CN110320571B - 一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数；2)获取目标层段致密砂岩的岩石矿物组分含量；3)确定目标层段致密砂岩的脆性矿物；4)获取目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数；5)根据目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数，综合地层压裂结果进行致密砂岩储层可压裂性评价。本发明能够有效避免脆性矿物判定差异和等权重带来的误差，高效快捷，计算误差小且通用性强。

Description

一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法

技术领域

本发明涉及一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，属于测井技术领域。

背景技术

岩石的脆性指数是测井“七性关系”研究的重要内容之一，更是致密砂岩储层油气体积压裂设计中应考虑的重要参考指标。国内外用于岩石脆性评价的方法主要归纳起来可分为三大类:一是基于弹性应变的脆性评价方法，此方法将脆性定义为：“岩石在很小或者是没有塑性变形的情况下破碎的性质”；此方法可以通过实验室测量岩石应力应变关系，计算岩石脆性，虽然能够较真实地反映岩石脆性，但是，由于此方法只能从实验室分析获得，因此难以应用在测井预测上。二是基于岩石弹性参数的脆性评价方法，此方法是通过杨氏模量和泊松比表征其脆性；如果获取高精度的密度测井和横波测井资料，则可以应用此方法直接计算岩石脆性指数，并且能够应用实验室刻度进行岩石动、静态弹性参数转换计算，但是，在实际测井中，大多数井由于只测量了常规测井，却无横波测井资料，因此难以应用此方法计算脆性指数。三是基于岩石矿物学的脆性评价方法，此方法主要通过计算石英、碳酸盐岩等脆性矿物或者组成脆性矿物的元素所占的比例来评价岩石脆性；此方法虽然简单易用，限制条件较少，但是目前利用矿物组分开展脆性评价仍存在两大问题；首先，如果对脆性矿物的判定不同，则导致评价方法差别较大，其次，在矿物参与脆性的计算过程中认为每种矿物对岩石的脆性贡献是等同的，实际上由于每种矿物的化学组成不同，其岩石物理的脆性表现并不相同，然而，正是由于这两种原因的存在，因此，导致基于岩石矿物学的脆性评价方法误差较大，并且由于各地区的岩石矿物成分类型的不同，因此，使得此方法的应用受到限制。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种高效快捷，计算误差小且通用性强的致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，包括以下步骤：一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数；2)计算目标层段致密砂岩的岩石矿物组分含量；3)确定目标层段致密砂岩的脆性矿物；4)获取目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数；5)根据目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数，综合地层压裂结果进行致密砂岩储层脆性测井评价。

在一个具体实施例中，在所述步骤1)中，选取实验用目标层段致密砂岩的岩心，通过测量目标层段致密砂岩岩心的弹性参数获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数；

在所述步骤1)中，获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数所依据的计算公式为：

式中：BI为目标层段致密砂岩的岩心脆性指数，单位为％；E为杨氏模量，单位为10⁴MPa；PR为泊松比，无量纲；ΔE为归一化后的杨氏模量，无量纲；ΔPR为归一化后的泊松比，无量纲。

在一个具体实施例中，在所述步骤2)中，根据目标层段致密砂岩岩心的薄片鉴定结果，或是目标层段致密砂岩岩心的X衍射实验结果，确定目标层段致密砂岩的矿物类型，并建立目标层段致密砂岩的岩石矿物体积模型，采用测井最优化处理方法进行求解，获得目标层段致密砂岩的矿物组分含量。

在一个具体实施例中，在所述步骤2)中，利用目标层段致密砂岩岩心的X衍射实验和薄片鉴定结果进行模型计算结果的评价，做线性拟合，拟合优度大于0.9时，确定模型计算结果合适，否则进一步修改最优化解释参数，直到模型计算结果合适为止。

在一个具体实施例中，在所述步骤3)中，根据步骤1)获取的岩心脆性指数和步骤2)获取的岩石矿物组分含量，对目标层段致密砂岩的岩心脆性指数和矿物组分含量进行相关性分析，确定目标层段致密砂岩的脆性矿物。

在一个具体实施例中，在所述步骤3)中，利用目标层段致密砂岩的岩心脆性指数和矿物组分含量进行相关性分析所依据的计算公式为：

式中，r(X，Y)表示X，Y变量间的相关系数，X＝(x₁，x₂，...x_i...，x_n)，X为研究区内所有的实验室测量的岩心脆性指数任意排列集合，x_i表示研究区内目标层段致密砂岩第i个深度处实验室测量的岩心脆性指数，x_n表示研究区内目标层段致密砂岩第n个深度处实验室测量的岩心脆性指数，i为1，2，3，...，n中任意一个数，n表示研究区内实验室已测脆性指数的岩心的数量，

