区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，特别是涉及到一种区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法。

背景技术

国内的勘探实践显示页岩油、气资源潜力巨大，近十几年，国内页岩油、气勘探不断取得突破。泥页岩相、凝灰岩相作为页岩油气基础岩相之一，在国内多个含油气盆地已发现了泥页岩相和凝灰岩相的油气藏，由于两类岩性、岩相时常伴生出现，且每类岩相还包含多种亚类岩相，如凝灰岩相有白云质凝灰岩、灰质凝灰岩，泥页岩相有灰质泥岩、白云质泥岩、凝灰质泥岩等，给储层评价和岩性、岩相预测带来一些不确定性，需要进行岩相识别区分。

泥页岩岩石颗粒细，岩性、岩相的鉴定多依据镜下、X衍射以及岩石组分等实验室技术鉴定，但是随着页岩油、气大规模的开展，受取心费用和时效性，钻井取心实验室鉴定技术难以满足勘探、开发的需求，测井作为完钻后必采集项目，具有及时、全面和资料丰富的特点，研究岩相测井识别，可以提供准确及时的岩相识别。

目前的岩相测井识别技术，多基于单一曲线或多条曲线识别单一岩性、岩相，对岩性、岩相差异较小的岩性、岩相识别没有提出识别方法，特别是亚类岩相少有提出识别方法。

由于泥页岩、凝灰岩的岩石特征，其测井特征具有非典型性，利用测井面临一些困难，主要的岩性、岩相识别方法主要有以下几类。

测井特征定性解释法，该方法是通过对测井值，对单条测井曲线或二维测井图像包含的测井特征进行提取和分析，并结合实际资料的规律性认识来解释地层岩性的方法。该方法适用于成分相对单一的简单地层或者要求粗略划分岩性的复杂岩性地层，其应用效果受实际资料丰富程度、解释人员的经验、深度归位的准确度以及岩性剖面的复杂程度等因素的综合影响。

测井响应方程图版法，该方法是以交会图图版为基础，通过投点、连线或者测线比例等对测井响应方程组进行图解，从而实现岩石或矿物类型的定性判别、矿物含量定量求解的解释方法。该方法需先制作交会图图版，然后在解释图版上投点求解。该方法受样品数据、纯净程度等方面影响，对于相对单一岩性使用效果良好，对于复杂岩性或岩石成分相近的岩石效果较差。

测井响应方程方程组求解法，该方法是根据不同测井方法的测井响应方程，构建由2个以上的多元一次线性方程和一个体积平衡方程组合的方程组，借助数学方法求解方程组变量的数值解的岩性解释方法。该方法在平衡、超定、欠定等方程组中均能求得方程组未知变量的数值解，在砂泥岩地层剖面和多矿物的复杂岩性地层中取得了良好效果。该方法适用于单矿物、双矿物模型的岩性解释，其应用效果受测井曲线条数及校正准确度、矿物类型的个数、所选数学模型和数学方法的适用性、算法运行速度、数值解地质约束条件等因素的综合影响。

“钻井取心刻度测井”统计分析法，该方法是在“岩性刻度测井”的基础上，利用统计方法直接分析地层岩性与测井参数的关系，然后利用计算机实现自动处理解释。“钻井取心刻度测井”应用地质资料与测井数据的深度配皮，为统计分析提供了样本数据，并能对最终岩性解释结果进行验证。该方法应用效果受地层岩性剖面复杂程度、地质与测井资料深度匹配准确度、统计方法的适用性、解释人员经验等因素的综合影响。

在申请号：CN201910120898.9的中国专利申请中，涉及到一种凝灰岩测井识别方法,包括以下步骤：(1)建立地层凝灰岩综合识别模型；(2)根据地层凝灰岩综合识别模型,获取地层各深度采样点的凝灰岩综合识别指数；(3)根据地层各深度采样点的凝灰岩综合识别指数的大小,确定地层中是否存在凝灰岩。该发明能够利用测井手段在宏观层面进行地层凝灰岩高精度识别,避免单一测井曲线在识别凝灰岩过程中存在的容易误判和识别准确率低的弊端,准确快速地识别地层中的凝灰岩层。

