CN108019204B - 基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，属于石油天然气勘探开发领域。所述方法包括：S1：收集研究区块测井数据、试气结果数据、地层水分析数据、18℃条件下泥浆电阻率、泥浆矿化度；S2：确定每口井的稳定泥岩段，读取稳定泥岩段各采样点的中子伽马测井值，并取其平均值作为单井中子伽马基值；S3：根据各层中子伽马测井值和孔隙度计算单位孔隙度中子伽马差值；S4：求取各层地层水矿化度；S5：建立气层识别图版；S6：利用气层识别图版评价目的层。本发明通过建立地层水矿化度—单位孔隙度中子伽马差值坐标系，能够消除物性和地层水矿化度对中子伽马测井识别气层的影响，有利于提高气层识别的准确性。

Description

基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，涉及一种中子伽马测井流体识别方法，具体地说是涉及一种基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法。

背景技术

随着油气田勘探开发程度的日益深入，低孔低渗、致密砂岩储层，低阻油气层等非常规油气资源所占油气储量的比重越来越大，非常规储层的勘探开发得到了越来越多的关注。但由于低孔低渗致密砂岩储层储集空间小、流体对测井响应的贡献较小，加之岩石矿物成分复杂，孔隙类型多样，不同流体间测井响应特征差异小，导致低孔低渗、致密气层识别困难，在油田勘探开发初期低孔低渗、致密气层往往被遗漏。

目前，根据常规测井资料进行气层识别常用的方法主要有三孔隙度重叠法、三孔隙度差值法、三孔隙度比值法、孔隙度与电阻率交会法、弹性模量差比法、束缚水饱和度法、视地层水矿化度法等，这些方法在低孔低渗、致密气层的应用方面具有一定的局限性。另外，中子伽马测井和中子伽马推移测井也是一种常用的气层识别方法，其原理是在地层中热中子被俘获产生俘获伽马射线，通过接收记录伽马射线的强度来判断地层性质。由于与油水层相比，气层中含氢指数较小，相同孔隙度下，气层中氢的含量比油水层小很多，因此在气层处中子伽马测井显示出很高的计数率，由此进行气层识别。

但常规中子伽马气层识别方法在实际应用中存在以下两个问题：1)中子伽马计数率受孔隙度的影响较大，在流体性质相同时，不同孔隙度下中子伽马计数率也有较大差别；2)氯元素的俘获界面较大，在地层水矿化度较高时，水层的含氯量明显大于油气层，从而导致较高的中子伽马计数率，容易误判为气层。中子伽马测井曲线要经过特别的校正与处理，消除物性(尤其是孔隙度)和地层水矿化度的影响才能有效地用于低孔低渗、致密气层的识别。

目前利用中子伽马测井和中子伽马推移测井进行气层识别多直接利用曲线幅度变化进行识别，未考虑物性和地层水矿化度影响的校正，影响低孔低渗和地层水矿化度变化较大地区的气层识别效果。因此，针对中子伽马测井在气层识别方面的应用，亟需一种可以消除物性和地层水矿化度影响的气层识别方法。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，其包括以下步骤：

S1：收集研究区块测井数据、试气结果数据、地层水分析数据、18℃条件下泥浆电阻率R_m18℃、泥浆矿化度C_m；其中，测井数据包括中子伽马测井值、自然电位测井值、电阻率测井值、泥质含量、测井分层和各层孔隙度；

S2：确定每口井的稳定泥岩段，读取稳定泥岩段各采样点的中子伽马测井值NG，并取其平均值作为单井中子伽马基值NG₀；

S3：根据各层中子伽马测井值NG和孔隙度计算单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁

ΔNG₁＝(NG_m-NG₀)/POR

其中，NG_m为各层中子伽马测井值NG的平均值，POR为各层孔隙度；

S4：求取各层地层水矿化度Cw；

S5：建立气层识别图版；

建立地层水矿化度Cw与单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁之间的坐标系，把试气层的数据点投到坐标系上，根据试气结果为气层和非气层的数据点分布特征确定气层数据点在坐标系上分布的区域，建立气层识别图版；

S6：利用气层识别图版评价目的层

将待评价目的层数据点投射到气层识别图版上，根据数据点的位置识别待评价目的层是否为气层，如果目的层数据点落在气层区域，则目的层可以判别为气层，反之，目的层判别为非气层。