表示研究区所有的实验室测量的岩心脆性指数的平均值；Y＝(y₁，y₂，...y_i...，y_n)，Y为研究区所有岩心对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，y_i表示x_i对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，y_n表示x_n对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，

表示研究区内所有岩心对应井对应深度处的某一矿物组分含量的平均值。

在一个具体实施例中，在所述步骤3)中，根据研究区各井目标层段致密砂岩各深度处的岩心脆性指数和矿物组分含量相关性分析结果，确定相关系数小于0的矿物为非脆性矿物，确定相关系数大于0.5的矿物为脆性矿物。

在一个具体实施例中，在所述步骤4)中，根据目标层段致密砂岩的矿物组分含量和目标层段致密砂岩实验室获得的岩心脆性指数确定目标层段致密砂岩的岩石脆性指数与各脆性矿物组分含量的拟合公式。

在一个具体实施例中，在所述步骤4)中，确定目标层段致密砂岩的岩石脆性指数与各脆性矿物组分含量的拟合公式为：

BI＝a₀+a₁M₁+a₂M₂+...+a_iM_i (7)

式中，a₀、a₁、a₂、…a_i为待求系数，i为目标层段致密砂岩的脆性矿物的数量，M₁、M₂、…M_i为目标层段致密砂岩的岩心对应井对应深度处的i种脆性矿物的组分含量。

在一个具体实施例中，在所述步骤4)中，根据研究区各井目标层段致密砂岩的脆性矿物，通过目标层段致密砂岩的岩石脆性指数与各脆性矿物组分含量的拟合公式，计算获取研究区各井目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数。

在一个具体实施例中，在所述步骤5)中，根据研究区各井目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数曲线，综合已压裂井的压裂结果，进行目标层段致密砂岩的可压裂性评价，确定目标层段致密砂岩的可压裂下限值。

在一个具体实施例中，在所述步骤5)中，目标层段致密砂岩的岩石脆性指数越高，微裂缝越发育，地层体积压裂易形成裂缝网格；目标层段致密砂岩的岩石脆性指数小于其可压裂下限值时，地层为不可压裂地层，对该地层进行体积压裂不易形成裂缝网格。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明通过目标层段致密砂岩岩心脆性指数与岩石矿物组分做相关分析，能够确定目标层段致密砂岩岩石的脆性矿物，能够有效避免脆性矿物判定差异，在计算岩石脆性指数时，通过对不同脆性矿物赋予不同的权重值，能够有效避免脆性矿物在参与岩石脆性指数计算时，等权重所带来的误差，本发明提供的致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法高效快捷，计算误差小且通用性强。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的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的附图做简单的介绍：

图1是本发明的流程结构示意图；

图2是本发明具体实施例中某油田目标井目标层段致密砂岩的岩石脆性指数。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明提出的致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，包括以下步骤：

1)获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数

在步骤1)中，如图1所示，选取实验用目标层段致密砂岩岩心，通过测量目标层段致密砂岩岩心的弹性参数获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数，获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数所依据的计算公式为：

式中：BI为目标层段致密砂岩的岩心脆性指数，单位为％；E为杨氏模量，单位为10⁴MPa；PR为泊松比，无量纲；ΔE为归一化后的杨氏模量，无量纲；ΔPR为归一化后的泊松比，无量纲。

2)获取目标层段致密砂岩的矿物组分含量

在步骤2)中，根据目标层段致密砂岩岩心的薄片鉴定结果，或是目标层段致密砂岩岩心的X衍射实验结果，确定目标层段致密砂岩的主要矿物。建立目标层段致密砂岩的岩石矿物体积模型(已有技术)，采用测井最优化处理方法进行求解，获得目标层段致密砂岩的矿物组分含量。利用目标层段致密砂岩岩心的X衍射实验和薄片鉴定结果进行模型计算结果的评价，若做线性拟合，拟合优度大于0.9时，确定模型计算结果合适，否则进一步修改最优化解释参数，直到模型计算结果合适为止。

在一个优选的实施例中，确定目标层段致密砂岩的主要矿物包括石英、方解石、长石和粘土(胶结物及杂质)。

在一个优选的实施例中，根据岩石矿物体积模型，运用斯伦贝谢的Elan解释程序对石英、长石、方解石和粘土进行求解，获取目标井目标层段致密砂岩中石英、长石、方解石和粘土的组分含量。

3)确定目标层段致密砂岩的脆性矿物

在步骤3)中，根据步骤1)获取的岩心脆性指数和步骤2)获取的矿物组分含量，并根据岩心进行矿物组分含量的抽样，剔除矛盾和异常点，对矿物组分含量和岩心所测得的脆性指数做相关性分析，确定目标层段致密砂岩的脆性矿物。

