石立新

(中國石化勝利石油工程有限公司 測井公司,山東 東營 257096)

一LJ地區(qū)沙三下泥頁巖層參數(shù)測井計(jì)算方法

石立新

(中國石化勝利石油工程有限公司 測井公司,山東 東營 257096)

利用測井資料評價(jià)泥頁巖的早期，主要專注于評價(jià)其封蓋和生烴能力。隨著泥頁巖油氣藏成為我國能源工業(yè)勘探開發(fā)的新領(lǐng)域,利用測井資料評價(jià)泥頁巖油氣,主要圍繞 “生成基礎(chǔ)、賦存條件、資源豐度、產(chǎn)層能力”等問題,進(jìn)行泥頁巖油氣儲(chǔ)層質(zhì)量和完井質(zhì)量評價(jià),尋找儲(chǔ)層甜點(diǎn)。以LJ地區(qū)完鉆井中獲取的大量巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過刻度各類測井信息,建立巖電轉(zhuǎn)換關(guān)系,形成描述和評價(jià)巖石礦物組分含量、物性、含油性、地化等地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算模型,并在LJ地區(qū)資源評價(jià)和勘探部署中得到較顯著的應(yīng)用效果。

泥頁巖;測井信息;地質(zhì)參數(shù);計(jì)算模型

LJ地區(qū)沙三下段泥頁巖是勝利油區(qū)泥頁巖油氣勘探的重點(diǎn),已有多口井獲得工業(yè)產(chǎn)能。但以往泥頁巖層是作為蓋層或烴源巖進(jìn)行評價(jià)的,對其儲(chǔ)層質(zhì)量和含油性等相關(guān)評價(jià)近乎空白[1],這制約著對該類油氣藏的勘探和開發(fā)。筆者以L67井和XYS9井等關(guān)鍵井的巖心數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),圍繞泥頁巖油氣的“生成基礎(chǔ)、賦存條件、資源豐度、產(chǎn)層能力”等問題,通過最小二乘數(shù)理統(tǒng)計(jì)建模的方法,建立巖心數(shù)據(jù)與測井資料的轉(zhuǎn)換關(guān)系[2- 4]，研究得到該區(qū)塊礦物組分含量、物性、含油性和有機(jī)碳含量等參數(shù)的計(jì)算模型,為定量評價(jià)泥頁巖油氣層奠定基礎(chǔ)。

1 參數(shù)建模方法

根據(jù)泥頁巖儲(chǔ)層巖心的全巖、黏土分析、地化熱解、物性分析等資料,將各計(jì)算參數(shù)與測井屬性參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,選取與巖心分析數(shù)據(jù)相關(guān)性較大的測井曲線(敏感曲線)進(jìn)行最小二乘數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸建模。

以多元線性回歸為例,通過最小二乘法可以計(jì)算出如y=b0+b1x1+b2x2…的線性關(guān)系式,其中b0為常數(shù)項(xiàng),b0,b1,b2…為回歸系數(shù)。

本次參數(shù)計(jì)算模型的建立,以巖心分析值作為y值,選取相關(guān)性較大的測井曲線(敏感曲線)值作為一系列x值。根據(jù)多元回歸建模原理,用最小二乘法求解公式中的系數(shù),最終得到各類參數(shù)計(jì)算模型。

2 參數(shù)表征方法

2.1 礦物組分含量求解

通過不同測井屬性參數(shù)與巖心數(shù)據(jù)的交會(huì)圖(圖1),分析黏土含量、砂質(zhì)含量、碳酸鹽巖含量、泥質(zhì)含量與測井屬性的相關(guān)性,選取敏感測井曲線參數(shù),采用多元回歸的方法建立各礦物組分的計(jì)算模型。

黏土含量計(jì)算模型為

Vcaly=-89.08+1.06φN+29.33ρb+0.24GR,r=0.77.

(1)

砂質(zhì)含量計(jì)算模型為

Vqua=89.28-0.28Δt+0.53φN-26.47ρb+0.16GR,r=0.67.

(2)

碳酸鹽含量計(jì)算模型為

Vcar=193.32-1.66φN-33.23ρb-0.34GR,r=0.76.

(3)

泥質(zhì)含量計(jì)算模型為

Vsh=252.0-97.5ρb+0.47GR+15.49K-0.72Th,r=0.67.

