CN112343574B - 一种溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，包括如下步骤：步骤1.根据溶蚀型储层岩石的特点，采用岩性与元素的相关性分析，优选出与岩石组分关系密切的敏感元素；步骤2.通过已钻井的孔隙度(POR)与岩心密度(DEN)开展数据交会分析，将地层岩石区分为无溶蚀、部分溶蚀、溶蚀发育三个区间，对应的POR数值区间范围：POR＜2.2％，2.2％＜POR＜3.5％，POR＞3.5％；步骤3.分区间建立元素计算孔隙度的计算模型。本发明通过已钻井的孔隙度与岩石密度交会，将地层岩石区分为无溶蚀、部分溶蚀、溶蚀发育三个区间，应用XRF元素录井数据采用多元回归分析分区间建立孔隙度的计算模型，计算结果与测井解释的趋势一致，实现钻井过程中获得地层孔隙度的目的。
Description
技术领域
本发明属于录井作业中计算地层岩石孔隙度的模型，针对的工区及地层为川西海相雷口坡组地层的溶蚀型储层。
背景技术
孔隙度是评价地层物性的关键参数之一。对于溶蚀型储层而言，岩石因为被溶蚀会增加岩石内部的连通性。表现为孔隙度增加，溶蚀程度越高，孔隙度的数值越高，代表储层的品质越好，因此孔隙度的高低是决定储层好坏的决定性因素之一，也是钻井过程中迫切需要获取的信息。
但是，目前评价地层孔隙度的手段分为直接与间接两种方式。直接手段为钻取岩心开展实验室的孔隙度试验，根据试验获得岩石的孔隙度数据。间接手段为通过综合测井，应用声波、密度、电阻率等测井数据开展孔隙度计算。
由于测井计算模型会使用区域上的岩心试验数据标定，因此计算效果好，也得到了普遍应用。但是，需要在完钻以后才能开展测井工作，在钻井过程中难以得到结果，同时，由于大量采用大斜度井、水平井，导致测井风险很高，测量价格昂贵。
综上所述，现有技术存在的问题是，现在的技术手段只能在完钻以后通过实验室分析或测井计算获得，无法在钻井过程中获得岩石孔隙度的信息，不能为钻井施工提供储层物性评价的关键信息。
发明内容
为了克服背景技术中的问题，本发明提出一种溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，解决了溶蚀型岩石由于溶蚀程度不一致导致的孔隙度差异大，只能钻后实验室分析或测井计算的难题。
为了实现上述目的，本发明是按照以下方式实现的：
一种溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，包括如下步骤：
步骤1.选取工区内已经完钻井的岩屑样品，用XRF元素录井方法测定岩屑中的元素种类和体积含量，根据溶蚀型储层岩石的特点，采用岩性与单个元素的相关性数据交会分析方法，采用线性回归的方法选择与岩性有一定相关性的元素作为敏感元素，相关系数的平方不低于0.3，后续的应用过程中，从敏感元素中选取全部或部分元素开展分析,敏感元素为Mg、Al、Ca、Si、K、Fe、S、Ti 8种元素；
数据交会是常用的一种数据分析方法，通过交会的相关性来说明这两类数据之间是否存在一定的关联性。因为元素录井能提供20多种元素，哪些元素能用或者不能用，需要有个选择，通过数据交会，先从20多种元素中选出与岩性相关性高的元素，称为敏感元素，后续的数学模型基于选出来的敏感元素开展工作。
步骤2.通过已钻井的孔隙度(POR与岩心密度(DEN)数据交会分析，地层岩石区分为无溶蚀、部分溶蚀、溶蚀发育三个区间，对应的POR数值区间范围：
POR＜2.2％，2.2％＜POR＜3.5％，POR＞3.5％。
表1不同地层类型条件下的POR计算方法
步骤3.在钻井过程中，利用双目镜观察岩屑，没有溶孔的划分为无溶蚀的非储层，有溶孔面孔率1-5％的划分为部分溶蚀的差储层，溶孔面孔率超过5％的划分为溶蚀发育的优质储层。
步骤1和步骤3的岩石或岩屑，不是一回事。步骤1中是整个区域，根据整个区域的地层岩石情况，与已经完成的元素分析进行相关性分析。步骤3是对待要实施本方法的岩石，通过双目镜观察，将岩石划分为不同的区间，为后续选择不同的计算方法提供依据。
步骤4.对于无溶蚀的地层，元素和孔隙度之间基本没有相关性，直接计算的可靠性不高，而此时岩石组分与岩石密度相关性较好，因此首先计算岩石密度，通过密度再计算孔隙度。通过多元回归分析建立视密度DEN计算模型为：
DEN＝2.55+0.014*Mg-0.006*Ca+0.08*Al+0.068*Fe-0.02*Si-0.061*K
(所有的元素均代表体积百分含量)
