CN109580449B - 一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法，选取目的层岩心，进行实验室岩心物性参数测试以及岩心电化学参数测试；平滑激发极化效应的极化率曲线，降低测量干扰；对数拟合极化率曲线，获得极化率曲线的衰减率；结合两种供电模式下的激发极化效应的极化率曲线，获取快、中、慢分量的衰减常数和衰减振幅；建立慢衰减分量的衰减常数、衰减振幅与岩心孔隙度、渗透率的关系。本发明可获得激发极化效应快、中、慢衰减常数的唯一解，为后期探索激发极化效应与岩心物性参数、电化学参数之间的关系提供了参考依据，以及为计算地层水电阻率、阳离子交换量提供了有效的约束条件。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探勘测技术领域，涉及一种数据处理方法，具体是一种由岩石极化率测量装置得到岩心的极化率全波信息，由此计算激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法。
背景技术
石油勘探中的储层大多数是砂泥岩油、水层，其构造矿物为石英、云母、长石等，这些矿物的电阻率很高近似为绝缘体，是靠孔隙中的溶液和粘土矿物传导电流的，属离子导体。激发极化现象是离子导电矿物的一种特征。
储层岩石的激发极化效应不仅依赖于孔隙空间中流体的性质和分布、微观孔隙结构特征，而且还取决于流体与岩石之间的相互作用以及储层中粘土的含量、分布形式。目前，关于激发极化效应的解释有两种假说被认为是正确的，一种是双电层形变假说，另一种是浓差极化假说。激发极化效应的强弱常用极化率η来描述。
根据储层岩石的激发极化机理，激发极化的衰减曲线含有丰富的储层物性信息，间接地反应了储层的渗透性。而利用多指数拟合激发极化的衰减曲线，存在多解性的难题。探索获取衰减常数唯一解的拟合方法是当前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法，以克服多指数拟合激发极化衰减曲线多解性难题，本发明能够为地层水矿化度和阳离子交换量计算提供有效的约束条件。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法，包括以下步骤：
步骤101：选取目的层岩心，进行岩心物性参数测试以及岩心电化学参数测试，其中，岩心物性参数测试具体为获取岩心的孔隙度和渗透率，岩心电化学参数测试具体为获取岩心激发极化效应的极化率和岩心的阳离子交换量；
步骤102：平滑激发极化效应的极化率曲线；
步骤103：利用对数拟合方法，获得极化率曲线的衰减率；
步骤104：结合不同供电时间下的激发极化效应的极化率曲线，获取快、中、慢分量的衰减常数和衰减振幅；
步骤105：建立慢衰减分量的衰减常数、衰减振幅与岩心孔隙度、渗透率、岩心极化率、阳离子交换量的关系。
进一步地，岩心的孔隙度和渗透率测量按照《岩心分析方法GB/T 29172—2012》标准规定的流程进行；岩心极化率和阳离子交换量测量按照《岩样电化学参数的实验室测量规范SY/T6352—2013》标准规定的流程进行。
进一步地，进行岩心极化率测试时，外电场的供电时间采用两种模式，分别为300毫秒和3分钟，断电后的瞬间，开始测量随时间衰减的极化率，将300毫秒和3分钟两种供电模式下测量的岩心极化率分别设为η3(t)和η2(t)。
进一步地，当供电时间为3分钟时，极化率的衰减时间点取6毫秒至3811毫秒；当供电时间为300毫秒时，极化率衰减时间点取6毫秒至571毫秒。
进一步地，步骤102中平滑激发极化效应的极化率曲线所采用表达式为：
η(ti,i＝1,p)＝-kη1×ln(ti,i＝1,p)+η01 (1)
η(ti,i＝1+p,n)＝-kη2×ln(ti,i＝1+p,n)+η02 (2)
其中，ti为第i个衰减时间点，i的范围为1到n，η(ti,i＝1,p)为衰减时间点为ti的极化率，p为极化率全波信息分段点，n为极化率全波信息衰减时间点的个数，ln(ti)为对数形式下的衰减时间，kη1、kη2即为极化率全波信息分段拟合后的衰减率，η01、η02为极化率全波信息分段拟合后的衰减幅值。
