CN109296354A - 地层砂粒径参数计算方法及系统 - Google Patents

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CN109296354A CN201811218006.0A CN201811218006A CN109296354A CN 109296354 A CN109296354 A CN 109296354A CN 201811218006 A CN201811218006 A CN 201811218006A CN 109296354 A CN109296354 A CN 109296354A
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Petroleum Engineering Technology Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
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Abstract

本发明涉及地层砂粒径参数计算方法及系统，首先，获取标准筛孔直径数据，以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量、样品质量百分数和累计百分数数据；接着绘制粒径‑累计百分数折线图；然后根据粒径‑累计百分数折线图计算累计百分数为50％的地层粒径中值；最后根据地层粒径中值计算充填砂粒径中值；和/或根据得到的地层粒径中值以及其他相关的累计百分数对应的地层粒径值计算分选系数、均匀系数、出砂粒径平均值、偏度、标准偏差和峰度。该方法并非估算方法，而是通过具体的数据进行的计算方法，相较于传统的估算方法，该方法的准确性较高，误差较小，能够提高防砂粒径和筛管挡砂粒径设计的精度，为后续的相关处理提供高可靠性的数据。

Description

地层砂粒径参数计算方法及系统
技术领域
本发明涉及地层砂粒径参数计算方法及系统，属于油田地层勘探技术领域。
背景技术
从岩石力学角度来说，油层出砂有两个机理：即剪切破坏和拉伸破坏机理。除了上述两个机理之外，还包括微粒运移出砂机理。
剪切破坏机理：由于井筒及射孔孔眼附近岩石所受周向应力及径向应力差过大，造成岩石剪切破坏，引起地层出砂。
拉伸破坏机理：开采时，在井筒周围应力梯度及流体的摩擦携带作用下，岩石承受拉伸应力，当此应力超过岩石的抗拉强度时，岩石发生拉伸破坏。
微粒运移出砂机理：在生产时，生产压差或产量过大，作用在地层颗粒上的拽曳力过大，地层微粒就会移动，进而导致井底周围地层渗透率降低，从而增大流体的拽曳力，并可能诱发固相颗粒的产出。
充填防砂方法是指将割缝衬管或绕丝筛管下入井内防砂层段处，用一定质量的流体携带地面选好的具有一定粒度的砾石，充填于管和油层之间形成一定厚度的砾石层，在井筒周围形成多级挡砂屏障的高渗透带，以阻止油层砂粒流入井内的防砂方法。
填充砂尺寸的确定：在充填防砂设计时，必须正确选择填充砂尺寸，若填充砂尺寸过大，地层砂可以自由通过填充砂孔隙，虽然裂缝渗透率和充填层的渗透率保持不变，但没有防砂效果；若填充砂尺寸过小，填充砂能完全阻止地层砂侵入填充层，虽然可完全防止地层砂随液体产出，但是整个填充层的渗透率很低，使整个井的产能变小。填充砂尺寸需根据地层砂的尺寸来确定，当填充砂直径略小于地层砂直径时，地层砂在填充砂与地层砂接触面上形成稳定的砂桥，阻止了地层砂在充填层中的运移。根据防砂模型实验研究结果能够得到，所用充填的砾石粒度中值一般情况下为3～4倍的地层砂的粒度中值，防砂效果较好，即：D50＝(3～4)d50，其中，D50为所用充填的砾石粒度中值，d50为地层砂的粒度中值。
油井防砂设计过程中需要可靠得出砂粒径中值d50以及均匀系数等参数，依据这些参数，油井防砂工程师能够提高防砂粒径和筛管挡砂粒径设计的精度。
然而，目前砂粒径中值d50和均匀系数等参数计算难度较大，主要表现在：绘制粒度分布曲线缺乏手段，只能依靠简单的excel作图，无法准确地确定粒径特征值，大多采用估读值，误差较大。由于获得粒径特征值操作难度大，精度不高，均匀系数等其他参数并未计算和应用到防砂设计中；而且，由于估读的粒径特征值误差大，导致油井二次防砂设计的充填砂粒径和防砂筛管挡砂粒径的针对性不强，效果差。
发明内容
本发明的目的是提供地层砂粒径参数计算方法及系统，用以解决现有的地层砂粒径参数大多采用估算的方式从而造成误差较大的问题。
