CN106443800B - 一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，包括：选取具有不同岩性和孔隙结构的火山岩岩心，测量其常规孔隙度和核磁孔隙度；结合ECS测井对实验数据进行统计分析，对中基性火山岩确定出需要对核磁孔隙度进行校正的铁元素含量的最低下限值；优选影响中基性火山岩核磁孔隙度的敏感矿物元素，建立核磁孔隙度和ECS测井矿物元素含量的校正模型，模型中的参数采用最优化拟合法确定；最后利用校正模型实现对核磁测井孔隙度的校正，得到反映地层真实情况的孔隙度曲线。本发明在火山岩岩石物理实验的基础上，根据ECS测井建立核磁孔隙度的校正模型，实现了对中基性火山岩核磁测井孔隙度的连续校正，提高了核磁测井孔隙度的计算精度。

Description

一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法

技术领域：

本发明属于石油勘探中的复杂油气藏地层测井评价技术领域，具体涉及一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，该方法基于岩石物理实验与地层元素测井(ECS)的中基性火山岩核磁测井孔隙度进行校正。

背景技术：

在油气勘探中，测井解释的一个重要参数就是孔隙度的定量计算。地层孔隙度的计算多采用三孔隙度曲线以及核磁共振测井处理得到的孔隙度，随着核磁共振技术的不断提高，核磁共振测井得到了广泛的应用，其在常规碎屑岩地层中应用已经相当成熟。

随着油气勘探的不断深入，火山岩等复杂地层逐渐成为勘探重点，核磁测井在火山岩地层中也得到广泛应用。对于测井评价而言，复杂多变的火山岩矿物成分，导致火山岩岩性复杂多样，每种岩性虽然可以建立岩石骨架模型，但是对于过渡性岩性孔隙度的评价还存在较大误差。而核磁测井处理得到孔隙度在常规碎屑岩中受岩石骨架影响较小，更为直观；但是在火山岩地层中，核磁孔隙度受岩石中顺磁性物质的影响，会导致在中基性火山岩中核磁孔隙度明显偏小。

目前国内外学者对中基性火山岩核磁孔隙度的影响因素做了大量的分析，主要针对顺磁性物质产生的梯度场以及饱和溶液中顺磁性离子物质含量对核磁孔隙度的影响，实际应用比较困难。也有国内学者利用单一矿物元素建立的核磁孔隙度校正模型，未考虑元素含量的起算下限，具有一定的局限性，直接影响了核磁孔隙度的准确评价。

发明内容：

本发明的目的在于鉴于现有技术中存在的问题，提供了一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，该方法利用岩心岩石物理实验数据、核磁测井数据和地层元素测井(ECS)资料建立中基性火山岩核磁孔隙度计算模型，以解决中基性火山岩地层核磁孔隙度偏低的问题。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案来实现的：

一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，包括以下步骤：

1)选取具有不同岩性和孔隙结构的火山岩岩心样品，测定所选取火山岩岩心样品的常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t；

2)结合ECS测井对步骤1)得到的火山岩岩心样品的常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t进行统计分析，建立中基性火山岩常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t的差值与地层中铁元素含量的相关关系，确定中基性火山岩中对核磁孔隙度进行校正的铁元素含量的最低下限值W_Fe0；

3)当铁元素含量大于W_Fe0时，选取影响中基性火山岩核磁孔隙度的顺磁性矿物元素，建立核磁孔隙度和ECS测井矿物元素含量的校正模型，校正模型中的参数采用最优化拟合法确定；

4)利用校正模型实现对核磁孔隙度的校正，得到反映地层真实情况的孔隙度曲线。

本发明进一步的改机在于，步骤1)中，测定所选取火山岩岩心样品的常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t是按照《岩心分析方法(SY/T5336-2006)》和《岩样核磁共振参数实验室测量规范(SY/T6490-2014)》标准流程进行。

本发明进一步的改机在于，步骤2)中，中基性火山岩常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t的差值与地层中铁元素含量的相关关系如下：

φ-φ_t＝a×W_Fe+b (1)

式中，a、b为系数，通过实验数据和ECS测井数据采用最小二乘法拟合获得；W_Fe为ECS测井得到的地层中铁元素的百分含量。

本发明进一步的改机在于，步骤3)中，综合考虑矿物元素对岩石骨架的影响以及顺磁性物质磁化率对核磁共振测井的影响，选取强顺磁性物质Fe和部分弱顺磁性物质为核磁孔隙度校正的顺磁性矿物元素，建立核磁孔隙度校正量与顺磁性矿物元素含量之间的相关关系，其中弱顺磁性物质包括铝Al、钙Ca及钛Ti。

本发明进一步的改机在于，所建立的核磁孔隙度校正量与矿物元素含量之间的相关关系如下：

Δφ＝φ-φ_t＝c*W_Fe+d*W_Al+e*W_Ca+f*W_Ti+g (2)

