一種識(shí)別頁(yè)巖地層礦物體積含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種頁(yè)巖地層勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程 中地層礦物體積含量的識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頁(yè)巖地層礦物類(lèi)型多樣、含量復(fù)雜，通常用元素測(cè)井資料來(lái)確定地層的元素含量。 通過(guò)地層元素含量來(lái)確定礦物有關(guān)的特征參數(shù)。通常礦物特征參數(shù)中的含量解釋包括礦物 質(zhì)量含量解釋和礦物體積含量解釋。
[0003] 礦物質(zhì)量含量解釋通過(guò)建立地層元素與礦物之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到礦物的質(zhì)量含 量，然后將礦物質(zhì)量含量轉(zhuǎn)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(duì)于頁(yè)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(lèi)型和體積含量誤差較大，而頁(yè)巖地層礦物體積含量解釋方法目前主要依賴(lài)于國(guó)外軟 件，沒(méi)有具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的測(cè)井解釋軟件。
[0004] 基于上述情況，需要一種新的方法來(lái)完成頁(yè)巖地層礦物體積含量的識(shí)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新的巖地層礦物體積含量的識(shí)別方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種識(shí)別頁(yè)巖地層礦物體積含量的方法，其特 征在于，包括W下步驟：
[0007] 基于ECS元素俘獲測(cè)井獲取目的頁(yè)巖地層的礦物質(zhì)量含量；
[0008] 建立目的頁(yè)巖地層體積模型并基于該體積模型構(gòu)造所述目的頁(yè)巖地層在不同體 積含量參數(shù)條件下的測(cè)井響應(yīng)方程，確定測(cè)井響應(yīng)方程的誤差和測(cè)量誤差；
[0009] W所述目的頁(yè)巖地層的礦物質(zhì)量含量為約束條件，基于實(shí)際測(cè)井曲線、測(cè)井響應(yīng) 方程、響應(yīng)方程的誤差和測(cè)量誤差建立測(cè)井解釋的目標(biāo)函數(shù)；
[0010] 對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理W求取使所述目標(biāo)函數(shù)取得最小值的所對(duì)應(yīng)的最 優(yōu)體積含量參數(shù)，并繪制最優(yōu)體積含量參數(shù)對(duì)應(yīng)的測(cè)井響應(yīng)正演結(jié)果曲線和正演曲線的置 信區(qū)間；
[0011] 檢驗(yàn)所述測(cè)井響應(yīng)正演結(jié)果曲線是否與實(shí)際測(cè)井曲線匹配，將匹配的正演結(jié)果曲 線對(duì)應(yīng)的體積含量參數(shù)中的礦物體積含量作為確定結(jié)果。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，獲取礦物質(zhì)量含量的步驟包括W下：
[0013] 通過(guò)ECS元素俘獲測(cè)井獲得Y射線譜；
[0014] 對(duì)Y射線譜解譜W獲取目的頁(yè)巖地層元素質(zhì)量相對(duì)產(chǎn)額；
[0015] 基于氧化物閉合模型將元素質(zhì)量相對(duì)產(chǎn)額轉(zhuǎn)化為元素質(zhì)量絕對(duì)含量；
[0016] 基于礦物模型響應(yīng)方程將元素質(zhì)量絕對(duì)含量轉(zhuǎn)化為礦物質(zhì)量含量。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述氧化物閉合模型為：
[0018] Σγι=ΡΣΥι/Si= 1
[0019] 其中，yi為i元素質(zhì)量絕對(duì)含量；F為歸一化因子，隨深度而變化，每一深度都需要 計(jì)算；Yi為i元素質(zhì)量相對(duì)產(chǎn)額；Si為i元素的靈敏度因子。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述礦物模型響應(yīng)方程為：
[0021]
[0022] 其中，W,為第j種骨架礦物的質(zhì)量含量，N為礦物種類(lèi)，Ci,為i種元素在第j種骨 架礦物中的比例系數(shù)，為i種元素質(zhì)量絕對(duì)含量。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述目的頁(yè)巖地層體積模型由局部均勻的多種骨架礦 物、有機(jī)質(zhì)和孔隙構(gòu)成，孔隙包括氣體和水，單位體積頁(yè)巖地層體積模型滿足W下公式：
[0024]
[0025] 其中Vj為第j種骨架礦物體積含量，Vk為有機(jī)質(zhì)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(shù)量。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，構(gòu)造所述目的頁(yè)巖地層在不同體積含量參數(shù)條件下的 測(cè)井響應(yīng)方程包括：
[0027] 補(bǔ)償聲波測(cè)井曲線響應(yīng)方程：
[0028]
[002引其中MCj為第j種骨架礦物對(duì)應(yīng)的聲波骨架值;ACk、ACg、Α(；分別是有機(jī)質(zhì)、氣體 和水的聲波骨架值；
[0030] 補(bǔ)償密度測(cè)井曲線響應(yīng)方程：
[0031]
[003引其中MDENj為第j種礦物對(duì)應(yīng)的密度骨架值；DENk、DENg、DEN"分別是有機(jī)質(zhì)、氣體 和水的密度骨架值；
[0033] 補(bǔ)償中子測(cè)井曲線響應(yīng)可W寫(xiě)成：
[0034]
[0035] 其中MCNLj為第j種礦物對(duì)應(yīng)的中子骨架值；CNL|<、CNLg、CNU分別是有機(jī)質(zhì)、氣體 和水的中子骨架值；
[0036] 光電吸收截面指數(shù)曲線的測(cè)井響應(yīng)方程為：
[0037]
[003引其中MPEj為第j種礦物對(duì)應(yīng)的光電吸收截面指數(shù)骨架值，ΡΕκ、PEg、PE"分別是有 機(jī)質(zhì)、氣體和水的光電吸收截面指數(shù)骨架值。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述響應(yīng)方程的誤差包括：