为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。
本发明提供一种地层砂粒径参数计算方法，包括以下步骤：
(1)获取标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量，计算得到样品质量百分数，并根据样品质量百分数计算得到累计百分数数据；
(2)以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的累计百分数数据确定纵轴，建立粒径-累计百分数坐标轴，并根据得到的数据在粒径-累计百分数坐标轴上绘制粒径-累计百分数折线图；
(3)根据粒径-累计百分数折线图计算累计百分数为50％的地层粒径值，得到地层粒径中值d50；
所述计算方法还包括步骤(4)，所述步骤(4)中涉及第一数据处理过程和/或第二数据处理过程；
所述第一数据处理过程包括：根据地层粒径中值d50计算充填砂粒径中值D50；
所述第二数据处理过程包括：计算其他相关的累计百分数对应的地层粒径值，然后，根据得到的地层粒径中值d50以及其他相关的累计百分数对应的地层粒径值计算分选系数、均匀系数、出砂粒径平均值、偏度、标准偏差和峰度。
根据得到的粒径-累计百分数折线图计算得到累计百分数为50％的地层粒径值，然后根据地层粒径中值计算充填砂粒径中值，和/或先计算其他相关的累计百分数对应的地层粒径值，然后，根据得到的地层粒径中值以及其他的累计百分数对应的地层粒径值计算分选系数、均匀系数、出砂粒径平均值、偏度、标准偏差和峰度。该方法并非估算方法，而是通过具体的数据进行的计算方法，相较于传统的估算方法，该方法的准确性较高，误差较小，能够提高防砂粒径和筛管挡砂粒径设计的精度，为后续的相关处理提供高可靠性的数据。
进一步地，所述步骤(4)中，在计算累计百分数为50％的地层粒径值或者其他相关的累计百分数对应的地层粒径值时，对于任意一个地层粒径值，该地层粒径值的计算过程包括以下过程：
1)在粒径-累计百分数坐标轴中，确定对应的累计百分数所在的水平线与粒径-累计百分数折线图的交点M；
2)确定交点M在粒径-累计百分数折线图中所在的直线段，并获取该直线段的左端点M1和右端点M2，所述左端点M1的坐标为(X1，Y1)，所述右端点M2的坐标为(X2，Y2)；
3)根据以下计算公式计算地层粒径值dt；
dt＝X2+((X1-X2)÷(Y2-Y1))×(Y2-t)
其中，t为所求地层粒径值对应的累计百分数。
通过这种比例内插值算法能够更加准确地计算得到地层砂筛析的粒径中值和其他粒径值，并计算油井防砂设计需要的分选系数、均匀系数、平均粒径等参数，进一步提高防砂粒径和筛管挡砂粒径设计的精度。
进一步地，所述其他相关的累计百分数分别为5％、16％、25％、40％、75％、84％、90％和95％，对应的地层粒径值分别为d5、d16、d25、d40、d75、d84、d90和d95，
充填砂粒径中值D50的计算公式为：
D50＝(3～4)d50
分选系数Ms的计算公式为：
Ms＝d25÷d75
均匀系数Mw的计算公式为：
Mw＝d40÷d90
出砂粒径平均值Mz的计算公式为：
Mz＝(d16+d50+d84)÷3
偏度SK1的计算公式为：
SK1＝(d16+d84-2×d84)÷2×(d84-d16)+(d5+d95-2×d50)÷2×(d95-d5)
标准偏差δ的计算公式为：
δ＝(d84-d16)÷4+(d95-d5)÷4
峰度KG的计算公式为：
KG＝(d95-d5)÷[2.44×(d75-d25)]。
进一步地，步骤(2)中，以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的筛内样品质量确定纵轴，建立粒径-质量坐标轴，并根据得到的数据在粒径-质量坐标轴上绘制粒径-质量折线图；然后，根据得到的粒径-质量折线图进行地层砂沉积类型判断。通过粒径-质量折线图能够进行地层砂沉积类型判断。
进一步地，建立一个由横轴、左纵轴和右纵轴构成的坐标轴，其中，横轴和左纵轴构成所述粒径-质量坐标轴，横轴和右纵轴构成所述粒径-累计百分数坐标轴；
粒径-质量坐标轴的建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度；横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径；左纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷标准筛内的样品质量最大值；
