CN106600436A - 计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，包括如下步骤：利用常规综合测井资料计算总粘土矿物的含量并分解计算出3种不同类型粘土矿物的含量、计算有机质含量，然后计算黄铁矿含量；对测井曲线测井值进行校正；无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量；有元素俘获测井成果，则直接用元素俘获测井成果的碳酸盐岩矿物含量；石英、长石、方解石、白云石矿物及孔隙度的优化、约束计算；计算成果的归一化处理。本发明实现了测井资料计算页岩气地层多种矿物组分含量，提高了页岩气地层复杂矿物组分含量和孔隙度的计算精度，为准确计算页岩气地层的脆性指数和页岩气地层的含气量提供了依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用测井资料计算页岩气地层多达九种矿物质含量及孔隙度大小的方法，属于油气勘探中的测井资料解释评价领域。
背景技术
页岩气是一种非常规油气藏，页岩气地层由岩性矿物、孔隙（裂缝）组成，岩性颗粒不仅比常规的砂岩地层细得多，同时组成地层的矿物多样性即组分复杂，除少量的含量低的矿物不计外，一般主要包含粘土（伊利石、绿泥石、蒙脱石）、石英、长石、方解石、白云石、有机质（干酪根）、黄铁矿等。各个矿物组分的测井响应特征差异大，各个矿物组分的含量在各个页岩气开发区块差异大，以往的应用测井资料解释砂泥岩矿物的方法不能正确识别和计算出页岩气的复杂矿物组分。一方面页岩气地层孔隙度低，要准确计算出孔隙度值，必须以准确计算出页岩气地层的各个矿物组分为前提，另一方面，页岩气的开发技术中需要应用矿物组分来计算页岩气地层的脆性指数，脆性指数值的高低直接反映了页岩气地层的压裂改造难易，因此准确计算出页岩气储层的各个组分含量十分重要。
现有技术主要存在如下缺点：
1、针对砂泥岩和碳酸盐岩等常规储层，岩性矿物组成简单、粘土矿物含量低，与页岩气地层粘土矿物含量高、矿物组分复杂的特点差异大。
2、国内针对页岩气地层的应用测井资料计算复杂矿物的方法不成熟，采用石英、长石归于硅质类矿物，方解石和白云石归于碳酸盐岩类矿物，把不同类型粘土矿物归于一种粘土矿物，虽简化了计算方法，结果不能正确反映出真实的页岩气地层矿物组分含量特征。
3、国外以斯伦贝谢公司为代表的测井公司在计算页岩气复杂矿物组分时更多地依赖地层元素俘获测井资料，在只有常规测井资料时也无法计算出的相应的复杂矿物组分。
4、在只有常规综合测井资料的情况下，准确计算复杂矿物组分的含量和孔隙度非常困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法。本发明实现了测井资料计算页岩气地层多种矿物组分含量，提高了页岩气地层复杂矿物组分含量和孔隙度的计算精度，为准确计算页岩气地层的脆性指数和页岩气地层的含气量提供了依据。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、利用常规综合测井资料计算总粘土矿物的含量并分解计算出3种不同类型粘土矿物的含量、计算有机质含量，然后计算黄铁矿含量；
b、对测井曲线测井值进行校正；
c、无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量；有元素俘获测井成果，则直接用元素俘获测井成果的碳酸盐岩矿物含量；
d、石英、长石、方解石、白云石矿物及孔隙度的优化、约束计算；
e、计算成果的归一化处理。
所述步骤a中，常规综合测井资料包括井径、自然伽马能谱、补偿声波时差、补偿密度、补偿中子、光电截面指数、深浅双侧向。
所述步骤a中，应用综合测井资料计算页岩气地层中粘土矿物总含量，并分解计算出3种不同类型粘土矿物的含量；应用综合测井资料多方法计算页岩气地层中总有机碳含量TOC，并优选一种作为最终成果，把TOC含量转换成有机质含量；然后根据TOC含量与黄铁矿含量的对应关系，计算出地层中的黄铁矿含量。
所述步骤b中，把常规综合测井资料的测井响应值减去地层中有机质、黄铁矿、粘土对应的测井响应值，校正后的测井曲线值为其它矿物及孔隙度的响应值。
