CN110656922B - 基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法及系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法及系统。该方法包括：通过对标准井进行笔石鉴定，确定所述标准井所在地区的笔石带类型；对于所述地区的新井，根据测井伽马曲线的各个局部峰值初步确定各个笔石带的位置；将各个局部峰值在向上方向上，下降到局部最小值或增大到局部最大值时所对应的半幅值确定为所述局部峰值所对应的笔石带的上边界，以及之上的笔石带的下边界。本发明能够对不同地区页岩气富集高产层段的纵向和平面分布提供精细、准确的划分方案，有效地提高等时地层对比的框架下页岩气富集高产层段的精细度和精确度，提高了页岩气水平井靶区的预测精度，为页岩气勘探开发之富集高产层段的预测和评价提供了可靠的技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气勘探开发技术领域，更具体地，涉及一种基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法及系统。
背景技术
四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩气藏是目前勘探的重点地区和主要的建产区域，现已建成焦石坝和威远—长宁2个国家级页岩气示范区，展示了这一地区良好的页岩气勘探潜力。目前页岩气的勘探主要通过岩性及测井曲线来划分，由于页岩沉积环境的差异性较小，导致页岩地化特征、矿物特征和物性特征等在剖面和平面上差别较小且呈连续变化，这种岩性的划分很难区分相同岩性的页岩生烃能力、储集类型和特征、富集模式和富集程度等。
在焦石坝焦页1井(焦页1井有机碳含量大于2％的页岩厚度为38m)及其邻区的彭页1井(有机碳含量大于2％的页岩厚度为24m)、南页1井(有机碳含量大于2％的页岩厚度为29m)和丁页1井(有机碳含量大于2％的页岩厚度为26m)五峰组—龙马溪组一段下部页岩在有机碳含量大于2％的厚度相差不大的情况下，页岩含气量和页岩气井压裂后的初始产量差别较大，说明页岩有机质的类型和来源存在差异，根据页岩岩性、地化指标、矿物组成和物性特征等参数很难对有机碳含量相差不大的页岩进行精细刻画，但页岩中笔石的存在为五峰组—龙马溪组页岩精细划分提供了依据，特定的笔石类型只能发育在一定时期的地层中，这一特定时期亦有一定的沉积环境和其沉积的页岩与之对应，笔石成为五峰组-龙马溪组黑色页岩地层划分和对比的“标尺”。
根据焦石坝地区、威远—长宁地区五峰组—龙马溪组高产页岩气水平井穿越的页岩岩性段(页岩气井生产特征)和页岩笔石带的划分综合分析认为：焦石坝和威远—长宁地区页岩气井的水平井穿行和压裂层段主要集中在笔石带为WF2—LM4笔石页岩段，是主要的含气和产气层段。进一步，通过对比焦石坝焦页1井、川东南地区丁页1井和川南地区仁页1井、兴文麒麟乡浅井(川南长宁地区)五峰组—龙马溪组笔石带的划分，焦页1井和兴文麒麟乡浅井的WF2—LM4笔石页岩段厚度较大，丁页1井此段页岩较薄，可能是导致丁页1井压裂后产能较差的页岩物质基础方面的原因。五峰组和龙马溪组一段底部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)与龙马溪组一段中上部页岩(LM5—LM8笔石页岩段)相比具有以下特征：(1)WF2—LM4笔石页岩段具有较低的沉积速率，较高的有机质丰度，(2)WF2—LM4笔石页岩段具有以红藻、褐藻等浮游藻类为主的成烃生物来源特征，(3)WF2—LM4笔石页岩段具有良好的储集和含气条件，是富集高产层段。
目前，主要通过钻井岩心进行笔石鉴定来划分笔石带，并进一步确定页岩气富集高产段。取心井少限制了这一技术的大规模推广应用，且取心的成本太高，在页岩气开发区开发井的取心井数较少，但每口井均有测井曲线，因此有必要在笔石带特征和测井曲线之间建立方法和技术来划分页岩气富集高产段，以提高页岩气富集高产段的经济性和有效性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，有必要开发一种基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法及系统，以达到快速、精准评价页岩气高产层段的目的。
根据本发明的一方面，提出了一种页岩等时地层测井划分方法。该方法包括：
通过对标准井进行笔石鉴定，确定所述标准井所在地区的笔石带类型；
对于所述地区的新井，根据测井伽马曲线的各个局部峰值初步确定各个笔石带的位置；
将各个局部峰值在向上方向上，下降到局部最小值或增大到局部最大值时所对应的半幅值确定为所述局部峰值所对应的笔石带的上边界，以及之上的笔石带的下边界。