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量数据在粒径-质量坐标轴中逐个描点，并用直线段将各点依次连接起来构成所述粒径-质量折线图；
粒径-累计百分数坐标轴的建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度，横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径；右纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷100；
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的累计百分数数据在粒径-累计百分数坐标轴中逐个描点，并用直线段将各点依次连接起来构成所述粒径-累计百分数折线图。
本发明还提供一种地层砂粒径参数计算系统，包括计算模块，所述计算模块包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现的控制过程包括：
(1)获取标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量，计算得到样品质量百分数，并根据样品质量百分数计算得到累计百分数数据；
(2)以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的累计百分数数据确定纵轴，建立粒径-累计百分数坐标轴，并根据得到的数据在粒径-累计百分数坐标轴上绘制粒径-累计百分数折线图；
(3)根据粒径-累计百分数折线图计算累计百分数为50％的地层粒径值，得到地层粒径中值d50；
所述计算方法还包括步骤(4)，所述步骤(4)中涉及第一数据处理过程和/或第二数据处理过程；
所述第一数据处理过程包括：根据地层粒径中值d50计算充填砂粒径中值D50；
所述第二数据处理过程包括：计算其他相关的累计百分数对应的地层粒径值，然后，根据得到的地层粒径中值d50以及其他相关的累计百分数对应的地层粒径值计算分选系数、均匀系数、出砂粒径平均值、偏度、标准偏差和峰度。
进一步地，所述步骤(4)中，在计算累计百分数为50％的地层粒径值或者其他相关的累计百分数对应的地层粒径值时，对于任意一个地层粒径值，该地层粒径值的计算过程包括以下过程：
1)在粒径-累计百分数坐标轴中，确定对应的累计百分数所在的水平线与粒径-累计百分数折线图的交点M；
2)确定交点M在粒径-累计百分数折线图中所在的直线段，并获取该直线段的左端点M1和右端点M2，所述左端点M1的坐标为(X1，Y1)，所述右端点M2的坐标为(X2，Y2)；
3)根据以下计算公式计算地层粒径值dt；
dt＝X2+((X1-X2)÷(Y2-Y1))×(Y2-t)
其中，t为所求地层粒径值对应的累计百分数。
进一步地，所述其他相关的累计百分数分别为5％、16％、25％、40％、75％、84％、90％和95％，对应的地层粒径值分别为d5、d16、d25、d40、d75、d84、d90和d95，
充填砂粒径中值D50的计算公式为：
D50＝(3～4)d50
分选系数Ms的计算公式为：
Ms＝d25÷d75
均匀系数Mw的计算公式为：
Mw＝d40÷d90
出砂粒径平均值Mz的计算公式为：
Mz＝(d16+d50+d84)÷3
偏度SK1的计算公式为：
SK1＝(d16+d84-2×d84)÷2×(d84-d16)+(d5+d95-2×d50)÷2×(d95-d5)
标准偏差δ的计算公式为：
δ＝(d84-d16)÷4+(d95-d5)÷4
峰度KG的计算公式为：
KG＝(d95-d5)÷[2.44×(d75-d25)]。
进一步地，步骤(2)中，以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的筛内样品质量确定纵轴，建立粒径-质量坐标轴，并根据得到的数据在粒径-质量坐标轴上绘制粒径-质量折线图；然后，根据得到的粒径-质量折线图进行地层砂沉积类型判断。
进一步地，建立一个由横轴、左纵轴和右纵轴构成的坐标轴，其中，横轴和左纵轴构成所述粒径-质量坐标轴，横轴和右纵轴构成所述粒径-累计百分数坐标轴；
粒径-质量坐标轴的建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度；横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径；左纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷标准筛内的样品质量最大值；
