CN113047831B - 一种页岩层序划分方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩层序划分方法，包括以下步骤：收集目标页岩的测井资料或录井资料，获得目的层段的元素数据；根据所述元素数据确定目的层段的层序划分指标的数值；根据所述层序划分指标的数值确定所述目的层段对应的指标特征；根据所述指标特征确定所述目的层段的层序。本发明通过充分利用已有的资料获得页岩的元素资料，利用元素及元素组合对页岩层序进行精确划分，能够为页岩勘探提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及非常规油气勘探技术领域，特别涉及一种页岩层序划分方法。
背景技术
页岩油气是一种重要的非常规油气资源，近些年来，以页岩油气为代表的非常规油气勘探正在大规模开展，确定页岩的层序有助于预测页岩的有利层段，为页岩油气勘探提供技术支撑。
现有技术中，经典层序地层理论对碎屑岩、碳酸盐岩地层层序划分方法进行了深入分析，并指导了常规油气勘探，然而对于页岩的地层层序划分方法，经典层序地层理论并没有涉及，另外页岩相对均质，无法用经典层序地层理论提出的层序界面识别方法来对页岩层序进行划分，因此，目前亟需一种有效的页岩层序划分方法来指导勘探的进一步进行。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种页岩层序划分方法。
本发明的技术方案如下：
一种页岩层序划分方法，包括以下步骤：
收集目标页岩的测井资料或录井资料，获得目的层段的元素数据；
根据所述元素数据确定目的层段的层序划分指标的数值；
根据所述层序划分指标的数值确定所述目的层段对应的指标特征；
根据所述指标特征确定所述目的层段的层序。
作为优选，所述元素数据包括氧化还原环境指标元素、古水深指标元素、古水体盐度指标元素、陆源输入量指标元素中的任意一种或多种。
作为优选，所述氧化还原环境指标元素包括铁元素和硫元素；所述古水深指标元素包括锰元素、铁元素、以及钛元素；所述古水体盐度指标元素包括锶元素和钡元素；所述陆源输入量指标元素包括铝元素和钛元素。
作为优选，所述层序划分指标包括氧化还原环境指标、古水深指标、古水体盐度指标、陆源输入量指标中的任意一种或多种；
所述氧化还原环境指标为黄铁矿矿化度，所述黄铁矿矿化度的数值通过下式进行计算：
DOPT＝(55.85/64.13)×Ss/Fes (1)
式中：DOPT为黄铁矿矿化度；Ss为硫元素含量；Fes为Fe元素含量；
所述古水深指标的数值通过计算锰元素与铁元素的比值一、以及锰元素与钛元素的比值二获得；
所述古水体盐度指标的数值通过计算锶元素与钡元素的比值三获得；
所述陆源输入量指标的数值为铝元素和钛元素的含量。
作为优选，所述氧化还原环境指标的指标特征判断标准为：
当DOPT≤0.42时，所述目的层段在含氧环境中；
当0.42＜DOPT≤0.75时，所述目的层段在无H2S的厌氧环境中；
当DOPT＞0.75时，所述目的层段在有H2S的厌氧环境中；
根据所述氧化还原环境指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：
当目的层段从下至上由无H2S的厌氧环境转换为含氧环境、或由有H2S的厌氧环境转换为含氧环境或无H2S的厌氧环境时，所述目的层段为反旋回；
当目的层段从下至上由含氧环境转换为无H2S的厌氧环境或有H2S的厌氧环境、或由无H2S的厌氧环境转换为有H2S的厌氧环境时，所述目的层段为正旋回。
作为优选，所述古水深指标的指标特征判断标准为：
当0＜比值一≤0.004，且0/或＜比值二≤0.05时，所述目的层段水体深度较浅；
当0.004＜比值一≤0.008，且/或0.05＜比值二≤0.1时，所述目的层段水体深度中等；
当比值一＞0.008，且/或比值二＞0.1时，所述目的层段水体深度较深；