进一步地，步骤103中利用对数拟合方法，获得极化率曲线的衰减率，具体公式为：
η(t)＝-kη×ln(t)+η0 (3)
其中，η(t)为衰减时间t时的极化率，ln(t)为对数形式下的衰减时间，kη为衰减率，η0为衰减幅值。
进一步地，步骤104中结合不同供电时间下的激发极化效应的极化率曲线，获取快、中、慢分量的衰减常数和衰减振幅，则η3(t)和η2(t)的表达式分别为：
其中，τ1、τ2、τ3为别为极化率曲线的快、中、慢衰减分量的衰减常数，α21、α22、α23分别为供电时间为3分钟的快、中、慢衰减分量的衰减振幅，α31、α32、α33分别为供电时间为300毫秒的快、中、慢衰减分量的衰减振幅，t为衰减时间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明解决了多指数拟合极化率衰减常数多解性的难题，且本发明首次提出了快、中、慢衰减分量的概念，为后期探索衰减常数与岩心物性、电化学参数的关系提供了依据，为地层水电阻率和阳离子交换量的计算提供了约束性条件，激发极化的衰减常数主要反映岩石的孔隙结构，将指数拟合唯一解的衰减常数、对数拟合唯一解的衰减率与阳离子交换量、孔隙度和渗透率建立相互关系，可为地层水矿化度和阳离子交换量计算提供有效的约束条件。
附图说明
图1为本发明提供的一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法的流程图；
图2为本发明方法确定的快中慢衰减常数、衰减振幅计算得到的极化率与实验测量值对比图；
图3为本发明专利确定的激发极化效应慢衰减分量与孔渗关系图；
图4为本发明专利确定的激发极化效应慢衰减分量与衰减率关系图；
图5为本发明专利确定的激发极化效应慢衰减分量与阳离子交换量的关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
参见图1，一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法，包括步骤：
步骤101、选取目的层岩心，进行实验室岩心物性参数测试以及岩心电化学参数测试，岩心物性参数测试获取岩心的孔隙度和渗透率，岩心电化学参数测试获取岩心激发极化效应的极化率和岩心的阳离子交换量，岩心孔隙度、渗透率测量按照《岩心分析方法GB/T29172—2012》标准规定的流程进行，岩心极化率测量、阳离子交换量测量按照《岩样电化学参数的实验室测量规范SY/T6352—2013》标准规定的流程进行。岩心极化率测量时，外电场的供电时间分别为300毫秒和3分钟，断电后的瞬间，开始测量随时间衰减的极化率，测量时间约为1分钟，将两种供电模式下测量的极化率分别设为η3(t)和η2(t)。两种供电模式的极化率衰减时间点较多，供电时间为3分钟的可取6毫秒至3811毫秒，供电为300毫秒的可取6毫秒至571毫秒；
步骤102、平滑激发极化效应的极化率曲线，降低测量干扰；
所用的表达式为
η(ti,i＝1,p)＝-kη1×ln(ti,i＝1,p)+η01 (1)
η(ti,i＝1+p,n)＝-kη2×ln(ti,i＝1+p,n)+η02 (2)
其中，ti为第i个衰减时间点，i的范围为1到n，η(ti,i＝1,p)为衰减时间点为ti的极化率，p为极化率全波信息分段点，n为极化率全波信息衰减时间点的个数，ln(ti)为对数形式下的衰减时间，kη1、kη2即为极化率全波信息分段拟合后的衰减率，η01、η02为极化率全波信息分段拟合后的衰减幅值。
步骤103、利用对数拟合方法，获得极化率曲线的衰减率；
η(t)＝-kη×ln(t)+η0 (3)
其中，η(t)为衰减时间t时的极化率，ln(t)为对数形式下的衰减时间，kη为衰减率，η0为衰减幅值，由此得到衰减率kη和衰减幅值η0，依据衰减曲线的衰减率变化，将衰减曲线划分快、中、慢衰减三部分。
步骤104、结合两种供电模式下的激发极化效应的极化率曲线，获取快、中、慢分量的衰减常数和衰减振幅；