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量数据在粒径-质量坐标轴中逐个描点，并用直线段将各点依次连接起来构成所述粒径-质量折线图；
粒径-累计百分数坐标轴的建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度，横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径；右纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷100；
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的累计百分数数据在粒径-累计百分数坐标轴中逐个描点，并用直线段将各点依次连接起来构成所述粒径-累计百分数折线图。
附图说明
图1是地层砂粒径参数计算方法流程图；
图2是某一个井1号砂样的标准筛孔直径以及对应的筛内样品质量、样品质量百分数和累计百分数的具体数据图；
图3是某一个井的粒径-质量折线以及粒径-累计百分数折线图。
具体实施方式
本发明提供一种地层砂粒径参数计算方法，包括以下步骤：
(1)获取标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量，计算得到样品质量百分数，并根据样品质量百分数计算得到累计百分数数据；
(2)以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的累计百分数数据确定纵轴，建立粒径-累计百分数坐标轴，并根据得到的数据在粒径-累计百分数坐标轴上绘制粒径-累计百分数折线图；
(3)根据粒径-累计百分数折线图计算累计百分数为50％的地层粒径值，得到地层粒径中值d50；
所述计算方法还包括步骤(4)，所述步骤(4)中涉及第一数据处理过程和/或第二数据处理过程；
所述第一数据处理过程包括：根据地层粒径中值d50计算充填砂粒径中值D50；
所述第二数据处理过程包括：计算其他相关的累计百分数对应的地层粒径值，然后，根据得到的地层粒径中值d50以及其他相关的累计百分数对应的地层粒径值计算分选系数、均匀系数、出砂粒径平均值、偏度、标准偏差和峰度。
以下结合附图，对上述计算方法的各个步骤进行具体说明。
对油井地层出砂样品进行筛析实验，并录入筛析实验数据库。
需要获取以下数据：标准筛孔直径(目数)、筛内样品质量、样品质量百分数和累计百分数。
标准筛孔直径为实际用于筛析实验的标准筛孔直径，字段名称要与筛孔直径对应，其属性必须设置为，即默认为双精度小数，以mm为单位记录筛孔直径；
筛内样品质量字段名称须标明筛孔直径，确保存储的样品质量与标准筛直径形成一一对应关系。而且，各个标准筛内样品质量总和应约等于筛析前的样品总质量。
质量百分数和累计百分数字段名称须标明筛孔直径，确保存储的质量百分数和累计百分数分别与标准筛孔直径形成一一对应关系。存储的质量百分数之和等于100％，累计百分数的最后一个值为100％。
以下给出质量百分数和累计百分数的一种具体的计算过程：
第一步：按筛析标准筛组合顺序称量并记录各个标准筛的筛析样品质量，数据格式如下：
标准筛样品质量(g)：[m1，m2，m3，…，mn]；
样品总质量(g)：M。
第二步：计算各个标准筛内样品的筛余百分率，即质量百分比：
筛余百分率βn为各号标准筛的筛余量除以砂样总量得到的百分率(准确至0.01％)，计算公式及数据格式如下：
数据记录格式如下：[β1，β2，β3，…，βn]。
第三步：计算累计筛余百分率，即累计百分数：
计算累计筛余百分率ηn，即该号筛上的百分率与之前标准筛的筛余百分率之总和，计算公式如下：
数据记录格式如下：[η1，η2，η3，…，ηn]。
因此，m1、m2、m3，…、mn分别为样品筛余质量，单位为g；β1、β2、β3、…、βn分别为样品筛余质量百分数；η1、η2、η3、…、ηn分别为样品筛余质量累计百分数。
根据上述各数据建立筛析实验数据库，如图1所示，存储标准筛孔直径，以及对应的筛内样品质量、样品质量百分数和累计百分数。建立数据库，不但方便了后续的绘制粒径分布曲线过程和粒径特征值的计算过程，而且也便于筛析数据和计算结果的共享发布。
粒径-质量折线图和粒径-累计百分数折线图的绘制过程：
1)数据分组和统计：
