CN110728074B - 混积细粒岩岩性连续解释的方法及其模型的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混积细粒岩岩性连续解释的方法及其模型的建模方法，首先根据地质条件和研究目标需求，选取研究区连续取心井段岩心，对连续取心井段岩心资料进行系统观察和描述，并获取连续取心井段的岩心元素连续分布曲线；分析系统观察和描述的连续取心井段岩心资料对应的岩性特征，确定研究区的典型岩性；确定研究区典型岩性的不同元素含量值及其差异性，确定可连续定量解释研究区典型岩性的元素，定义其为敏感元素；结合连续取心井段的岩心元素连续分布曲线，建立基于敏感元素含量差异，建立混积细粒岩岩性解释模型，并利用该模型进行岩性连续解释。解决了现有混积细粒岩岩性判别方法在油田钻井现场判别难度大、实用性不强的问题。

Description

混积细粒岩岩性连续解释的方法及其模型的建模方法

技术领域

本发明属于岩石类型判别技术领域，特别是混积细粒岩岩性连续解释的方法及其模型的建模方法。

背景技术

混合沉积是指陆源碎屑与碳酸盐在沉积上的混合，主要分为狭义和广义混合沉积，狭义混合沉积主要是指碳酸盐与陆源碎屑在组分上的混合，广义的混合沉积还包括陆源碎屑岩与碳酸盐岩的互层、夹层沉积。20世纪80年代，Mount首次提出了“混合沉积物”的概念，并提出间断混合、相混合、原地混合和源地混合等四种沉积模式。90年代杨朝青在此基础上提出了“混积岩”的概念及混积岩的六个特点。随后，学者们逐渐开展了混合沉积模式、混积岩分类、混合沉积成因机理及控制因素等方面的研究。

钻井现场实施过程中必须尽量快速且准确判别岩性。因受资料限制研究人员对地下地质的预先认识程度有限，导致实钻钻遇目标(岩性、物性和含油气性等)往往与预先设计有很大出入；另一方面，钻井在按照设计实施过程中，钻达目标可能落空(目的层不含油气)，这就对钻井地质人员提出了必须尽量准确判别岩性的要求，让地质人员不仅要实时了解钻头位置，还要通过元素含量的差异变化密切监控岩性变化应对地下的许多突发情况。反之，如果不判别岩性则会出现不知道钻头钻达什么层位、地质认识与钻头实际情况相去甚远的情况，目标落空的可能性大大增加。

对现有的岩性分类方法进行分析发现，现有的诸多岩性分类中都面临以下两个方面的问题：①分类体系较为复杂繁琐，岩石类型众多，虽然理论与学术意义较强，然而在钻井现场判别难度很大，实用性低；②其目前主要依靠完井后期(测井、矿物分析、薄片鉴定等)实验室精细分析，实时性较差，导致钻井现场岩性实时判别十分困难，严重影响混积细粒岩油气勘探开发速度和现场目标实时钻进工作。

岩性的变化是地质研究的最本质的特征，现场钻井过程中的岩性不间断判别十分重要，资料尽可能要反映岩性的细微变化，以更加准确的实时判别层位、储层特征及含油气变化特征。反之，如果岩性解释是断续的，特别是对于页岩油薄层(目的层厚度<2m)交互的情况下，则极易出现地质信息缺失，地质判断失误和钻井地质目标落空的危险，因此进行岩性连续解释是非常有必要的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种混积细粒岩岩性连续解释模型的建模方法，以提供一种混积细粒岩岩性连续解释模型，以解决现有混积细粒岩岩性判别方法在油田钻井现场判别难度大、实用性不强的问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种混积细粒岩岩性连续解释的方法，以解决现有混积细粒岩岩性判别方法在钻井现场判别实时性差而影响混积细粒岩油气勘探开发速度和实时钻进工作效率的问题。

本发明实施例所采用的技术方案是，混积细粒岩岩性连续解释模型的建模方法，具体按照以下步骤进行：

步骤S1、根据地质条件和研究目标需求，选取研究区连续取心井段岩心，对连续取心井段岩心资料进行系统观察和描述，并获取连续取心井段的岩心元素连续分布曲线；

步骤S2、分析步骤S1系统观察和描述的连续取心井段岩心资料对应的岩性特征，确定研究区的典型岩性；

步骤S3、依据步骤S1对连续取心井岩心资料的系统观察和描述，确定研究区典型岩性的不同元素含量值及其差异性，确定既能表征研究区所有典型岩性又能区分不同典型岩性差异性的元素，将其作为可连续定量解释研究区典型岩性的元素，定义其为敏感元素；