将η3(t)和η2(t)的表达式设为
其中，τ1、τ2、τ3为别为极化率曲线的快、中、慢衰减分量的衰减常数，α21、α22、α23分别为供电时间为3分钟的快、中、慢衰减分量的衰减振幅，α31、α32、α33分别为供电时间为300毫秒的快、中、慢衰减分量的衰减振幅，t为衰减时间。
同一块岩样的衰减常数是一致的，可以用来反映岩样的孔渗关系，与激发极化效应的供电时间长短无关。供电时间为300毫秒的极化率曲线慢衰减分量可以认为其近似为0，其快衰减分量可近似等同于供电时间为3分钟的极化率的。
步骤105、分别作慢衰减分量的衰减常数、衰减振幅与岩心孔隙度、渗透率、衰减率、阳离子交换量的关系曲线图。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
1、确定目标研究区块，选取目的层岩心，进行实验室岩心物性参数测试以及岩心电化学参数测试。岩心物性参数测试获取岩心的孔隙度和渗透率，岩心电化学参数测试获取岩心激发极化效应的极化率和岩心的阳离子交换量。岩心孔隙度、渗透率测量按照《岩心分析方法GB/T 29172—2012》标准规定的流程进行，岩心极化率测量、阳离子交换量测量按照《岩样电化学参数的实验室测量规范SY/T6352—2013》标准规定的流程进行。其中，岩心极化率测量时，外电场的供电时间分别为300毫秒和3分钟，断电后的瞬间，开始测量随时间衰减的极化率，测量时间约为1分钟，将两种供电模式下测量的极化率分别设为η3(t)和η2(t)。两种供电模式的极化率衰减时间点较多，供电时间为3分钟的可取6毫秒至3811毫秒，供电为300毫秒的可取6毫秒至571毫秒。
2、岩心极化率全波信息测试过程中，难免存在测量干扰，使得某个测量结果波动。选取某岩心的极化率测量数据，利用了两个对数表达式分段拟合，用以平滑极化率衰减曲线、降低测量干扰。
η(ti,i＝1,p)＝-kη1×ln(ti,i＝1,p)+η01 (1)
η(ti,i＝1+p,n)＝-kη2×ln(ti,i＝1+p,n)+η02 (2)
其中，ti为第i个衰减时间点，i的范围为1到n，η(ti,i＝1,p)为衰减时间点为ti的极化率，p为极化率全波信息分段点，n为极化率全波信息衰减时间点的个数，ln(ti)为对数形式下的衰减时间，kη1、kη2即为极化率全波信息分段拟合后的衰减率，η01、η02为极化率全波信息分段拟合后的衰减幅值。p值的选取可根据岩样极化率衰减的快慢进行调整，通常是取极化率衰减速度由快到慢的临界点(或转折点)。
3、利用对数拟合方法，获得极化率曲线的衰减率
η(t)＝-kη×ln(t)+η0 (3)
其中，η(t)为衰减时间t时的极化率，ln(t)为对数形式下的衰减时间，kη为衰减率，η0为衰减幅值，由此得到衰减率kη和衰减幅值η0。依据衰减曲线的衰减率变化，将衰减曲线划分快、中、慢衰减三部分。
4、结合两种供电模式下的激发极化效应的极化率曲线，获取快、中、慢分量的衰减常数和衰减振幅，将η3(t)和η2(t)的表达式设为
其中，τ1、τ2、τ3为别为极化率曲线的快、中、慢衰减分量的衰减常数，α21、α22、α23分别为供电时间为3分钟的快、中、慢衰减分量衰减振幅，α31、α32、α33分别为供电时间为300毫秒的快、中、慢衰减分量衰减振幅，t为衰减时间。
根据激发极化效应的机理，同一块岩样的快、中、慢衰减常数是一致的，可以用来反映岩样的孔渗关系，与激发极化效应的供电时间长短无关。供电时间为300毫秒的极化率曲线慢衰减分量可以认为其近似为0，其快衰减分量可近似等同于供电时间为3分钟的极化率的。
单指数拟合供电300毫秒的极化率η3(t)后半部分作为中衰减成分，得到中衰减常数τ2和衰减振幅α32；将η3(t)减去中衰减分量，再用指数拟合，可以得到快衰减常数τ1和衰减振幅α31；将供电时间为3分钟的极化率η2(t)减去快衰减分量，然后对其衰减很慢的部分做单指数拟合，得到慢衰减常数τ3和衰减振幅α23；将η2(t)减去快衰减成分和慢衰减成分后，指数拟合得到中衰减常数τ2和衰减振幅α22。