优选地，所述步骤S2中，稳定泥岩段选取泥质含量大于80％、厚度在5米以上的泥岩段。

优选地，所述步骤S4中，各层有地层水分析数据时，直接根据地层水分析结果得到地层水矿化度Cw。

优选地，所述步骤S4中，没有地层水分析数据时，根据自然电位测井曲线SP计算本层的地层水矿化度Cw。

优选地，根据自然电位测井曲线SP计算本层的地层水矿化度Cw的过程为：

1)确定各层自然电位异常值ΔSP

根据步骤S2中确定的稳定泥岩段，选其自然电位作为泥岩基线，读取各层自然电位和泥岩基线的偏差作为各层自然电位异常值ΔSP；

2)对自然电位异常值ΔSP进行层厚和电阻率校正，得到静自然电位值SSP；

3)利用静自然电位SSP计算地层水矿化度C_w。

优选地，所述静自然电位值SSP为：

SSP＝ΔSP*δ(h)*δ(R_t)

其中，层厚校正系数表达式为：

式中，R_m为泥浆电阻率(Ω·m)，Ri为侵入带电阻率(Ω·m)，h为层厚(m)；

电阻率校正系数表达式为：

式中，R_t为地层电阻率(Ω·m)。

优选地，以24℃为标准温度，计算地层水矿化度C_w的步骤为：

第一步，确定标准温度下泥浆电阻率R_mN：

R_mN＝71.4R_m18℃/82.2

R_m18℃为18℃条件下泥浆电阻率R_m；

第二步，确定标准温度下泥浆滤液电阻率R_mfN：

C_m为泥浆矿化度；

第三步，计算标准温度下泥浆滤液等效电阻率R_mfeN：

第四步，计算标准温度下等效地层水电阻率R_weN：

K＝70.7×[273+T]/298

第五步，计算标准温度下地层水电阻率R_wN：

第六步，计算地层水矿化度C_w：

优选地，所述步骤S5中，所建立坐标系中，横坐标为各层地层水矿化度Cw，纵坐标为单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁，原点为零点，线性刻度。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明基于物性中孔隙度对中子伽马测井值的影响，通过计算单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁获得单位孔隙度对中子伽马测井值的贡献率，以之作为图版的纵坐标，从而消除了物性中孔隙度的不同引起的中子伽马测井值的差异；进一步，本发明基于地层水矿化度较高时，高含氯量的地层水对中子伽马测井值的影响，引入地层水矿化度作为识别图版的约束条件，以之作为图版的横坐标，气层和非气层的界限随着地层水矿化度的增加而上移，保证在利用图版识别气层时，在不同的地层水矿化度条件下，采用不同的气层识别标准，从而提高气层识别的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别的流程示意图；

图2为本发明实施例中某地区中子伽马测井气层识别图版；

图3为本发明实施例中两个待评价层在中子伽马测井气层识别图版上的识别效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，一种基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，包括以下步骤：

S1、收集研究区块测井数据、试气结果数据、地层水分析数据、18℃条件下泥浆电阻率R_m18℃(Ω·m)、泥浆矿化度C_m(ppm)。

其中，测井数据包括中子伽马测井值NG、自然电位测井值、电阻率测井值(包括地层电阻率R_t(Ω·m)和侵入带电阻率Ri(Ω·m))、泥质含量Vsh、测井分层和各层孔隙度POR。

S2、确定每口井的稳定泥岩段，读取稳定泥岩段各采样点的中子伽马测井值NG，并取其平均值作为单井中子伽马基值NG₀。

稳定泥岩段是指井中具有代表性的大段较纯的泥岩段，优选地，可以选取泥质含量Vsh大于80％、厚度在5米以上的泥岩段。

根据步骤S1，S2，收集某研究区测井数据，其中得到有试气资料的12口井稳定泥岩段中子伽马基值NG₀见表1。

表1为某地区A1到A12共计12口井的30个试气层中子伽马基值NG₀、中子伽马测井值NG的平均值NG_m、中子伽马差值ΔNG、孔隙度POR、单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁、地层水矿化度Cw统计结果。

表1

S3、根据各层中子伽马测井值NG和孔隙度POR计算单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁。

本步骤的目的是通过计算单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁获得单位孔隙度对中子伽马测井值的贡献率，消除物性(主要是孔隙度)对各层中子伽马测井值的影响。具体操作为：读取各层中每个采样点中子伽马测井值NG，计算得到各层中子伽马测井值NG的平均值NG_m，计算与步骤S2所得的中子伽马基值NG₀的差值ΔNG，计算公式为：

ΔNG＝NG_m-NG₀ (1)

