CN109814174B - 一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，利用测井曲线划分碎屑岩不整合内部结构，通过多参数测井曲线拟合，构建不整合孔隙综合判别参数、岩性判别曲线、泥质含量曲线，结合不整合内部结构的特点，定量的划分不整合内部结构，为准确评价不整合的控藏作用，提高油气勘探与预测的有效性提供技术支撑。

Description

一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探与开发技术领域，更具体的说是涉及一种含油气区碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法。

背景技术

不整合不仅是构造运动或海(湖)平面变动事件的记录者，而且还代表了后期地质作用对前期沉积岩(物)不同程度的改造，这种改造程度的不均一性以及后期海(湖)平面上升发生水进形成的上覆岩石使得不整合具有了空间层次结构。因此，不整合不仅仅是一个“面”，更是一个“体”，其本身具有较独特的微观组构，即具有“空间结构”属性。一个完整的不整合应包括上、中、下三层结构的概念已获广泛认可。

不整合结构体上层是指紧邻不整合面之上，位于上覆岩层底部的岩石，主要为水进砂体、底砾岩及煤层，以底砾岩为主要发育类型，一般而言，底砾岩厚度由构造高部位向构造低部位增厚，粒度逐渐变小。中层为风化粘土层，是物理风化基础上，在生物化学风化作用改造下形成的细粒残积物，其厚度总体由盆地边缘向盆地内斜坡增厚，隆起或凸起顶部可有缺失。下层则为半风化岩石，也称风化淋滤带，岩性包括砂质岩、泥质岩、碳酸盐岩及火山岩等多种类型，它们形成的次生孔隙发育带，碳酸盐岩最厚，火山岩次之，泥质岩类由于泥岩的可塑性及不渗透性，形成的半风化岩石带往往较薄，而砂质岩类本身粒间孔隙发育，质硬，性脆，富含不稳定成分，当其被抬升暴露地表时易形成微裂缝，在长期风化淋滤作用下可形成大量溶孔和溶缝，形成的半风化岩石带厚度介于火山岩和泥质岩之间。可见，碎屑岩是构成不整合内部结构的重要岩石类型之一。

然而，覆盖区不整合结构层厚度薄，分布规律复杂，识别具有困难。如何准确划分不整合内部结构一直是石油地质勘探中的难题之一。目前，对不整合的研究主要集中在不整合结构的上层和下层，而对不整合结构中层——风化粘土层研究较少。陈钢花等、王学军等、杨冬根等均曾借助GR、SP、AC、CNL、DEN等常规曲线，利用主成分分析、交会图等数理统计方法确定不整合面深度，提取识别不整合纵向结构的综合评价参数，识别不整合三层结构，然而该类方法参数选择较少、未考虑曲线变化幅度，实际应用工区范围有限，不能有效划分不整合内部结构。刘鑫金等(2009)利用模糊综合评价方法划分不整合结构，为区域范围内定量划分不整合结构提供了一个定量的总体模糊评价指标。

因此，如何定量、准确的划分不整合内部结构是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，能够定量、准确有效的划分不整合内部结构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，包括：

(1)分析工区构造背景，确定不整合结构发育类型，完成目标钻井选取；

(2)遴选不整合结构敏感测井曲线，排除曲线异常值，选取相应岩石骨架参数及流体参数，完成不整合结构敏感参数计算；具体包括：

S1：计算不整合孔隙综合判别参数U，具体包括：

S11、选取对不整合孔隙敏感的补偿中子CNL、密度DEN、电阻率R和自然伽马GR进行曲线变化幅度差计算，计算公式为

ΔY_i＝(|Y_i-1-Y_i|+|Y_i+1-Y_i|)/Y_i；

其中，ΔY_i为ΔCNL、ΔDEN、ΔR或ΔGR，Y_i为当前深度点的测井曲线值，Y_i-1和Y_i+1为当前深度点邻近的两点的测井曲线值；

S12、对各个参数进行归一化计算

其中，对于补偿中子CNL、电阻率R、自然伽马GR的变化幅度差采用如下公式进行归一化计算：

Z_i＝(ΔY_i-ΔY_min)/(ΔY_max-ΔY_min)；

其中，Z_i表示当前深度点上述变化幅度差曲线归一化数值，分别用Z_N、Z_R、Z_G表示，ΔY_i当前深度点该种测井曲线实际变化幅度差值，ΔY_max表示该种测井曲线的最大变化幅度差，ΔY_min表示该种测井曲线的最小变化幅度差；

密度DEN变化幅度差采用如下公式进行归一化计算：

Z_D＝1-(ΔY'-ΔY′_min)/(ΔY′_max-ΔY′_min)；

其中，Z_D表示当前深度点密度测井变化幅度差归一化数值，ΔY'表示当前深度点密度测井变化幅度差值，ΔY′_max表示密度测井的最大变化幅度差，ΔY′_min表示密度测井的最小变化幅度差；

