CN105929448B - 一种原状泥页岩地层声波时差响应反演方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原状泥页岩地层声波时差响应反演的方法，包括以下步骤：钻取外观完整且未受钻井液影响的现场泥页岩并筛选；使用钻井液浸泡岩芯试样，并且间歇测试岩芯试样电阻率；建立泥页岩试样实验室测得电阻率与浸泡时间的关系模型；获取现场特定钻井时间下测井电阻率，建立实验室测得电阻率和测井电阻率数值换算试；取得现场泥页岩井段测井资料，建立泥页岩声波时差与测井电阻率的关系模型；根据实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率换算式反演计算不同浸泡时间点下泥页岩声波时差。本发明根据室内试验得出的数据和现场测井资料数据反演出原始地层的声波时差，为获取泥页岩地层原始强度及安全钻井液密度窗口提供了一种简便准确的方法。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探测井、矿业地质技术领域，特别涉及一种原状泥页岩地层声波时差响应反演方法。
背景技术
在石油领域中，认识地层最直接、有效的手段是分析测井数据。然而，当地层被钻开后，钻井液和地层之间的相互作用会导致岩石电阻率和声波时差发生变化，对于水化特性较强的泥页岩地层，测井数据受水化作用影响更加明显。泥页岩水化特性会导致声波、密度和电阻率等重要测井数据出现偏差，无法准确反映出未受钻井液干扰的原状地层信息。利用钻井后测井声波时差直接计算得到的岩石强度实际上是在特定钻井液体系下的岩石强度，该强度与原始岩石的强度也存在一定的差异。如果直接采用这种受干扰情况下取得的数据来调整钻井液密度，难以获得最适宜的钻井液，造成资源浪费甚至造成安全隐患。因此，获取泥页岩地层强度及安全钻井液密度窗口，必须先消除钻井液对地层的影响。通过室内实验测试泥页岩电阻率随钻井液作用时间的变化情况，并结合现场测井资料得到的测井电阻率和测井声波时差，反演出泥页岩原始情况下的声波时差，以得到原岩的强度，从而更好的利用测井数据进行后续井壁稳定性分析。
目前，国内外对测井声波时差的反演方法进行了一些研究并取得一定成果，如宋维琪、陈伟2009年发表的《测井声波时差反演重构技术研究及应用》论文、申请号为201310333410.3的《应用声波测井资料约束反演提高地震资料分辨率的方法》、申请号为201210286553.9的《一种基于正反演的测井数据和深度域地震剖面合成方法》、申请号为200910242179.0的《一种根据声波时差和密度反演孔隙扁度进行储层渗透性评价的方法》等，但上述方法大都未专门对强度进行反演计算，也鲜有提到根据岩石干湿度不同进行测量，且步骤较为复杂，不能很好的完成实际现场快速分析的要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种原状泥页岩地层声波时差响应反演方法，可以根据室内实验得出的泥页岩电阻率和测井数据，反演出原岩的声波时差以准确的得出原岩的强度，为确定合理的钻井液密度以实现保证井壁稳定的目的提供科学依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
S1、选取外观完整且未受钻井液影响的现场泥页岩，钻取并筛选岩芯试样；
S2、选取所钻的岩芯试样，使用钻井液浸泡，并且每隔一段时间测试岩芯试样的电阻率；
S3、建立泥页岩试样室内电阻率与浸泡时间的关系模型；
S4、获取现场测井得到的泥页岩电阻率，根据实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率，建立二者的关系模型；
S5、取得现场泥页岩井段的测井资料，建立泥页岩声波时差与测井电阻率的关系模型；
S6、根据实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率关系模型反演计算不同浸泡时间点下泥页岩的声波时差。
进一步的，所述步骤S1中，所取的现场泥页岩是未受钻井液影响的泥页岩，所钻取的岩芯试样为圆柱形，将岩芯两端面加工平整，确保端面不平行度误差小于0.05mm，且端面垂直于试样轴线，端面与轴线的垂直角度偏差小于0.25°。