根据所述古水深指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：
当目的层段从下至上由水体深度中等转换为水体深度较浅、或由水体深度较深转换为水体深度较浅或水体深度中等时，所述目的层段为反旋回；
当目的层段从下至上由水体深度较浅转换为水体深度中等或水体深度较深、或由水体深度中等转换为水体深度较深时，所述目的层段为正旋回。
作为优选，所述古水体盐度指标的指标特征判断标准为：
当比值三≤0.6时，所述目的层段盐度较低；
当0.6＜比值三≤1.0时，所述目的层段盐度中等；
当比值三＞1.0时，所述目的层段盐度较高；
根据所述古水体盐度指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：
当目的层段从下至上由盐度中等转换为盐度较低、或由盐度较高转换为盐度较低或盐度中等时，所述目的层段为反旋回；
当目的层段从下至上由盐度较低转换为盐度中等或盐度较高、或由盐度中等转换为盐度较高时，所述目的层段为正旋回。
作为优选，所述陆源输入量指标的指标特征判断标准为：
当0vol.％＜铝元素含量≤1vol.％，且/或0vol.％＜钛元素含量≤0.1vol.％时，所述目的层段陆源输入量较低；
当1vol.％＜铝元素含量≤4vol.％，且/或0.1vol.％＜钛元素含量≤0.4vol.％时，所述目的层段陆源输入量中等；
当铝元素含量＞4vol.％，且/或钛元素含量＞0.4vol.％时，所述目的层段陆源输入量较高；
根据所述陆源输入量指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：
当目的层段从下至上由陆源输入量较低转换为陆源输入量中等或陆源输入量较高、或由陆源输入量中等转换为陆源输入量较高时，所述目的层段为反旋回；
当目的层段从下至上由陆源输入量中等转换为陆源输入量较低、或由陆源输入量较高转换为陆源输入量较低或陆源输入量中等时，所述目的层段为正旋回。
作为优选，各指标重要程度从强至弱依次为古水深指标、氧化还原环境指标、陆源输入量指标、古水体盐度指标。
本发明的有益效果是：
本发明充分利用了已有的元素资料，对均质性较强的页岩展开层序精确划分，为页岩油气勘探提供技术支撑。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个具体实施例中根据氧化还原环境指标划分页岩层序的结果示意图；
图2为本发明一个具体实施例中根据古水深指标划分页岩层序的结果示意图；
图3为本发明一个具体实施例中根据古水体盐度指标划分页岩层序的结果示意图；
图4为本发明一个具体实施例中根据陆源输入量指标划分页岩层序的结果示意图；
图5为本发明一个具体实施例中综合四个指标划分页岩层序的结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本发明提供一种页岩层序划分方法，包括以下步骤：
S1：收集目标页岩的测井资料或录井资料，获得目的层段的元素数据；所述元素数据包括氧化还原环境指标元素、古水深指标元素、古水体盐度指标元素、陆源输入量指标元素中的任意一种或多种；所述氧化还原环境指标元素包括铁元素和硫元素；所述古水深指标元素包括锰元素、铁元素、以及钛元素；所述古水体盐度指标元素包括锶元素和钡元素；所述陆源输入量指标元素包括铝元素和钛元素。
在一个具体的实施例中，目标页岩的元素测井资料每隔0.125m一个数据点。在另一个具体的实施例中，目标页岩没有元素测井资料，收集该目标页岩的录井资料，所述录井资料是对岩芯或者岩屑每隔0.3m取样进行元素分析，从而获得研究目的层段的元素数据。
S2：根据所述元素数据确定目的层段的层序划分指标的数值；所述层序划分指标包括氧化还原环境指标、古水深指标、古水体盐度指标、陆源输入量指标中的任意一种或多种。
