一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法及装置，属于油气勘探测井技术领域。所述方法包括：根据元素俘获能谱测井曲线重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线；将真实自然伽马测井响应曲线与实测自然伽马测井响应曲线进行比较，以获得凝灰质组分的层段；建立实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线‑补偿中子测井曲线乘积的交会图；根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点在交会图中的位置确定凝灰质含量。本发明通过建立实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线‑补偿中子测井曲线乘积的交会图，并根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点在交会图中的区域中确定凝灰质含量，获得的结果具有较高的准确性和精度及较好的适用性。

Description

一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法及装置，属于油气勘探测井技术领域。

背景技术

近年来，随着勘探开发程度的不断提高，复杂凝灰质砂岩作为火山岩与沉积岩的过渡岩类越来越受到重视。大量的岩心和薄片观察表明，复杂凝灰质砂岩中富含凝灰质组分，受火山作用和岩浆岩母岩成分影响，凝灰质的复杂类型多样，且其矿物成分、碎屑含量、蚀变程度等因素对储层孔隙结构及储集性能具有直接的影响。如何准确识别凝灰质组分进而获得其精确含量是储层测井精细评价的基础和关键。

凝灰质为富含直径小于2mm的火山碎屑物，它是一组矿物组分的集合，包括了石英、长石、云母等。凝灰质从本质上和火山岩的矿物成分是相似的，由于其形成时的高温、压力等条件，凝灰质中含有大量的玻屑、岩屑、晶屑等。受火山作用和岩浆岩母岩成分影响，凝灰质也存在基性、中基性、中酸性和酸性等类型。

目前，对于确定凝灰质含量主要包括三种方法：

1)实验室镜下鉴定。该方法通过对镜下既定4个目镜区内凝灰质组分的统计，分别目测估算出凝灰质含量，其平均值即为凝灰质组分含量。该方法的缺点是主观性较强，并且估算的凝灰质含量的准确性较差。

2)数理统计方法。该方法的核心是综合利用声波、密度、中子、U等常规测井曲线信息，建立与凝灰质含量之间的响应方程，通过最优化、模糊数学、聚类分析等数理方法进行实现。该方法的缺点是没有抓住凝灰质组分及其含量对测井曲线响应特征的本质因素，导致精度差和适用性较差。

3)经验公式方法。该方法是在岩石物理实验分析的基础上，利用某一条或者两条常规测井曲线直接建立与凝灰质含量的定量转换关系，但其难以推广应用，且精确较低，难以满足储层测井精细评价的需求。

发明内容

本发明为解决现有的凝灰质含量确定方法存在的准确性较低、精度和适用性较差的问题，进而提出了一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法及装置，具体包括如下的技术方案：

一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法，包括：

根据元素俘获能谱测井曲线重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线；

将所述真实自然伽马测井响应曲线与所述待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行比较，以获得凝灰质组分的层段；

根据所述凝灰质组分的层段建立所述实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图；

根据所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点在所述交会图中的位置确定所述凝灰质含量。

一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的装置，包括：

重构单元，用于根据元素俘获能谱测井曲线重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线；

凝灰质层段确定单元，用于将所述真实自然伽马测井响应曲线与所述待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行比较，以获得凝灰质组分的层段；

交会图建立单元，用于根据所述凝灰质组分的层段建立所述实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图；

凝灰质含量确定单元，用于根据所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点在所述交会图中的位置确定所述凝灰质含量。

本发明的有益效果是：通过在凝灰质组分的层段建立实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图，并根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点在交会图中的区域中确定凝灰质含量，确定的结果不仅具有较高的准确性和精度，而且还具有较好的适用性。

附图说明

图1是以示例的方式示出了利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法的流程图。

图2是实施例一所述的利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法的流程图。

图3是实施例一提供的A井实测自然伽马测井响应曲线与重构的真实自然伽马测井响应曲线重叠识别凝灰质组分示意图，其中左侧第一道实测自然伽马测井响应曲线与重构的真实自然测井响应曲线差异填充部分即为富含凝灰质组分层段。

图4是实施例一提供的实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图，其中的横坐标表示实测自然伽马测井响应曲线，纵坐标表示钍曲线与补偿中子测井曲线的乘积。

图5是图4所示的实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图的物理意义示意图。

图6是根据图4所示的实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图中的凝灰质组分含量分布图，其中包括了凝灰质组分含量为3％、7％、8％、15％、22％和40％的区域。