优选地，所述地区的地层从下至上包括临湘组、五峰组、龙马溪组，笔石带分布在五峰组、龙马溪组下部地层中。
优选地，将首个局部峰值在向下方向上在所述临湘组顶部的首个局部极小值之间的半幅值确定为首个笔石带的下边界。
优选地，所述各个笔石带为WF2—LM4笔石页岩段中的笔石带。
优选地，首先对测井伽马曲线进行滤波处理。
根据本发明的另一方面，提出了一种基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分系统。该系统包括：
笔石鉴定模块，用于通过对标准井进行笔石鉴定，确定所述标准井所在地区的笔石带类型；
笔石带位置确定模块，用于对于所述地区的新井，根据测井伽马曲线的各个局部峰值初步确定各个笔石带的位置；
笔石带边界确定模块，将各个局部峰值在向上方向上，下降到局部最小值或增大到局部最大值时所对应的半幅值确定为所述局部峰值所对应的笔石带的上边界，以及之上的笔石带的下边界。
优选地，所述地区的地层从下至上包括临湘组、五峰组、龙马溪组，笔石带分布在五峰组、龙马溪组下部地层中。
优选地，将首个局部峰值在向下方向上在所述临湘组顶部的首个局部极小值之间的半幅值确定为首个笔石带的下边界。
优选地，所述各个笔石带为WF2—LM4笔石页岩段中的笔石带。
优选地，所述装置还包括滤波模块，用于对测井伽马曲线进行滤波处理。
根据本发明的基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法及系统能够对不同地区页岩气富集高产层段的纵向和平面分布提供精细、准确的划分方案，有效地提高等时地层对比的框架下页岩气富集高产层段的精细度和精确度，提高了页岩气水平井靶区的预测精度，为页岩气勘探开发之富集高产层段的预测和评价提供了可靠的技术手段。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的页岩等时地层测井划分方法的流程图；
图2示出焦页1井五峰组-龙马溪组测井伽马值与笔石带关系图；
图3a和图3b分别为焦页8井、南页1井的测井伽马值与笔石带关系图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
图1示出了根据本发明的示例性实施例的页岩等时地层测井划分方法的流程图。
在该实施例中，根据本发明的页岩等时地层测井划分方法可以包括：
步骤1：通过对标准井进行笔石鉴定，确定所述标准井所在地区的笔石带类型。
所述地区的地层从下至上包括临湘组、五峰组、龙马溪组，本发明涉及的笔石带分布在五峰组、龙马溪组下部地层中。
上述各个笔石带可以是WF2—LM4笔石页岩段中的笔石带。
笔石动物群的演化速率是很快的。五峰组—龙马溪组页岩生物地层研究中，笔石是全球公认的主导门类，为五峰组—龙马溪组页岩精细划分提供了依据，特定的笔石类型只能发育在一定时期的沉积环境中，这一特定时期亦有一定的沉积环境和沉积的页岩与之对应。因此，可以根据笔石化石类型对页岩进行生物等时地层的划分。
目前，主要通过钻井岩心进行笔石鉴定来划分笔石带，并进一步确定页岩气富集高产段。取心井少限制了这一技术的大规模推广应用，且取心的成本太高，在页岩气开发区开发井的取心井数较少，但每口井均有测井曲线，因此，有必要在笔石带特征和测井曲线之间建立方法和技术来划分页岩气富集高产段。
步骤2：对于所述地区的新井，根据测井伽马曲线的各个局部峰值初步确定各个笔石带的位置。
在步骤2之前，优选对测井伽马曲线进行滤波，以滤出曲线上的细小毛刺，以避免检测出伪局部峰值。
在临湘组灰岩之上，对于滤波后的测井伽马曲线，依次检测所出现的每一个局部峰值，依据标准井的笔石鉴定结果中所显示的该地区地层所包含的笔石带类型，将每一个局部峰值与每一个类型的笔石带进行对应，则初步确定了各个笔石带的大致位置。
局部峰值或者为局部最大值，或者为局部最小值。
例如，当笔石鉴定的结果显示该地区地层所包含的笔石带类型有：WF2、WF3、WF4、LM1、LM2、LM3、LM4，那么测井伽马曲线中从下至上出现的局部峰值依次对应着WF2、WF3、WF4、LM1、LM2、LM3、LM4。
根据各个笔石带的结构特征可知，WF2、WF3、LM1、LM3、LM4对应的局部峰值是局部最大值，WF4、LM2对应的局部峰值是局部最小值。
步骤3：将各个局部峰值在向上方向上，下降到局部最小值或增大到局部最大值时所对应的半幅值确定为所述局部峰值所对应的笔石带的上边界，以及之上的笔石带的下边界。
也即，在划分过程中，首先根据测井伽马曲线的局部峰值(尖)确定笔石带的大致位置，之后根据GR的半幅值确定各笔石带上下边界。并且，将首个局部峰值在向下方向上在所述临湘组顶部的首个局部极小值之间的半幅值确定为首个笔石带的下边界。
所述临湘组在地层中的位置可根据标准井的取心结果进行确定，接下来根据以上所述的方法基于测井伽马曲线进一步确定。