需要说明的是，所述层序划分指标是根据步骤S1能够通过测井资料或录井资料获得的元素数据进行确定的，若只有铁元素和硫元素的数据，则本步骤的层序划分指标就仅选择氧化还原环境指标；若只有铁元素、硫元素、锰元素、以及钛元素的数据，则本步骤的层序划分指标可选择氧化还原环境指标和/或古水深指标，依次类推，选择的指标越多，页岩油气勘探开发最有利的层段判断越精准。另外，各指标重要程度从强至弱依次为古水深指标、氧化还原环境指标、陆源输入量指标、古水体盐度指标。
所述氧化还原环境指标为黄铁矿矿化度，所述黄铁矿矿化度的数值通过下式进行计算：
DOPT＝(55.85/64.13)×Ss/Fes (1)
式中：DOPT为黄铁矿矿化度；Ss为硫元素含量；Fes为Fe元素含量；
所述古水深指标的数值通过计算锰元素与铁元素的比值一、以及锰元素与钛元素的比值二获得；
所述古水体盐度指标的数值通过计算锶元素与钡元素的比值三获得；
所述陆源输入量指标的数值为铝元素和钛元素的含量。
S3：根据所述层序划分指标的数值确定所述目的层段对应的指标特征；
(1)所述氧化还原环境指标的指标特征判断标准为：
当DOPT≤0.42时，所述目的层段在含氧环境(包括常氧相(氧气浓度大于2mL/L)和贫氧相(氧气浓度为0.2-2mL/L))中；
当0.42＜DOPT≤0.75时，所述目的层段在无H2S的厌氧环境(氧气浓度为0-0.2mL/L)中；
当DOPT＞0.75时，所述目的层段在有H2S的厌氧环境(氧气浓度为0mL/L)中；
(2)所述古水深指标的指标特征判断标准为：
当0＜比值一≤0.004，且/或0＜比值二≤0.05时，所述目的层段水体深度较浅；
当0.004＜比值一≤0.008，且/或0.05＜比值二≤0.1时，所述目的层段水体深度中等；
当比值一＞0.008，且/或比值二＞0.1时，所述目的层段水体深度较深；
(3)所述古水体盐度指标的指标特征判断标准为：
当比值三≤0.6时，所述目的层段盐度较低(代表陆相淡水沉积)；
当0.6＜比值三≤1.0时，所述目的层段盐度中等(代表半咸水的海陆过渡相沉积)；
当比值三＞1.0时，所述目的层段盐度较高(代表海相(咸化湖泊)咸水沉积)；
(4)所述陆源输入量指标的指标特征判断标准为：
当0vol.％＜铝元素含量≤1vol.％，且/或0vol.％＜钛元素含量≤0.1vol.％时，所述目的层段陆源输入量较低；
当1vol.％＜铝元素含量≤4vol.％，且/或0.1vol.％＜钛元素含量≤0.4vol.％时，所述目的层段陆源输入量中等；
当铝元素含量＞4vol.％，且/或钛元素含量＞0.4vol.％时，所述目的层段陆源输入量较高；
S4：根据所述指标特征确定所述目的层段的层序。
(1)根据所述氧化还原环境指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：
当目的层段从下至上由无H2S的厌氧环境转换为含氧环境、或由有H2S的厌氧环境转换为含氧环境或无H2S的厌氧环境时，所述目的层段为反旋回；
当目的层段从下至上由含氧环境转换为无H2S的厌氧环境或有H2S的厌氧环境、或由无H2S的厌氧环境转换为有H2S的厌氧环境时，所述目的层段为正旋回。
(2)根据所述古水深指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：
当目的层段从下至上由水体深度中等转换为水体深度较浅、或由水体深度较深转换为水体深度较浅或水体深度中等时，所述目的层段为反旋回；
当目的层段从下至上由水体深度较浅转换为水体深度中等或水体深度较深、或由水体深度中等转换为水体深度较深时，所述目的层段为正旋回。
(3)根据所述古水体盐度指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：
当目的层段从下至上由盐度中等转换为盐度较低、或由盐度较高转换为盐度较低或盐度中等时，所述目的层段为反旋回；
当目的层段从下至上由盐度较低转换为盐度中等或盐度较高、或由盐度中等转换为盐度较高时，所述目的层段为正旋回。