图7是图4所示的交会图中凝灰质组分含量分别为10％、50％和90％的区域图。

图8是实施例一提供的凝灰质的组分含量定量结果示意图，其中左起第八道为凝灰质的组分含量结果。

图9是实施例二提供的利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的装置的结构图。

具体实施方式

结合图1所示，本实施例提供的利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法包括：

步骤11，根据元素俘获能谱测井曲线重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线。

基于元素俘获能谱测井资料提供的各元素信息，可根据预定的自然伽马曲线重构方法获得未受凝灰质组分影响的真实自然伽马测井响应曲线。

步骤12，将真实自然伽马测井响应曲线与待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行比较，以获得凝灰质组分的层段。

将真实自然伽马测井响应曲线在相同刻度条件的情况下与待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行重叠比较，有差异的位置即为富含凝灰质组分的层段。

步骤13，根据凝灰质组分的层段建立实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图。

根据待测井的岩心全岩氧化物的实验结果，可从实际测井曲线上找出岩心对应深度的测井响应值。根据该测井响应值中包括的对应岩心深度点的实测自然伽马测井响应曲线、钍曲线和补偿中子测井曲线响应值，建立实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图，该交会图可用于进行凝灰质含量的确定。

步骤14，根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点在交会图中的位置确定凝灰质含量。

在重构获得的真实自然伽马测井响应曲线和实测自然伽马测井响应曲线重叠进行凝灰质组分识别的基础上，利用上述的交会图进行线性插值确定。在进行凝灰质含量确定时，可根据实际测井曲线样本点所落在预划分的三条分界线的位置关系进行凝灰质组分含量确定，从而获得待测井的凝灰质组分含量。

下面通过具体的实施例对所述的利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法进行详细说明：

实施例一

结合图2所示，本实施例提供的利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法包括：

步骤21，获取待测井的用于进行元素俘获能谱测井曲线重构的测井资料。

需要收集整理的测井资料可以包括：常规测井曲线、元素俘获能谱测井曲线、全岩氧化物实验分析数据、录井资料及相关的地质资料。

步骤22，根据元素俘获能谱测井曲线重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线。

利用元素俘获能谱测井资料提供的Si、Ca、Fe、Mg等元素信息，并根据预定的自然伽马曲线重构方法获得重构的真实自然伽马测井响应曲线。

可选的，重构真实自然伽马测井响应曲线可采用如下的公式确定：

CLAY＝(1-DWSI×2.14-DWMG×3.47-DWCA×2.5-DWFE×1.99)×2.692

GR_RE＝CLAY/GR_respond

其中，CLAY表示粘土重量百分含量；DWSI表示硅元素重量百分含量；DWMG表示镁元素重量百分含量；DWCA表示钙元素重量百分含量；DWFE表示铁元素重量百分含量；GR_RE表示重构的真实自然伽马测井响应曲线；GR_respond表示重构的真实自然伽马测井响应曲线的特征响应值，其值大小通常在180-200之间，在本实施例中可取192，无量纲。

步骤23，将真实自然伽马测井响应曲线与待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行比较，以获得凝灰质组分的层段。

在实际的测井资料中，对于复杂凝灰质砂岩储层，受地层岩石中凝灰质组分含量的影响，含有凝灰质组分层段的自然伽马值相对不含凝灰质组分层段的自然伽马值较低。因此本实施例提出了利用元素俘获能谱测井曲线重构获得未受凝灰质组分影响的真实自然伽马测井响应曲线的方法，充分利用含有凝灰质组分层段与不含凝灰质组分层段之间的差异性，在实测自然伽马测井响应曲线和重构的真实自然伽马曲线左右刻度一致的情况下进行重叠，有差异的地方即为富含凝灰质组分的层段。例如，图3所示的左侧第一道中的两条曲线之间的填充部分即表示该层段富含凝灰质组分。

步骤24，根据凝灰质组分的层段建立实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图。

根据待测井的岩心全岩氧化物的实验结果，可从实际测井曲线上找出岩心对应深度的测井响应值。并且根据该测井响应值中包括的对应岩心深度点的实测自然伽马测井响应曲线、钍曲线和补偿中子测井曲线响应值，建立如图4和图5所示的实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图，该交会图可用于进行凝灰质含量的确定。其中，钍曲线为钍元素的测井响应曲线。

该交会图与本领域已有的交会图的最大区别是：该交会图的纵坐标及横坐标具有明确的物理意义，其中的横坐标表示实测自然伽马测井响应曲线，纵坐标表示钍曲线与补偿中子测井曲线的乘积。沿黑色实心箭头方向代表是随凝灰质组分含量逐渐增多、自然伽马测井响应值增大的方向，沿黑色空心箭头方向代表的是随凝灰质组分性质不同、岩石蚀变程度增加的方向，该交会图在地球物理测井信号和岩石的物理性质表征方面达到了较好的统一性，为进行凝灰质组分定量提供了较好的理论依据。