进一步的，所述步骤S2中，筛选岩芯试样的方法为：首先观察所钻取岩芯外观，选择无裂隙外观完整岩芯作为试验样品，并测量其原始电阻率。
进一步的，所述步骤S2中，每隔一段时间测试不同浸泡时间下的电阻率是指：每隔12小时-72小时，将岩芯试样从钻井液中取出，然后测量其电阻率，再将试样放入钻井液中并保持原有的压力和温度继续浸泡。
进一步的，所述步骤S3中，对岩芯样品不同浸泡时间下的电阻率与浸泡时间进行非线性回归分析，建立数学模型。
进一步的，所述步骤S4中，获取现场测量井得出的泥页岩电阻率，将实验室测得的电阻率和测井电阻率数字换算，建立换算关系式。
进一步的，所述步骤S5中，获取现场测井得出的泥页岩电阻率和声波时差，然后对现场测井得出的泥页岩电阻率和声波时差分别进行非线性回归分析，建立数学模型。
进一步的，所述步骤S6中，其具体方法如下：将步骤S3中得到的浸泡时间下的电阻率与浸泡时间关系和步骤S4中得到的实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率带入步骤S5中得到的页岩声波时差与电阻率的关系模型，反演得出地层原始声波时差。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
本发明针对钻井液与泥页岩地层理化作用问题，根据室内试验得出的数据和现场测井资料数据反演出地层原始声波时差，该声波时差可以求出地层原始强度，这为确定安全钻井液密度窗口保证井壁稳定提供了一种简便的、科学的方法。
附图说明
图1为本发明原状泥页岩地层声波时差响应反演的方法的实施流程框架图；
图2为按照本发明原状泥页岩地层声波时差响应反演的方法的图1所示室内测得电阻率与浸泡时间关系图；
图3为按照本发明原状泥页岩地层声波时差响应反演的方法的图1所示测井声波时差和测井电阻率的关系图；
图4为按照本发明原状泥页岩地层声波时差响应反演的方法的图1所示测井声波时差和时间的关系图。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
如图1所示，一种原状泥页岩地层声波时差响应反演方法，其按照先后顺序包括以下步骤：
S1、选取外观完整且未受钻井液影响的现场泥页岩，钻取并筛选岩芯试样；
S2、选取所钻的岩芯试样，使用钻井液浸泡，并且每隔一段时间测试岩芯试样的电阻率；
S3、建立泥页岩试样室内电阻率与浸泡时间的关系模型；
S4、获取现场测井得到的泥页岩电阻率，根据实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率，建立二者的关系模型；
S5、取得现场泥页岩井段的测井资料，建立泥页岩声波时差与测井电阻率的关系模型；
S6、根据实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率关系模型反演计算不同浸泡时间点下泥页岩的声波时差。
实施例：
以塔里木油田某区块的泥页岩为例，进行原状泥页岩地层声波时差响应反演分析。
步骤S1的具体内容是，对矿场取回的未受钻井液影响的泥页岩进行观察，在岩石完整位置处使用空气钻头进行取芯，打磨平岩芯的两个端面，两个端面平整且不平行度误差小于0.05mm，并且端面应垂直于试样轴线，端面与轴线的垂直角度偏差小于0.25°。在本实施例中，钻取10个岩芯样品，其形状为圆柱形，直径25mm，打磨处理后其长度为50mm。观察其外观，从中选取5个外观最为完整，无明显裂隙的岩芯作为试验样品，分别测量每隔试样的原始电阻率。
步骤S2的具体内容是，使用钻井液浸泡岩芯试样，浸泡压力和浸泡温度根据地层条件确定。在本实施例中，使用老化罐将5个岩芯浸泡在钻井液中，浸泡压力为3MPa，浸泡温度为75℃；
每隔一段时间测试岩芯试样的电阻率是指：每隔12-72小时，将岩芯试样从钻井液中取出，然后测量其电阻率。本实施例中，间隔时间为48小时，测量5个岩芯试样在不同浸泡时间下的电阻率，其电阻率与浸泡时间的曲线关系如图2所示。
步骤S3的具体内容是，对岩芯样品不同浸泡时间下的电阻率与浸泡时间进行非线性回归分析，建立数学模型，如图2所示。本实施例中，所建立的数学模型为：
