CN110399649A - 一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法 - Google Patents

一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，采用消除孔隙度影响的岩性指数N，确定基岩岩性指示元素在不同成岩阶段的含量变化，通过提取测井响应特征，建立二者之间的相关性，以元素含量变化的临界区间为依据进行岩性量化识别。本发明应用自然伽马与N值包络面积直接对潜山基岩岩性进行定性的指示；明确微量元素硒对潜山基岩岩性的指示作用；应用硒元素含量对自然伽马与N值包络面积进行标定，建立基岩岩性的量化识别标准。

Description

一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法
技术领域
本发明属于石油、天然气勘探、开发的测井评价技术领域，具体涉及一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法。
背景技术
变质岩是指受到地球内部力量(温度、压力、应力的变化、化学成分等)改造而成的新型岩石。固态的岩石在地球内部的压力和温度作用下，发生物质成分的迁移和重结晶，形成新的矿物组合。变质岩的化学成分与原岩的化学成分有密切关系，同时与变质作用的特点有关。在变质岩的形成过程中，如无交代作用，除H2O和CO2外，变质岩的化学成分基本取决于原岩的化学成分；如有交代作用，则既决定于原岩的化学成分，也决定于交代作用的类型和强度。
应用测井资料识别地层岩性运用最多的是交会图法和判别分析法。交会图法是以岩心观察和薄片鉴定名称为基础，并与测井曲线的深度相对应，提取不同岩性的测井敏感参数，通过选用两个或多个测井敏感参数，采用交会图技术来识别地层岩性，通常采用的有中子、密度、声波时差、自然伽马、光电吸收截面指数等含有岩性信息的测井指示参数。交会图具有制作简单、使用方便和快捷的优点，但其缺点是对复杂岩性识别率低，通常只能识别二到五类岩性。判别分析法是多元统计中用于判别样品所属类型的分析方法，是一种在已知研究对象用某种方法已经分成若干类的情况下，确定新的样品属于哪一类的统计分析方法。包括有人工神经网络法、模糊聚类法、最优化法、主成分分析法等等。但是判别分析法均是运用多种信息对岩性作综合判断，只有训练样本在数量和种类上足以涵盖所有样品类型，并且具有代表性，其归类的准确性才能在理论上得以保证。
交会图法和判别分析法均是基于不同岩石类型的综合测井响应特征差异，实现岩性判别，并未与岩石自身的成分及成因差异建立相关性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，建立不同成岩阶段岩石的成分差异与测井响应特征之间的对应关系，以期达到岩性识别的目的。
本发明采用以下技术方案：
一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，采用消除孔隙度影响的岩性指数N，确定基岩岩性指示元素在不同成岩阶段的含量变化，通过提取测井响应特征，建立指示元素含量变化与典型测井响应特征之间的相关性，以元素含量变化的临界区间为依据进行岩性量化识别。
具体的，将N值进行反向刻度与自然伽马进行交会，并计算其包络面积，自然伽马位于左侧，N值位于右侧，包络面积大于0，正向充填；否则，包络面积小于0，反向充填。
具体的，消除孔隙度影响的岩性指数N为：
其中，ρb为地层密度值，g/cm3；ρf为流体密度值，g/cm3；为地层中子值，％；为流体中子值，％。
具体的，基岩岩性包括花岗岩、碱长混合花岗岩、混合花岗岩、正长岩、变粒岩和闪长岩，混合花岗岩包括铁镁质混合花岗岩和长英质混合花岗，铁镁质混合花岗岩的交会面积为-0.3～1，长英质混合花岗的交会面积为-1.5～-3。
进一步的，利用硒元素含量标定不同岩性自然伽马与N值包络面积的变化区间，进行岩性定量识别。
更进一步的，花岗岩的硒元素平均值为1ppm，岩性特征指示面积区间为S＜-5，碱长混合花岗岩的硒元素平均值为402ppm，岩性特征指示面积区间为-5≤S＜-3，长英质混合花岗岩的硒元素平均值为818.5ppm，岩性特征指示面积区间为-3≤S≤-1.5，正长岩的硒元素平均值为1ppm，岩性特征指示面积区间为-1.5≤S＜-0.3，铁镁质混合花岗岩的硒元素平均值为422.6ppm，岩性特征指示面积区间为-0.3≤S＜1，变粒岩的硒元素平均值为1660.3ppm，岩性特征指示面积区间为1≤S＜3.5，闪长岩的硒元素平均值为1ppm，岩性特征指示面积区间为3.5≤S。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，不同岩性具有不同的元素组合特征，同一元素在不同的岩石中含量各异，而对于相对稳定的地层岩石，或是具有相同或相近成因的岩石，其元素组分和含量相对固定，这是岩石本身固有的特征，是应用元素含量进行岩性量化识别的基础。测井资料是通过各类电子仪器对岩石的放射性、电性等物理特性进行采集和处理，得到与岩石特性相关的信息。由此，应用具有代表性的测井信息实现不同岩性的指示，进而应用岩石固有的元素含量进行标定，实现了复杂变质岩岩性的量化识别。