S13、构建不整合孔隙综合判别参数U

利用归一化计算得到的变化幅度差Z_N、Z_D、Z_R及Z_G构建不整合孔隙综合判别参数U：

U＝[P(Z_N)+P(Z_D)+P(Z_R)+P(Z_G)]/4；

其中，P为相对各种曲线的函数，满足以下条件：

式中，a、b为异常临界值，且有a<b；

S2：构建岩性判别曲线

密度测井计算总孔隙度的公式为：

其中，ρ_b为密度测井曲线读出的测量值，ρ_f为孔隙中流体的密度值，ρ_ma为岩石骨架密度值；

补偿中子测井计算总孔隙度的公式为：

其中，

为补偿中子曲线上读出的测量值，

为岩石骨架中子值，

为孔隙中流体的中子值；

基于密度测井计算的总孔隙度和补偿中子测井计算的总孔隙度构建岩性判别曲线：

其中，

为补偿中子测井计算的总孔隙度，

为密度测井计算的总孔隙度；

S3：计算泥质含量曲线

泥质含量的变化会引起GR曲线幅度的变化，可用于区分不整合三层结构,并可借此对比风化泥岩与正常泥岩，泥质含量指数I_GR计算公式为：

其中，GR_log为实际测量值，GR_max为该曲线的最大测量值，GR_min为该测井曲线的最小测量值；

则泥质含量曲线V_sh计算公式为：

其中，GCUR为希尔奇指数，根据实验室取心分析资料确定，以上完成了不整合内部结构敏感参数计算；

(3)不整合内部结构划分

根据不整合内部结构的特点，通过不整合孔隙综合判别参数U、岩性判别曲线

泥质含量曲线V_sh三者的结合，综合分析，从而完成不整合内部结构的定量划分。

优选的，在步骤(1)中，结合风化时间、母岩岩性和古地貌因素确定不整合结构发育类型，完成目标钻井选取。

优选的，在步骤S3中，对于希尔奇指数GCUR，古近系以上地层取3.7，古近系以下地层取2。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，利用测井曲线划分碎屑岩不整合内部结构，通过多参数测井曲线拟合，构建不整合孔隙综合判别参数、岩性判别曲线、泥质含量曲线，结合不整合内部结构的特点，定量的划分不整合内部结构，为准确评价不整合的控藏作用，提高油气勘探与预测的有效性提供技术支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的测井曲线定量划分不整合结构的流程示意图；

图2为本发明提供的阜东2井白垩系底部不整合内部结构测井曲线定量识别综合图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1，本发明实施例公开了一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，包括：

(1)分析工区构造背景，确定不整合结构发育类型，完成目标钻井选取；具体的，结合风化时间、母岩岩性、古地貌等因素确定不整合结构发育类型；

(2)遴选不整合结构敏感测井曲线，排除曲线异常值，选取相应岩石骨架参数及流体参数，完成不整合结构敏感参数计算；具体包括：

S1：计算不整合孔隙综合判别参数U，具体包括：

S11、选取对不整合孔隙敏感的补偿中子CNL、密度DEN、电阻率R和自然伽马GR进行曲线变化幅度差计算，计算公式为

ΔY_i＝(|Y_i-1-Y_i|+|Y_i+1-Y_i|)/Y_i；

其中，ΔY_i为ΔCNL、ΔDEN、ΔR或ΔGR，Y_i为当前深度点的测井曲线值，Y_i-1和Y_i+1为当前深度点邻近的两点的测井曲线值；

S12、对各个参数进行归一化计算

其中，对于补偿中子CNL、电阻率R、自然伽马GR的变化幅度差采用如下公式进行归一化计算：

Z_i＝(ΔY_i-ΔY_min)/(ΔY_max-ΔY_min)；

其中，Z_i表示当前深度点上述变化幅度差曲线归一化数值，分别用Z_N、Z_R、Z_G表示，ΔY_i当前深度点该种测井曲线实际变化幅度差值，ΔY_max表示该种测井曲线的最大变化幅度差，ΔY_min表示该种测井曲线的最小变化幅度差；

密度DEN变化幅度差采用如下公式进行归一化计算：

Z_D＝1-(ΔY'-ΔY′_min)/(ΔY′_max-ΔY′_min)；

其中，Z_D表示当前深度点密度测井变化幅度差归一化数值，ΔY'表示当前深度点密度测井变化幅度差值，ΔY′_max表示密度测井的最大变化幅度差，ΔY′_min表示密度测井的最小变化幅度差；

