CN114594227B - 页岩储层的粘土含量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种页岩储层的粘土含量检测方法，属于页岩气勘探开发技术领域。方法包括：检测无铀伽玛、电阻率、地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度以及粘土的中子值；根据无铀伽玛与电阻率的对数值，获取粘土含量；根据地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度、粘土的束缚水含量，获取粘土中阳离子交换能力；根据粘土的束缚水含量，获取粘土含氢指数；根据阳离子交换能力以及粘土含氢指数，测得粘土中不同矿物的组成；根据粘土中不同矿物的组成，获取粘土中不同矿物的相对比例；根据粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分。本申请应用常规测井手段快速直接的获取粘土含量，且准确性高。
Description
技术领域
本申请涉及页岩气勘探开发技术领域，特别涉及一种页岩储层的粘土含量检测方法。
背景技术
页岩气的勘探开发和大规模的经济开采，必然大量钻水平井、丛式井，同时为节约成本，不可能再大段的取心和录取的测井项目，因此，大量的特殊测井项目如元素俘获、核磁共振、声波扫描、电成像等在开发阶段几乎很少测井，甚至不测井。因此，页岩气进入产能建设阶段，页岩气水平井将面临的较少的测量项目。而常规测井准确获取页岩储层复杂的矿物含量较为困难，需要找到一种简化的测井岩石物理检测模式，利用探井岩心实验分析矿物含量数据和ECS测井，刻度常规测井建立不同矿物的获取方法，进一步推广应用于页岩气水平井，能解决常规测井检测的页岩储层的方法，形成常规测井页岩气检测技术，从而解决实际生产问题，进一步降低页岩气勘探开发成本。
粘土含量的测定对于页岩储层性质的判断有重要影响。因为海相页岩含有大量的放射性铀元素，总伽马不能真实的反映地层粘土含量，因此一般采用无铀伽马曲线获取页岩储层粘土总量，同样与常规储层获取粘土含量也可以采用Th或K的含量来获取一样，应用这些能谱曲线也能解决页岩储层粘土含量问题。尽管ECS能够识别粘土、石英、碳酸盐岩总的含量，但因地区差异，其ECS处理出的矿物成分只能代表一种趋势，而不是真实的矿物含量，可见目前的粘土含量测定方法的精度存在不足。
发明内容
本申请实施例提供了一种页岩储层的粘土含量检测方法，实现了利用常规测井手段检测出粘土含量，并提高粘土含量检测的准确性。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种页岩储层的粘土含量检测方法，所述方法应用于计算机设备，所述方法包括：
检测无铀伽玛、电阻率、地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度以及粘土的中子值；
根据所述无铀伽玛与所述电阻率的对数值，获取粘土含量；
根据所述地层水矿化度、所述粘土骨架密度、所述粘土密度、所述岩石总孔隙度、粘土的束缚水含量，获取粘土中阳离子交换能力；
根据所述粘土的束缚水含量，获取粘土含氢指数；
根据所述阳离子交换能力以及所述粘土含氢指数，测得粘土中不同矿物的组成；
根据所述粘土中不同矿物的组成，获取粘土中不同矿物的相对比例；
根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分。
在一些实施例中，所述根据所述无铀伽玛与所述电阻率的对数值，获取粘土含量，包括：
采用以下公式获取粘土含量；
Vsh＝0.4+0.0022×KTH-0.176×LogRT；
其中，Vsh表示粘土含量，％；KTH表示无铀伽马，API；LogRT表示电阻率的对数值，小数。
在一些实施例中，所述根据所述地层水矿化度、所述粘土骨架密度、所述粘土密度、所述岩石总孔隙度、粘土的束缚水含量，获取粘土中阳离子交换能力，包括：
采用以下公式获取粘土中阳离子交换能力；
其中，CECT表示粘土阳离子交换能力，meg/100g；SAL表示地层水矿化度，当量l-1；ρMACL表示粘土骨架密度，g/cm3；ρCL表示粘土密度，g/cm3；ФT表示岩石总孔隙度，％；BWT表示100％粘土的束缚水含量。
在一些实施例中，所述根据所述粘土的束缚水含量，获取粘土含氢指数，包括：
采用以下公式获取粘土含氢指数：
HI＝Ncl-BWT；
其中，HI表示粘土含氢指数，Ncl表示粘土的中子值，％。
在一些实施例中，所述根据所述阳离子交换能力以及所述粘土含氢指数，测得粘土中不同矿物的组成，包括：
采用以下公式获取粘土中不同矿物的组成：