利用中子伽马差值ΔNG除以各层孔隙度POR(百分数)，从而得到单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁：

ΔNG₁＝ΔNG/POR (2)

研究区12口井30个试气层的中子伽马测井值NG的平均值NG_m、中子伽马差值ΔNG、孔隙度、单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁结果见表1。

S4、求取各层地层水矿化度Cw。

各层有地层水分析数据时，直接根据地层水分析结果得到地层水矿化度Cw(单位：ppm)；没有地层水分析数据时，根据自然电位测井曲线SP计算本层的地层水矿化度Cw(单位：ppm)，计算方法如下：

1)确定各层自然电位异常值ΔSP

根据步骤S2中确定的稳定泥岩段，选其自然电位作为泥岩基线，读取各层自然电位和泥岩基线的偏差作为各层自然电位异常值ΔSP。

2)对自然电位异常值ΔSP进行层厚和电阻率校正，得到静自然电位值SSP；

①层厚校正系数表达式为：

式中，R_m为泥浆电阻率(Ω·m)，Ri为侵入带电阻率(Ω·m)，h为层厚(m)；

②电阻率校正系数表达式为：

式中，R_t为地层电阻率(Ω·m)。

计算静自然电位SSP值，

SSP＝ΔSP*δ(h)*δ(R_t) (5)

3)利用静自然电位值SSP计算地层水矿化度C_w

由电化学理论知，水溶液活度系数都随温度而改变，自然电位也受地层温度影响。因此在应用SSP计算地层水矿化度C_w时应考虑温度T的影响，现采用24℃为标准温度，计算地层水矿化度C_w需要以下步骤：

第一步，确定标准温度下泥浆电阻率R_mN(Ω.m)：

R_mN＝71.4R_m18℃/82.2 (6)

R_m18℃为18℃条件下泥浆电阻率R_m(Ω·m)。

第二步，确定标准温度下泥浆滤液电阻率R_mfN(Ω·m)：

C_m为泥浆矿化度。

第三步，计算标准温度下泥浆滤液等效电阻率R_mfeN(Ω·m)：

第四步，计算标准温度下等效地层水电阻率R_weN(Ω·m)：

第五步，计算标准温度下地层水电阻率R_wN(Ω·m)：

第六步，计算地层水矿化度C_w(ppm)：

研究区12口井30个试气层中，试气结果为水层和油水同层的有水分析资料，根据水分析数据直接得到地层水矿化度，剩余储层根据自然电位测井曲线SP计算地层水矿化度，结果见表1。

S5、建立气层识别图版

建立地层水矿化度Cw与单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁之间的坐标系，把试气层的数据点投到交会图上，根据试气结果为气层和非气层的数据点分布特征确定气层数据点在图版上分布的区域，建立气层识别图版；

具体地，地层水矿化度Cw与单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁之间的坐标系中，横坐标为各层地层水矿化度Cw(单位：ppm)，纵坐标为单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁，原点为零点，线性刻度。

根据步骤S3得出的各层单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁和步骤S4得出的各层地层水矿化度Cw，从中选出试气层对应的ΔNG₁和Cw，在Cw-ΔNG₁坐标系上投点，结果见图2，在图上可以看出，在地层水矿化度一致时，气层中子伽马测井值NG比非气层的大，在坐标系上气层数据点ΔNG₁分布在非气层数据点的上方，气层与非气层区存在明显的界线，由此建立气层识别图版，进一步可在气层识别图版中根据界线和数据点的位置判断是否为气层。

S6、利用图版评价目的层

将步骤S3和S4得到的待评价目的层数据点投射到气层识别图版上，根据数据点的位置识别待评价目的层是否为气层，如果目的层数据点落在气层区域，则目的层可以判别为气层，反之，目的层判别为非气层。

研究区A13井的两个待评价目的层数据见表2，将待评价层数据点投到S6所建立的气层识别图版上，结果见图3，其中1号待评价层数据点落在气层区，判别为气层，2号待评价层数据点落在非气层区，判别为非气层。经试气后，1号层为气层，2号层为水层，验证了基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法对气层识别的有效性。

表2为某地区A13号井两个待评价层的数据统计结果。

表2

井号	层号	POR/(％)	Cw/(ppm)	ΔNG<sub>1</sub>	NG<sub>0</sub>	NG<sub>m</sub>	ΔNG
								A13	1	10.12	4905	0.0222	0.76	0.985	0.23
A13	2	12.54	5100	0.0128	0.78	0.94	0.16