在步骤3)中，利用目标层段致密砂岩的岩心脆性指数和各矿物组分含量进行相关性分析所依据的计算公式为：

式中，r(X，Y)表示X，Y变量间的相关系数，X＝(x₁，x₂，...x_i...，x_n)，X为研究区内所有的实验室测量的岩心脆性指数任意排列集合，x_i表示研究区内目标层段致密砂岩第i个深度处实验室测量的岩心脆性指数，x_n表示研究区内目标层段致密砂岩第n个深度处实验室测量的岩心脆性指数，i为1，2，3，...，n中任意一个数，n表示研究区内实验室已测脆性指数的岩心的数量，

表示研究区所有的实验室测量的岩心脆性指数的平均值；Y＝(y₁，y₂，...y_i...，y_n)，Y为研究区所有岩心对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，y_i表示x_i对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，y_n表示x_n对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，

表示研究区内所有岩心对应井对应深度处的某一矿物组分含量的平均值。

具体是：根据研究区各井目标层段致密砂岩各深度处岩心的脆性指数和各矿物组分含量相关性分析结果，确定相关系数小于0的矿物为非脆性矿物，确定相关系数大于0.5的矿物为脆性矿物。

4)获取目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数

在步骤4)中，根据目标层段致密砂岩的矿物组分含量和目标层段致密砂岩实验室获得的岩心脆性指数确定目标层段致密砂岩的岩石脆性指数与各脆性矿物组分含量的拟合公式。确定目标层段致密砂岩的岩石脆性指数与各脆性矿物组分含量的拟合公式为：

BI＝a₀+a₁M₁+a₂M₂+...+a_iM_i (7)

式中，a₀、a₁、a₂、…a_i为待求系数，i为目标层段致密砂岩的脆性矿物的数量，M₁、M₂、…M_i为目标层段致密砂岩的岩心对应井对应深度处的i种脆性矿物的组分含量。

在一个优选的实施例中，确定目标层段致密砂岩的石英和方解石含量与岩石脆性指数的拟合公式为：

BI＝7.790+0.616×Quartz+0.956×Calcite (8)

式中，Quartz为目标层段致密砂岩中石英的质量百分比(石英含量)，Calcite为目标层段致密砂岩中方解石的质量百分比(方解石含量)，R²为目标层段致密砂岩的石英和方解石含量与岩石脆性指数的拟合优度，其中，R²＝0.874表示拟合优度达到最优。

5)根据目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数，综合地层压裂结果进行致密砂岩储层脆性测井评价

在步骤5)中，根据研究区各井目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数曲线，在施工措施相同或相似的情况下，综合已压裂井的压裂结果，进行目标层段致密砂岩的可压裂性评价，确定目标层段致密砂岩的可压裂下限值。目标层段致密砂岩的岩石脆性指数越高，微裂缝越发育，地层体积压裂易形成裂缝网格；目标层段致密砂岩的岩石脆性指数小于其可压裂下限值时，地层为不可压裂地层，对该地层进行体积压裂不易形成裂缝网格。

在一个优选的实施例中，确定地层可压裂下限值为40。

下面列举一具体实施例，本实施为国内某油田致密砂岩低渗油储层：

1)获取目标层段致密砂岩的实验室岩心测量的岩石脆性指数(如表1所示)。

表1不同目标层段致密砂岩深度岩心脆性指数分布

2)获取目标层段致密砂岩的岩石矿物组分含量(如表1所示)

如表1所示确定目标层段致密砂岩的主要矿物包括石英、方解石、长石和粘土。运用斯伦贝谢的Elan解释程序对石英、长石、方解石和粘土建立岩石矿物体积模型进行求解，获取各井目标层段致密砂岩的矿物组分曲线，确定目标层段致密砂岩的矿物组分含量。

3)确定目标层段致密砂岩的脆性矿物

确定目标层段致密砂岩石英、方解石、长石、粘土的含量与岩心脆性指数的相关系数分别为0.848、0.517、-0.696、-0.201。并确定目标层段致密砂岩的主要脆性矿物为石英和方解石。

4)获取目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数

确定目标层段致密砂岩的石英和方解石含量与岩石脆性指数的拟合关系式为：

BI＝7.790+0.616×Quartz+0.956×Calcite (8)

R²＝0.874 (9)

式中，Quartz为目标层段致密砂岩中石英矿物的质量百分比，Calcite为目标层段致密砂岩中方解石矿物的质量百分比。R²为目标层段致密砂岩的石英和方解石含量与岩石脆性指数的拟合优度，R²＝0.874表示拟合优度达到最优。

根据公式8)和9)计算目标井目标层段致密砂岩的岩石脆性指数(如图2所示)。图2显示了，从左至右第一道为目标井深度值，第四道为采用测井最优化处理方法求解岩石物理解释模型获得的目标层段致密砂岩的矿物组分曲线，第五道虚线表示采用本方法获取的岩石脆性指数，杆状线表示采用实验室岩心测量的岩石脆性指数。

