一種識別頁巖地層礦物體積含量的方法技術

本發明專利技術公開了一種識別頁巖地層礦物體積含量的方法，包括以下步驟：獲取頁巖地層的礦物質量含量；建立頁巖地層體積模型并基于該體積模型構造頁巖地層在不同體積含量參數條件下的測井響應方程；基于測井響應方程建立測井解釋的目標函數；求取使目標函數取得最小值的最優體積含量參數，繪制最優體積含量參數對應的測井響應正演結果曲線并與實際測井曲線匹配，將匹配的正演結果曲線對應的體積含量參數中的礦物體積含量作為確定結果。本方法實現了快速識別頁巖地層礦物體積含量和礦物質量含量，減少了巖心實驗確定頁巖礦物類型和含量的過程，節省了費用和時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及石油勘探開發
，具體地說，涉及一種頁巖地層勘探開發過程 中地層礦物體積含量的識別方法。
技術介紹
頁巖地層礦物類型多樣、含量復雜，通常用元素測井資料來確定地層的元素含量。 通過地層元素含量來確定礦物有關的特征參數。通常礦物特征參數中的含量解釋包括礦物 質量含量解釋和礦物體積含量解釋。 礦物質量含量解釋通過建立地層元素與礦物之間的轉換關系，得到礦物的質量含 量，然后將礦物質量含量轉換為礦物體積含量。目前獲得礦物體積含量的方法通常用在滲 透性地層中，而對于頁巖等非滲透性地層或滲透性異常低的地層，反演效果很差，反演出的 礦物類型和體積含量誤差較大，而頁巖地層礦物體積含量解釋方法目前主要依賴于國外軟 件，沒有具有獨立知識產權的測井解釋軟件。 基于上述情況，需要一種新的方法來完成頁巖地層礦物體積含量的識別。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術提供了一種新的巖地層礦物體積含量的識別方法。 根據本專利技術的一個實施例，提供了，其特 征在于，包括W下步驟： 基于ECS元素俘獲測井獲取目的頁巖地層的礦物質量含量； 建立目的頁巖地層體積模型并基于該體積模型構造所述目的頁巖地層在不同體 積含量參數條件下的測井響應方程，確定測井響應方程的誤差和測量誤差； W所述目的頁巖地層的礦物質量含量為約束條件，基于實際測井曲線、測井響應 方程、響應方程的誤差和測量誤差建立測井解釋的目標函數； 對所述目標函數進行優化處理W求取使所述目標函數取得最小值的所對應的最 優體積含量參數，并繪制最優體積含量參數對應的測井響應正演結果曲線和正演曲線的置 信區間； 檢驗所述測井響應正演結果曲線是否與實際測井曲線匹配，將匹配的正演結果曲 線對應的體積含量參數中的礦物體積含量作為確定結果。 根據本專利技術的一個實施例，獲取礦物質量含量的步驟包括W下： 通過ECS元素俘獲測井獲得Y射線譜； 對Y射線譜解譜W獲取目的頁巖地層元素質量相對產額； 基于氧化物閉合模型將元素質量相對產額轉化為元素質量絕對含量； 基于礦物模型響應方程將元素質量絕對含量轉化為礦物質量含量。 根據本專利技術的一個實施例，所述氧化物閉合模型為： Σγι=ΡΣΥι/Si= 1 其中，yi為i元素質量絕對含量；F為歸一化因子，隨深度而變化，每一深度都需要 計算；Yi為i元素質量相對產額；Si為i元素的靈敏度因子。 根據本專利技術的一個實施例，所述礦物模型響應方程為： 其中，W,為第j種骨架礦物的質量含量，N為礦物種類，Ci,為i種元素在第j種骨 架礦物中的比例系數，為i種元素質量絕對含量。 根據本專利技術的一個實施例，所述目的頁巖地層體積模型由局部均勻的多種骨架礦 物、有機質和孔隙構成，孔隙包括氣體和水，單位體積頁巖地層體積模型滿足W下公式： 其中Vj為第j種骨架礦物體積含量，Vk為有機質體積含量，Φβ為氣體體積含量， Φ?為水的體積含量，Ν為骨架礦物數量。 根據本專利技術的一個實施例，構造所述目的頁巖地層在不同體積含量參數條件下的 測井響應方程包括： 補償聲波測井曲線響應方程：[002引其中MCj為第j種骨架礦物對應的聲波骨架值;ACk、ACg、Α(；分別是有機質、氣體 和水的聲波骨架值； 補償密度測井曲線響應方程：[003引其中MDENj為第j種礦物對應的密度骨架值；DENk、DENg、DEN"分別是有機質、氣體 和水的密度骨架值； 補償中子測井曲線響應可W寫成： 其中MCNLj為第j種礦物對應的中子骨架值；CNL|<、CNLg、CNU分別是有機質、氣體 和水的中子骨架值； 光電吸收截面指數曲線的測井響應方程為：[003引其中MPEj為第j種礦物對應的光電吸收截面指數骨架值，ΡΕκ、PEg、PE"分別是有 機質、氣體和水的光電吸收截面指數骨架值。 