步骤25，根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点在交会图中的位置确定凝灰质含量。

在重构获得的真实自然伽马测井响应曲线和实测自然伽马测井响应曲线重叠进行凝灰质组分识别的基础上，利用步骤24建立的交会图进行线性插值可获得凝灰质含量。其中，在建立的交会图上，结合图6所示，每一个样本点的凝灰质的组分含量都是确定的。

可选的，在进行凝灰质含量确定时，首先可根据石油天然气行业标准SY/T5368-2000和全岩氧化物实验结果，确定出如图7所示的凝灰质的组分含量为10％、50％和90％的三条分界线，从而将凝灰质按组分含量分为小于10％、10％至50％、50％至90％以及大于90％的层段；其次确定实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在上述各个层段中的位置；最后根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在各个层段中的位置，通过线性插值方法确定实际的凝灰质含量。

可选的，线性插值方法包括如下的公式：

1)当实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在凝灰质组分含量小于10％的层段，则可采用如下的公式进行插值计算：

WTUFF＝10+(GR×0.0317+NPHI×TH-5.43862)×10/4.17

其中，WTUFF表示凝灰质的组分重量的百分含量；GR表示真实自然伽马测井响应曲线的特征响应值；NPHI表示补偿中子测井曲线响应值；TH表示钍曲线响应值。

2)当实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在凝灰质组分含量10％至50％之间的层段，则可采用如下的公式进行插值计算：

WTUFF＝10+(GR×0.0317+NPHI×TH-5.43862)×40/2.04

其中，WTUFF表示凝灰质的组分重量的百分含量；GR表示真实自然伽马测井响应曲线的特征响应值；NPHI表示补偿中子测井曲线响应值；TH表示钍曲线响应值。

3)当实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在凝灰质组分含量50％至90％之间的层段，则可采用如下的公式进行插值计算：

WTUFF＝50+(GR×0.0317+NPHI×TH-7.47851)×40/5.02

其中，WTUFF表示凝灰质的组分重量的百分含量；GR表示真实自然伽马测井响应曲线的特征响应值；NPHI表示补偿中子测井曲线响应值；TH表示钍曲线响应值。

4)当实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在凝灰质组分含量为90％的层段中，则可采用如下的公式进行插值计算：

WTUFF＝90

其中，WTUFF表示凝灰质的组分重量的百分含量。

通过线性插值方法获得实际的凝灰质含量如图8所示，从左边数第八道为确定的凝灰质组分含量。

实施例二

本实施例提供了一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的装置，结合图9所示，包括：

重构单元91，用于根据元素俘获能谱测井曲线重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线；

凝灰质层段确定单元92，用于将真实自然伽马测井响应曲线与待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行比较，以获得凝灰质组分的层段；

交会图建立单元93，用于根据凝灰质组分的层段建立实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图；

凝灰质含量确定单元94，用于根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点在交会图中的位置确定凝灰质含量。

基于元素俘获能谱测井资料提供的各元素信息，可由重构单元91根据预定的自然伽马曲线重构方法获得未受凝灰质组分影响的真实自然伽马测井响应曲线。然后通过凝灰质层段确定单元92将真实自然伽马测井响应曲线在相同刻度条件的情况下与待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行重叠比较，并将有差异的位置确定为富含凝灰质组分的层段。再通过交汇图建立单元93根据该测井响应值中包括的对应岩心深度点的实测自然伽马测井响应曲线、钍曲线和补偿中子测井曲线响应值，建立实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图，该交会图可用于进行凝灰质含量的确定。最后在重构获得的真实自然伽马测井响应曲线和实测自然伽马测井响应曲线重叠进行凝灰质组分识别的基础上，通过凝灰质含量确定单元94根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点在交会图中的位置确定凝灰质含量。其中，在进行凝灰质含量确定时，可根据实际测井曲线样本点所落在预划分的三条分界线的位置关系进行凝灰质组分含量确定，从而获得待测井的凝灰质组分含量。

可选的，本实施例提供的利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的装置还包括：

测井资料获取单元，用于获取待测井的用于进行元素俘获能谱测井曲线重构的测井资料。

可选的，在凝灰质层段确定单元92中包括：

层段确定子单元，用于在相同刻度的条件下将所述真实自然伽马测井响应曲线和所述实测自然伽马曲线进行重叠，并将差异的部分确定为凝灰质组分的层段。

可选的，在凝灰质含量确定单元94中包括：

层段划分子单元，用于根据石油天然气行业标准和全岩氧化物实验结果，将凝灰质的组分含量划分为预定数量的层段；

层段位置确定子单元，用于确定实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在所述层段中的位置；

含量确定子单元，用于根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在层段中的位置，通过线性插值方法确定实际的凝灰质含量。