其中，TMI表示蒙脱石+伊利石含量，％；HICK表示粘土含氢指数极大值，％；CECM和CECI分别表示蒙脱石和伊利石的阳离子交换值，mmol/g。
在一些实施例中，所述根据所述粘土中不同矿物的组成，获取粘土中不同矿物的相对比例，包括：
采用以下公式，获取蒙脱石与伊利石的相对比值
其中，TMIR表示蒙脱石与伊利石的相对比值；
采用以下公式，获取绿泥石与高岭石的相对比值
其中，TCKR表示绿泥石与高岭石的相对比值。
在一些实施例中，所述根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取蒙脱石的含量；
TMON＝TMIR×TMI；
其中，TMON表示蒙脱石的含量。
在一些实施例中，所述根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取伊利石的含量；
TILL＝TMI-TMON；
其中，TILL表示伊利石的含量。
在一些实施例中，所述根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取绿泥石的含量；
TCHK＝TCKR(1-TMI)；
其中，TCHK表示绿泥石的含量。
在一些实施例中，所述根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取高岭石的含量；
TAK＝1-TMI-TCHK；
其中，TAK表示高岭石的含量。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请提供一种页岩储层的粘土含量检测方法，应用常规测井手段获得的一些数据，即可快速直接的获取粘土含量，简化粘土检测的步骤，因此提高粘土检测的效率。并且，经过实验证明，本申请检测出的粘土含量与XRD(X衍射)的岩心粘土含量一致性非常好，相对误差在5％左右，提高粘土含量检测的准确性，满足页岩储层的地质检测要求。本申请为后续页岩气水平井快速检测复杂矿物含量提供解决方法，为水平井压裂分段优化提供技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种页岩储层的粘土含量检测方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的一种岩心粘土含量与无铀伽马关系图；
图3是本申请实施例提供的一种岩心粘土含量与电阻率对数值关系图；
图4是本申请实施例提供的一种获取粘土含量与ECS法及岩心数据对比图；
图5是相关技术提供的一种分析地质的Th-K交会图；
图6是本申请实施例提供的一种粘土分类获取成果与岩心数据对比图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
有鉴于相关技术中的不足，一方面为提高粘土含量获取精度，一方面考虑到将来减少ECS测井后粘土含量获取的需要，需要建立一种利用常规测井获取进行粘土含量测井检测的方法。本申请提供一种页岩储层的粘土含量检测方法，应用常规测井手段，简化粘土检测的步骤，提高粘土含量检测的准确性，满足页岩储层的地质检测要求。
参见附图1，附图1是本申请实施例提供的一种页岩储层的粘土含量检测方法的流程图。附图1所示方法由计算机设备(如主机、服务器或个人计算机)执行，图1所示方法包括以下步骤。
步骤S101、计算机设备检测无铀伽玛、电阻率、地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度以及粘土的中子值。
步骤S102、计算机设备根据无铀伽玛与电阻率的对数值，获取粘土含量。
步骤S103、计算机设备根据地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度、粘土的束缚水含量，获取粘土中阳离子交换能力。
步骤S104、计算机设备根据粘土的束缚水含量，获取粘土含氢指数。
步骤S105、计算机设备根据阳离子交换能力以及粘土含氢指数，测得粘土中不同矿物的组成。
步骤S106、计算机设备根据粘土中不同矿物的组成，获取粘土中不同矿物的相对比例。
步骤S107、计算机设备根据粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分。
在一些实施例中，根据无铀伽玛与电阻率的对数值，获取粘土含量，包括：
采用以下公式获取粘土含量；
Vsh＝0.4+0.0022×KTH-0.176×LogRT；
其中，Vsh表示粘土含量，％；KTH表示无铀伽马，API；LogRT表示电阻率的对数值，小数。
在一些实施例中，根据地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度、粘土的束缚水含量，获取粘土中阳离子交换能力，包括：