在视密度求取的基础上，将计算的视密度DEN作为孔隙度模型中的体积密度，借鉴测井密度孔隙度计算模型可实现孔隙度的计算，计算模型为：
POR＝k*(ρm-ρb)/(ρm-ρfl)
式中：
POR——孔隙度，％；
ρm——地层体积密度，g/cm3；
ρb——地层体积密度，g/cm3；
ρfl——地层流体密度，g/cm3；
k——经验系数，无量纲，此处K取值为1。
开展利用元素计算密度(DEN)的工作，利用DEN计算POR的方法，很多文献都有，但是通过元素DEN-POR这个连续的过程，没有开展过。
步骤5.对于部分溶蚀的地层，岩石特征较为复杂，此时有一定程度的溶蚀现象，但POR和DEN受岩石组分、溶蚀程度的双重影响。因此单个元素与POR和DEN的相关性均不好，但通过多元回归方法，建立的POR计算模型相关系数可以达到0.75，具体模型为：
POR＝2.36+0.072*Ca-0.28*Mg-0.74*Al+0.31*S+3.04*K
(所有的元素均代表体积百分含量)
步骤6.对于溶蚀发育的地层，由于溶蚀类型多，选择性与非选择溶蚀并存，孔隙度与岩石组分的关系复杂，因此优先计算视密度DEN，通过多元回归获得DEN的计算模型为：
DEN＝2.702-0.003*Ca-0.002*Mg-0.0068*Al+0.006*Fe-0.002*Si+0.0016*S-0.0065*K
(所有的元素均代表体积百分含量)
该计算模型的相关系数达到0.85，然后采用
POR＝k*(ρm-ρb)/(ρm-ρfl)
式中：
POR——孔隙度，％；
ρm——地层体积密度，g/cm3；
ρb——地层体积密度，g/cm3；
ρfl——地层流体密度，g/cm3；
K取值为40，获得POR计算结果。
进一步的技术方案是，步骤4、步骤6中是通过已经钻井数据分析，建立元素计算岩石密度多元回归方程。
进一步的技术方案是，步骤5直接采用多元回归方法建立元素与孔隙度的回归方程。
本发明的有益效果：
(1)准确性有保障。通过本方法获得结果，与实验室分析、测井计算的结果相关系数在0.75以上，计算结果能够准确反映地层的孔隙度发育特征，为轨迹调整与完井作业及时提供依据。
(2)时效性好。随钻过程中通过XRF元素录井数据就可以计算，不需要单独的取心作业送实验室分析，或者完钻后测井再计算。
(3)性价比高。元素录井的定额为3200元/日，按平均一口井目的层段1000米，钻井周期20天计算，单井费用6.4万元。开展综合测井的费用超过50万元，远远高于本方法的费用。
附图说明
图1为试验井-P井无溶蚀段地层测井孔隙度与XRF元素的计算结果对比效果图；
图2为试验井P-井部分溶蚀段地层测井孔隙度与XRF元素的计算结果对比效果图；
图3为试验井-P井溶蚀发育的地层测井孔隙度用户XRF元素的计算结果对比效果图；
图4为步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚、明白，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
如图4所示，本发明公开一种溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，包括如下步骤：
步骤1.XRF元素录井能获得20种以上的元素含量，元素种类较多，如果全部参与计算，会导致计算量大，计算过程繁琐，不利于应用。因此需要根据录井地溶蚀型储层岩石的特点，开展岩性与元素的相关性分析，优选出敏感元素。具体方法为针对每一种岩性与每一种元素两两交会，采用线性回归的方法求取相关系数，根据相关系数的绝对值大小，优选出溶蚀型地层的敏感元素为Mg、Al、Ca、Si、K、Fe、S、Ti等元素。
岩石是钻井后取得的，测定方法就是XRF元素录井方法，测量的是岩石中的元素种类和体积含量。本发明是基于XRF元素分析获得数据的基础上，建立的利用元素计算孔隙度的方法。
步骤2.通过已钻井岩石的孔隙度(POR)与岩心密度(DEN)数据交会分析，地层岩石可以区分为无溶蚀、部分溶蚀、溶蚀发育三个区间，对应的POR数值区间范围：
1.已钻井就是本区域已经实施过的井，以已经实施过的井为基准来分区间，相当于建立一个区分的标准。
2.数据交会分析就是最常用的数据分析方法，假设有两列数据，以其中一列为x，另一列为y，即可以开展交会分析，excel及各种专业的数据分析软件均可以实现。
表1不同地层类型条件下的POR计算方法
步骤3.利用双目镜观察需要开展孔隙度计算的岩屑，没有溶孔的划分为无溶蚀的非储层，有溶孔面孔率1-5％的划分为部分溶蚀的差储层，溶孔面孔率超过5％的划分为溶蚀发育的优质储层。