(4)根据所述陆源输入量指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：
当目的层段从下至上由陆源输入量较低转换为陆源输入量中等或陆源输入量较高、或由陆源输入量中等转换为陆源输入量较高时，所述目的层段为反旋回；
当目的层段从下至上由陆源输入量中等转换为陆源输入量较低、或由陆源输入量较高转换为陆源输入量较低或陆源输入量中等时，所述目的层段为正旋回。
在一个具体的实施例中，以二叠系乐平组的页岩为例，该页岩的层序划分方法，包括以下步骤：
(1)通过其测井资料或录井资料获得其铁元素、硫元素、锰元素、钛元素、锶元素、钡元素、铝元素的含量数据。
(2)计算该页岩各深度的DOPT值、锰元素与铁元素的比值一、锰元素与钛元素的比值二、锶元素与钡元素的比值三。
(3)根据步骤(2)计算得到的值，结合本发明的氧化还原环境指标的指标特征判断标准可以得到乐平组2721-2737m的氧化还原环境为厌氧非硫化相，2711-2721m的氧化还原环境为厌氧硫化相，2683-2711m的氧化还原环境为常氧相或贫氧相；根据本发明的氧化还原环境指标的指标特征判断目的层段的层序标准可以得到乐平组2711-2737m的层序为正旋回，乐平组2683-2711m的层序为反旋回，结果如图1所示。
(4)根据步骤(2)计算得到的值，结合本发明的古水深指标的指标特征判断标准可以得到乐平组2720-2737m的相对古水深中等，2711-2720m的相对古水深较深，2683-2711m的相对古水深较浅；根据本发明的古水深指标的指标特征判断目的层段的层序标准可以得到乐平组2711-2737m的层序为正旋回，乐平组2683-2711m的层序为反旋回，结果如图2所示。
(5)根据步骤(2)计算得到的值，结合本发明的古水体盐度指标的指标特征判断标准可以得到乐平组2718-2737m为咸水(盐度中等)，2711-2718m为咸水(盐度较高)，2683-2711m为淡水(盐度较低)；根据本发明的古水体盐度指标的指标特征判断目的层段的层序标准可以得到乐平组2711-2737m的层序为正旋回，乐平组2683-2711m的层序为反旋回，结果如图3所示。
(6)根据步骤(1)钛元素和铝元素的含量，结合本发明的陆源输入量指标的指标特征判断标准可以得到乐平组2718-2737m的陆源相对输入量中等，2711-2718m的的陆源相对输入量较低，2683-2711m的陆源相对输入量较高；根据本发明的陆源输入量指标的指标特征判断目的层段的层序标准可以得到乐平组2711-2737m的层序为正旋回，乐平组2683-2711m的层序为反旋回，结果如图4所示。
(7)综合步骤(3)-步骤(6)获得的结果，将二叠系乐平组分为三段，其中2720-2736m为一段、2711-2720m为二段、2684-2711m为三段，2711-2737m的层序为反旋回，2683-2711m的层序为正旋回，结果如图5所示。氧化还原环境指标、古水深指标、古水体盐度指标最高的层段，或者陆源输入量最低的层段(即二段)，为页岩油气勘探开发最有利的层段。
(8)测试所述二叠系乐平组的有机碳含量，结果如图5所示。从图5可以看出，二段的有机碳含量最高，证明了本发明选择层段的准确性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种页岩层序划分方法，其特征在于，包括以下步骤：
收集目标页岩的测井资料或录井资料，获得目的层段的元素数据；所述元素数据包括氧化还原环境指标元素、古水深指标元素、古水体盐度指标元素、陆源输入量指标元素中的任意一种或多种；所述氧化还原环境指标元素包括铁元素和硫元素；所述古水深指标元素包括锰元素、铁元素、以及钛元素；所述古水体盐度指标元素包括锶元素和钡元素；所述陆源输入量指标元素包括铝元素和钛元素；
根据所述元素数据确定目的层段的层序划分指标的数值，所述层序划分指标包括氧化还原环境指标、古水深指标、古水体盐度指标、陆源输入量指标中的任意一种或多种；