快、中、慢衰减分量的衰减时间点的选取可以根据临界点调整。
图2为由本发明方法确定的快中慢衰减常数、衰减振幅计算得到的极化率与极化率实验测量值对比图，从图中可以看出，本发明方法确定数据处理方法可以很好的拟合极化率曲线(其相似度可达0.99)，并获得唯一解的衰减常数和衰减振幅。
5、本发明方法确定的快、中、慢衰减常数、衰减振幅分别与岩心孔隙度、渗透率、衰减率、阳离子交换量作图，发现慢衰减分量的衰减常数与衰减振幅的比值与岩心孔隙度、渗透率、衰减率有很好的关系，如图3、图4所示。与岩心阳离子交换量也有较好的关系，为进一步探索两者关系，将阳离子交换量按大小分成两个区间，如图5所示。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤101：选取目的层岩心，进行岩心物性参数测试以及岩心电化学参数测试，其中，岩心物性参数测试具体为获取岩心的孔隙度和渗透率，岩心电化学参数测试具体为获取岩心激发极化效应的极化率和岩心的阳离子交换量；
步骤102：平滑激发极化效应的极化率曲线；
平滑激发极化效应的极化率曲线所采用表达式为：
η(ti,i＝1,p)＝-kη1×ln(ti,i＝1,p)+η01 (1)
η(ti,i＝1+p,n)＝-kη2×ln(ti,i＝1+p,n)+η02 (2)
其中，ti为第i个衰减时间点，i的范围为1到n，η(ti,i＝1,p)为衰减时间点为ti的极化率，p为极化率全波信息分段点，n为极化率全波信息衰减时间点的个数，ln(ti)为对数形式下的衰减时间，kη1、kη2即为极化率全波信息分段拟合后的衰减率，η01、η02为极化率全波信息分段拟合后的衰减幅值；
步骤103：利用对数拟合方法，获得极化率曲线的衰减率；
利用对数拟合方法，获得极化率曲线的衰减率，具体公式为：
η(t)＝-kη×ln(t)+η0 (3)
其中，η(t)为衰减时间t时的极化率，ln(t)为对数形式下的衰减时间，kη为衰减率，η0为衰减幅值；
步骤104：结合不同供电时间下的激发极化效应的极化率曲线，获取快、中、慢分量的衰减常数和衰减振幅；
结合不同供电时间下的激发极化效应的极化率曲线，获取快、中、慢分量的衰减常数和衰减振幅，则η3(t)和η2(t)的表达式分别为：
其中，τ1、τ2、τ3为别为极化率曲线的快、中、慢衰减分量的衰减常数，α21、α22、α23分别为供电时间为3分钟的快、中、慢衰减分量的衰减振幅，α31、α32、α33分别为供电时间为300毫秒的快、中、慢衰减分量的衰减振幅，t为衰减时间；
步骤105：建立慢衰减分量的衰减常数、衰减振幅与岩心孔隙度、渗透率、岩心极化率、阳离子交换量的关系。
2.根据权利要求1所述的一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法，其特征在于，岩心的孔隙度和渗透率测量按照《岩心分析方法GB/T 29172—2012》标准规定的流程进行；岩心极化率和阳离子交换量测量按照《岩样电化学参数的实验室测量规范SY/T6352—2013》标准规定的流程进行。
3.根据权利要求1所述的一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法，其特征在于，进行岩心极化率测试时，外电场的供电时间采用两种模式，分别为300毫秒和3分钟，断电后的瞬间，开始测量随时间衰减的极化率，将300毫秒和3分钟两种供电模式下测量的岩心极化率分别设为η3(t)和η2(t)。
4.根据权利要求3所述的一种获取激发极化效应快中慢衰减常数的数据处理方法，其特征在于，当供电时间为3分钟时，极化率的衰减时间点取6毫秒至3811毫秒；当供电时间为300毫秒时，极化率衰减时间点取6毫秒至571毫秒。
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| CN109580449A (zh) | 2019-04-05 |
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