5)根据目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数，综合已压裂十口井的地层压裂结果进行地层可压裂性评价

确定地层可压裂下限值为40。目标层段致密砂岩的岩石脆性指数越高，微裂缝越发育，地层体积压裂易形成裂缝网格；目标层段致密砂岩的岩石脆性指数小于40时，地层为不可压裂地层，对该地层进行体积压裂不易形成裂缝网格。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数；

步骤2)获取目标层段致密砂岩的矿物组分含量；

步骤3)确定目标层段致密砂岩的脆性矿物；

步骤4)获取目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数；

步骤5)根据目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数，综合地层压裂结果进行致密砂岩储层岩石脆性测井评价；

其中，在所述步骤3)中，根据步骤1)获取的岩心脆性指数和步骤2)获取的矿物组分含量，对目标层段致密砂岩的岩心脆性指数和矿物组分含量进行相关性分析，确定目标层段致密砂岩的脆性矿物；其中，利用目标层段致密砂岩的岩心脆性指数和矿物组分含量进行相关性分析所依据的计算公式为：

式中，r(X，Y)表示X，Y变量间的相关系数，X为研究区内所有的实验室测量的岩心脆性指数任意排列集合，X＝(x₁，x₂，…，x_i，…，x_n)，x_i表示研究区内目标层段致密砂岩第i个深度处实验室测量的岩心脆性指数，x_n表示研究区内目标层段致密砂岩第n个深度处实验室测量的岩心脆性指数，

表示研究区所有的实验室测量的岩心脆性指数的平均值；Y为研究区所有岩心对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，Y＝(y₁，y₂，…，y_i，…，y_n)，y_i表示x_i对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，y_n表示x_n对应井对应深度处的某一矿物的组分含量，

表示研究区内所有岩心对应井对应深度处的某一矿物组分含量的平均值。

2.根据权利要求1所述的一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，在所述步骤1)中，选取实验用目标层段致密砂岩的岩心，通过测量目标层段致密砂岩岩心的弹性参数获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数；

其中，获取目标层段致密砂岩的岩心脆性指数所依据的计算公式为：

式中：BI为目标层段致密砂岩的岩心脆性指数，单位为％；E为杨氏模量，单位为10⁴MPa；PR为泊松比，无量纲；ΔE为归一化后的杨氏模量，无量纲；ΔPR为归一化后的泊松比，无量纲。

3.根据权利要求1或2所述的一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，在所述步骤2)中，根据目标层段致密砂岩岩心的薄片鉴定结果，或是目标层段致密砂岩岩心的X衍射实验结果，确定目标层段致密砂岩的矿物类型，并建立目标层段致密砂岩的岩石矿物体积模型，采用测井最优化处理方法进行求解，获得目标层段致密砂岩的矿物组分含量。

4.根据权利要求3所述的一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，在所述步骤3)中，根据研究区各井目标层段致密砂岩各深度处的岩心脆性指数和矿物组分含量相关性分析结果，确定相关系数小于0的矿物为非脆性矿物，确定相关系数大于0.5的矿物为脆性矿物。

5.根据权利要求4所述的一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，在所述步骤4)中，根据目标层段致密砂岩的矿物组分含量和目标层段致密砂岩实验室获得的岩心脆性指数，确定目标层段致密砂岩的岩心脆性指数与各脆性矿物组分的含量的拟合公式为：

BI＝a₀+a₁M₁+a₂M₂+...+a_iM_i (7)

式中，BI为目标层段致密砂岩的岩心脆性指数，单位为％，a₀、a₁、a₂、…a_i为待求系数，i为目标层段致密砂岩的脆性矿物的数量，M₁、M₂、…M_i为目标层段致密砂岩的岩心对应井对应深度处的i种脆性矿物的组分含量。

6.根据权利要求5所述的一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，在所述步骤4)中，根据研究区各井目标层段致密砂岩的脆性矿物，通过目标层段致密砂岩的岩心脆性指数与各脆性矿物的组分含量的拟合公式，计算获取研究区各井目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数。

7.根据权利要求6所述的一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，在所述步骤5)中，根据研究区各井目标层段致密砂岩各深度点的岩石脆性指数曲线，综合已压裂井的压裂结果，进行目标层段致密砂岩的可压裂性评价，确定目标层段致密砂岩的可压裂下限值。

8.根据权利要求7所述的一种致密砂岩储层岩石脆性测井评价方法，其特征在于，在所述步骤5)中，目标层段致密砂岩的岩石脆性指数越高，微裂缝越发育，地层体积压裂易形成裂缝网格；目标层段致密砂岩的岩石脆性指数小于其可压裂下限值时，地层为不可压裂地层，对该地层进行体积压裂不易形成裂缝网格。

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