CN110321595A - 一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，具体涉及油气资源地质勘探及开发评价领域。评价方法包括：第一步，对过断裂带的常规测井资料做频谱属性、小波属性及积分属性分析，同时做敏感属性参数优选；第二步，将选出的断裂带结构测井属性参数与能表征裂缝发育程度参数结合，构建断裂带结构划分参数；第三步，用研究区块测井资料表征断层封堵性相关系数及断裂带结构划分参数，得到由测井提取静态品质系数S；第四步，得到研究区块基于测井属性提取的S系数判识断层封闭性的标准。该方法将断层内部结构对断层封闭性的影响考虑在内，一定程度上解决断层封闭性的影响，对于复杂断块油气田的测井评价储层以及油田开发具有实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及油气资源地质勘探及开发评价领域，具体涉及一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法。
背景技术
断裂构造是地壳中广泛发育的基本构造类型，既可呈破裂面(或滑动面)的形式出现，也可呈宽度不一的断裂带形式存在。我国目前已知的多数含油气盆地内的含油气构造都伴生发育大量断层，且多数以断裂带的形式出现(樊计昌等，2007)。断裂构造是含油气盆地中主要的构造变形样式之一，其在油气运移和聚集中具有双重作用，表现为输导性或者封堵性。国内外学者从断裂的性质、活动强度、断层两盘岩性配置、泥岩涂抹、流体压力等方面分析了断裂在油气运聚过程中的作用，但就本质而言，断裂带对油气的输导或封堵性主要取决于断裂带自身的物性特征，而断裂带自身的内部结构特征及其物性变化在油气运聚过程中起关键性作用。
断层自身的物性特征对于其在油气运移过程中所起到的作用至关重要，而断裂带结构的研究就成为了一项基础而又重要的工作。传统的断层封堵模式有许多类型，具体包括岩性配置封闭、构造应力封闭、产状配置封闭等。单纯只看这些封堵模式均具有相当程度的局限性，伴研究的深入，人们逐渐认识到断裂带结构在断层封闭性评价中的基础性作用。断层封闭性评价从垂向、侧向两个方面来进行，封闭性已然不只是一个绝对的定性判断，而是表征断裂带内部各结构对流体流通的贡献和。
目前人们在讨论断裂带在油气运聚中的作用时，普遍认识到断裂带内部结构具有非均质性及其对油气运聚的影响。就本质而言，断裂对油气的输导或封堵性很大程度上取决于断裂带的物性特征(孔隙度、渗透率)，断裂带的结构特征及其物性变化决定了其在油气运聚中的“角色”。
断裂带在油气开发过程中的重要意义，国内外学者就断裂对油气输导与封闭性的机理及影响因素进行了大量的研究，从断裂的性质及活动强度、断层两盘岩性配置、泥岩涂抹、流体压力等方面出发，分析断裂在油气运聚中的作用(吕延防等，2002；郝芳等，2004)。前人研究表明，在众多影响因素中，地层流体压力、断面正应力、断层带泥岩涂抹因子是决定断层开启与否的三个关键参数，其它因素它们或多或少都与这三个参数有关。本质而言，断裂对油气的输导或封堵作用主要取决于断裂带的物性特征(孔隙度、渗透率)，而断裂带自身的内部结构特征及其物性变化决定了其在油气运聚过程中所起的作用，断裂带内部结构的研究在断裂带整体研究的过程中具有基石作用。但在以往的断层封闭性评价过程中，断层封闭性系数没有考虑到内部结构的影响，一定程度上影响了断层封闭性评价的准确度。
当前，断裂带结构研究的方法有地震、测井、地质、岩芯，而地质及地震研究勘测精度在10m到几千米，岩芯勘测精度在1mm-10cm之间，测井的勘测精度能达到厘米级，很好的填补了勘测精度范围，但目前，测井资料应用到断裂带结构研究上尚处于定性分析阶段。
发明内容
本发明的目的是针对测井资料应用到断裂带结构研究上尚处于定性分析阶段的不足，提出了一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，该方法通过采用测井方法对断层封闭性进行评价。
本发明具体采用如下技术方案：
一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，具体包括以下步骤：
步骤11，断裂带结构测井敏感属性参数分析；
步骤12，构建断裂结构化划分参数；
步骤13，建立测井提取静态品质系数S；
步骤14，得到研究区块由测井提取静态品质系数的断层封闭性评价标准。
优选地，所述步骤11具体包括以下子步骤：
步骤111：对测井九条曲线做频谱属性分析；
步骤112：对测井九条曲线做小波属性分析；
步骤113：对测井九条曲线做积分属性分析；
步骤114：选取断裂带结构敏感属性参数。