Rd＝0.7889t2-8.7345t+71.97；
式中：Rd为室内测得的电阻率，Ω·m；
t浸泡时间，d。
步骤S4的具体内容是，获取现场特定钻井时间下的测井岩电阻率，然后将实验室测得的电阻率和测井电阻率进行数值换算。本实施例中，换算表达式为：
Rdf＝1.614·Rd
式中：Rdf为测井电阻率，Ω·m。
步骤S5的具体内容是，获取现场测井得出的泥页岩电阻率和声波时差，然后对现场测井得出的泥页岩电阻率和声波时差进行非线性回归分析，建立数学模型，如图3所示。本实施例中，所建立的数学模型为：
Ac＝-44.287Ln(Rdf)+303.47；
式中：Ac声波时差，μs/m。
步骤S6的具体内容是，其具体方法如下：将第四步中得到的实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率带入步骤S5中得到的页岩声波时差与电阻率的关系模型，得出不同浸泡时间点下泥页岩的声波时差，然后反演得出地层原始声波时差，如图4所示。本实施例中，所建立的数学模型为：
Ac＝-44.287Ln(1.273t2-14.0968t+116.1557)+303.47；
式中：Ln为自然对数。
根据建立的声波时差与浸泡时间的关系表达式，当时间t为0时，即得出地层原始声波时差。本实施例中，求得原始地层的声波时差为92.81μs/m。
本方法根据室内试验得出的数据和现场测井资料数据反演出地层原始声波时差，通过该声波时差可以求出地层原始强度，进而确定安全钻井液密度窗口，保证井壁稳定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明并不局限于上述方式，在不脱离本发明原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种原状泥页岩地层声波时差响应反演方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选取外观完整且未受钻井液影响的现场泥页岩，钻取并筛选岩芯试样；
S2、选取所钻的岩芯试样，使用钻井液浸泡，并且每隔一段时间测试岩芯试样的电阻率；
S3、建立泥页岩试样室内电阻率与浸泡时间的关系模型；
S4、获取现场特定钻井时间下的测井电阻率，建立实验室测得的电阻率和测井电阻率数值换算式；
S5、取得现场泥页岩井段的测井资料，建立泥页岩声波时差与测井电阻率的关系模型；
S6、根据实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率关系模型反演计算不同浸泡时间点下泥页岩的声波时差；
所述步骤S1中，所取的现场泥页岩是未受钻井液影响的泥页岩，所钻取的岩芯试样为圆柱形，将岩芯两端面加工平整，确保端面不平行度误差小于0.05mm，且端面垂直于试样轴线，端面与轴线的垂直角度偏差小于0.25°，钻取10个岩芯样品，直径25mm，打磨处理后其长度为50mm；观察其外观，从中选取5个外观最为完整，无明显裂隙的岩芯作为试验样品，分别测量每隔试样的原始电阻率；
所述步骤S2中，使用老化罐将5个岩芯浸泡在钻井液中，浸泡压力为3MPa，浸泡温度为75℃；每隔48小时将岩芯试样从钻井液中取出，然后测量5个岩芯试样在不同浸泡时间下的电阻率，再将试样放入钻井液中并保持原有的压力和温度继续浸泡；
所述步骤S3中，对岩芯样品在不同浸泡时间下的电阻率与浸泡时间进行非线性回归分析，建立数学模型；
所述步骤S4中，获取现场特定钻井时间下的测井电阻率，建立实验室测得的电阻率和测井电阻率数值换算式；
所述步骤S5中，获取现场测井得出的泥页岩电阻率和声波时差，然后对现场测井得出的泥页岩电阻率和声波时差进行非线性回归分析，建立数学模型；
所述步骤S6中，其具体方法是：将步骤S3中得到的浸泡时间下的电阻率与浸泡时间关系和步骤S4中得到的实验室测得的电阻率和测井得到的电阻率带入步骤S5中得到的页岩声波时差与电阻率的关系模型中，得出不同浸泡时间点下泥页岩的声波时差，从而反演原岩的声波时差。
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