步骤S4、结合连续取心井段的岩心元素连续分布曲线，确定每类典型岩性的敏感元素含量，基于敏感元素含量差异，建立混积细粒岩岩性连续解释模型。

进一步的，所述步骤S1对连续取心井段岩心资料进行系统观察和描述，是对一定长度的取心井连续段的岩心按照一定间隔取样得到多个岩心取样样品，并获得每个岩心取样样品观察描述、岩心铸体薄片资料、岩心扫描电镜资料，岩心的孔隙度、渗透率和含油饱和度分析化验资料，并获取每个取样样品的岩心元素数据进而得到岩心元素录井实验数据。

进一步的，所述步骤S2是依据步骤S1获得的岩心取样样品观察描述、岩心铸体薄片资料、岩心扫描电镜资料，以及岩心的孔隙度、渗透率和含油饱和度分析化验资料，确定研究区典型岩性的特征，并按照岩性从陆相碎屑岩→混合岩类→碳酸盐岩的沉积演化规律和沃尔索相律，同时结合研究区含油岩性的类别，将研究区的典型岩性分为陆源碎屑岩、过渡岩和碳酸盐岩，陆源碎屑岩分为泥岩、长石岩屑砂岩和粉砂岩，过渡岩分为云质砂岩和砂质云岩，碳酸盐岩分为泥晶云岩和微晶云岩。

进一步的，所述步骤S3是确定研究区的典型岩性与岩心元素录井实验数据的关系，分析每个取样样品的岩心元素数据对应的岩性特征以及不同取样样品的岩心元素数据与典型岩性的对应关系，确定敏感元素。

进一步的，所述步骤S3确定的既能表征研究区所有典型岩性又能区分不同典型岩性差异性的元素即敏感元素为Mg元素和K元素；

所述步骤S4中是确定长石岩屑砂岩、粉砂岩、云质砂岩、砂质云岩、泥晶云岩和微晶云岩这6类典型岩性中Mg元素和K元素的含量，建立基于Mg元素和K元素含量差异的六类岩性Mg-K连续解释模型。

进一步的，所述步骤S1中是对连续取心井段的岩心以1米8～10个采样点的采样间隔开展岩心元素连续扫描，得到多个采样点的元素资料，进而得到连续取心井段的岩心元素连续分布曲线。

进一步的，所述步骤S1是采用便携式现场分析仪对取心井连续段的岩心开展岩心元素连续扫描。

进一步的，所述步骤S4建立基于敏感元素含量差异的岩性解释模型前，需要去除连续取心井段的岩心连续元素分布曲线的元素含量异常值，以去除该曲线获取过程中便携式现场分析仪本身属性的影响。

本发明实施例所采用的另一技术方案是，混积细粒岩岩性连续解释的方法，采用所得混积细粒岩岩性连续解释模型，对研究区的混积细粒岩进行岩性连续解释说明。

进一步的，对于不同研究区的混积细粒岩进行连续解释时，需要获取每个研究区的连续取心井段的岩心元素连续分布曲线，并依据每个研究区的连续取心井段的岩心元素连续分布曲线，重新建立相应的混积细粒岩岩性连续解释模型。

本发明的有益效果是：

1)创新性地获取了元素连续分布数据，不仅为混积细粒岩岩性连续解释取得了较好的资料条件，也为其解释模型的准确性奠定了较好的基础。

2)简化了混积细粒岩分类，基于元素分布资料建立了混积细粒岩岩性连续解释模型，大大推动了油田钻井现场基于岩样元素的岩性关系研究，为钻井现场岩性实时判别提供了较好的理论依据，提高了混积细粒岩勘探开发效率，加快了混积细粒岩油气勘探开发速度和进度。解决了现有混积细粒岩岩性判别方法在油田钻井现场判别难度大、实用性不强的问题，以及现有混积细粒岩岩性判别方法在钻井现场判别实时性差而影响混积细粒岩油气勘探开发速度和实时钻进工作效率的问题。