优选地，所述步骤12具体包括以下子步骤：
步骤121：做测井属性分析；
步骤122：进行断裂带结构测井属性敏感参数选取；
步骤123：电成像断裂带量化参数计算；
步骤124：由以上计算的参数进行断裂带结构划分参数模型的建立。
优选地，所述步骤13具体包括以下步骤：
步骤131：采用Eaton法计算流体压力；
步骤132：计算断面正应力δ；
步骤133：计算断层泥岩涂抹因子SGR；
步骤134：结合断裂带结构划分参数，依据断层封闭性系数与地层流体压力呈反比例关系，与断裂带结构划分参数、断面正应力及断层泥岩涂抹因子呈正比关系，由计算的正应力参数和SGR参数建立静态品质系数S。
优选地，采用Eaton法及式(1)计算流体压力，采用密度测井及声波测井值对式(1)中的关键量进行计算，转换为动态的封闭性评价参数，
其中，Pp为地层孔隙流体压力，单位为MPa；σv为上覆地层平均压力，单位为MPa；Pn为正常静水柱压力，单位为MPa；a为伊顿指数，取值2.8；Δt和Δtn分别为测井所得声波时差以及正常压实情况下的声波时差，单位为us/ft；
采用式(2)计算区块正常静水柱压力：
Pn＝0.0098*H (2)
采用式(3)计算上覆地层平均压力：
其中，σv为上覆地层平均压力，单位为MPa；ργ为上覆地层平均密度。
优选地，所述断面正应力δ的具体计算方法为：
由电成像测井资料得到所研究断层的断面倾角及最大主压应力方向与断面走向的夹角φ；
断面正应力采用式(4)计算，
其中，水平盈利σ1采用式(5)计算：
式(5)中两个水平主应力的计算本次采用水平应力不相等模型，公式中最大水平主应力σH及最小水平主应力σh分别采用式(6)、(7)计算：
其中，σH、σh为最大、最小水平应力，单位为Mpa；A、B为地质构造应力系数，均为地区构造常数，A为0.441，B为0.209；v为岩石泊松比；Pp为地层孔隙压力，单位Mpa；φ为地层孔隙压力贡献系数；
利用岩石纵波时差求取岩石泊松比的统计模型如式(8)所示：
ν＝0.0066*Δtc-0.2103 (8)
其中，ν为泊松比，Δtc为岩石纵波时差，单位为us/ft；
地层孔隙压力贡献系数φ采用式(9)计算：
其中，Δtc、Δts分别为纵横波时差，单位为us/ft；ρ为岩石密度，单位为g/cm3，实际计算过程中选取测井密度值DEN；ρm、Δtca、分别为骨架密度、骨架纵波时差及骨架横波时差；
横波时差Δts采用纵横波时差及密度测井资料进行多元回归分析，得到横波时差与纵波时差及纵波波阻抗之间的关系，如式(10)所示：
其中，DEN为密度测井值，单位为g/cm3；Δtc为纵波声波时差，单位为us/ft；Δts为横波声波时差，单位为us/ft。
优选地，通过读出所就断层穿过地层的泥岩厚度，统计得到泥岩厚度以及整体断层所过的地层厚度，采用式(11)计算出泥岩涂抹因子：
其中，SGR为泥岩涂抹因子；∑hi为断裂带所穿过地层泥岩厚度，单位为m；L为断裂带所穿过地层的垂直厚度，单位为m。
本发明具有如下有益效果：
本方法通过在断裂带测井属性分析及敏感参数选取的基础上，构建断裂带结构判识参数，得到不同断裂带结构组分范围内结构判识参数的特征；
与区块井资料结合，将偏地质方向的统计参数-静态品质系数S用测井量来表征，并将其应用到实际的井资料分析中；
在具体断层封闭性判识过程中，由断裂带结构参数曲线波动频率及幅值大小，可以判断出滑动破碎带的范围。
针对所要研究的区块，通过将静态品质系数S与区块已有封闭性的资料对比，得到静态品质系数S判识断层封闭性的标准，进而将该断层封闭性划分标准推广到所要研究区块内的其他井位上。该方法将一定程度上解决断层封闭性的影响，对于复杂断块油气田的测井评价储层以及油田开发具有实际意义和推广价值。
附图说明
图1为基于测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法的流程框图；
图2是区块例井的断裂带结构频谱属性分析；
图3是区块例井的断裂带结构小波属性分析；
图4是区块例井的断裂带结构积分属性分析；
图5是区块例井的基于测井提取静态品质系数的断层封闭性评价实例图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1-图5所示，一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，具体包括以下步骤：
步骤11，断裂带结构测井敏感属性参数分析，断裂带结构测井敏感属性参数分析对象是常规测井九条曲线，对测井九条曲线分别作做频谱属性分析、小波属性分析及积分属性分析，在做测井属性分析后，通过与研究区块断裂带结构划分信息丰富的井资料做对比分析，选择出断裂带结构敏感属性参数，具体包括以下步骤：