进一步的，N值是来源于密度和中子测井信息，与自然伽马测井信息虽然在一定程度上均能反映岩性的特征，但却基于不同的测量原理，因此可以从不同的侧面反映岩性的变化。采用交会的方式将二者结合，则能够综合地获取不同岩性的响应特征，更有利于岩性的认识。包络面积的大小直接与岩性变化相关。
进一步的，N值的获得是基于中子-密度交会图，是某一岩石骨架点与流体点连线的斜率，斜率大小就是每种岩石骨架岩性特征的反映，该参数与孔隙度无关。
进一步的，基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，可用于识别的基岩岩性包括花岗岩、碱长混合花岗岩、混合花岗岩、正长岩、变粒岩和闪长岩，混合花岗岩包括铁镁质混合花岗岩和长英质混合花岗。上述7种岩性为当前研究区域的主要岩石组分，其它区域岩石组分或有差异，可依据不同岩性的特征元素含量分析化验结果进行标定和识别。
进一步的，不同岩性自然伽马与N值包络面积不同，可以采用包络面积的变化定性指示岩性的变化。但对于两种岩性间的临界包络面积数值大小的确定，则需要根据岩石本身的客观特征来标定，而硒元素含量对于不同岩性的显著区间变化恰恰为这个标定提供了条件，实现了岩性的量化识别。需要特殊说明的是，硒元素含量的测定目前只能在实验室基于岩心进行测量，而目前的测井手段还不能直接获得该信息采集。
进一步的，以硒元素含量为标定依据，建立的自然伽马与N值包络面积量化岩性识别标准是本发明的核心，用以明确界定不同岩性的包络面积大小。该标准的建立，使得两种相邻岩性之间的界定不再模糊，同时也为实现数字处理奠定了合理的基础。
综上所述，本项发明以测井原理为基础，通过拾取与岩性相关的特征曲线，选择恰当的技术手段，采用自然伽马与N值包络面积的大小实现了对于潜山基岩的岩性变化指示，也实现了应用常规测井资料对基岩复杂岩性的定性识别；同时，从岩石本身物理性质分析出发，充分利用岩石物理实验资料，明确基岩岩性的典型指代特征因素。硒元素含量的测定来源于实验室的岩心检测，因此注定是少量的、有限的。因此在实际应用中，不足以用于井筒内长井段的岩性识别，而只能是作为标定物。本项发明将二者有效的进行结合，建立的量化识别标准，成功的实现了客观与实际的有机结合。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为岩性识别图版；
图2为SinoLog Pro软件连续岩性剖面；
图3为在SinoLog Pro软件中S潜山连井剖面图；
图4为在SinoLog Pro软件中岩性七分法实现流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，从岩石成岩及演化过程中成分的变化出发，确定典型岩性指示元素在不同成岩阶段的含量变化，通过提取测井响应特征，建立二者之间的相关性，并以元素含量变化的临界区间为依据，建立岩性量化识别标准。
本发明一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，包括步骤如下：
S1、变质岩定性指示方法
引入消除孔隙度影响的岩性指数N为：
其中，ρb为地层密度值，g/cm3；ρf为流体密度值，g/cm3；为地层中子值，％；为流体中子值，％。
岩性指数N值与孔隙度无关，只与岩性相关。将N值进行反向刻度与自然伽马进行交会，并计算其包络面积，包络面积大于0，正向充填黄色；包络面积小于0，反向充填紫色。
根据研究区10口井钻井取芯和井壁取芯的285块薄片鉴定结果分析，将基岩岩性归类为花岗岩、碱长混合花岗岩、混合花岗岩、正长岩、变粒岩、闪长岩六类。岩性由酸性到中性变化，期间夹杂不同程度的变质岩。与岩性指数N和GR包络面积相对应，不同岩性，包络面积或充填颜色不同。
混合花岗岩分为两种：
一种是交会面积在-0.3～1值，交会区域为黄色，偏铁镁质，定名为铁镁质混合花岗岩；
另一种交会面积在-1.5～-3，交会区域为紫色，偏长英质，定名为长英质混合花岗岩。
虽然利用N值与自然伽马的重叠交会，可以定性地指示岩性，但若要准确地确定岩性变化界面，还需要一个标定标准。
S2、利用微量元素硒的含量对岩性进行量化标定
在分析研究区内岩心主微量元素实验结果的过程中，发现对于不同的岩性，其硒元素含量具有明显的含量差异，见表1。对于未变质的花岗岩、正长岩和闪长岩，其硒元素含量非常小，近似于1.0ppm；对于变质岩，硒元素的含量则明显升高，变粒岩的硒元素含量平均达到1660ppm；对于混合花岗岩，硒元素含量有两种变化范围，一种混合花岗岩硒元素平均含量约为422.6ppm，另一种混合花岗岩硒元素平均含量约为818.5ppm，根据岩心分析资料和常规曲线特征分析，一种是偏酸性，为长英质混合花岗岩；一种偏中性，为铁镁质混合花岗岩。因此，利用硒元素含量来标定不同岩性自然伽马与N值包络面积的变化区间，实现了七种岩性的定量识别，并建立研究区变质岩岩性量化划分标准。
表1基岩岩性划分标准表
基于以上认识，应用自然伽马(GR)、岩性指数(N)建立岩性识别图版如图1所示，图版实际上就是包络面积的一个反映。