采用以下公式获取粘土中阳离子交换能力；
其中，CECT表示粘土阳离子交换能力，meg/100g；SAL表示地层水矿化度，当量l-1；ρMACL表示粘土骨架密度，g/cm3；ρCL表示粘土密度，g/cm3；ФT表示岩石总孔隙度，％；BWT表示100％粘土的束缚水含量。
在一些实施例中，根据粘土的束缚水含量，获取粘土含氢指数，包括：
采用以下公式获取粘土含氢指数：
HI＝Ncl-BWT；
其中，HI表示粘土含氢指数，Ncl表示粘土的中子值，％。
在一些实施例中，根据阳离子交换能力以及粘土含氢指数，测得粘土中不同矿物的组成，包括：
采用以下公式获取粘土中不同矿物的组成：
其中，TMI表示蒙脱石+伊利石含量，％；HICK表示粘土含氢指数极大值，％；CECM和CECI分别表示蒙脱石和伊利石的阳离子交换值，mmol/g。
在一些实施例中，根据粘土中不同矿物的组成，获取粘土中不同矿物的相对比例，包括：
采用以下公式，获取蒙脱石与伊利石的相对比值
其中，TMIR表示蒙脱石与伊利石的相对比值；
采用以下公式，获取绿泥石与高岭石的相对比值
其中，TCKR表示绿泥石与高岭石的相对比值。
在一些实施例中，根据粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取蒙脱石的含量；
TMON＝TMIR×TMI；
其中，TMON表示蒙脱石的含量。
在一些实施例中，根据粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取伊利石的含量；
TILL＝TMI-TMON；
其中，TILL表示伊利石的含量。
在一些实施例中，根据粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取绿泥石的含量；
TCHK＝TCKR(1-TMI)；
其中，TCHK表示绿泥石的含量。
在一些实施例中，根据粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取高岭石的含量；
TAK＝1-TMI-TCHK；
其中，TAK表示高岭石的含量。
本申请提供一种页岩储层的粘土含量检测方法，包括以下步骤：
1)数据获取，收集及测得无铀伽玛及电阻率的数据、地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度、粘土的中子值；
2)粘土含量获取，根据无铀伽玛与电阻率对数获取粘土含量，获取公式如下：
Vsh＝0.4+0.0022×KTH-0.176×LogRT；
式中，Vsh表示粘土含量，％；KTH为无铀伽马，API；LogRT为深电阻率对数值，小数；
3)粘土中阳离子交换能力获取。
式中：CECT表示粘土阳离子交换能力，meg/100g；SAL为地层水矿化度，当量l-1；ρMACL为粘土骨架密度，g/cm3；ρCL为粘土密度，g/cm3；ФT为岩石总孔隙度，％；BWT为100％粘土的束缚水含量；
4)粘土含氢指数获取。
HI＝Ncl-BWT；
式中，HI为粘土含氢指数，Ncl表示粘土的中子值，％；
5)根据阳离子交换能力、含氢指数测得粘土中不同矿物的组成。
式中：TMI表示蒙脱石+伊利石含量，％；HICK为粘土含氢指数极大值，％；CECM和CECI分别为蒙脱石和伊利石的阳离子交换值，mmol/g。
6)获取粘土的相对比例。
蒙脱石与伊利石的相对比值TMIR：
绿泥石与高岭石的相对比值TCKR：
7)获取粘土的成分。
蒙脱石：TMON＝TMIR×TMI；
伊利石：TILL＝TMI-TMON；
绿泥石：TCHK＝TCKR(1-TMI)；
高岭石：TAK＝1-TMI-TCHK。
进一步地，当页岩段的伊蒙混层及高岭石含量很少，可把粘土成分简化为伊利石和绿泥石，用前面的方法得到粘土总量后，只要获取出绿泥石的含量，即可得到伊利石的含量，从简化算法的角度考虑，可采用拟合法确定绿泥石含量，对岩心分析结果研究发现，绿泥石含量与粘土总量有较好的正相关关系(图6中的2-5)，因此可建立如下关系式：
Vlns＝0.013×Vclay 1.8；
其中，Vlns及Vclay分别为绿泥石及粘土含量，％。
本申请的有益效果包括：通过本申请的粘土含量获取方法，快速直接的获取粘土含量，获取结果与XRD(X衍射)的岩心粘土含量一致性非常好，相对误差在5％左右(图6)，为后续页岩气水平井快速检测复杂矿物含量提供解决方法，为水平井压裂分段优化提供技术支撑。
下面结合一个实例对技术方案举例说明。
针对威远区块五峰组-龙马溪组进行粘土含量检测，包括以下步骤：
1、数据获取，收集及测得无铀伽玛及电阻率的数据、地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度、粘土的中子值。