由以上技术方案可以看出，本发明基于物性中孔隙度对中子伽马测井值的影响，通过计算单位孔隙度中子伽马差值ΔNG₁获得单位孔隙度对中子伽马测井值的贡献率，以之作为图版的纵坐标，从而消除了物性中孔隙度的不同引起的中子伽马测井值的差异；进一步，本发明基于地层水矿化度较高时，高含氯量的地层水对中子伽马测井值的影响，引入地层水矿化度作为识别图版的约束条件，以之作为图版的横坐标，气层和非气层的界限随着地层水矿化度的增加而上移，保证在利用图版识别气层时，在不同的地层水矿化度条件下，采用不同的气层识别标准，从而提高气层识别的准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：收集研究区块测井数据、试气结果数据、地层水分析数据、18℃条件下泥浆电阻率R_m18℃、泥浆矿化度C_m；其中，测井数据包括中子伽马测井值、自然电位测井值、电阻率测井值、泥质含量、测井分层和各层孔隙度；

S2：确定每口井的稳定泥岩段，读取稳定泥岩段各采样点的中子伽马测井值NG，并取其平均值作为单井中子伽马基值NG₀，其中所述稳定泥岩段为泥质含量大于80％、厚度在5米以上的泥岩段；

S3：根据各层中子伽马测井值NG和孔隙度计算单位孔隙度中子伽马差值△NG₁

△NG₁＝(NG_m-NG₀)/POR

其中，NG_m为各层中子伽马测井值NG的平均值，POR为各层孔隙度；

S4：求取各层地层水矿化度Cw；

S5：建立气层识别图版；

建立地层水矿化度Cw与单位孔隙度中子伽马差值△NG₁之间的坐标系,把试气层的数据点投到坐标系上，根据试气结果为气层和非气层的数据点分布特征确定气层数据点在坐标系上分布的区域，建立气层识别图版；

S6：利用气层识别图版评价目的层

将待评价目的层数据点投射到气层识别图版上，根据数据点的位置识别待评价目的层是否为气层，如果目的层数据点落在气层区域，则目的层可以判别为气层，反之，目的层判别为非气层。

2.根据权利要求1所述的基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，其特征在于，所述步骤S4中，各层有地层水分析数据时，直接根据地层水分析结果得到地层水矿化度Cw。

3.根据权利要求1所述的基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，其特征在于，所述步骤S4中，没有地层水分析数据时，根据自然电位测井曲线SP计算本层的地层水矿化度Cw。

4.根据权利要求3所述的基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，其特征在于，根据自然电位测井曲线SP计算本层的地层水矿化度Cw的过程为：

1)确定各层自然电位异常值△SP

根据步骤S2中确定的稳定泥岩段，选其自然电位作为泥岩基线，读取各层自然电位和泥岩基线的偏差作为各层自然电位异常值△SP；

2)对自然电位异常值△SP进行层厚和电阻率校正，得到静自然电位值SSP；

3)利用静自然电位值SSP计算地层水矿化度C_w。

5.根据权利要求4所述的基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，其特征在于，所述静自然电位值SSP为：

SSP＝ΔSP*δ(h)*δ(R_t)

其中，层厚校正系数表达式为：

式中，R_m为泥浆电阻率(Ω·m)，Ri为侵入带电阻率(Ω·m)，h为层厚(m)；

电阻率校正系数表达式为：

式中，R_t为地层电阻率(Ω·m)。

6.根据权利要求5所述的基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，其特征在于，以24℃为标准温度，计算地层水矿化度C_w的步骤为：

第一步，确定标准温度下泥浆电阻率R_mN：

R_mN＝71.4R_m18℃/82.2

R_m18℃为18℃条件下泥浆电阻率R_m；

第二步，确定标准温度下泥浆滤液电阻率R_mfN：

C_m为泥浆矿化度；

第三步，计算标准温度下泥浆滤液等效电阻率R_mfeN：

第四步，计算标准温度下等效地层水电阻率R_weN：

R_mfe/R_we＝10^-SSP/K,K＝70.7×[273+T]/298

第五步，计算标准温度下地层水电阻率R_wN：

第六步，计算地层水矿化度C_w：

7.根据权利要求1所述的基于物性和地层水矿化度校正的中子伽马气层识别方法，其特征在于，所述步骤S5中，所建立坐标系中，横坐标为各层地层水矿化度Cw，纵坐标为单位孔隙度中子伽马差值△NG₁，原点为零点，线性刻度。

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