步骤4.对于无溶蚀的地层，元素和孔隙度之间基本没有相关性，直接计算的可靠性不高，而此时岩石组分与岩石密度相关性较好，因此首先计算岩石密度，通过密度再计算孔隙度。通过多元回归分析建立视密度DEN计算模型为：
DEN＝2.55+0.014*Mg-0.006*Ca+0.08*Al+0.068*Fe-0.02*Si-0.061*K
(所有的元素均代表体积百分含量)
在视密度求取的基础上，将计算的视密度DEN作为孔隙度模型中的体积密度，借鉴测井密度孔隙度计算模型可实现孔隙度的计算，计算模型为：
POR＝k*(ρm-ρb)/(ρm-ρfl)
式中：
POR——孔隙度，％；
ρm——地层体积密度，g/cm3；
ρb——地层体积密度，g/cm3；
ρfl——地层流体密度，g/cm3；
k——经验系数，无量纲，此处K取值为1。
步骤5.对于部分溶蚀的地层，岩石特征较为复杂，此时有一定程度的溶蚀现象，但POR和DEN受岩石组分、溶蚀程度的双重影响。因此单个元素与POR和DEN的相关性均不好，但通过多元回归方法，建立的POR计算模型相关系数可以达到0.75，具体模型为：
POR＝2.36+0.072*Ca-0.28*Mg-0.74*Al+0.31*S+3.04*K
(所有的元素均代表体积百分含量)
步骤6.对于溶蚀发育的地层，由于溶蚀类型多，选择性与非选择溶蚀并存，孔隙度与岩石组分的关系复杂，因此优先计算视密度DEN，通过多元回归获得DEN的计算模型为：
DEN＝2.702-0.003*Ca-0.002*Mg-0.0068*Al+0.006*Fe-0.002*Si+0.0016*S-0.0065*K
(所有的元素均代表体积百分含量)
该计算模型的相关系数达到0.85，然后采用
POR＝k*(ρm-ρb)/(ρm-ρfl)式中：
POR——孔隙度，％；
ρm——地层体积密度，g/cm3；
ρb——地层体积密度，g/cm3；
ρfl——地层流体密度，g/cm3；
K取值为40，获得POR计算结果。
进一步的技术方案是，步骤4、步骤6中通过已经钻井数据分析，建立元素计算岩石密度多元回归方程。
进一步的技术方案是，步骤5是直接采用多元回归方法建立元素与孔隙度的回归方程。
实施例1：
以实验井P井的XRF元素数据计算孔隙度，与测井计算的孔隙度参数进行对比。
利用双目镜首先把井段区分为无溶蚀、部分溶蚀、溶蚀发育三个不同的级别。
表1试验井P井双目镜观察特征与溶蚀程度分类表
| 顶深(米) | 底深(米) | 双目镜观察特征 | 溶蚀程度 |
| 5745 | 5757 | 无溶孔 | 无溶蚀 |
| 5757 | 5760 | 少量溶孔 | 部分溶蚀 |
| 5760 | 5763 | 溶孔5-8％ | 溶蚀发育 |
| 5763 | 5771 | 无溶孔 | 无溶蚀 |
| 5771 | 5781 | 溶孔5-8％ | 溶蚀发育 |
| 5781 | 5788 | 少量溶孔 | 部分溶蚀 |
| 5788 | 5813 | 无溶孔 | 无溶蚀 |
| 5813 | 5821 | 溶孔5-8％ | 溶蚀发育 |
| 5821 | 5831 | 少量溶孔 | 部分溶蚀 |
| 5831 | 5837 | 溶孔5％ | 溶蚀发育 |
| 5837 | 5854 | 少量溶孔 | 部分溶蚀 |
| 5854 | 5879 | 无溶孔 | 无溶蚀 |
根据溶蚀分类，分别采用不同的计算公式，获得最后的计算结果。
图1、图2、图3是计算结果与测井结果的对比图。采用本方法制作的模型，可以在随钻过程中及时开展计算，获得孔隙度信息，计算的结果与测井基本一致，但时效性高于测井方法与实验室分析方法。通过本发明，在钻井过程中可以得到孔隙度，测井需要等钻完井以后才能开展，实验室分析方法需要取得样品以后送到实验室再开展分析，然后获得结果，时效性是显而易见的。
例如，如果设计井深为6000米，8月20日钻到井深5000米，通过本发明方法，很快就可以知道孔隙度。要想通过测井的方法得到孔隙度，需要等钻至6000米完钻以后开展1-2天的测井作业，再开展测井解释后才能得到，要想通过实验室得到，需要取岩屑样品送到相应的室内实验室，实验室一般距离井场较远，需要的采送样时间在一天以上，排队开展相应的实验分析，时间不确定，极少数情况下可能三五天，绝大多数情况下需要一个月甚至三五个月后才能得到结果。