3)提高了混积岩勘探开发的成功率，降低了成本。本发明在岩性判别命名基础上，结合钻井现场随钻元素获取方法，根据实时得到的岩性数据与工区早期建立的标准岩性剖面进行对比方便实时判断目前正钻遇层，可以更好的判断典型岩性的含油气层和目前钻遇地层情况，以指导目前的水平井地质导向实时调整井眼轨迹的测量控制技术，保证水平段一直在含油气层钻井，大大提高了混积细粒岩含油气层钻遇率，降低了页岩油勘探开发成本。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的混积细粒岩岩性连续解释方法的流程图；

图2是本发明实施例的基于Mg-K元素的混积细粒岩岩性连续解释模型示意图；

图3是本发明实施例基于Mg-K元素的混积细粒岩岩性连续解释模型解释岩性符合率统计图。

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。

如图1所示，混积细粒岩岩性连续解释方法，包括以下步骤：

建立混积细粒岩岩性Mg-K解释模型，具体步骤如下：

步骤S1、根据地质条件和研究目标需求，选取研究区连续取心井段岩心，对所有取心井岩心实物资料进行系统观察和描述，全井段分布间隔均匀，代表性强。

具体是对200m取心井连续段的直径为112mm的岩心按照一定间隔取样，取样样品直径为25mm，获得220个取样样品(尽可能多取样)的详细分析资料，该详细分析资料包括岩心取样点观察描述、岩心铸体薄片资料、岩心扫描电镜资料，以及岩心的孔隙度、渗透率和含油饱和度分析化验资料，用于准确定义研究区典型岩性及其特征，并获取每个取样样品的岩心元素数据进而得到岩心元素录井实验数据。

不同人描述确实有人为的误差，但是经过对上述岩心上取样220个点非常全的分析化验资料进行定性描述与定量分析相结合，降低了因人为描述岩心资料带来的误差。

步骤S2、依据上述岩心取样点观察描述、岩心铸体薄片资料、岩心扫描电镜资料，以及岩心的孔隙度、渗透率和含油饱和度分析化验资料，综合参考目前碎屑岩与碳酸盐岩的分类方案，按照岩性从陆相碎屑岩→混合岩类→碳酸盐岩的沉积演化规律和沃尔索相律，将研究区的典型岩性分为陆源碎屑类、过渡类和碳酸盐类，陆源碎屑类分为泥岩、长石岩屑砂岩和粉砂岩，过渡类分为云质砂岩和砂质云岩，碳酸盐岩类分为泥晶云岩和微晶云岩，共6类典型岩性，同时考虑了研究区含油岩性的类别，且工程现场为了节约成本要求钻井速度要尽量快，希望尽早钻达目的层并完钻，所以留给识别岩性的时间不多，要快速准确的识别，分类方案过细则识别时间自然增长，严重影响钻速。综上，在考虑岩石成因、含油层主要岩性类型及钻井现场钻井速度基础上将研究区岩性分为上述6类。

已有对混积岩细粒岩岩性判别方法包括：①人工观察(豪米级别)结合显微镜样品(微米级别)判别岩性；此方法速度很慢(现场磨片时间长)、多解性强(混积岩细粒岩矿物成分类型是比单纯碎屑岩与碳酸盐岩约多20种)；②XRD、XRF分别判别及联合方法；此方法精度较高，然而因为XRD(矿物含量)与XRF(元素含量)定量解释各种岩性的公式不完善，还不能直接判别岩性。除此之外，受目前混积细粒岩岩性分类理论不完善的影响，现场对岩性的分类还不明确，动辄20类左右的岩性类型增加了判别难度。因此，本文提出了对关键6类岩性与元素值的对应关系分析，然后利用扫描数据建立解释公式，实现现场快速、高效和连续解释混积细粒岩岩性的目标。

步骤S3、开展基于元素含量差异的六类岩性解释模型研究，确定研究区6类典型岩性的不同元素含量值及其差异性，确定能够表征6类典型岩性并能够区分不同岩性的差异性的元素(确定出可连续定量解释六种岩性的元素)，即确定敏感元素，通过其含量不同，对六类岩性进行定量解释，并获取连续取心井段的岩心元素连续分布曲线；

具体是根据取心井岩心描述、岩心铸体薄片资料、岩心扫描电镜资料，以及岩心的孔隙度、渗透率和含油饱和度分析化验资料确定所述岩性与岩心元素录井实验数据的关系，标定研究区的六类岩性，通过取样点来分析不同取样点元素与岩性的对应关系，确定研究区典型岩性的不同元素含量值及其差异性，如表1所示。