根据本发明的页岩等时地层测井划分方法及系统相较于现有技术优点在于：
1、精确度高。特定的笔石只能生活在特定的沉积环境，这一沉积环境有对应的页岩，也有特定的测井响应特征，在他们之间能够建立精度较高的关联关系；
2、可操作性强。大多数井均有GR测井曲线，基于伽马值建立笔石带划分具有可操作性。
应用示例
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
对于标准井——焦页1井五峰组-龙马溪组下部页岩进行笔石鉴定，获得标准井的笔石带划分。
基于笔石鉴定法对焦页1井五峰组—龙马溪组下部页岩进行划分，得到的结果如图2中“鉴定法划分笔石带”所示，确定焦页1井五峰组—龙马溪组下部页岩包括WF2—WF4、LM1—LM4，其中，WF2—WF4分别代表Dicellograptus complexus带、Paraorthograptuspacifcus带、Metabolograptus extraordinarius带；LM1—LM4发别代表Persculptograptus Persculptus带、Akidograptus ascensus带、Parakidograptusacuminatus带、Cystograptus vesiculosus带。
根据多口井笔石带鉴定结果和测井曲线的对比认为，五峰组—龙马溪下部地层中包含的笔石带类型有：WF2、WF3、WF4、LM1、LM2、LM3、LM4。本领域技术人员应当理解，WF2、WF3、WF4、LM1、LM2、LM3、LM4在地层中按照从下至上的方向依次出现。基于图2中的测井伽马曲线建立焦页1井的各个笔石带与测井伽马值的关系。实施步骤如下：
(1)确定WF2-WF4笔石带页岩的GR值变化趋势及对应笔石带：
①在焦页1井，从临湘组灰岩向上，GR值增大至172.426，第一个GR的高值(即局部峰值)A点(172.426)即为WF2笔石带页岩沉积时期的最大海泛面，以初步确定笔石带WF2的大致范围；临湘组灰岩的GR低值与A点(172.426)的半幅值即为WF2笔石带的底界(2415.36m)。
②随后由于海平面下降，GR值逐渐减小，GR值逐渐降低至143.8达到最小值时对应的半幅值即为WF2笔石带的顶界(2412.94m)，同时也是WF3笔石带的底界。伴随新一期的海平面上升，水体变深，GR值达到五峰组沉积时期的第二个GR高值B点(196.276)，即为WF3笔石带页岩沉积时期的最大海泛面。
③WF4笔石带页岩的GR参数值略有下降，196.276↘172.733，对应于五峰组凯迪阶末期的全球海平面下降，在焦石坝地区由于水体较深，水体下降有限，仍表现为一定程度上的高值，GR达到最小值时(172.733)即为WF4笔石带的层位，达到最小值时对应的半幅值即为WF3笔石带的顶界(2411.75m)，同时也是WF4笔石带的底界；随后GR值逐渐增大，达到最大值时对应的半幅值对应WF4笔石带的顶界(2410.69m)。
由上可见，笔石带特征与测井GR值之间的关系：五峰组笔石带通常有两个GR高值(尖)和一个低值(尖)，分别对应WF2和WF3笔石带、WF4笔石带，其上下对应的半幅值即为WF2、WF3、WF4的顶底界限。需要说明的是，由于构造背景和沉积环境的差异，WF2或WF3笔石带的峰值并不一定在所有井均出现，仅出现WF2或WF3笔石带一个高值，这时候识别WF2、WF3有一定的难度，因此在一些情况下GR值划分时把WF2-WF3作为一整体划分。
(2)LM1-LM4笔石带页岩的GR值变化趋势及对应笔石带为：
①从172.733↗307.424，GR达到最大值307.424即为LM1笔石带的层位，再向上降低至158.026，对应的半幅值(深度约为2407.8m)即为LM1笔石带的顶界；同时也是LM2笔石带的底界。
②LM2笔石带总体对应水体逐渐变浅，GR值逐渐降低的过程，GR达到最小值时(158.026)即为LM2笔石带的层位，随后GR值逐渐增大，达到最大值(196.602)时对应的半幅值即为LM2笔石带的顶界(2406.5m)，同时也是LM3笔石带的底界。LM3笔石带开始GR值逐渐增大，达到约200(实际为196.602)的深度，其后向上降低，向上降低对应的半幅值(深度约为2403.8m)即为LM3笔石带的顶界，同时也是LM4笔石带的底界。
实际上，LM2-LM3通常很薄，在岩心上也很难鉴定区分，多作为一个整理来划分，本发明将LM2-LM3一起考虑。
③LM4笔石带对应于GR值自LM3笔石带顶部表现为频繁波动、但GR值总体变化不大的特征，直至GR值再次达到约200(实际为220.453)，其后向上降低，向上降低(186.481)对应的半幅值(深度约为2391.5m)即为LM4笔石带的顶界。