在申请号：CN201410283509.1的中国专利申请中，涉及到一种利用测井资料识别优质泥页岩的方法,属于石油天然气勘探开发、地球物理领域。本方法首先进行测井资料预处理,包括对测井曲线进行环境校正、深度校正以及标准化等。然后进行下面的步骤：步骤1：利用自然伽马测井曲线区分泥页岩层和非泥页岩层；步骤2：利用自然伽马能谱测井的钍曲线和钾曲线的比值以及钍曲线和铀曲线的比值判别泥页岩层的沉积环境；步骤3：如果步骤2中判别出的沉积环境是还原、低能环境,则计算泥页岩层中有机质和粘土矿物的含量；步骤4：在步骤3的基础上,识别优质泥页岩层和非优质泥页岩层。

在申请号：CN201610687331.6的中国专利申请中，涉及到一种泥页岩细粒沉积岩相研究方法,该泥页岩细粒沉积岩相研究方法包括：步骤1,确定采用岩石组分#构造#有机质含量三要素相结合的泥页岩细粒沉积岩相划分方案；步骤2,建立矿物组分、有机质、构造测井识别模型；步骤3,根据步骤2建立的测井判识模型,对研究区单井分段泥页岩岩相类型进行测井模型判识；步骤4,对测井模型所识别的泥页岩岩相类型进行约束和修正；步骤5,进行全区泥页岩细粒沉积岩相识别及分布规律研究。该泥页岩细粒沉积岩相研究方法提高了泥页岩细粒沉积岩相预测的精度,为陆相断陷湖盆页岩油气勘探与开发奠定了坚实的基础理论依据。

在申请号：CN201611025247.4的中国专利申请中，涉及到一种基于成因分析的湖相泥页岩岩相测井识别方法,该基于成因分析的湖相泥页岩岩相测井识别方法包括：步骤1,从研究对象的实际地质资料出发,进行泥页岩岩相类型分析；步骤2,从主要矿物成因和产状分析、典型井测井曲线形态出发,分析不同成因类型的矿物对测井曲线的影响；步骤3,参照岩相测井识别模式,建立适应研究对象的测井识别模式图版；步骤4,将需要识别岩相井的测井曲线资料与识别模式分段对比,进行岩相逐一识别。该基于成因分析的湖相泥页岩岩相测井识别方法操作简便、可在油田勘探研究中广泛应用,为陆相湖盆页岩油气的勘探提供了新的研究思路和技术手段。

以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以更准确地区分页岩相和凝灰岩相，可以广泛适用于油气资源地质勘探及开发评价领域的区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法，该区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法包括：

步骤1，收集待研究区资料，确定岩性、沉积构造；

步骤2，确定不同岩性和沉积构造测井及成像测井特征；

步骤3，确定与岩石组分高相关性测井曲线；

步骤4，利用多曲线构建双岩石组分指示参数F

步骤5，利用F

步骤6，选取能反映地层沉积构造特征的曲线，构建指示地层沉积构造参数，结合岩性确定了岩相。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1，收集待研究区钻井取心照片及扫描图像，测井资料特别是成像测井资料，钻井取心镜下资料及钻井取心岩石组分分析资料，将这些资料深度匹配到常规测井深度上，绘制成测、录井、岩心、成像和岩心分析数据综合图。

在步骤1，利用钻井取心或钻井取心图像、照片，通过钻井取心实物观察、图像分析和岩心镜下分析，确定岩石沉积构造。

在步骤1，综合录井岩性和钻井取心镜下、实验分析数据确定岩性，其中，采用取心得到的矿物斜长石作为确定岩性的最重要指标。

在步骤2，利用钻井取心确定的岩性和沉积构造与测井、成像测井比对，确定不同岩性和沉积构造测井及成像测井特征。

在步骤3，将确定的岩性、沉积构造按匹配好的深度绘制在测、录井综合图上，研究不同岩性、沉积构造在常规测井曲线上差异，初步选取可能识别岩性、沉积构造的曲线，分析其相关性，筛选出高相关性曲线。

在步骤3，泥页岩、凝灰岩这类岩石的差异主要表现在岩石组分上的差异，优选与岩石组分相关性较高的曲线，来实现测井判识岩性。

在步骤3，与岩石组分高相关性测井曲线确定，是基于钻井取心实验分析得到的岩石组分，采用判识岩性的重要指标矿物斜长石与测井曲线分别绘制关系图，采用数学拟合方法分析其相关性，测井曲线包括：密度、中子、声波、光电吸收截面指数、电阻率、自然电位、自然伽马、铀、钍、钾。