[0040] 補(bǔ)償聲波測(cè)井響應(yīng)方程誤差
其中，δAtmf、δAt, 分別為泥漿濾液和礦物的補(bǔ)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(bǔ)償密度測(cè)井響應(yīng)方程誤差
其中，δPmf、δΡ,分別 為泥漿濾液和礦物的補(bǔ)償密度誤差；
[0042] 補(bǔ)償中子測(cè)井響應(yīng)方程誤差
其中，SCNLmf、 δCNLj分別為泥漿濾液和礦物的補(bǔ)償中子誤差；
[0043] 光電吸收截面指數(shù)測(cè)井響應(yīng)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(shù)曲線誤差；
[0044] 對(duì)應(yīng)選用的測(cè)井響應(yīng)方程選擇對(duì)應(yīng)的響應(yīng)方程誤差。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述測(cè)井解釋的目標(biāo)函數(shù)為：
[0046]
[0047] 其中，曰1為第i種測(cè)井曲線實(shí)際測(cè)量值；X= (Vi，…V,，Vk，Φβ，Φ?)為目的頁(yè)巖地 層體積含量參數(shù)；Ζ為當(dāng)前測(cè)井深度；0 1為第i種測(cè)井曲線的測(cè)量誤差；τ1為構(gòu)造的第i 種測(cè)井曲線響應(yīng)方的誤差；fi(X，Z)為在Z深度時(shí)構(gòu)造的第i種測(cè)井曲線響應(yīng);m為測(cè)井曲線 的種類(lèi)；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(gè)數(shù)。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述測(cè)井解釋的目標(biāo)函數(shù)中的約束條件包括： Wμ
[0049] 約束條件g，(x)表示為其中，V，為第j種頁(yè)巖地層骨架礦物的體積含 'Pm 量，W,為頁(yè)巖地層第j種頁(yè)巖地層骨架的礦物質(zhì)量含量，Pb為密度測(cè)井值，Pμα為礦物骨 架密度。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，計(jì)算使所述測(cè)井解釋的目標(biāo)函數(shù)取得最小值的最優(yōu)體 積含量參數(shù)包括W下步驟：
[00川利用BFGS變尺度法確定搜索方向?yàn)? =-巧點(diǎn)，其中馬為方向矩陣， 島=W'巧）表示目標(biāo)函數(shù)的梯度，在搜索方向％上任意一點(diǎn)表示為X= ? +約;*，目標(biāo)函數(shù)F(x，a)轉(zhuǎn)換為單變量函數(shù)Φα);
[005引利用DSP0W拋物線插值法求取單變量函數(shù)Φ(t)的極小值點(diǎn)t。，根據(jù)t。確定頁(yè)巖 地層最優(yōu)體積含量參數(shù)x=仍，…Vj，VK，Φβ，Φ?)。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，檢驗(yàn)所述測(cè)井響應(yīng)正演結(jié)果曲線是否與實(shí)際測(cè)井曲線 匹配包括：
[0054] 根據(jù)實(shí)際測(cè)井曲線、響應(yīng)方程誤差和測(cè)量誤差繪制正演曲線的置信區(qū)間
，其中為第i種測(cè)井曲線實(shí)際測(cè)量值；0 1和τ1對(duì)應(yīng)為測(cè) 量誤差和測(cè)井曲線響應(yīng)方程誤差；
[0055] 當(dāng)所述測(cè)井響應(yīng)的正演結(jié)果曲線處于正演曲線的置信區(qū)間內(nèi)時(shí)，所述檢驗(yàn)所述測(cè) 井響應(yīng)的正演結(jié)果曲線與實(shí)際測(cè)井曲線匹配；
[0056] 所反演的目的頁(yè)巖地層最優(yōu)體積含量參數(shù)之和為1或100%。
[0057] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第i種測(cè)井曲線的測(cè)量誤差為實(shí)際測(cè)量數(shù)值大小 的5%。
[0058] 本發(fā)明帶來(lái)了W下有益效果：
[0059] 本方法采用ECS元素俘獲測(cè)井獲得地層礦物質(zhì)量含量，并通過(guò)建立頁(yè)巖地層體積 模型和對(duì)應(yīng)的不同體積含量參數(shù)的測(cè)井響應(yīng)方程獲得地層礦物體積含量，實(shí)現(xiàn)了快速識(shí)別 頁(yè)巖地層礦物質(zhì)量含量和礦物體積含量，減少了巖必實(shí)驗(yàn)確定頁(yè)巖礦物類(lèi)型和含量的過(guò) 程，節(jié)省了費(fèi)用和時(shí)間。
[0060] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變 得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利 要求書(shū)W及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0061] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹：
[0062] 圖1是本發(fā)明的方法步驟圖；
[0063] 圖2是圖1中步驟S001的步驟圖；
[0064] 圖3是本發(fā)明中的頁(yè)巖地層體積模型；
[0065] 圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的礦物含量正演結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0066] W下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用 技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)W實(shí)施。需要說(shuō)明 的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例W及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可W相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0067] 另外，在附圖的流程圖示出的步驟可W在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可不同于此處 的順序執(zhí)行所示出或描述