笔石带特征与测井GR值之间的关系：即WF4笔石带以后，笔石带通常有三个高值区和一个低值区，分别对应LM1、LM2、LM3和LM4四个笔石带，其上下对应的半幅值即为LM1、LM2、LM3和LM4笔石带的顶底界限。
需要说明的是，由于岩心样品限制，岩心鉴定的各笔石属种首现的最低层位可能略低于野外工作中实际发现的最低层位，因此各笔石带底界的真实位置也同样可能略低于所鉴定深度。本发明采用GR值划分的结果与笔石带鉴定结果对比表明，GR值划分深度WF3、LM2—LM3和LM5(LM4顶界)均略低于笔石带鉴定结果，其余笔石带划分深度差值均小于0.5m，说明GR值划分笔石带有一定的合理性，可以满足研究和生产的需要。
对焦页1井采用GR法得到的笔石带划分结果与基于笔石鉴定的笔石带划分结果对比表如下所示：
表1
| GR值/API | GR划分底深/m | 笔石鉴定底深/m | 差值/m | |
| LM5 | 2391.00 | 2390.58 | 0.42 | |
| LM4 | 220.453 | 2403.80 | 2404.27 | -0.47 |
| LM2-LM3 | 196.602 | 2408.10 | 2407.76 | 0.34 |
| LM1 | 307.424 | 2410.69 | 2411.0 | -0.31 |
| WF4 | 172.733 | 2411.75 | 2412.10 | -0.35 |
| WF3 | 196.276 | 2412.94 | 2412.52 | 0.42 |
| WF2 | 172.426 | 2415.36 | 2415.20 | 0.16 |
图3a和图3b示出对与标准井焦页1井处于同一地区的新井南页1井、焦页8井应用本发明的基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法，得到的测井伽马值与笔石带关系图。
本发明还提出了一种基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分系统。该系统包括：
笔石鉴定模块，用于通过对标准井进行笔石鉴定，确定所述标准井所在地区的笔石带类型；
笔石带位置确定模块，用于对于所述地区的新井，根据测井伽马曲线的各个局部峰值初步确定各个笔石带的位置；
笔石带边界确定模块，将各个局部峰值在向上方向上，下降到局部最小值或增大到局部最大值时所对应的半幅值确定为所述局部峰值所对应的笔石带的上边界，以及之上的笔石带的下边界。
在一个示例中，所述地区的地层从下至上包括临湘组、五峰组、龙马溪组，本发明涉及的笔石带分布在五峰组、龙马溪组地层中。
在一个示例中，将首个局部峰值在向下方向上在所述临湘组顶部的首个局部极小值之间的半幅值确定为首个笔石带的下边界。
在一个示例中，所述各个笔石带为WF2—LM4笔石页岩段中的笔石带。
在一个示例中，该装置还包括滤波模块，用于对测井伽马曲线进行滤波处理。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (2)
1.一种基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法，其特征在于，包括：
通过对标准井进行笔石鉴定，确定所述标准井所在地区的笔石带类型；
对于所述地区的新井，根据测井伽马曲线的各个局部峰值初步确定各个笔石带的位置；
将各个局部峰值在向上方向上，下降到局部最小值或增大到局部最大值时所对应的半幅值确定为所述局部峰值所对应的笔石带的上边界，以及之上的笔石带的下边界；
所述地区的地层从下至上包括临湘组、五峰组、龙马溪组，笔石带分布在五峰组、龙马溪组下部地层中；
将首个局部峰值在向下方向上在所述临湘组顶部的首个局部极小值之间的半幅值确定为首个笔石带的下边界；
所述各个笔石带为WF2—LM4笔石页岩段中的笔石带；
首先对测井伽马曲线进行滤波处理。
2.一种基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分系统，其特征在于，包括：
笔石鉴定模块，用于通过对标准井进行笔石鉴定，确定所述标准井所在地区的笔石带类型；
笔石带位置确定模块，用于对于所述地区的新井，根据测井伽马曲线的各个局部峰值初步确定各个笔石带的位置；
笔石带边界确定模块，将各个局部峰值在向上方向上，下降到局部最小值或增大到局部最大值时所对应的半幅值确定为所述局部峰值所对应的笔石带的上边界，以及之上的笔石带的下边界；
所述地区的地层从下至上包括临湘组、五峰组、龙马溪组，笔石带分布在五峰组、龙马溪组下部地层中；
将首个局部峰值在向下方向上在所述临湘组顶部的首个局部极小值之间的半幅值确定为首个笔石带的下边界；
所述各个笔石带为WF2—LM4笔石页岩段中的笔石带；
还包括滤波模块，用于对测井伽马曲线进行滤波处理。
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