所述步骤b中，常规综合测井资料为补偿声波、补偿中子、补偿密度、光电截面指数4条测井曲线。
所述步骤c中，无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量，回归碳酸盐岩矿物含量为方解石含量与白云石含量之和，在计算出总粘土含量的基础上，得到硅质矿物含量，硅质矿物含量为石英含量与长石含量之和。
所述步骤d中，利用校正后的常规测井曲线建立求取页岩地层复杂矿物组分的响应方程组，用最优化方法求解得到孔隙度和各矿物组分体积含量；根据4条校正后的测井曲线值及体积模型，建立优化计算方程组，计算石英、长石、方解石、白云石含量及孔隙度大小。
所述步骤d中，在有元素俘获测井资料的情况下，应用元素俘获的处理成果对碳酸盐岩矿物总量、硅质矿物含量进行约束，同时根据区域部分矿物含量的多少，对计算的结果进行约束；在没有元素俘获测井资料的情况下，应用常规综合测井资料回归的碳酸盐岩矿物总量、计算硅质矿物含量对优化方程组计算的矿物含量进行约束，通过对响应方程组的约束和求解，得到准确的复杂矿物组分体积含量。
所述步骤e中，对计算成果进行归一化处理，从而得到3种类型粘土矿物含量、5种矿物含量、有机质含量、孔隙度的大小，总和为100%。
采用本发明的优点在于：
一、采用本发明解决了以下技术问题：1、解决页岩气地层粘土矿物分类的计算问题；2、解决页岩气地层孔隙度优化计算问题；3、解决测井资料优化计算TOC含量问题；4、解决页岩气复杂矿物组分含量计算问题；5、解决了在没有元素俘获测井资料的情况下计算页岩气地层复杂矿物组分含量及孔隙度的难题。
二、采用本发明提高测井解释成果精度，解决了生产技术难题，满足了测井对页岩气地层的解释评价需要，计算的成果参数应用于压裂施工和页岩气的开发，实际应用100口页岩气井，取得显著经济效益。
因此，本发明实现了测井资料计算页岩气地层9种矿物组分含量，提高了页岩气地层复杂矿物组分含量和孔隙度的计算精度，为准确计算页岩气地层的脆性指数和页岩气地层的含气量提供了依据。
具体实施方式
实施例1
一种计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，包括如下步骤：
a、利用常规综合测井资料计算总粘土矿物的含量并分解计算出3种不同类型粘土矿物的含量、计算有机质含量，然后计算黄铁矿含量；
b、对测井曲线测井值进行校正；
c、无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量；有元素俘获测井成果，则直接用元素俘获测井成果的碳酸盐岩矿物含量；
d、石英、长石、方解石、白云石矿物及孔隙度的优化、约束计算；
e、计算成果的归一化处理。
所述步骤a中，常规综合测井资料包括井径、自然伽马能谱、补偿声波时差、补偿密度、补偿中子、光电截面指数、深浅双侧向。
所述步骤a中，应用综合测井资料计算页岩气地层中粘土矿物总含量，并分解计算出3种不同类型粘土矿物的含量；应用综合测井资料多方法计算页岩气地层中总有机碳含量TOC，并优选一种作为最终成果，把TOC含量转换成有机质含量；然后根据TOC含量与黄铁矿含量的对应关系，计算出地层中的黄铁矿含量。
所述步骤b中，把常规综合测井资料的测井响应值减去地层中有机质、黄铁矿、粘土对应的测井响应值，校正后的测井曲线值为其它矿物及孔隙度的响应值。
所述步骤b中，常规综合测井资料为补偿声波、补偿中子、补偿密度、光电截面指数4条测井曲线。
所述步骤c中，无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量，回归碳酸盐岩矿物含量为方解石含量与白云石含量之和，在计算出总粘土含量的基础上，得到硅质矿物含量，硅质矿物含量为石英含量与长石含量之和。
所述步骤d中，利用校正后的常规测井曲线建立求取页岩地层复杂矿物组分的响应方程组，用最优化方法求解得到孔隙度和各矿物组分体积含量；根据4条校正后的测井曲线值及体积模型，建立优化计算方程组，计算石英、长石、方解石、白云石含量及孔隙度大小。