由于需要绘制粒径-质量折线图和粒径-累计百分数折线图，需要按以下规则，调用数据库中的数据，并对数据进行分组：{x：粒径，y：质量}和{x：粒径，y：累计百分数}。分组的时候，需要统计和标定实验最大筛孔粒径、标准筛内最大质量及对应的筛孔粒径。
建立一个由横轴、左纵轴和右纵轴构成的坐标轴，其中，横轴和左纵轴构成粒径-质量坐标轴，横轴和右纵轴构成所述粒径-累计百分数坐标轴。
以标准筛最大孔径(即对应的标准筛孔直径，或者称为粒径)，确立横轴的坐标比例，以各个孔径标准筛内的样品质量最大值确定左纵轴的质量坐标比例，以累计100％确定右纵轴百分坐标比例。
调用数据库中的数据，建立粒径-质量坐标轴，建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，从左向右粒径逐渐变小，以mm标示刻度；横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径(mm)；左纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷某标准筛内的样品质量最大值(g)。
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量数据在粒径-质量坐标轴中逐个描点，以下给出各点的点坐标的要求：点坐标：x＝横轴长度-横轴的坐标比例×{x：粒径}(注意“0”点在右端)
y＝左纵轴长度-左纵轴的坐标比例×{y：质量}+50
然后，用直线段将各点依次连接起来，可以按照从左向右的顺序依次连接，所有的直线段就构成一条折线，最终构成粒径-质量折线图，完成粒径-质量折线图的绘制，根据该粒径-质量折线图可以明显地区分出地层砂粒径的集中范围。
建立粒径-累计百分数坐标轴，建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度，横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径(mm)；右纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷100。
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的累计百分数数据在粒径-累计百分数坐标轴中逐个描点，以下给出各点的点坐标的要求：点坐标：x＝横轴长度-横轴的坐标比例×{x：粒径}(注意“0”点在右端)
y＝右纵轴长度-右纵轴的坐标比例×{y：累计百分数}+50
然后，用直线段将各点依次连接起来，可以按照从左向右的顺序依次连接，所有的直线段就构成一条折线，最终构成粒径-累计百分数折线图，完成粒径-累计百分数折线图的绘制，依据该粒径-累计百分数折线图可以很容易得到累计百分数为50％的粒径中值，以及其他相关特征数的粒径值。
绘制上述两个地层出砂粒径分布曲线的目的是方便计算防砂设计中需要的特征粒径值。
根据粒径-累计百分数折线图计算累计百分数为50％的地层粒径中值d50，以及设定个数个其他相关的累计百分数对应的地层粒径值。这里，其他相关的累计百分数分别为5％、16％、25％、40％、75％、84％、90％和95％，那么，对应的地层粒径值分别为d5、d16、d25、d40、d75、d84、d90和d95。在进行地层砂样分析时，需要确定上述各地层粒径值。其中，防砂设计需要确定累计质量百分数为25％、40％、50％、75％、90％所对应的特征粒径值d25、d40、d75、和d90。在进行出砂状况变化分析的时候，需要确定累计质量百分数为5％、16％、75％、84％、95％所对应的特征粒径值d5、d16、d75、d84和d95。
不管地层粒径中值d50还是地层粒径值d5、d16、d25、d40、d75、d84、d90和d95均可以采用相应的计算方法进行计算，以下以任意一个地层粒径值为例说明该计算方法，该计算方法为比例内插值计算方法。
比例内插值计算方法的计算步骤包括：
1)在粒径-累计百分数坐标轴中，确定该地层粒径值对应的累计百分数所在的数据水平线与粒径-累计百分数折线图的交点M(dt，t)，其中，t为该地层粒径值对应的累计百分数；
2)确定交点M在粒径-累计百分数折线图中所在的直线段，并获取该直线段的左端点M1和右端点M2，左端点M1的坐标为(X1，Y1)，右端点M2的坐标为(X2，Y2)；
3)计算或者获取以下参量：
交点所在斜直线，即所在直线段的粒径区间长度＝X1-X2；