本具体实施方式提供的利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法具有以下优点：

1)提出了基于元素俘获能谱测井资料重构得到未受凝灰质组分影响的真实自然伽马测井响应曲线的具体实现方法，利用重构得到自然伽马曲线和实际测井获得的自然伽马曲线进行重叠，可以准确的识别富含凝灰质组分的储层段；

2)提出了利用自然伽马测井曲线和中子与钍测井曲线乘积进行交会，进而在全岩氧化物实验约束条件下插值进行凝灰质组分确定的方法，该方法明确给出了交会图上纵坐标和横坐标代表的物理意义，为准确的进行凝灰质含量提供了最重要的理论依据；

3)通过将元素俘获能谱测井引入到凝灰质组分定量当中，进一步拓宽了元素俘获能谱测井资料的应用深度和广度，经油田现场资料应用，有效提高了凝灰质组分含量的确定精度。

本具体实施方式是对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，其中的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有经过创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的方法，其特征在于，包括：

根据元素俘获能谱测井曲线重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线；

将所述真实自然伽马测井响应曲线与所述待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行比较，以获得凝灰质组分的层段；

根据所述凝灰质组分的层段建立所述实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图；

根据所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点在所述交会图中的位置确定所述凝灰质含量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取待测井的用于进行元素俘获能谱测井曲线重构的测井资料。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述真实自然伽马测井响应曲线与待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行比较以获得凝灰质组分的层段包括：在相同刻度的条件下将所述真实自然伽马测井响应曲线和所述实测自然伽马测井响应曲线进行重叠，并将差异的部分确定为凝灰质组分的层段。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线通过如下的公式确定：

CLAY＝(1-DWSI×2.14-DWMG×3.47-DWCA×2.5-DWFE×1.99)×2.692

GR_RE＝CLAY/GR_respond

其中，CLAY表示粘土重量百分含量；DWSI表示硅元素重量百分含量；DWMG表示镁元素重量百分含量；DWCA表示钙元素重量百分含量；DWFE表示铁元素重量百分含量；GR_RE表示重构的真实自然伽马测井响应曲线；GR_respond表示重构的真实自然伽马测井响应曲线的特征响应值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述凝灰质含量包括：

根据石油天然气行业标准和全岩氧化物实验结果，将凝灰质的组分含量划分为预定数量的层段；

确定所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在所述层段中的位置；

根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在所述层段中的位置，通过线性插值方法确定实际的凝灰质含量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在凝灰质组分含量小于10％的层段，则所述线性插值方法包括如下的公式：

WTUFF＝10+(GR×0.0317+NPHI×TH-5.43862)×10/4.17

或者，当所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在凝灰质组分含量10％至50％之间的层段，则所述线性插值方法包括如下的公式：

WTUFF＝10+(GR×0.0317+NPHI×TH-5.43862)×40/2.04

或者，当所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在凝灰质组分含量50％至90％之间的层段，则所述线性插值方法包括如下的公式：

WTUFF＝50+(GR×0.0317+NPHI×TH-7.47851)×40/5.02

或者，当所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在凝灰质组分含量为90％的层段中，则所述线性插值方法包括如下的公式：

WTUFF＝90

其中，WTUFF表示凝灰质的组分重量的百分含量；GR表示真实自然伽马测井响应曲线的特征响应值；NPHI表示补偿中子测井曲线响应值；TH表示钍曲线响应值。

7.一种利用元素俘获能谱测井确定凝灰质含量的装置，其特征在于，包括：

重构单元，用于根据元素俘获能谱测井曲线重构待测井的真实自然伽马测井响应曲线；

凝灰质层段确定单元，用于将所述真实自然伽马测井响应曲线与所述待测井的实测自然伽马测井响应曲线进行比较，以获得凝灰质组分的层段；

交会图建立单元，用于根据所述凝灰质组分的层段建立所述实测自然伽马测井响应曲线与钍曲线-补偿中子测井曲线乘积的交会图；

凝灰质含量确定单元，用于根据所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点在所述交会图中的位置确定所述凝灰质含量。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

测井资料获取单元，用于获取待测井的用于进行元素俘获能谱测井曲线重构的测井资料。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述凝灰质层段确定单元中包括：

层段确定子单元，用于在相同刻度的条件下将所述真实自然伽马测井响应曲线和所述实测自然伽马测井响应曲线进行重叠，并将差异的部分确定为凝灰质组分的层段。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述凝灰质含量确定单元中包括：

层段划分子单元，用于根据石油天然气行业标准和全岩氧化物实验结果，将凝灰质的组分含量划分为预定数量的层段；

层段位置确定子单元，用于确定所述实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在所述层段中的位置；

含量确定子单元，用于根据实测自然伽马测井响应曲线的样本点落在所述层段中的位置，通过线性插值方法确定实际的凝灰质含量。