根据所述层序划分指标的数值确定所述目的层段对应的指标特征；
根据所述指标特征确定所述目的层段的层序；
所述氧化还原环境指标为黄铁矿矿化度，所述黄铁矿矿化度的数值通过下式进行计算：
DOPT＝(55.85/64.13)×Ss/Fes (1)
式中：DOPT为黄铁矿矿化度；Ss为硫元素含量；Fes为Fe元素含量；
所述氧化还原环境指标的指标特征判断标准为：当DOPT≤0.42时，所述目的层段在含氧环境中；当0.42＜DOPT≤0.75时，所述目的层段在无H2S的厌氧环境中；当DOPT＞0.75时，所述目的层段在有H2S的厌氧环境中；
根据所述氧化还原环境指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：当目的层段从下至上由无H2S的厌氧环境转换为含氧环境、或由有H2S的厌氧环境转换为含氧环境或无H2S的厌氧环境时，所述目的层段为反旋回；当目的层段从下至上由含氧环境转换为无H2S的厌氧环境或有H2S的厌氧环境、或由无H2S的厌氧环境转换为有H2S的厌氧环境时，所述目的层段为正旋回；
所述古水深指标的数值通过计算锰元素与铁元素的比值一、以及锰元素与钛元素的比值二获得；
所述古水深指标的指标特征判断标准为：当0＜比值一≤0.004，且/或0＜比值二≤0.05时，所述目的层段水体深度较浅；当0.004＜比值一≤0.008，且/或0.05＜比值二≤0.1时，所述目的层段水体深度中等；当比值一＞0.008，且/或比值二＞0.1时，所述目的层段水体深度较深；
根据所述古水深指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：当目的层段从下至上由水体深度中等转换为水体深度较浅、或由水体深度较深转换为水体深度较浅或水体深度中等时，所述目的层段为反旋回；当目的层段从下至上由水体深度较浅转换为水体深度中等或水体深度较深、或由水体深度中等转换为水体深度较深时，所述目的层段为正旋回；
所述古水体盐度指标的数值通过计算锶元素与钡元素的比值三获得；
所述古水体盐度指标的指标特征判断标准为：当比值三≤0.6时，所述目的层段盐度较低；当0.6＜比值三≤1.0时，所述目的层段盐度中等；当比值三＞1.0时，所述目的层段盐度较高；
根据所述古水体盐度指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：当目的层段从下至上由盐度中等转换为盐度较低、或由盐度较高转换为盐度较低或盐度中等时，所述目的层段为反旋回；当目的层段从下至上由盐度较低转换为盐度中等或盐度较高、或由盐度中等转换为盐度较高时，所述目的层段为正旋回；
所述陆源输入量指标的数值为铝元素和钛元素的含量；
所述陆源输入量指标的指标特征判断标准为：当0vol.％＜铝元素含量≤1vol.％，且/或0vol.％＜钛元素含量≤0.1vol.％时，所述目的层段陆源输入量较低；当1vol.％＜铝元素含量≤4vol.％，且/或0.1vol.％＜钛元素含量≤0.4vol.％时，所述目的层段陆源输入量中等；当铝元素含量＞4vol.％，且/或钛元素含量＞0.4vol.％时，所述目的层段陆源输入量较高；
根据所述陆源输入量指标的指标特征判断所述目的层段的层序标准为：当目的层段从下至上由陆源输入量较低转换为陆源输入量中等或陆源输入量较高、或由陆源输入量中等转换为陆源输入量较高时，所述目的层段为反旋回；当目的层段从下至上由陆源输入量中等转换为陆源输入量较低、或由陆源输入量较高转换为陆源输入量较低或陆源输入量中等时，所述目的层段为正旋回。
2.根据权利要求1所述的页岩层序划分方法，其特征在于，各指标重要程度从强至弱依次为古水深指标、氧化还原环境指标、陆源输入量指标、古水体盐度指标。
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