最后说明的是，以上所述为本发明的优选实施方式，尽管通过上述优选实施例，已经对本发明进行了详细的说明，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种改变，而不偏离本发明的权利要求书所要求的范围。
Claims (5)
1.一种溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，其特征在于，
步骤1.选取工区内完钻井的岩屑样品，用XRF元素录井方法测定岩屑中的元素种类和体积含量，根据溶蚀型储层岩石的特点，采用岩性与单个元素的相关性数据交会分析方法，采用线性回归的方法选择与岩性有一定相关性的元素作为敏感元素，相关系数的平方不低于0.3，后续的应用过程中，从敏感元素中选取全部或部分元素开展分析；
步骤2.通过已钻井的孔隙度与岩心密度的数据进行交会分析，根据密度与孔隙度的变化情况，划分为POR<2.2％，2.2％<POR<3.5％，POR>3.5％三个范围，将地层岩石区分为无溶蚀、部分溶蚀、溶蚀发育三个区间；
步骤3.在钻井过程中，利用双目镜观察需要开展孔隙度计算的岩屑，没有溶孔的划分为无溶蚀的非储层，溶孔面孔率1-5％的划分为部分溶蚀的差储层，溶孔面孔率超过5％的划分为溶蚀发育的优质储层，并根据所述岩屑的所属区间确定对应的计算模型。
2.根据权利要求1所述的溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，其特征在于，敏感元素为Mg、Al、Ca、Si、K、Fe、S、Ti 8种元素。
3.根据权利要求1所述的溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，其特征在于，无溶蚀的地层储层孔隙度的录井计算模型为：
元素和孔隙度之间基本没有相关性，直接计算的可靠性不高，而此时岩石组分与岩石密度相关性较好，因此首先计算岩石密度，通过密度再计算孔隙度，通过多元回归分析建立视密度DEN计算模型为：
DEN＝2.55+0.014*Mg-0.006*Ca+0.08*Al+0.068*Fe-0.02*Si-0.061*K，Mg、Ca、Al、Fe、Si、K均代表体积百分含量；
在视密度求取的基础上，将计算的视密度DEN作为孔隙度模型中的体积密度，借鉴测井密度孔隙度计算模型实现孔隙度的计算，计算模型为：
POR＝k*(ρm-ρb)/(ρm-ρfl)
式中：
POR——孔隙度，％；
ρm——地层体积密度，g/cm3；
ρb——地层体积密度，g/cm3；
ρfl——地层流体密度，g/cm3；
k——经验系数，无量纲，此处K取值为1。
4.根据权利要求1所述的溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，其特征在于，部分溶蚀的地层储层孔隙度的录井计算模型为：
对于部分溶蚀的地层储层，岩石特征较为复杂，此时有一定程度的溶蚀现象，但POR和DEN受岩石组分、溶蚀程度的双重影响，因此单个元素与POR和DEN的相关性均不好，但通过多元回归方法，建立的POR计算模型相关系数达到0.75，具体模型为：
POR＝2.36+0.072*Ca-0.28*Mg-0.74*Al+0.31*S+3.04*K，Mg、Ca、Al、S、K均代表体积百分含量。
5.根据权利要求1所述的溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，其特征在于，溶蚀发育的地层储层孔隙度的录井计算模型为：
由于溶蚀类型多，选择性与非选择溶蚀并存，孔隙度与岩石组分的关系复杂，因此优先计算视密度DEN，通过多元回归获得DEN的计算模型为：
DEN＝2.702-0.003*Ca-0.002*Mg-0.0068*Al+0.006*Fe-0.002*Si+0.0016*S-0.0065*K，Mg、Ca、Al、Fe、Si、S、K均代表体积百分含量；
上述计算模型的相关系数达到0.85，然后采用
POR＝k*(ρm-ρb)/(ρm-ρfl)
式中：
POR——孔隙度，％；
ρm——地层体积密度，g/cm3；
ρb——地层体积密度，g/cm3；
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K取值为40，获得POR计算结果。
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2020
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