交点所在斜直线的区间累计百分数坐标读数之差＝Y2-Y1；
交点所在斜直线右端点粒径坐标读数＝X2；
交点所在斜直线右端点累计百分数坐标读数＝Y2；
根据以下计算公式计算地层粒径值dt；
dt＝X2+((X1-X2)÷(Y2-Y1))×(Y2-t)
以计算粒径中值d50为例，在粒径-累计百分数坐标轴中找到累计百分数为50％的水平线与粒径-累计百分数折线的交点M坐标(d50，50％)。
交点所在斜直线的左端点：M1(0.55，31.98％)；
交点所在斜直线的右端点M2(0.38，56.66％)；
计算交点所在斜直线粒径区间长度为0.55-0.38＝0.17mm；
交点所在斜直线区间累计百分数坐标读数之差为56.66％-31.98％＝24.68％；
交点所在斜直线右端点粒径坐标读数为0.38mm；
交点所在斜直线右端点百分数坐标读数为56.66％；
按以下特征粒径值内插法公式进行计算：
d50＝斜直线右端点粒径坐标读数+(交点所在斜直线粒径区间长度÷交点所在斜直线区间累计百分数坐标读数之差)×(斜直线右端点百分数坐标读数-对应的累计百分数)＝0.38+0.17÷24.68％×(56.66％-50％)＝0.4259mm。
其他特征粒径值，如d5、d16、d25、d40、d75、d84、d90和d95都按照上述计算过程进行计算。
根据d50能够计算出充填砂粒径中值D50，根据d5、d16、d25、d40、d75、d84、d90和d95能够计算出分选系数Ms、均匀系数Mw、出砂粒径平均值Mz、偏度SK1、标准偏差δ和峰度KG。
其中，充填砂粒径中值D50的计算公式为：
D50＝(3～4)d50
分选系数Ms的计算公式为：
Ms＝d25÷d75
均匀系数Mw的计算公式为：
Mw＝d40÷d90
出砂粒径平均值Mz的计算公式为：
Mz＝(d16+d50+d84)÷3
偏度SK1的计算公式为：
SK1＝(d16+d84-2×d84)÷2×(d84-d16)+(d5+d95-2×d50)÷2×(d95-d5)
标准偏差δ的计算公式为：
δ＝(d84-d16)÷4+(d95-d5)÷4
峰度KG的计算公式为：
KG＝(d95-d5)÷[2.44×(d75-d25)]
上述中，最后涉及两个计算过程，分别是根据地层粒径中值d50计算充填砂粒径中值D50，以及根据地层粒径值d5、d16、d25、d40、d50、d75、d84、d90和d95计算分选系数Ms、均匀系数Mw、出砂粒径平均值Mz、偏度SK1、标准偏差δ和峰度KG。当然，作为其他的实施例，还可以只进行其中一个计算过程，即根据地层粒径中值d50计算充填砂粒径中值D50，或者根据地层粒径值d5、d16、d25、d40、d50、d75、d84、d90和d95计算分选系数Ms、均匀系数Mw、出砂粒径平均值Mz、偏度SK1、标准偏差δ和峰度KG。
另外，粒径-质量折线图实际就是一条放大了的粒径-频率分布曲线，可以很直观地确认是否为正态分布曲线，并结合计算的粒径中值D50、分选系数Ms、偏度SK1、峰度KG等参数判断地层砂沉积类型，以下给出几种地层砂沉积类型的判断方式：
河砂沉积：双峰或多峰不对称，偏度变化大，正偏为主，峰度数值低，分选差-中，粒度为粗砂。
海滩砂沉积：单峰对称正态曲线，偏度多对称，偶有负偏态，峰度数值中等至微尖，分选好，粒度为中砂。
沙丘砂沉积：单峰曲线，微不对称，偏度正偏态，峰度数值中等，分选好，粒度为细砂。
风成坪地砂沉积：双峰曲线，不对称，偏度正偏态，峰度数值尖锐，分选好，粒度为细砂。
当然，在不判断地层砂沉积类型的情况下，粒径-累计百分数坐标轴不需要建立，粒径-质量折线图不需要绘制。
图2是某一个井1号砂样的标准筛孔直径以及对应的筛内样品质量、样品质量百分数和累计百分数的具体数据图。图3是该井的筛析结果曲线图，即粒径-质量折线(即粒径-质量分布曲线)以及粒径-累计百分数折线图，其中，d25为0.1444mm，d40为0.1288mm，d50为0.1170mm，d75为0.0974mm，d90为0.0781mm，分选系数Ms为1.4825，均匀系数Mw为1.6492。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地层砂粒径参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量，计算得到样品质量百分数，并根据样品质量百分数计算得到累计百分数数据；
(2)以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的累计百分数数据确定纵轴，建立粒径-累计百分数坐标轴，并根据得到的数据在粒径-累计百分数坐标轴上绘制粒径-累计百分数折线图；
