CN113125412B - 基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光元素信息的砂岩‑泥岩识别图版识别岩性方法，通过对岩屑样品进行检测，获取目标元素的元素光谱信息；基于元素光谱信息，计算目标元素的光谱数据；基于目标元素的光谱数据，利用预先建立的砂岩‑泥岩识别图版，判断岩屑样品的岩性。上述公开的方法，基于激光诱导击穿光谱，利用砂岩、泥岩中Al、Si、Mn激光信息，根据样品元素信息在砂岩‑‑泥岩识别图版中的分布区域，自动识别样品岩性，帮助现场录井技术人员实现快速准确区分砂岩、泥岩，提高油气资源发现符合率。

Description

基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法

技术领域

本发明涉及石油录井工程技术领域，具体为一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法。

背景技术

砂岩地层是石油天然气资源的主要储层，石油录井施工过程中，为了准确发现和评价油气资源，需要对砂岩和泥岩地层进行准确快速识别。传统的录井技术识别砂岩和泥岩地层是通过现场地质技术人员对钻遇地层岩屑样品进行观察，根据岩屑样品粒径特征确定样品岩性，从而确定钻遇地层是砂岩还是泥岩。

现有技术中，可以通过先建立砂泥岩岩矿组成成分反演的理论基础和解释原则，然后计算岩性特征量参数、岩性特征量指数及衍生解释比值参数，建立砂泥岩岩性识别的评价标准与参数组合，建立砂泥岩岩性识别解释评价模型及流程，最后通过沙泥岩岩性识别解释评价模型对钻井中的岩性进行识别，从而得出钻井中是砂岩还是泥岩。

但是，现有技术在岩屑样品进行处理，识别岩性周期长，不能满足快速钻井技术条件下的岩性识别要求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法，以解决钻井过程中，因识别岩性周期长，而无法快速识别岩性的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法，包括：

步骤1：对岩屑样品进行检测，获取目标元素的元素光谱信息；

步骤2：基于所述元素光谱信息，计算所述目标元素的光谱数据；

步骤3：基于所述目标元素的光谱数据，利用预先建立的砂岩-泥岩识别图版，判断所述岩屑样品的岩性。

优选的，在所述步骤1中，对岩屑样品进行检测，获取目标元素的元素光谱信息，包括：

对岩屑样品进行检测，获取Al、Si和Mn的元素光谱信息。

优选的，所述建立砂岩-泥岩识别图版，包括：

获取多组砂岩和泥岩标准物质样品；

对多组所述砂岩和所述泥岩标准物质样品检测，得到多组所述砂岩和所述泥岩物质样品的元素光谱信息；

基于对所述元素光谱信息的分析，建立砂岩-泥岩识别图版。

优选的，所述基于对所述元素光谱信息的分析，建立砂岩-泥岩识别图版，包括：

基于对所述元素光谱信息的分析，在Al、Si和Mn元素多条激光光谱线中，选出Al元素特征谱线为307.469nm、Si元素特征谱线为288.158nm和Mn元素特征谱线为403.075m；

基于Al、Si和Mn的元素特征谱线，获取对应的光谱数据；

基于所述Al、Si和Mn的光谱数据，以Si/Al的值为横坐标，Si/Mn的值为纵坐标在坐标系中建立的图版。

优选的，所述基于对所述元素光谱信息的分析，建立砂岩-泥岩识别图版，包括：

基于对所述元素光谱信息的分析，在Al、Si和Mn元素多条激光光谱线中，选出Al元素特征谱线为307.469nm、Si元素特征谱线为288.158nm和Mn元素特征谱线为403.075m；