步骤111：对测井九条曲线做频谱属性分析；
步骤112：对测井九条曲线做小波属性分析；
步骤113：对测井九条曲线做积分属性分析；
步骤114：选取断裂带结构敏感属性参数。
步骤12，构建断裂结构化划分参数，选取对断裂带结构敏感的属性参数、次生孔隙指示曲线以及电成像裂缝参数-裂缝孔隙度，构建断裂带结构划分参数，该断裂带结构综合判识参数定义如下式：
其中，JG为断裂带结构划分参数，该系数含有几个与断裂带结构相关的参数；ACHI、RDHI为声波小波属性及电阻率小波属性；DLD为次生孔隙指示曲线；ZPAC、ZPGR为声波主频及自然伽马主频；P33为裂缝孔隙度；
具体包括：
步骤121：做测井属性分析；
步骤122：进行断裂带结构测井属性敏感参数选取；
步骤123：电成像断裂带量化参数计算；
步骤124：由以上计算的参数进行断裂带结构划分参数模型的建立。
步骤13，建立测井提取静态品质系数S，具体包括以下子步骤：
步骤131：采用Eaton法计算流体压力；
采用Eaton法及式(1)计算流体压力，采用密度测井及声波测井值对式(1)中的关键量进行计算，转换为动态的封闭性评价参数，
其中，Pp为地层孔隙流体压力，单位为MPa；σv为上覆地层平均压力，单位为MPa；Pn为正常静水柱压力，单位为MPa；a为伊顿指数，取值2.8；Δt和Δtn分别为测井所得声波时差以及正常压实情况下的声波时差，单位为us/ft；
采用式(2)计算区块正常静水柱压力：
Pn＝0.0098*H (2)
采用式(3)计算上覆地层平均压力：
其中，σv为上覆地层平均压力，单位为MPa；ργ为上覆地层平均密度，本次用密度测井值作为上覆地层平均密度，g/cm3；g取9.8g/cm3。
步骤132：计算断面正应力δ；
断面正应力δ的具体计算方法为：
由电成像测井资料得到所研究断层的断面倾角及最大主压应力方向与断面走向的夹角φ，其中，上覆地层的平均密度由密度测井曲线DEN代替；
断面正应力采用式(4)计算，
其中，水平盈利σ1的采用式(5)计算：
式(5)中两个水平主应力的计算本次采用水平应力不相等模型，公式中最大水平主应力σH及最小水平主应力σh分别采用式(6)、(7)计算：
其中，σH、σh为最大、最小水平应力，单位为Mpa；A、B为地质构造应力系数，均为地区构造常数，A为0.441，B为0.209；v为岩石泊松比；Pp为地层孔隙压力，单位Mpa；φ为地层孔隙压力贡献系数；
利用岩石纵波时差求取岩石泊松比的统计模型如式(8)所示：
ν＝0.0066*Δtc-0.2103 (8)
其中，ν为泊松比，Δtc为岩石纵波时差，单位为us/ft；
地层孔隙压力贡献系数φ采用式(9)计算：
其中，Δtc、Δts分别为纵横波时差，单位为us/ft；ρ为岩石密度，单位为g/cm3，实际计算过程中选取测井密度值DEN；ρm、Δtca、分别为骨架密度、骨架纵波时差及骨架横波时差；
横波时差Δts的采用纵横波时差及密度测井资料进行多元回归分析，得到横波时差与纵波时差及纵波波阻抗之间的关系，如式(10)所示：
其中，DEN为密度测井值，单位为g/cm3；Δtc为纵波声波时差，单位为us/ft；Δts为横波声波时差，单位为us/ft。
步骤133：计算断层泥岩涂抹因子SGR；通过读出所就断层穿过地层的泥岩厚度，统计得到泥岩厚度以及整体断层所过的地层厚度，采用式(11)计算出泥岩涂抹因子：
其中，SGR为泥岩涂抹因子；∑hi为断裂带所穿过地层泥岩厚度，单位为m；L为断裂带所穿过地层的垂直厚度，单位为m。
步骤134：结合断裂带结构划分参数，依据断层封闭性系数与地层流体压力呈反比例关系，与断裂带结构划分参数、断面正应力及断层泥岩涂抹因子呈正比关系，由计算的正应力参数和SGR参数建立静态品质系数S。
步骤14，得到研究区块由测井提取静态品质系数的断层封闭性评价标准。
在对胜利某研究区块进行以上步骤分析后，得到静态品质系数在不同结构单元的表现特征，可以由断裂带结构判识参数曲线在滑动破碎带震荡平缓，曲线幅度小于0.05，可以得到滑动破碎带大致范围，结合断裂带静态品质系数S判识断层封闭性，通过对研究区块十口重点井的断裂带静态品质系数S的计算分析，得出判断断层封闭性的标准，具体为当断裂带静态品质系数S大于3.5时，断层封闭性较差，表现为开启状态；当断裂带静态品质系数S在3.2～3.5之间时，断层封闭性中等；当断裂带静态品质系数S小于3.2时，断层封闭性良好。车406-3井该井的断点为2646m，碎屑岩地层，通过分析，断裂带结构判识参数曲线平缓，波动频率较小，可以判断出滑动破碎带的范围，在该范围内，滑动破碎带断裂带静态品质系数S在3.2～3.5之间，进而推知该处的断层侧向封闭性中等。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤11，断裂带结构测井敏感属性参数分析；