S13、构建不整合孔隙综合判别参数U

利用归一化计算得到的变化幅度差Z_N、Z_D、Z_R及Z_G构建不整合孔隙综合判别参数U：

U＝[P(Z_N)+P(Z_D)+P(Z_R)+P(Z_G)]/4；

其中，P为相对各种曲线的函数，满足以下条件：

式中，a、b为异常临界值，且有a<b；

S2：构建岩性判别曲线

密度测井计算总孔隙度的公式为：

其中，ρ_b为密度测井曲线读出的测量值，ρ_f为孔隙中流体的密度值，ρ_ma为岩石骨架密度值；

补偿中子测井计算总孔隙度的公式为：

其中，

为补偿中子曲线上读出的测量值，

为岩石骨架中子值，

为孔隙中流体的中子值；

基于密度测井计算的总孔隙度和补偿中子测井计算的总孔隙度构建岩性判别曲线：

其中，

为补偿中子测井计算的总孔隙度，

为密度测井计算的总孔隙度；

S3：计算泥质含量曲线

泥质含量的变化会引起GR曲线幅度的变化，可用于区分不整合三层结构,并可借此对比风化泥岩与正常泥岩，泥质含量指数I_GR计算公式为：

其中，GR_log为实际测量值，GR_max为该曲线的最大测量值，GR_min为该测井曲线的最小测量值；

则泥质含量曲线V_sh计算公式为：

其中，GCUR为希尔奇指数，根据实验室取心分析资料确定，其中，对于希尔奇指数GCUR，一般古近系以上地层取3.7，古近系以下地层取2；

以上完成了不整合内部结构敏感参数计算；

(3)不整合内部结构划分

根据不整合内部结构的特点，通过不整合孔隙综合判别参数U、岩性判别曲线

泥质含量曲线V_sh三者的结合，综合分析，从而完成不整合内部结构的定量划分。

本发明提供的一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，利用测井曲线划分碎屑岩不整合内部结构，通过多参数测井曲线拟合，构建不整合孔隙综合判别参数U、岩性判别曲线

泥质含量曲线V_sh，结合不整合内部结构的特点，定量的划分不整合内部结构，为准确评价不整合的控藏作用，提高油气勘探与预测的有效性提供技术支撑。

在了解区域构造背景的基础上，明确不整合类型，对研究区钻井进行分析，确定钻遇含不整合结构的井，收集常规标准测井曲线，浏览每条测井曲线的数据值，对异常值进行排除，分别计算

Z_i、ΔY_i等参数，结合不整合孔隙综合判别参数U、岩性判别曲线

泥质含量曲线V_sh，综合分析，构建不整合内部结构测井曲线划分方案。

本发明创新性的提出了不整合孔隙综合判别参数U、岩性判别曲线

两条综合性曲线，并辅助以泥质含量曲线V_sh，三者结合完成不整合内部结构的划分，尤其对取心少，或者未取心地区，具重要意义。具体来说：U是由选取的四条常规不整合特征敏感曲线的变化幅度差归一后数值拟合出的新曲线；中子密度测井曲线重叠法划分岩性，在测井上是有实例的，但是本发明创造性地根据二者数值关系拟合了一个综合参数

用来做岩性划分曲线；V_sh曲线在测井上往往用于泥岩校正，根据不整合三层结构岩性各异，从而泥质含量各异，且中层为风化泥岩的特征，特借助该条曲线，进行结构划分及风化泥岩与正常泥岩对比之用。

本发明提供的方法在准噶尔盆地北三台地区开展工作时取得了良好的应用效果。北三台所处的准东地区地层发育比较复杂，具有双层基底结构，下基底为前寒武结晶基底，上基底为早中海西期褶皱基底。在双层结构的基底上，充填了从上石炭统至第四系较为齐全的巨厚沉积盖层。它们之间均由明显的区域性不整合分开。从下三叠统至第四系，均主要发育各类碎屑岩。利用该方法对阜东2井进行了不整合内部结构划分，效果良好，参见附图2。阜东2井在2830m深度处，存在吐谷鲁群(K₁tg)与齐三段(J₃q³)的不整合接触，判断该段发育完整的不整合三层结构。其中，不整合结构体上层R1(1米底部梯度电阻率)、GR、CNL等多条曲线变化幅度差较大，且在与中层接触处，出现台阶式高值，U为高值；对于不整合结构体中层，与上层相比，DEN与CNL曲线差值明显变大，

及V_sh均表现出显著起伏，揭示与上层岩性的变化，且

及V_sh与距不整合结构体较远的正常泥岩存在明显不同，反映出风化泥岩与正常泥岩在孔渗性及泥质含量上的差异，除DEN变化幅度差曲线外，各变化幅度差曲线数值极低，U也均为低值区；不整合结构体下层，变化幅度差曲线起伏大，数值高于中层，