基于Al、Si和Mn的元素特征谱线，获取对应的光谱数据；

基于所述Al、Si和Mn的光谱数据，以Si/Al的值为横坐标，Si/Mn的值为纵坐标在坐标系中建立的图版。

优选的，在所述步骤2中，基于所述元素光谱信息，计算所述目标元素的光谱数据，包括：

基于所述元素光谱信息，获取所述目标元素的多条光谱谱线；

在所述目标元素的多条光谱谱线中确定所述目标元素的特征谱线；

基于所述目标元素的特征谱线确定所述目标元素的光谱数据。

优选的，所述目标元素为Al、Si和Mn，所述Al元素特征谱线为307.469nm，Si元素特征谱线为288.158nm，Mn元素特征谱线为403.075m。

优选的，在所述步骤3中，基于所述目标元素的光谱数据，利用预先建立的砂岩-泥岩识别图版，判断所述岩屑样品的岩性，包括：

基于所述目标元素的光谱数据，确定所述目标元素的光谱数据在预先建立的砂岩-泥岩识别图版位置；

若所述目标元素的光谱数据处于砂岩区域，确定所述岩屑样品为砂岩；

若所述目标元素的光谱数据处于泥岩区域，确定所述岩屑样品为泥岩。

由上述内容可知，本发明公开了一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法，通过对岩屑样品进行检测，获取目标元素的元素光谱信息；基于所述元素光谱信息，计算所述目标元素的光谱数据；基于所述目标元素的光谱数据，利用预先建立的砂岩-泥岩识别图版，判断所述岩屑样品的岩性。上述公开的方法，基于激光诱导击穿光谱，利用砂岩、泥岩中Al、Si、Mn激光信息，根据样品元素信息在砂岩--泥岩识别图版中的分布区域，自动识别样品岩性，帮助现场录井技术人员实现快速准确区分砂岩、泥岩，提高油气资源发现符合率。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法流程图；

图2为本发明实施例提供的砂岩-泥岩识别图版建立的流程图；

图3为本发明实施例提供的如何基于元素光谱信息建立砂岩-泥岩识别图版的流程图；

图4为本发明实施例提供的如何基于元素光谱信息建立砂岩-泥岩识别图版的流程图；

图5为本发明实施例提供的如何基于元素光谱信息计算目标元素的光谱数据的流程图；

图6为本发明实施例提供的另一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法流程图；

图7为本发明实施例提供的砂岩-泥岩识别图版。

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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法，参见图1，为本申请实施例提供的方法流程示意图，包括如下步骤：

步骤1：对岩屑样品进行检测，获取目标元素的元素光谱信息。

在步骤1中，所述目标元素是在岩屑样品中的特定元素，所述目标元素可以为Al、Si和Mn元素，但所述目标元素并不仅限于Al、Si和Mn元素。

需要说明的是，检测设备对岩屑样品进行检测，能够得到岩屑样品中各元素的元素光谱信息，其中，包括了目标元素的元素光谱信息。

还需要说明的是，所述检测设备为ZY-LLA激光岩性分析仪，也可以为其他具备检测岩屑样品中各元素光谱信息的检测设备，并不仅限于ZY-LLA激光岩性分析仪。

步骤2：基于所述元素光谱信息，计算所述目标元素的光谱数据。

在步骤2中，可以基于元素光谱信息，对目标元素的光谱信息进行量化，计算就能够得到目标元素的光谱数据。

步骤3：基于所述目标元素的光谱数据，利用预先建立的砂岩-泥岩识别图版，判断所述岩屑样品的岩性。

在步骤3中，基于目标元素的光谱数据，可以计算出目标元素中Si与Al的比值，以及Si和Mn的比值，通过Si与Al的比值，以及Si和Mn的比值，在预先建立的砂岩-泥岩识别图版中，找到相对应的坐标，横竖坐标所对应的点在泥岩区域，则说明岩屑样品为泥岩，若横竖坐标所对应的点在砂岩区别，则说明岩屑样品为砂岩。

本申请实施例通过对岩屑样品进行检测，获取目标元素的元素光谱信息；基于所述元素光谱信息，计算所述目标元素的光谱数据；基于所述目标元素的光谱数据，利用预先建立的砂岩-泥岩识别图版，判断所述岩屑样品的岩性。上述公开的方法，通过对岩屑样品进行检测分析，并根据得到的目标元素的光谱数据，对目标基于激光诱导击穿光谱，利用砂岩、泥岩中Al、Si、Mn激光信息，根据样品元素信息在砂岩--泥岩识别图版中的分布区域，自动识别样品岩性，帮助现场录井技术人员实现快速准确区分砂岩、泥岩，提高油气资源发现符合率。