步骤12，构建断裂结构化划分参数；
步骤13，建立测井提取静态品质系数S；
步骤14，得到研究区块由测井提取静态品质系数的断层封闭性评价标准。
2.如权利要求1所述的一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，其特征在于，所述步骤11具体包括以下子步骤：
步骤111：对测井九条曲线做频谱属性分析；
步骤112：对测井九条曲线做小波属性分析；
步骤113：对测井九条曲线做积分属性分析；
步骤114：选取断裂带结构敏感属性参数。
3.如权利要求1所述的一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，其特征在于，所述步骤12具体包括以下子步骤：
步骤121：做测井属性分析；
步骤122：进行断裂带结构测井属性敏感参数选取；
步骤123：电成像断裂带量化参数计算；
步骤124：由以上计算的参数进行断裂带结构划分参数模型的建立。
4.如权利要求1所述的一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，其特征在于，所述步骤13具体包括以下步骤：
步骤131：采用Eaton法计算流体压力；
步骤132：计算断面正应力δ；
步骤133：计算断层泥岩涂抹因子SGR；
步骤134：结合断裂带结构划分参数，依据断层封闭性系数与地层流体压力呈反比例关系，与断裂带结构划分参数、断面正应力及断层泥岩涂抹因子呈正比关系，由计算的正应力参数和SGR参数建立静态品质系数S。
5.如权利要求4所述的一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，其特征在于，采用Eaton法及式(1)计算流体压力，采用密度测井及声波测井值对式(1)中的关键量进行计算，转换为动态的封闭性评价参数，
其中，Pp为地层孔隙流体压力，单位为MPa；σv为上覆地层平均压力，单位为MPa；Pn为正常静水柱压力，单位为MPa；a为伊顿指数，取值2.8；Δt和Δtn分别为测井所得声波时差以及正常压实情况下的声波时差，单位为us/ft；
采用式(2)计算区块正常静水柱压力：
Pn＝0.0098*H (2)
采用式(3)计算上覆地层平均压力：
其中，σv为上覆地层平均压力，单位为MPa；ργ为上覆地层平均密度。
6.如权利要求4所述的一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，其特征在于，所述断面正应力δ的具体计算方法为：
由电成像测井资料得到所研究断层的断面倾角及最大主压应力方向与断面走向的夹角φ；
断面正应力采用式(4)计算，
其中，水平盈利σ1采用式(5)计算：
式(5)中两个水平主应力的计算本次采用水平应力不相等模型，公式中最大水平主应力σH及最小水平主应力σh分别采用式(6)、(7)计算：
其中，σH、σh为最大、最小水平应力，单位为Mpa；A、B为地质构造应力系数，均为地区构造常数，A为0.441，B为0.209；v为岩石泊松比；Pp为地层孔隙压力，单位Mpa；φ为地层孔隙压力贡献系数；
利用岩石纵波时差求取岩石泊松比的统计模型如式(8)所示：
ν＝0.0066*Δtc-0.2103 (8)
其中，ν为泊松比，Δtc为岩石纵波时差，单位为us/ft；
地层孔隙压力贡献系数φ采用式(9)计算：
其中，Δtc、Δts分别为纵横波时差，单位为us/ft；ρ为岩石密度，单位为g/cm3，实际计算过程中选取测井密度值DEN；ρm、Δtca、分别为骨架密度、骨架纵波时差及骨架横波时差；
横波时差Δts采用纵横波时差及密度测井资料进行多元回归分析，得到横波时差与纵波时差及纵波波阻抗之间的关系，如式(10)所示：
其中，DEN为密度测井值，单位为g/cm3；Δtc为纵波声波时差，单位为us/ft；Δts为横波声波时差，单位为us/ft。
7.如权利要求4所述的一种测井提取静态品质系数的断层封闭性评价方法，其特征在于，通过读出所就断层穿过地层的泥岩厚度，统计得到泥岩厚度以及整体断层所过的地层厚度，采用式(11)计算出泥岩涂抹因子：
其中，SGR为泥岩涂抹因子；∑hi为断裂带所穿过地层泥岩厚度，单位为m；L为断裂带所穿过地层的垂直厚度，单位为m。
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