在步骤3，选取相关系数大于0.6的测井曲线作为岩石组分指示曲线。

在步骤4，F

步骤5包括：

步骤51，F

步骤52，在利用F1识别出泥页岩类和凝灰岩类基础上，然后F

在步骤6，在确定地层沉积构造基础上，选取能反映地层沉积构造特征的曲线，构建指示地层沉积构造参数F

在步骤6，基于优选的深、浅探测电阻率、反映孔隙度的曲线构建指示地层沉积构造参数，具体的：

F

其中，F

本发明中的区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法，分步骤、综合多曲线，可以更准确地区分页岩相和凝灰岩相，可以广泛适用于油气资源地质勘探及开发评价领域。

该区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法利用测井资料判识岩相可以全井段进行岩相判识，更好地区分泥岩相和凝灰岩相，克服取心井段有限，现场岩相识别准确率低的问题，为油气勘探开发预测提供更准确的资料支持。

附图说明

图1为本发明的区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中声波与斜长石含量交会图；

图3为本发明的一具体实施例中密度与斜长石含量交会图；

图4为本发明的一具体实施例中测井曲线优选的示意图；

图5为本发明的一具体实施例中岩性判识参数界限的示意图；

图6为本发明的一具体实施例中岩性判识、沉积构造划分和岩相划分实例的示意图；

图7为本发明的一具体实施例中沉积构造和岩相识别实例的示意图；

图8为本发明的一具体实施例中岩性判识、沉积构造划分和岩相识别实例的示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

本发明的区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法常应用于石油天然气勘探开发领域。本方法是在实验室对钻井取心岩性和沉积构造研究基础上，开展测井区分泥页岩相和凝灰岩相工作。主要进行下面的步骤，步骤1：与岩石组分高相关性测井曲线确定；2、利用多曲线构建双岩石组分指示参数；3、基于电阻率、孔隙度曲线构建指示地层沉积构造参数。该方法可以全井段进行岩性、岩相判识，更好地区分泥岩相和凝灰岩相，克服取心井段有限，现场岩相识别准确率低的问题，为油气勘探开发预测提供更准确的资料支持。

以下为应用本发明的几个具体实施例

实施例1

在应用本发明的一具体实施例1中，如图1所示，图1为本发明的区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法的流程图。该区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法包括了以下步骤：

步骤1，收集待研究区资料，确定岩性、沉积构造。

收集待研究区钻井取心照片及扫描图像，测井资料特别是成像测井资料，钻井取心镜下资料及钻井取心岩石组分分析资料，将这些资料深度匹配到常规测井深度上，绘制成测、录井、岩心、成像和岩心分析数据综合图。

利用钻井取心或钻井取心图像、照片，通过钻井取心实物观察、图像分析和岩心镜下分析，确定岩石沉积构造。

综合录井岩性和钻井取心镜下、实验分析数据确定岩性，其中，采用取心得到的矿物斜长石作为确定岩性的最重要指标。

步骤2，利用钻井取心确定的岩性和沉积构造与测井、成像测井比对，确定不同岩性和沉积构造测井及成像测井特征。

步骤3，将确定的岩性、沉积构造按匹配好的深度绘制在测、录井综合图上，研究不同岩性、沉积构造在常规测井曲线上差异，初步选取可能识别岩性、沉积构造的曲线，分析其相关性，筛选出高相关性曲线。

泥页岩、凝灰岩这类岩石的差异主要表现在岩石组分上的差异，优选与岩石组分相关性较高的曲线，来实现测井判识岩性。与岩石组分高相关性测井曲线确定，是基于钻井取心实验分析得到的岩石组分，采用判识岩性的重要指标矿物斜长石与测井曲线分别绘制关系图，采用数学拟合方法分析其相关性，测井曲线包括：密度、中子、声波、光电吸收截面指数、电阻率、自然电位、自然伽马、铀、钍、钾。

选取相关系数大于0.6的测井曲线作为岩石组分指示曲线，图2为声波曲线(AC)与斜长石交会图，可以看出两者关系趋势明显，呈负相关性，相关性达71％，符合与岩石组分高相关性测井曲线条件；图3为密度曲线(DEN)与斜长石交会图，可以看出两者关系趋势明显，呈正相关性，相关性达66％，符合与岩石组分高相关性测井曲线条件；中子曲线(CNL)与斜长石呈负相关性，相关性达61％，符合与岩石组分高相关性测井曲线条件；深探测电阻率曲线(RT)与斜长石呈负相关性，相关性达65％，浅探测电阻率曲线(RXO)与斜长石呈负相关性，相关性达61％，符合与岩石组分高相关性测井曲线条件，其他曲线相关性不到60％，满足不了条件，不被选用。