呈现锯齿状，该处不整合结构体下层虽以泥岩为主，但V_sh较中层波动大，反映出孔隙度变化大，即不整合对结构体下层岩石的改造较为强烈。利用岩心观察资料对该划分方案进行了检验，发现该划分与岩心显示相符，验证了该方法的准确性。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为：可以有效的利用测井资料对不整合内部结构进行划分，并且选取的曲线类型为常规的标准测井，具有很强的可操作性。与现有技术(利用单条曲线变化趋势进行不整合结构划分)相比，将不整合内部结构测井曲线划分的过程定量化，更具有说服力，对于没有取心或者取心少的地区，尤其具有很好的应用价值，因此，本发明对后续开展不整合控藏作用研究具有重大的意义。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，其特征在于，包括：

(1)分析工区构造背景，确定不整合结构发育类型，完成目标钻井选取；

(2)遴选不整合结构敏感测井曲线，排除曲线异常值，选取相应岩石骨架参数及流体参数，完成不整合结构敏感参数计算；具体包括：

S1：计算不整合孔隙综合判别参数U，具体包括：

S11、选取对不整合孔隙敏感的补偿中子CNL、密度DEN、电阻率R和自然伽马GR进行曲线变化幅度差计算，计算公式为

ΔY_i＝(|Y_i-1-Y_i|+|Y_i+1-Y_i|)/Y_i；

其中，ΔY_i为ΔCNL、ΔDEN、ΔR或ΔGR，Y_i为当前深度点的测井曲线值，Y_i-1和Y_i+1为当前深度点邻近的两点的测井曲线值；

S12、对各个参数进行归一化计算

其中，对于补偿中子CNL、电阻率R、自然伽马GR的曲线变化幅度差采用如下公式进行归一化计算：

Z_i＝(ΔY_i-ΔY_min)/(ΔY_max-ΔY_min)；

其中，Z_i表示当前深度点测井曲线的曲线变化幅度差归一化数值，Z_i为Z_N、Z_R、Z_G，ΔY_i当前深度点测井曲线实际变化幅度差值，ΔY_max表示测井曲线的最大变化幅度差，ΔY_min表示测井曲线的最小变化幅度差；

密度DEN的曲线变化幅度差采用如下公式进行归一化计算：

Z_D＝1-(ΔY'-ΔY′_min)/(ΔY′_max-ΔY′_min)；

其中，Z_D表示当前深度点密度测井曲线的曲线变化幅度差归一化数值，ΔY'表示当前深度点密度测井曲线的变化幅度差值，ΔY′_max表示密度测井曲线的最大变化幅度差，ΔY′_min表示密度测井曲线的最小变化幅度差；

S13、构建不整合孔隙综合判别参数U

利用归一化计算得到的曲线变化幅度差Z_N、Z_D、Z_R及Z_G构建不整合孔隙综合判别参数U：

U＝[P(Z_N)+P(Z_D)+P(Z_R)+P(Z_G)]/4；

其中，P为相对各种曲线的函数，满足以下条件：

式中，a、b为异常临界值，且有a<b；

S2：构建岩性判别曲线

密度测井计算总孔隙度的公式为：

其中，ρ_b为密度测井曲线读出的测量值，ρ_f为孔隙中流体的密度值，ρ_ma为岩石骨架密度值；

补偿中子测井计算总孔隙度的公式为：

其中，

为补偿中子曲线上读出的测量值，

为岩石骨架中子值，

为孔隙中流体的中子值；

基于密度测井计算的总孔隙度和补偿中子测井计算的总孔隙度构建岩性判别曲线：

其中，

为补偿中子测井计算的总孔隙度，

为密度测井计算的总孔隙度；

S3：计算泥质含量曲线

泥质含量的变化会引起GR曲线幅度的变化，可用于区分不整合三层结构,并可借此对比风化泥岩与正常泥岩，泥质含量指数I_GR计算公式为：

其中，GR_log为实际测量值，GR_max为GR曲线的最大测量值，GR_min为GR曲线的最小测量值；

则泥质含量曲线V_sh计算公式为：

其中，GCUR为希尔奇指数，根据实验室取心分析资料确定；

以上完成了不整合内部结构敏感参数计算；

(3)不整合内部结构划分

根据不整合内部结构的特点，通过不整合孔隙综合判别参数U、岩性判别曲线

泥质含量曲线V_sh三者的结合，综合分析，从而完成不整合内部结构的定量划分。

2.根据权利要求1所述的一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，其特征在于，在步骤(1)中，结合风化时间、母岩岩性和古地貌因素确定不整合结构发育类型，完成目标钻井选取。

3.根据权利要求1所述的一种碎屑岩不整合结构体测井综合识别方法，其特征在于，在步骤S3中，对于希尔奇指数，古近系以上地层取3.7，古近系以下地层取2。

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