优选的，在所述步骤1中，对岩屑样品进行检测，获取目标元素的元素光谱信息，包括：

对岩屑样品进行检测，获取Al、Si和Mn的元素光谱信息。

需要说明的是，在本申请中，对岩屑样品进行检测后，可以获取到Al、Si和Mn的元素光谱信息，但是，获取到的元素并不仅限于Al、Si和Mn。

优选的，如图2所示，所述建立砂岩-泥岩识别图版，包括以下步骤：

步骤21：获取多组砂岩和泥岩标准物质样品。

在步骤21中，所述砂岩和泥岩标准物质样品是指典型的砂岩和泥岩物质，不是那种砂岩与泥岩之间的物质。

需要说明的是，通过一组砂岩和泥岩所建立的砂岩-泥岩识别图版通用性差，以及在对砂岩和泥岩进行检测时，误差无法避免，从而所建立的砂岩-泥岩识别图版不准确，因此，为了保证建立砂岩-泥岩识别图版的准确性，需要对多组砂岩和泥岩标准物质样品提供更多的数据。

步骤22：对多组所述砂岩和所述泥岩标准物质样品检测，得到多组所述砂岩和所述泥岩标准物质样品的元素光谱信息。

在步骤22中，对多组砂岩和泥岩标准物质样品检测时，可以采用ZY-LLA型激光岩性分析仪对每一组砂岩和泥岩标准物质样品进行检测，能够得到每一组砂岩和泥岩的元素光谱信息，而对多组砂岩和泥岩标准物质样品进行检测，就能够得到多组砂岩和泥岩物质样品的元素光谱信息。

需要说明的是，这里的元素光谱信息是指特定元素的光谱信息，在本申请中，特定元素是指Al、Si和Mn，但特定元素并不仅限于Al、Si和Mn，通过对多组砂岩和泥岩标准物质样品检测，就能得到多组砂岩和泥岩标准物质样品的Al、Si和Mn的元素光谱信息。

步骤23：基于对所述元素光谱信息的分析，建立砂岩-泥岩识别图版。

在步骤23中，通过对多组砂岩和泥岩物质样品的元素光谱信息进行分析，优选出Al、Si和Mn各自的特征谱线，通过各自的特征谱线就能建立砂岩-泥岩识别图版。

优选的，在上述步骤23中，基于对所述元素光谱信息的分析，建立砂岩-泥岩识别图版，如图3所示，包括以下步骤：

步骤31：基于对所述元素光谱信息的分析，在Al、Si和Mn元素多条激光光谱线中，选出Al元素特征谱线为307.469nm、Si元素特征谱线为288.158nm和Mn元素特征谱线为403.075m。

在步骤31中，对元素光谱信息进行分析是基于激光诱导击穿光谱理论，基于激光诱导击穿光谱理论对元素光谱信息进行分析后，能够得到Al、Si和Mn元素的多条激光光谱线，再在Al、Si和Mn元素的多条激光光谱线中确定各自确定一条特征谱线，即Al元素特征谱线为307.469nm、Si元素特征谱线为288.158nm和Mn元素特征谱线为403.075m。

步骤32：基于Al、Si和Mn的元素特征谱线，获取对应的光谱数据。

在步骤32中，

步骤33：基于所述Al、Si和Mn的光谱数据，以Si/Al的值为横坐标，Si/Mn的值为纵坐标在坐标系中建立的图版。

在步骤33中，通过Al、Si和Mn的光谱数据，可以计算Si与Al的比值，以及Si与Mn的比值，并在二维直角坐标系中，将Si与Al的比值作为横坐标，将Si与Mn的比值作为纵坐标，砂岩中Si与Al的比值以及Si与Mn的比值在坐标系中所对应的区域则表示该区域都为砂岩，而泥岩中Si与Al的比值以及Si与Mn的比值在坐标系中所对应的区域则表示该区域都为泥岩。

优选的，在上述步骤23中，基于对所述元素光谱信息的分析，建立砂岩-泥岩识别图版，如图4所示，包括以下步骤：

步骤41：基于对所述元素光谱信息的分析，在Al、Si和Mn元素多条激光光谱线中，选出Al元素特征谱线为307.469nm、Si元素特征谱线为288.158nm和Mn元素特征谱线为403.075m。