根據本專利技術的一個實施例，所述響應方程的誤差包括： 補償聲波測井響應方程誤差其中，δAtmf、δAt, 分別為泥漿濾液和礦物的補償聲波誤差，V，為第j種骨架礦物體積含量，Φ為孔隙度；[00川補償密度測井響應方程誤差其中，δPmf、δΡ,分別 為泥漿濾液和礦物的補償密度誤差； 補償中子測井響應方程誤差其中，SCNLmf、 δCNLj分別為泥漿濾液和礦物的補償中子誤差； 光電吸收截面指數測井響應方程誤差其中， δ化mf、δ化，分別為泥漿濾液和礦物的光電吸收截面指數曲線誤差； 對應選用的測井響應方程選擇對應的響應方程誤差。 根據本專利技術的一個實施例，所述測井解釋的目標函數為： 其中，曰1為第i種測井曲線實際測量值；X= (Vi，…V,，Vk，Φβ，Φ?)為目的頁巖地 層體積含量參數；Ζ為當前測井深度；0 1為第i種測井曲線的測量誤差；τ1為構造的第i 種測井曲線響應方的誤差；fi(X，Z)為在Z深度時構造的第i種測井曲線響應;m為測井曲線 的種類；g，(x)為X的第j種約束條件，τ，為第j種約束誤差；P為約束個數。 根據本專利技術的一個實施例，所述測井解釋的目標函數中的約束條件包括： Wμ 約束條件g，(x)表示為其中，V，為第j種頁巖地層骨架礦物的體積含 'Pm 量，W,為頁巖地層第j種頁巖地層骨架的礦物質量含量，Pb為密度測井值，Pμα為礦物骨 架密度。 根據本專利技術的一個實施例，計算使所述測井解釋的目標函數取得最小值的最優體 積含量參數包括W下步驟：[00川利用BFGS變尺度法確定搜索方向為4 =-巧點，其中馬為方向矩陣， 島=W'巧）表示目標函數的梯度，在搜索方向％上任意一點表示為X= ? +約;*，目標函數F(x，a)轉換為單變量函數Φα);[005引利用DSP0W拋物線插值法求取單變量函數Φ(t)的極小值點t。，根據t。確定頁巖 地層最優體積含量參數x=仍，…Vj，VK，Φβ，Φ?)。 根據本專利技術的一個實施例，檢驗所述測井響應正演結果曲線是否與實際測井曲線 匹配包括： 根據實際測井曲線、響應方程誤差和測量誤差繪制正演曲線的置信區間，其中為第i種測井曲線實際測量值；0 1和τ1對應為測 量誤差和測井曲線響應方程誤差； 當所述測井響應的正演結果曲線處于正演曲線的置信區間內時，所述檢驗所述測 井響應的正演結果曲線與實際測井曲線匹配； 所反演的目的頁巖地層最優體積含量參數之和為1或100%。 根據本專利技術的一個實施例，所述第i種測井曲線的測量誤差為實際測量數值大小 的5%。 本專利技術帶來了W下有益效果： 本方法采用ECS元素俘獲測井獲得地層礦物質量含量，并通過建立頁巖地層體積 模型和對應的不同體積含量參數的測井響應方程獲得地層礦物體積含量，實現了快速識別 頁巖地層礦物質量含量和礦物體積含量，減少了巖必實驗確定頁巖礦物類型和含量的過 程，節省了費用和時間。 本專利技術的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過在說明書、權利 要求書W及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。【附圖說明】 為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要的附圖做簡單的介紹： 圖1是本專利技術的方法步驟圖； 圖2是圖1中步驟S001的步驟圖； 圖3是本專利技術中的頁巖地層體積模型； 圖4是本專利技術的一個實施例的礦物含量正演結果圖。【具體實施方式】本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種識別頁巖地層礦物體積含量的方法，其特征在于，包括以下步驟：基于ECS元素俘獲測井獲取目的頁巖地層的礦物質量含量；建立目的頁巖地層體積模型并基于該體積模型構造所述目的頁巖地層在不同體積含量參數條件下的測井響應方程，確定測井響應方程的誤差和測量誤差；以所述目的頁巖地層的礦物質量含量為約束條件，基于實際測井曲線、測井響應方程、響應方程的誤差和測量誤差建立測井解釋的目標函數；對所述目標函數進行優化處理以求取使所述目標函數取得最小值的所對應的最優體積含量參數，并繪制最優體積含量參數對應的測井響應正演結果曲線和正演曲線的置信區間；檢驗所述測井響應正演結果曲線是否與實際測井曲線匹配，將匹配的正演結果曲線對應的體積含量參數中的礦物體積含量作為確定結果。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：廖東良，陸黃生，劉雙蓮，李永杰，李三國，謝關寶，吳非，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11