表1不同岩性的典型元素含量表

岩性	Mg/％	K/％	Si/％	Al/％	Ca/％	Fe/％	Mn/％
								长石岩屑砂岩	3.49	3.83	67.85	15.89	3.71	3.48	0.05
云屑砂岩	8.16	2.38	62.76	11.41	10.36	3.63	0.11
								粉细砂岩	3.63	2.21	68.11	12.45	8.75	3.03	0.07
砂屑云岩	12.96	1.56	53.57	7.73	18.72	4.15	0.18
								泥晶白云岩	18.69	0.95	41.43	4.62	28.43	4.89	0.24
泥岩	6.64	4.78	62.47	15.37	5.86	3.92	0.03

先通过在上述岩心上取样的220个样品的分析化验资料(岩心取样点观察描述、岩心铸体薄片资料、岩心扫描电镜资料，以及岩心的孔隙度、渗透率和含油饱和度分析化验资料)来确定6类岩性及其颜色、矿物含量、孔隙度、渗透率、含油性、裂缝发育等特征，然后基于这220个样品的元素数据与6类岩性的关系，确定敏感元素，即确定能够表征6类典型岩性并能够区分不同岩性的差异性的元素，通过其含量不同，对六类岩性进行定量解释。发现，K、Al元素可以代表混积细粒岩陆源碎屑长石含量，而Al元素主要来自于长石和粘土矿物，并非一一对应矿物，所以Al元素用于区分岩性效果不好；而K元素含量与长石矿物含量具有较好的一一对应关系，因此选取K元素作为解释模型表征混积细粒岩的陆源碎屑岩成分的变量，另一方面，从碳酸盐岩角度来说，泥晶白云石和微晶白云石都有关系，其岩性区分效果不好。而其中Mg元素具有较好的指示性，选择Mg元素作为解释模型表征混积细粒岩碳酸盐岩成分的另一变量。通过仔细研究可以发现六类岩性的Mg、K元素含量存在差异，建立基于Mg、K元素含量的解释模型来连续定量解释6类岩性。

使用S1-TITAN便携式现场分析仪对上述200m取心井连续段的岩心以1米8～10个采样点的采样间隔开展岩心元素连续扫描，获取1600～2000点元素资料，得到连续取心井段的岩心元素连续分布曲线，其元素主要包括Si、Al、K、Ca、Mg、S、P、Fe、Mn、Cl、V、Sr、Ba、Cu、Ti等14种元素；对连续取心井段的岩心连续元素分布曲线进行去除元素含量异常高低值处理，以去除岩心元素连续分布曲线获取过程中可能存在的受仪器本身属性影响的异常值。受仪器的工作环境影响，可能会存在现不符合常规岩性元素含量的异常高值或异常低值，例如元素含量值>100％的点，或者含量值<0％的点。

扫描间隔的选择采用1米8～10个采样点，一是保证其精度不低于测井曲线(1米8个点采样)，二是如果取样点过于密集则不利于岩性的现场快速识别，经试验采用1米8～10个采样点较为合适，优选采用1米10个采样点。

步骤S4、结合上述所得连续取心井段的岩心元素连续分布曲线，确定每类典型岩性的敏感元素含量，建立基于敏感元素含量差异的六类岩性连续解释模型，如图2所示，①泥晶白云岩：Mg元素含量>0.16，K元素含量<0.06；②砂屑云岩：0.12<Mg元素含量<0.16，K元素含量<0.06；③云屑砂岩：0.06<Mg元素含量<0.12，K元素含量<0.06；④泥岩：0<Mg元素含量<0.06，K元素含量>5％；⑤长石岩屑砂岩：0<Mg元素含量<0.06，0.03<K元素含量<0.05；⑥粉细砂岩：0<Mg元素含量<0.05，K元素含量<0.03。

需要注意的是，不同混积细粒岩区块受多种因素的影响，因此针对不同的区块，需要重新建立Mg-K模型。此时需要利用该区块的钻井岩屑，获取其连续取芯井段的岩心元素连续分布曲线，并基于该区块的连续取芯井段的岩心元素连续分布曲线，重新确定6类典型岩性的Mg元素和K元素含量，重新建立其Mg-K模型。