步骤42：基于Al、Si和Mn的元素特征谱线，获取对应的光谱数据。

步骤43：基于所述Al、Si和Mn的光谱数据，以Si/Al的值为横坐标，Si/Mn的值为纵坐标在坐标系中建立的图版。

需要说明的是，步骤41至步骤43的执行原理及具体执行过程，与如图3所示的步骤31至步骤33的执行原来及具体执行过程相同，可参加上述描述，这里不再进行赘述。

优选的，在所述步骤2中，基于所述元素光谱信息，计算所述目标元素的光谱数据，如图5所示，包括：

步骤51：基于所述元素光谱信息，获取所述目标元素的多条光谱谱线。

在步骤51中，可根据激光诱导击穿光谱理论，对元素光谱信息进行分析，就能得到目标元素的多条光谱谱线。

步骤52：在所述目标元素的多条光谱谱线中确定所述目标元素的特征谱线。

在步骤52中，所述目标元素的特征谱线是在目标元素的多条光谱谱线中优选出能代表该目标元素的谱线。

步骤53：基于所述目标元素的特征谱线确定所述目标元素的光谱数据。

在步骤53中，

优选的，在所述步骤3中，基于所述目标元素的光谱数据，利用预先建立的砂岩-泥岩识别图版，判断所述岩屑样品的岩性，包括：

基于所述目标元素的光谱数据，确定所述目标元素的光谱数据在预先建立的砂岩-泥岩识别图版位置；

若所述目标元素的光谱数据处于砂岩区域，确定所述岩屑样品为砂岩；

若所述目标元素的光谱数据处于泥岩区域，确定所述岩屑样品为泥岩。

需要说明的是，在已知目标元素的光谱数据情况下，通过计算目标元素之间的比值，将得到的数据代入预先建立的砂岩-泥岩识别图版中，可以在砂岩-泥岩识别图版中找到一个坐标点，若该坐标点处于砂岩区域，则说明岩屑样品为砂岩，若该坐标点处于泥岩区域，则说明岩屑样品为泥岩。

综合上述实施例公开的方法，下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法，包括以下步骤：

首先建立激光元素信息砂岩--泥岩识别图版；然后利用ZY-LLA型激光岩性分析仪检测样品元素信息；再量化Al、Si和Mn元素相对激光信息；最后利用砂岩--泥岩识别图版，识别样品是砂岩还是泥岩。

本发明的所使用的ZY-LLA型激光岩性分析仪为中石化中原石油工程有限公司录井公司研制的激光岩性分析仪。该ZY-LLA型激光岩性一种激光岩性自动识别包括控制器、工控机、光谱仪、激光器、样品台和电源，激光器通过光纤与样品台相连，样品台通过光纤与光谱仪相连，光谱仪通过数据线与控制器的输入端相连，控制器的输出端通过数据线与工控机相连，控制器、工控机、光谱仪和激光器分别通过电源线与电源相连，可以检测岩石样品中各种元素的激光谱图信息。

本发明基于激光诱导击穿光谱，利用砂岩、泥岩中Al、Si和Mn元素光谱信息，根据样品元素光谱信息在砂岩--泥岩识别图版中的分布区域，自动识别样品岩性，帮助现场录井技术人员实现快速准确区分砂岩、泥岩，提高油气资源发现符合率。

参考图6，本申请的基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法，具体步骤为：

1.建立激光元素信息砂岩--泥岩识别图版。

1.1采集包含有砂岩、泥岩的国家标准物质样品不少于50个，利用ZY-LLA型激光岩性分析仪对每个样品进行检测，采集样品的元素光谱信息。

1.2量化Al、Si和Mn元素相对激光信息。

根据相关地质理论，利用样品中Al、Si和Mn元素含量信息，可以有效划分砂岩、泥岩。

a.优选Al、Si、Mn元素激光特征谱线。

根据激光诱导击穿光谱理论，Al、Si、Mn元素具有多条激光光谱谱线，为提高计算效率，优选出Al元素特征谱线为307.469nm、Si元素特征谱线为288.158nm、Mn元素特征谱线为403.075m。