所述步骤d中，在有元素俘获测井资料的情况下，应用元素俘获的处理成果对碳酸盐岩矿物总量、硅质矿物含量进行约束，同时根据区域部分矿物含量的多少，对计算的结果进行约束；在没有元素俘获测井资料的情况下，应用常规综合测井资料回归的碳酸盐岩矿物总量、计算硅质矿物含量对优化方程组计算的矿物含量进行约束，通过对响应方程组的约束和求解，得到准确的复杂矿物组分体积含量。
所述步骤e中，对计算成果进行归一化处理，从而得到3种类型粘土矿物含量、5种矿物含量、有机质含量、孔隙度的大小，总和为100%。
本实施例中涉及到的计算、优化、约束、归一化处理等采用现有技术，在此不做详细说明。
实施例2
应用测井资料计算页岩气地层9种矿物组分含量及孔隙度的方法，包括如下步骤：
a、利用常规综合测井资料计算总粘土矿物含量并分解计算出3种不同类型粘土矿物的含量、计算有机质含量，然后计算黄铁矿含量；
b、对测井曲线测井值进行校正；
c、输入元素俘获测井解释成果；
d、石英、长石、方解石、白云石矿物及孔隙度的优化、约束计算；
e、计算成果的归一化处理。
所述步骤a中，应用综合测井资料计算页岩气地层中粘土矿物总含量，计算3种不同类型粘土矿物的含量；应用综合测井资料多方法计算页岩气地层中总有机碳（简称TOC，在页岩气地层中的重量百分比）含量，并优选一种作为最终成果，把TOC含量转换成有机质含量（体积百分比）；然后根据TOC含量与黄铁矿含量的对应关系，计算出地层中的黄铁矿含量。
所述步骤b中，把常规综合测井资料（补偿声波、补偿中子、补偿密度、光电截面指数）的测井响应值减去地层中有机质、黄铁矿、粘土对应的测井响应值，校正后的测井曲线值为其它矿物及孔隙度的响应值。
所述步骤c中，有元素俘获测井解释成果，则直接应用元素俘获测井解释成果的碳酸盐岩矿物与硅质矿物含量。
所述步骤d中，利用测井曲线建立求取页岩地层复杂矿物组分的响应方程组，用最优化方法求解得到孔隙度、石英、长石、方解石、白云石矿物组分体积含量。根据4条校正后的测井曲线值及体积模型，建立优化计算方程组，计算石英、长石、方解石、白云石含量及孔隙度大小。应用元素俘获测井解释的碳酸盐岩矿物总量和硅质矿物含量对优化方程组计算的矿物含量进行约束，通过对响应方程组的约束，求解准确的复杂矿物组分体积含量。
所述步骤e中，对计算成果进行归一化处理，从而得到3种不同类型粘土矿物含量、5种其它矿物含量、有机质含量、孔隙度的大小，总和为100%。
实施例3
应用测井资料计算页岩气地层9种矿物组分含量及孔隙度的方法，包括如下步骤：
a、利用常规综合测井资料计算总粘土含量并分解计算出3种不同类型粘土的含量、计算有机质含量，然后计算黄铁矿含量；
b、对测井曲线测井值进行校正；
c、无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量。
d、石英、长石、方解石、白云石矿物及孔隙度的优化、约束计算；
e、计算成果的归一化处理。
所述步骤a中，应用综合测井资料计算页岩气地层中总的粘土矿物含量，计算3种不同类型粘土的含量；应用综合测井资料多方法计算页岩气地层中总有机碳（简称TOC，在页岩气地层中的重量百分比）含量，并优选一种作为最终成果，把TOC含量转换成有机质含量（体积百分比）；然后根据TOC含量与黄铁矿含量的对应关系，计算出地层中的黄铁矿含量。
所述步骤b中，把常规综合测井资料（补偿声波、补偿中子、补偿密度、光电截面指数）的测井响应值减去地层中有机质、黄铁矿、粘土对应的测井响应值，校正后的测井曲线值为其它矿物及孔隙度的响应值。
所述步骤c中，无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量，在计算出总粘土含量的基础上，得到硅质矿物含量（石英与长石之和）。
所述步骤d中，利用测井曲线建立求取页岩地层复杂矿物组分的响应方程组，用最优化方法求解得到孔隙度、石英、长石、方解石、白云石矿物组分体积含量。根据4条校正后的测井曲线值及体积模型，建立优化计算方程组，计算石英、长石、方解石、白云石含量及孔隙度大小。在无元素俘获测井资料的情况下，应用综合测井资料回归的碳酸盐岩矿物总量并计算硅质矿物含量，然后对优化方程组计算的矿物含量进行约束，同时根据区域部分矿物含量的多少，对计算的结果进行约束；通过对响应方程组的约束和求解，得到准确的复杂矿物组分体积含量。