请参阅图3，应用变质岩岩性量化划分标准对S潜山的8口井岩性进行定名，并绘制了连井剖面，图中第一道为自然伽马(GR)、井径(CALS)；第二道为深度道；第三道是深侧向电阻率(LLD)、浅侧向电阻率(LLS)、微球型聚焦电阻率(MSFL)；第四道为密度(RHOB)、中子(NPHI)、声波(DT)；第五道为自然伽马(GR)、岩性指数(N)；第六道为包络面积；第七道为中子密度孔隙度差值(Φn-Φd)、计算孔隙度(PIGE_JS)；第七道为岩性七分法柱状图；第八道为试油结论。由图可见，S-10井岩性以正长岩、铁镁质混合花岗岩等中性岩为主，S-13、S-3A井岩性以变粒岩、闪长岩等基性岩为主，其余井岩性以长英质混合花岗岩、碱长混合花岗岩、花岗岩等酸性岩为主。通过对比分析得出，产油气储层主要集中在中酸性岩储层中。应用变质岩岩性量化划分标准准确确定岩性，利于岩性区域分布特征分析，对区域油气储层评价和寻找有利储层具有重要指导意义。
本发明应用自然伽马与N值包络面积直接对潜山基岩岩性进行定性的指示；明确微量元素硒对潜山基岩岩性的指示作用；应用硒元素含量对自然伽马与N值包络面积进行标定，建立基岩岩性的量化识别标准。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例
在SinoLog Pro软件中实现了上述发明内容，如图2所示，开发相应程序模块。
在SinoLog Pro软件实现步骤如图4所示。
1)在SinoLog Pro软件中加载常规数据；
2)在SinoLog Pro软件中实现第5部分的程序模块
3)调用、运行第5部分的程序模块；
4)对处理结果进行绘图。
请参阅图1，横坐标是岩性指数N，纵坐标是自然伽马。利用图版可以识别出花岗岩、碱长混合花岗岩、混合花岗岩(长英质)、正长岩、混合花岗岩(铁镁质)、变粒岩、闪长岩七类岩性。
请参阅图2，将基于成岩指示元素的岩性定名结果与岩石薄片分析进行对比，图中第一道为自然伽马(GR)、井径(CALS)，第二道为深度道，第三道是深侧向电阻率(LLD)、浅侧向电阻率(LLS)、微球型聚焦电阻率(MSFL)；第四道为密度(RHOB)、中子(NPHI)、声波(DT)，第五道为自然伽马(GR)、岩性指数(N)，第六道为包络面积，第七道为岩性七分法柱状图，第八道为岩心薄片定名结果，共统计10口井285块岩心，符合235块，符合率为82.5％，见表2：
表2基于变质指示元素的岩性定名结果与岩石薄片分析对比统计表
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，其特征在于，采用消除孔隙度影响的岩性指数N，确定基岩岩性指示元素在不同成岩阶段的含量变化，通过提取测井响应特征，建立指示元素含量变化与典型测井响应特征之间的相关性，以元素含量变化的临界区间为依据进行岩性量化识别。
2.根据权利要求1所述的基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，其特征在于，将N值进行反向刻度与自然伽马进行交会，并计算其包络面积，自然伽马位于左侧，N值位于右侧，包络面积大于0，正向充填；否则，包络面积小于0，反向充填。
3.根据权利要求1所述的基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，其特征在于，消除孔隙度影响的岩性指数N为：
其中，ρb为地层密度值，g/cm3；ρf为流体密度值，g/cm3；为地层中子值，％；为流体中子值，％。
4.根据权利要求1所述的基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，其特征在于，基岩岩性包括花岗岩、碱长混合花岗岩、混合花岗岩、正长岩、变粒岩和闪长岩，混合花岗岩包括铁镁质混合花岗岩和长英质混合花岗，铁镁质混合花岗岩的交会面积为-0.3～1，长英质混合花岗的交会面积为-1.5～-3。
5.根据权利要求4所述的基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，其特征在于，利用硒元素含量标定不同岩性自然伽马与N值包络面积的变化区间，进行岩性定量识别。
6.根据权利要求5所述的基于成岩指示元素的变质岩量化识别方法，其特征在于，花岗岩的硒元素平均值为1ppm，岩性特征指示面积区间为S＜-5，碱长混合花岗岩的硒元素平均值为402ppm，岩性特征指示面积区间为-5≤S＜-3，长英质混合花岗岩的硒元素平均值为818.5ppm，岩性特征指示面积区间为-3≤S≤-1.5，正长岩的硒元素平均值为1ppm，岩性特征指示面积区间为-1.5≤S＜-0.3，铁镁质混合花岗岩的硒元素平均值为422.6ppm，岩性特征指示面积区间为-0.3≤S＜1，变粒岩的硒元素平均值为1660.3ppm，岩性特征指示面积区间为1≤S＜3.5，闪长岩的硒元素平均值为1ppm，岩性特征指示面积区间为3.5≤S。
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