(4)

式中,Vcaly、Vqua、Vcar、Vsh分別為黏土、砂質(zhì)、碳酸鹽巖、泥質(zhì)的百分含量,%;φN為中子孔隙度,%;ρb為密度測井值,g/cm3;GR為自然伽馬測井值,API;K為鉀含量,%;Th為釷含量,%。

圖1 巖心分析黏土含量與各測井屬性參數(shù)交會(huì)圖

2.2 物性參數(shù)計(jì)算模型

依據(jù)關(guān)鍵井巖心分析數(shù)據(jù),建立巖心分析孔隙度、滲透率與測井曲線參數(shù)的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)泥頁巖儲(chǔ)層孔隙度、滲透率的計(jì)算。

孔隙度模型為

φ=-19.49+0.52Δt+1.66(Δt/φN-0.97(Δt/ρb)+ 0.31(φN-ρb),r=0.83.

(5)

滲透率模型為

(6)

式中,φ為有效孔隙度,%;Δt為聲波時(shí)差,μs/ft;k為滲透率,10-3μm2。

2.3 含油性參數(shù)求解

采用阿爾奇公式計(jì)算含水飽和度為

(7)

式中,Sw為含水飽和度,%;Rw為地層水電阻率,Ω·m;RT為地層電阻率,Ω·m;a、b為巖性系數(shù);m為膠結(jié)指數(shù);n為飽和度指數(shù)。

由于泥頁巖地層層理發(fā)育、塑性強(qiáng)、孔滲低,巖電實(shí)驗(yàn)難度大。根據(jù)9塊巖樣的巖電實(shí)驗(yàn),確定各參數(shù)值,a為0.03,m為2.16,b為1.13,n為2.72。

地層水電阻率依據(jù)試水資料確定。地層水礦化度一般為6～10 g/L,換算為地層條件下地層水電阻率值為0.23～0.18 Ω·m。研究分析表明,含油體積與三孔隙度曲線相關(guān)性較好,計(jì)算公式為

Vo=-0.02-1.6×10-4Δt+0.72×10-3φN+0.92× 10-2ρb+0.47×10-2φ,r=0.81.

(8)

式中,Vo為含油體積,小數(shù);Δt為聲波時(shí)差,μs/ft。

2.4 有機(jī)碳含量模型

通過巖心有機(jī)碳含量與各測井屬性參數(shù)的分析可知,三孔隙度曲線、電阻率曲線、自然伽馬曲線與有機(jī)碳含量具有較好的相關(guān)性。計(jì)算有機(jī)碳含量(TOC)的模型公式為TOC=22.25+0.04Δt-9.46ρb+0.67Log10(RT),r=0.88.

(9)

3 應(yīng)用效果

根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算模型,編寫程序語言,形成相應(yīng)的程序功能模塊。圖2為L69井泥頁巖儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算效果圖。第5道和第6道分別是孔隙度、滲透率測井計(jì)算值與巖心分析值(桿狀線)對比,第7道、第8道分別是含水飽和度、含油體積計(jì)算值與巖心分析值對比。通過對比分析可以看出,計(jì)算得到的巖石組分和含量、含油性參數(shù)、物性參數(shù)、有機(jī)碳百分含量等參數(shù)與巖心分析值吻合度較好。

圖2 L69井泥頁巖儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算效果

4 結(jié)束語

采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和巖心刻度測井方法,建立了LJ地區(qū)泥頁巖儲(chǔ)層礦物組分和含量、物性、含水飽和度和含油體積、有機(jī)碳百分含量等參數(shù)的計(jì)算模型,對15口井的實(shí)際測井資料的軟件模塊化的處理結(jié)果顯示，此模型計(jì)算獲得的各類參數(shù)具有較高的精度。

[1] 趙澄林,朱筱敏. 沉積巖石學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001:164-165.

[2] 張晉言,孫建孟. 利用測井資料評價(jià)泥頁巖油氣“五性”指標(biāo)[J].測井技術(shù),2012,36(3):146-153.

[3] 張晉言. 頁巖油測井評價(jià)方法及其應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2012,27(3):1154-1162.

[4] 莫修文,李舟波,潘保芝. 頁巖氣測井地層評價(jià)的方法與進(jìn)展[J].地質(zhì)通報(bào),2011,30(2/3):400- 405.

[責(zé)任編輯] 胡秋媛,王 巍

2014-10-15

石立新(1967—),男,山東東營人,中國石化勝利石油工程有限公司測井公司助理工程師,主要從事測井資料處理解釋研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.01.004

P631.84

A

1673-5935(2015)01- 0011- 03