所述步骤e中，对计算成果进行归一化处理，从而得到3种类型粘土矿物含量、5种其它矿物含量、有机质含量、孔隙度的大小，总和为100%。
Claims (9)
1.一种计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、利用常规综合测井资料计算总粘土矿物的含量并分解计算出3种不同类型粘土矿物的含量、计算有机质含量，然后计算黄铁矿含量；
b、对测井曲线测井值进行校正；
c、无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量；有元素俘获测井成果，则直接用元素俘获测井成果的碳酸盐岩矿物含量；
d、石英、长石、方解石、白云石矿物及孔隙度的优化、约束计算；
e、计算成果的归一化处理。
2.根据权利要求1所述的计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于：所述步骤a中，常规综合测井资料包括井径、自然伽马能谱、补偿声波时差、补偿密度、补偿中子、光电截面指数、深浅双侧向。
3.根据权利要求2所述的计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于：所述步骤a中，应用综合测井资料计算页岩气地层中粘土矿物总含量，并分解计算出3种不同类型粘土矿物的含量；应用综合测井资料多方法计算页岩气地层中总有机碳含量TOC，并优选一种作为最终成果，把TOC含量转换成有机质含量；然后根据TOC含量与黄铁矿含量的对应关系，计算出地层中的黄铁矿含量。
4.根据权利要求3所述的计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于：所述步骤b中，把常规综合测井资料的测井响应值减去地层中有机质、黄铁矿、粘土对应的测井响应值，校正后的测井曲线值为其它矿物及孔隙度的响应值。
5.根据权利要求4所述的计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于：所述步骤b中，常规综合测井资料为补偿声波、补偿中子、补偿密度、光电截面指数4条测井曲线。
6.根据权利要求5所述的计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于：所述步骤c中，无元素俘获测井成果，根据综合测井资料建立的区域关系式，回归碳酸盐岩矿物含量，回归碳酸盐岩矿物含量为方解石含量与白云石含量之和，在计算出总粘土含量的基础上，得到硅质矿物含量，硅质矿物含量为石英含量与长石含量之和。
7.根据权利要求6所述的计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于：所述步骤d中，利用校正后的常规测井曲线建立求取页岩地层复杂矿物组分的响应方程组，用最优化方法求解得到孔隙度和各矿物组分体积含量；根据4条校正后的测井曲线值及体积模型，建立优化计算方程组，计算石英、长石、方解石、白云石含量及孔隙度大小。
8.根据权利要求7所述的计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于：所述步骤d中，在有元素俘获测井资料的情况下，应用元素俘获的处理成果对碳酸盐岩矿物总量、硅质矿物含量进行约束，同时根据区域部分矿物含量的多少，对计算的结果进行约束；在没有元素俘获测井资料的情况下，应用常规综合测井资料回归的碳酸盐岩矿物总量、计算硅质矿物含量对优化方程组计算的矿物含量进行约束，通过对响应方程组的约束和求解，得到准确的复杂矿物组分体积含量。
9.根据权利要求8所述的计算页岩气地层矿物组分含量及孔隙度的方法，其特征在于：所述步骤e中，对计算成果进行归一化处理，从而得到3种类型粘土矿物含量、5种矿物含量、有机质含量、孔隙度的大小，总和为100%。
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