利用建立的混积细粒岩岩性Mg-K解释模型对研究区30口井进行岩性连续解释，解释完成后，随机选择一段100个解释点结果，与对应岩心精细描述分析对比，结果如图3所示，100个解释点结果的整体平均符合率达90.5％，其中长石岩屑砂岩、砂屑云岩、云屑砂岩的连续解释符合率为100％，粉细砂岩的连续解释符合率为94.4％，泥晶白云岩的连续解释符合率为83.9％，泥岩的连续解释符合率为64.7％，表明该方法较可靠，可以较好的对现场岩性进行实时判别，可为混积细粒岩现场岩性实时解释及随钻水平井地质导向工作提供地质依据。

本发明使用S1-TITAN便携式现场分析仪获取了连续元素分布曲线，随后，分析元素曲线数据对应深度的六类岩性特征，确定研究区典型岩性的不同元素含量值及其差异性，然后确定出可连续定量解释六种岩性的元素，通过其含量不同，对六类岩性进行定量解释建立了长石岩屑砂岩、粉细砂岩、泥岩、泥晶白云岩、砂屑云岩和云屑砂岩的六类岩性定量判别模型，利用此模型可以对全井段岩性进行连续解释。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.混积细粒岩岩性连续解释模型的建模方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

步骤S1、根据地质条件和研究目标需求，选取研究区连续取心井段岩心，对连续取心井段岩心资料进行系统观察和描述，并获取连续取心井段的岩心元素连续分布曲线；

所述对连续取心井段岩心资料进行系统观察和描述，是对一定长度的取心井连续段的岩心按照一定间隔取样得到多个岩心取样样品，并获得每个岩心取样样品观察描述、岩心铸体薄片资料、岩心扫描电镜资料，岩心的孔隙度、渗透率和含油饱和度分析化验资料，并获取每个取样样品的岩心元素数据进而得到岩心元素录井实验数据；

所述获取连续取心井段的岩心元素连续分布曲线的具体方法为：采用便携式现场分析仪对连续取心井段的岩心以1米8～10个采样点的采样间隔开展岩心元素连续扫描，得到多个采样点的元素资料，进而得到连续取心井段的岩心元素连续分布曲线；

步骤S2、分析步骤S1系统观察和描述的连续取心井段岩心资料对应的岩性特征，确定研究区的典型岩性；具体为：依据步骤S1获得的岩心取样样品观察描述、岩心铸体薄片资料、岩心扫描电镜资料，以及岩心的孔隙度、渗透率和含油饱和度分析化验资料，确定研究区典型岩性的特征，并按照岩性从陆相碎屑岩→混合岩类→碳酸盐岩的沉积演化规律和沃尔索相律，同时结合研究区含油岩性的类别，将研究区的典型岩性分为陆源碎屑岩、过渡岩和碳酸盐岩，陆源碎屑岩分为泥岩、长石岩屑砂岩和粉砂岩，过渡岩分为云质砂岩和砂质云岩，碳酸盐岩分为泥晶云岩和微晶云岩；

步骤S3、依据步骤S1对连续取心井岩心资料的系统观察和描述，确定研究区典型岩性的不同元素含量值及其差异性，确定既能表征研究区所有典型岩性又能区分不同典型岩性差异性的元素，将其作为可连续定量解释研究区典型岩性的元素，定义其为敏感元素；具体方法为：确定研究区的典型岩性与岩心元素录井实验数据的关系，分析每个取样样品的岩心元素数据对应的岩性特征以及不同取样样品的岩心元素数据与典型岩性的对应关系，确定敏感元素为Mg元素和K元素；

步骤S4、去除连续取心井段的岩心连续元素分布曲线的元素含量异常值，并结合连续取心井段的岩心元素连续分布曲线确定长石岩屑砂岩、粉砂岩、云质砂岩、砂质云岩、泥晶云岩和微晶云岩这6类典型岩性中Mg元素和K元素的含量，基于Mg元素和K元素的含量差异，建立六类岩性Mg-K连续解释模型。

2.混积细粒岩岩性连续解释的方法，其特征在于，采用权利要求1所得混积细粒岩岩性连续解释模型，对研究区的混积细粒岩进行岩性连续解释说明。

3.根据权利要求2所述的混积细粒岩岩性连续解释的方法，其特征在于，对于不同研究区的混积细粒岩进行连续解释时，需要获取每个研究区的连续取心井段的岩心元素连续分布曲线，并依据每个研究区的连续取心井段的岩心元素连续分布曲线，重新建立相应的混积细粒岩岩性连续解释模型。