(3)根据粒径-累计百分数折线图计算累计百分数为50％的地层粒径值，得到地层粒径中值d50；
所述计算方法还包括步骤(4)，所述步骤(4)中涉及第一数据处理过程和/或第二数据处理过程；
所述第一数据处理过程包括：根据地层粒径中值d50计算充填砂粒径中值D50；
所述第二数据处理过程包括：计算其他相关的累计百分数对应的地层粒径值，然后，根据得到的地层粒径中值d50以及其他相关的累计百分数对应的地层粒径值计算分选系数、均匀系数、出砂粒径平均值、偏度、标准偏差和峰度。
2.根据权利要求1所述的地层砂粒径参数计算方法，其特征在于，所述步骤(4)中，在计算累计百分数为50％的地层粒径值或者其他相关的累计百分数对应的地层粒径值时，对于任意一个地层粒径值，该地层粒径值的计算过程包括以下过程：
1)在粒径-累计百分数坐标轴中，确定对应的累计百分数所在的水平线与粒径-累计百分数折线图的交点M；
2)确定交点M在粒径-累计百分数折线图中所在的直线段，并获取该直线段的左端点M1和右端点M2，所述左端点M1的坐标为(X1，Y1)，所述右端点M2的坐标为(X2，Y2)；
3)根据以下计算公式计算地层粒径值dt；
dt＝X2+((X1-X2)÷(Y2-Y1))×(Y2-t)
其中，t为所求地层粒径值对应的累计百分数。
3.根据权利要求2所述的地层砂粒径参数计算方法，其特征在于，所述其他相关的累计百分数分别为5％、16％、25％、40％、75％、84％、90％和95％，对应的地层粒径值分别为d5、d16、d25、d40、d75、d84、d90和d95，
充填砂粒径中值D50的计算公式为：
D50＝(3～4)d50
分选系数Ms的计算公式为：
Ms＝d25÷d75
均匀系数Mw的计算公式为：
Mw＝d40÷d90
出砂粒径平均值Mz的计算公式为：
Mz＝(d16+d50+d84)÷3
偏度SK1的计算公式为：
SK1＝(d16+d84-2×d84)÷2×(d84-d16)+(d5+d95-2×d50)÷2×(d95-d5)
标准偏差δ的计算公式为：
δ＝(d84-d16)÷4+(d95-d5)÷4
峰度KG的计算公式为：
KG＝(d95-d5)÷[2.44×(d75-d25)]。
4.根据权利要求3所述的地层砂粒径参数计算方法，其特征在于，步骤(2)中，以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的筛内样品质量确定纵轴，建立粒径-质量坐标轴，并根据得到的数据在粒径-质量坐标轴上绘制粒径-质量折线图；然后，根据得到的粒径-质量折线图进行地层砂沉积类型判断。
5.根据权利要求4所述的地层砂粒径参数计算方法，其特征在于，建立一个由横轴、左纵轴和右纵轴构成的坐标轴，其中，横轴和左纵轴构成所述粒径-质量坐标轴，横轴和右纵轴构成所述粒径-累计百分数坐标轴；
粒径-质量坐标轴的建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度；横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径；左纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷标准筛内的样品质量最大值；
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量数据在粒径-质量坐标轴中逐个描点，并用直线段将各点依次连接起来构成所述粒径-质量折线图；
粒径-累计百分数坐标轴的建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度，横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径；右纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷100；
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的累计百分数数据在粒径-累计百分数坐标轴中逐个描点，并用直线段将各点依次连接起来构成所述粒径-累计百分数折线图。
6.一种地层砂粒径参数计算系统，包括计算模块，所述计算模块包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时实现的控制过程包括：