2、粘土含量获取，通过岩心XRD分析结果与测井曲线相关性分析后发现，粘土含量与无铀伽马及电阻率对数值具有较好的相关性，如图2与图3所示，为此选择无铀伽玛与电阻率对数获取威远区块五峰组-龙马溪组粘土含量，根据无铀伽玛与电阻率对数获取粘土含量，获取模型如下：
Vsh＝0.4+0.0022×KTH-0.176×LogRT；
以上公式中，Vsh表示粘土含量，％；KTH为无铀伽马，API；LogRT为深电阻率对数值，小数；
结果如图4所示，由图4可以看出，本实施例得到的粘土含量与岩心粘土含量和ECS获取的粘土含量对比分析，本实施例测得的粘土含量与岩心分析结果相当吻合，完全可以替代ECS测井获取的粘土含量。
3、粘土类型获取方法。
通过岩心X衍射分析资料可知，威远区块五峰组-龙马溪组粘土类型以伊利石和伊蒙混层为主，绿泥石次之，蒙脱石和高岭石含量很少。
对于粘土类型分析，现有技术中，主要应用自然伽马能谱的Th、k含量来分析获取粘土类型。在ELANplus处理程序中可以看到这两条曲线对于粘土类型的获取所占的权重相当大。从实钻井所测的自然伽马能谱资料来分析，现有技术的Th-K交会图版不能正确地反映粘土类型，如图5所示，图中粘土类型以伊蒙混合粘土为主，与岩心分析不同，因此不采用Th-K含量来识别粘土类型。
不同的粘土矿物具有不同的阳离子交换容量CEC值(单位meg/100g)，具有不同的含氢指数HI值(单位：p.u)。伊利石和绿泥石具有近似的CEC值，但绿泥石的HI值比伊利石的大将近3倍。蒙脱石的CEC值最高，HI值最低；高岭石的CEC值最低，HI值最高。高岭石、绿泥石的HI值相近，伊利石和蒙脱石的HI值相近，而不同的粘土矿物CEC/HI比值也不同。因此利用上述粘土矿物的不同参数即可求解粘土矿物成分，如表1所示。表1示出了粘土矿物有关参数。
表1
根据上述参数获取粘土阳离子交换能力，公式如下：
1)粘土中阳离子交换能力获取。
式中：SAL为地层水矿化度，当量l-1；ρMACL为粘土骨架密度，g/cm3；ρCL为粘土密度，g/cm3；ФT为岩石总孔隙度，％；BWT为100％粘土的束缚水含量。
2)粘土含氢指数获取。
HI＝Ncl-BWT；
式中，HI为粘土含氢指数，Ncl表示粘土的中子值，％；
HI越小TMI越大，说明蒙脱石+伊利石含量增多，反之，高岭石+绿泥石多。
3)根据阳离子交换能力、含氢指数测得粘土中不同矿物的组成；
式中：TMI表示蒙脱石+伊利石含量，％；HICK为粘土含氢指数极大值，％；CECM和CECI分别为蒙脱石和伊利石的阳离子交换值，mmol/g；
4)获取粘土的相对比例。
蒙脱石与伊利石的相对比值TMIR：
绿泥石与高岭石的相对比值TCKR：
5)获取粘土的成分。
蒙脱石：TMON＝TMIR×TMI；
伊利石：TILL＝TMI-TMON；
绿泥石：TCHK＝TCKR(1-TMI)；
高岭石：TAK＝1-TMI-TCHK。
应用实例见图6，可以看到测井获取的粘土总量与岩心分析结果一致性较好，伊利石含量获取结果与岩心基本一致。采用本方法测得粘土含量，应用常规测井手段，简化粘土检测的步骤，粘土含量检测的准确性高，可以替代满足页岩储层的地质检测要求。
上述方法实施例中的计算机设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(Central Processing Units，CPU)和一个或一个以上的存储器，其中，所述存储器中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由所述处理器加载并执行以实现上述各个方法实施例提供的页岩储层的粘土含量检测方法。当然，该计算机设备还可以具有有线或无线网络接口以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该计算机设备还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。
在一些实施例中，上述计算机设备为区块链系统中的节点设备，计算机设备获取粘土的成分之后，计算机设备将粘土的成分保存至区块链系统中的区块链上。
在一些实施例中，计算机设备获取粘土的成分之后，计算机设备通过网络接口向终端或服务器发送粘土的成分。
在一些实施例中，计算机设备获取粘土的成分之后，计算机设备在屏幕中显示粘土的成分。例如，计算机设备对粘土的成分进行可视化，在web界面中图形化展示粘土的成分。
在一些实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现上述页岩储层的粘土含量检测方法或者页岩储层的粘土含量检测方法的各种可选实现方式。