b.量化Al、Si、Mn元素激光信息。

根据样品Al、Si、Mn元素特征谱线对应的激光光谱数据，分别计算Si/Al、Si/Mn的值，该样品在砂岩--泥岩识别图版中对应坐标为(Si/Mn，Si/Al)。

1.3建立激光元素信息砂岩--泥岩识别图版。

统计所有样品的Si/Al、Si/Mn规律关系，根据已知样品岩性信息，以Si/Mn为横坐标轴、Si/Al为纵坐标轴建立图版。

根据统计规律，划分砂岩、泥岩分布区域，如图7所示，在0.1≤Si/Mn≤3且0.1≤Si/Al≤5.5区域内样品岩性为泥页岩，其他区域为砂岩。

2.检测样品元素信息。

重复步骤1.1，利用ZY-LLA型激光岩性分析仪对待识别岩性的岩屑样品进行检测，采集岩屑样品的元素光谱信息。

重复步骤1.2，量化岩屑样品Al、Si、Mn元素激光信息，得到该岩屑样品在砂岩--泥岩识别图版中对应坐标为(Si/Mn，Si/Al)。

3.利用砂岩--泥岩识别图版，识别砂岩、泥岩。

根据待识别岩屑样品坐标信息在砂岩--泥岩识别图版中的区域，自动判断该岩屑样品的岩性为砂岩还是泥岩。

采用上述砂岩和泥岩识别方法在6口井中识别189个砂泥岩岩屑样品，识别结论与录井综合解释成果对比，实现了砂岩、泥岩的快速准确识别，为现场地质技术人员提高录井剖面符合率提供了技术支持。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种基于激光元素信息的砂岩-泥岩识别图版识别岩性方法，其特征在于，包括：

基于标准物质样品中目标元素的光谱数据，以Si/Mn为横坐标轴、Si/Al为纵坐标轴，建立砂岩-泥岩识别图版，划分砂岩、泥岩分布区域；

步骤1：对岩屑样品进行检测，获取目标元素的元素光谱信息；所述目标元素为Al、Si和Mn；

步骤2：基于所述目标元素的元素光谱信息，计算所述目标元素的光谱数据；包括：计算Si与Al的比值，以及Si和Mn的比值；

步骤3：基于所述目标元素的光谱数据，利用预先建立的砂岩-泥岩识别图版，判断所述岩屑样品的岩性；包括：通过Si与Al的比值，以及Si和Mn的比值，在预先建立的砂岩-泥岩识别图版中，找到相对应的坐标，在0.1≤Si/Mn≤3且0.1≤Si/Al≤5.5区域内样品岩性为泥岩，其他区域为砂岩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立砂岩-泥岩识别图版，包括：

获取多组砂岩和泥岩标准物质样品；

对多组所述砂岩和所述泥岩标准物质样品检测，得到多组所述砂岩和所述泥岩标准物质样品的元素光谱信息；

基于对所述元素光谱信息的分析，建立砂岩-泥岩识别图版。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于对所述元素光谱信息的分析，建立砂岩-泥岩识别图版，包括：

基于对所述元素光谱信息的分析，在Al、Si和Mn元素多条激光光谱线中，选出Al元素特征谱线为307.469nm、Si元素特征谱线为288.158nm和Mn元素特征谱线为403.075m；

基于Al、Si和Mn的元素特征谱线，获取对应的光谱数据；

基于所述Al、Si和Mn的光谱数据，以Si/Al的值为横坐标，Si/Mn的值为纵坐标在坐标系中建立图版。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，基于所述元素光谱信息，计算所述目标元素的光谱数据，包括：

基于所述元素光谱信息，获取所述目标元素的多条光谱谱线；

在所述目标元素的多条光谱谱线中确定所述目标元素的特征谱线；

基于所述目标元素的特征谱线确定所述目标元素的光谱数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标元素为Al、Si和Mn，所述Al元素特征谱线为307.469nm，Si元素特征谱线为288.158nm，Mn元素特征谱线为403.075m。

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