虽然单条曲线与斜长石相关性最高达到66％，但是利用单条曲线识别岩性时存在较多重合区，绘制两两曲线交会图，见图4，可以看出，DEN-AC、AC-RT交会可以放大岩性指示信号，可以更好地识别岩性。

步骤4，利用多曲线构建双岩石组分指示参数F

根据优选的曲线和相关性，确定了F

F

F

(RXO)max-lg(RXO)/(lg(RXO)max-lg(RXO)min)](2)

其中，DEN—密度测井值，g/cm

步骤5，利用F

步骤51，F

步骤52，在利用F1识别出泥页岩类和凝灰岩类基础上，然后F

根据岩心分析确定了实施例地区判识岩性界限值，见图5，在凝灰岩类中，F

基于上述参数综合判识岩性和沉积构造，得到目的层段岩相，从而区分泥岩相和凝灰岩相，见图6，图中第4列为岩屑录井岩性，第5列为计算参数F

步骤6，在确定地层沉积构造基础上，选取能反映地层沉积构造特征的曲线，构建指示地层沉积构造参数。

基于优选的深、浅探测电阻率、反映孔隙度的曲线构建指示地层沉积构造参数，具体的：

F

其中，F

根据测井曲线与地层沉积构造的相关性确定，确定了公式3中的待定系数，具体算法如下：

F

F

F

F

F

F

F

其中，F

基于岩心观察和岩心镜下分析与F

步骤7，根据F

实施例2

在应用本发明的一具体实施例2中，本发明的区分泥页岩相和凝灰岩相的地球物理测井识别方法包括了以下步骤：

1、利用钻井取心实验分析得到的岩石组分，采用判识岩性的重要指标矿物斜长石与测井曲线分别绘制关系图，分布制作了声波时差、密度、中子与斜长石含量交会图，采用数学拟合方法AC、DEN、CNL与岩石矿物斜长石相关性分别达到0.70、0.65和0.62，这3条曲线都满足相关性指标；分析三曲线相互关系，AC与DEN，AC与DEN结合在不同岩性可以更好地区分，因此，选用AC、DEN作为岩石组分指示曲线。

2、利用多曲线构建双岩石组分指示参数定岩性，F

F

(11)

其中，DEN—密度测井值，g/cm

利用岩性和岩石组分对比，测井电阻率与岩性关系明显，可作为F

F

其中，RT—深探测电阻率测井值，Ω.m；RXO—浅探测电阻率测井值，Ω.m；

利用F

3、根据钻井取心和镜下资料确定地层了各井段的沉积构造，将这些确定的沉积构造特征标定在常规测井资料图件上，见图7研究确定沉积构造指示曲线，基于测井曲线机理，优选浅探测电阻率、声波测井曲线和深、浅探测电阻率差值，构建指示地层沉积构造参数采用公式3，具体待定系数见公式13：

F

F

基于上述参数综合判识岩性和沉积构造，得到地层段岩相，见图7第11列，从而实现区分泥岩相和凝灰岩相。

实施例3

在应用本发明的一具体实施例3中，实施例3是实施例1邻近区1口探井，实施例3与实施例1为同一沉积环境，具有相似的岩性和沉积构造特征，本钻井没有钻井取心，没有采集成像测井，由此，在岩性判识过程中采用了实施例1中优选的测井曲线和F

计算结果见图8，图中第3列为岩屑录井岩性，第6列为计算参数F

地层沉积构造特征的曲线，基于优选的深、浅探测电阻率、反映孔隙度的曲线构建指示地层沉积构造参数。实施例3为盐水泥浆钻井液，深、浅探测电阻率基本重合，因此，在采用公式3，只利用了密度和深探测电阻率，待定系数根据相关性重新确定，见公式14：

F

其中，F

根据测井识别的岩性和地层沉积构造重新判识了岩相，见图8第11列。

F

F

其中，DEN、AC为归一化后曲线；LG(RT)归一化后的对数电阻率。

基于上述参数综合判识岩性和沉积构造，得到地层段岩相，从而区分泥岩相和凝灰岩相。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。