(1)获取标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量，计算得到样品质量百分数，并根据样品质量百分数计算得到累计百分数数据；
(2)以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的累计百分数数据确定纵轴，建立粒径-累计百分数坐标轴，并根据得到的数据在粒径-累计百分数坐标轴上绘制粒径-累计百分数折线图；
(3)根据粒径-累计百分数折线图计算累计百分数为50％的地层粒径值，得到地层粒径中值d50；
所述计算方法还包括步骤(4)，所述步骤(4)中涉及第一数据处理过程和/或第二数据处理过程；
所述第一数据处理过程包括：根据地层粒径中值d50计算充填砂粒径中值D50；
所述第二数据处理过程包括：计算其他相关的累计百分数对应的地层粒径值，然后，根据得到的地层粒径中值d50以及其他相关的累计百分数对应的地层粒径值计算分选系数、均匀系数、出砂粒径平均值、偏度、标准偏差和峰度。
7.根据权利要求6所述的地层砂粒径参数计算系统，其特征在于，所述步骤(4)中，在计算累计百分数为50％的地层粒径值或者其他相关的累计百分数对应的地层粒径值时，对于任意一个地层粒径值，该地层粒径值的计算过程包括以下过程：
1)在粒径-累计百分数坐标轴中，确定对应的累计百分数所在的水平线与粒径-累计百分数折线图的交点M；
2)确定交点M在粒径-累计百分数折线图中所在的直线段，并获取该直线段的左端点M1和右端点M2，所述左端点M1的坐标为(X1，Y1)，所述右端点M2的坐标为(X2，Y2)；
3)根据以下计算公式计算地层粒径值dt；
dt＝X2+((X1-X2)÷(Y2-Y1))×(Y2-t)
其中，t为所求地层粒径值对应的累计百分数。
8.根据权利要求7所述的地层砂粒径参数计算系统，其特征在于，所述其他相关的累计百分数分别为5％、16％、25％、40％、75％、84％、90％和95％，对应的地层粒径值分别为d5、d16、d25、d40、d75、d84、d90和d95，
充填砂粒径中值D50的计算公式为：
D50＝(3～4)d50
分选系数Ms的计算公式为：
Ms＝d25÷d75
均匀系数Mw的计算公式为：
Mw＝d40÷d90
出砂粒径平均值Mz的计算公式为：
Mz＝(d16+d50+d84)÷3
偏度SK1的计算公式为：
SK1＝(d16+d84-2×d84)÷2×(d84-d16)+(d5+d95-2×d50)÷2×(d95-d5)
标准偏差δ的计算公式为：
δ＝(d84-d16)÷4+(d95-d5)÷4
峰度KG的计算公式为：
KG＝(d95-d5)÷[2.44×(d75-d25)]。
9.根据权利要求8所述的地层砂粒径参数计算系统，其特征在于，步骤(2)中，以标准筛孔直径数据确定横轴，以标准筛孔直径对应的筛内样品质量确定纵轴，建立粒径-质量坐标轴，并根据得到的数据在粒径-质量坐标轴上绘制粒径-质量折线图；然后，根据得到的粒径-质量折线图进行地层砂沉积类型判断。
10.根据权利要求9所述的地层砂粒径参数计算系统，其特征在于，建立一个由横轴、左纵轴和右纵轴构成的坐标轴，其中，横轴和左纵轴构成所述粒径-质量坐标轴，横轴和右纵轴构成所述粒径-累计百分数坐标轴；
粒径-质量坐标轴的建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度；横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径；左纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷标准筛内的样品质量最大值；
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的筛内样品质量数据在粒径-质量坐标轴中逐个描点，并用直线段将各点依次连接起来构成所述粒径-质量折线图；
粒径-累计百分数坐标轴的建立要求为：横轴为粒径，0点在右端，方向指向左，以mm标示刻度，横轴的坐标比例：(横轴长度pix-100)÷标准筛最大孔径；右纵轴的坐标比例：(纵轴长度pix-50)÷100；
根据标准筛孔直径数据以及与标准筛孔直径一一对应的累计百分数数据在粒径-累计百分数坐标轴中逐个描点，并用直线段将各点依次连接起来构成所述粒径-累计百分数折线图。
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