在一些实施例中，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括程序代码，该程序代码存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该程序代码，处理器执行该程序代码，使得该计算机设备执行上述页岩储层的粘土含量检测方法或者页岩储层的粘土含量检测方法的各种可选实现方式。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上描述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种页岩储层的粘土含量检测方法，其特征在于，所述方法应用于计算机设备，所述方法包括：
检测无铀伽玛、电阻率、地层水矿化度、粘土骨架密度、粘土密度、岩石总孔隙度以及粘土的中子值；
根据所述无铀伽玛与所述电阻率的对数值，获取粘土含量；
根据所述地层水矿化度、所述粘土骨架密度、所述粘土密度、所述岩石总孔隙度、粘土的束缚水含量，获取粘土中阳离子交换能力；
根据所述粘土的束缚水含量，获取粘土含氢指数；
根据所述阳离子交换能力以及所述粘土含氢指数，测得粘土中不同矿物的组成；
根据所述粘土中不同矿物的组成，获取粘土中不同矿物的相对比例；
根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分；
所述根据所述阳离子交换能力以及所述粘土含氢指数，测得粘土中不同矿物的组成，包括：
采用以下公式获取粘土中不同矿物的组成：
；
其中，TMI表示蒙脱石和伊利石的总含量，%；HICK表示粘土含氢指数极大值，%；HI表示粘土含氢指数；CECM和CECI分别表示蒙脱石和伊利石的阳离子交换值，mmol/g；
所述根据所述粘土中不同矿物的组成，获取粘土中不同矿物的相对比例，包括：
采用以下公式，获取蒙脱石与伊利石的相对比值
；
其中，TMIR表示蒙脱石与伊利石的相对比值；CECT表示粘土阳离子交换能力，meg/100g；
采用以下公式，获取绿泥石与高岭石的相对比值
；
其中，TCKR表示绿泥石与高岭石的相对比值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无铀伽玛与所述电阻率的对数值，获取粘土含量，包括：
采用以下公式获取粘土含量；
Vsh=0.4+0.0022×KTH-0.176×LogRT；
其中，Vsh表示粘土含量，%；KTH表示无铀伽马，API；LogRT表示电阻率的对数值，无量纲。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述地层水矿化度、所述粘土骨架密度、所述粘土密度、所述岩石总孔隙度、粘土的束缚水含量，获取粘土中阳离子交换能力，包括：
采用以下公式获取粘土中阳离子交换能力；
；
；
其中，SAL表示地层水矿化度，当量l-1；ρMACL表示粘土骨架密度，g/cm3；ρCL表示粘土密度，g/cm3；ФT表示岩石总孔隙度，%；BWT表示100％粘土的束缚水含量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述粘土的束缚水含量，获取粘土含氢指数，包括：
采用以下公式获取粘土含氢指数：
HI= Ncl-BWT；
其中，Ncl表示粘土的中子值，%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取蒙脱石的含量；
TMON=TMIR×TMI；
其中，TMON表示蒙脱石的含量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取伊利石的含量；
TILL=TMI-TMON；
其中，TILL表示伊利石的含量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取绿泥石的含量；
TCHK=TCKR（1-TMI）；
其中，TCHK表示绿泥石的含量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述粘土中不同矿物的相对比例，获取粘土的成分，包括：
采用以下公式，获取高岭石的含量；
TAK =1-TMI-TCHK；
其中，TAK表示高岭石的含量。
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- 2020-12-07 CN CN202011431468.8A patent/CN114594227B/zh active Active
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