式中，c、d、e、f及g均为系数，通过实验数据和ECS测井数据采用最优化拟合获得；

Δφ为核磁孔隙度校正量，单位为％；

W_Fe为ECS测井得到的地层中铁元素的百分含量；

W_Al为ECS测井得到的地层中铝元素的百分含量；

W_Ca为ECS测井得到的地层中钙元素的百分含量；

W_Ti为ECS测井得到的地层中钛元素的百分含量。

本发明进一步的改机在于，步骤4)中，利用建立的中基性火山岩核磁孔隙度校正模型，结合核磁共振测井和ECS测井资料，计算得到地层校正后的核磁孔隙度。

本发明进一步的改机在于，步骤4)中，以核磁测井孔隙度作为基础，当W_Fe＜W_Fe0时，不做校正，当W_Fe＞W_Fe0时，采用下述公式进行校正：

式中，φ_tc为校正后的核磁孔隙度；为校正前的核磁孔隙度；Δφ为模型计算的核磁孔隙度校正量，单位均为％。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

本发明首先选取具有代表性的火山岩岩心，对岩心进行分类筛选，甄别出岩性为中基性火山岩的岩心；利用ECS测井数据，提取对应岩心深度对岩石骨架有影响的矿物元素含量；最后利用实验室测定的常规孔隙度、核磁孔隙度、核磁测井数据和ECS测井数据，建立适用于中基性火山岩核磁孔隙度的校正模型，最后利用校正模型实现对核磁测井孔隙度的校正，得到反映地层真实情况的孔隙度曲线。

本发明解决了现有中基性火山岩地层孔隙度偏低的难点，通过引入ECS测井得到的对骨架较为敏感的强顺磁性矿物元素(铁Fe)和弱顺磁性矿物元素(铝Al、钙Ca、钛Ti)作为计算核磁孔隙度的重要参数，使得确定的核磁孔隙度更符合实际地层和岩石物理特征，具有更高的精度。

附图说明：

图1为本发明提供的一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法的流程图；

图2为本发明实施例的实验室测量的常规孔隙度与核磁孔隙度关系图；

图3为本发明实施例的中基性火山岩常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t差值与Fe百分含量相关关系图；

图4为本发明中基性火山岩模型计算核磁孔隙度与常规孔隙度相关关系图；

图5为本发明的应用效果图。

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明提供的具体实施方式作进一步详细说明。

参见图1，本发明实施例提供的一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，包括如下步骤：

步骤101：测定所选取火山岩岩心样品的常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t；

步骤102：建立中基性火山岩常规孔隙度和核磁孔隙度差值与地层中铁元素含量的相关关系，确定出影响核磁孔隙度的铁元素含量的下限值W_Fe0；

步骤103：确定出对岩石骨架有影响的顺磁性矿物元素(铁Fe、铝Al、钙Ca、钛Ti)；

步骤104：根据实验数据、核磁测井数据和所提取的ECS测井得到的敏感参数，建立中基性火山岩核磁孔隙度校正模型；

步骤105：当W_Fe＞W_Fe0时，按上述模型对核磁测井孔隙度进行校正，否则不做校正，得到连续的核磁测井孔隙度曲线。

下面，通过对本实施例的具体实施情况做进一步详细说明，以支持本发明所要解决的技术问题。

1、根据火山岩地层段的岩心、测井数据资料，选取火山岩具有代表性的岩心样品，测量其常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t；

本实施例中选择一油田区块的石炭系火山岩地层段作为研究目的层，收集目的层段的岩心资料和测井资料，并根据这些资料选出了具有代表性的火山岩岩心样品38块，其中中基性火山岩岩心16块，本实施例中，所谓代表性的岩心是指在该区建立的岩性识别图版的基础上，根据常规测井、特殊测井等资料所确定了岩性的火山岩样品；按照《岩心分析方法(SY/T5336-2006)》、《岩样核磁共振参数实验室测量规范(SY/T6490-2014)》标准流程进行实验，测量得到常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t。

2、不同的火山岩中含有一定量的顺磁性物质，其中，中基性火山岩中强顺磁性物质含量较其他岩性要高，而其他岩性的核磁孔隙度受强顺磁性物质影响较小，说明强顺磁性物质含量对核磁孔隙度的影响存在下限值。对测量得到的常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t进行对比(参见图2)，中基性火山岩核磁孔隙度φ_t比常规孔隙度φ整体偏低。分析表明，这是由于中基性火山岩中含有较高的强顺磁性物质铁元素引起的；而酸性岩和火山碎屑岩的核磁孔隙度φ_t与常规孔隙度φ相当，说明样品中强顺磁性物质铁元素对其核磁孔隙度的影响较小，同时表明样品中强顺磁性物质铁元素存在对核磁孔隙度产生影响的下限值；

对实验室测得的中基性火山岩岩心样品进行深度归位，读取对应点ECS测井得到的强顺磁性矿物元素Fe的百分含量，建立常规孔隙度和核磁孔隙度φ_t差值与地层中Fe元素百分含量W_Fe之间的相关关系(参见图3)，本实施例得到的结果φ-φ_t＝402.44*W_Fe-22.996，两者相关系数平方R²＝0.7743。

令φ-φ_t＝0，则W_Fe＝0.057，即为矿物元素Fe含量的下限值W_Fe0＝0.057，得到当W_Fe＞W_Fe0时，需要对中基性火山岩进行核磁孔隙度校正，反之不做校正；

3、中基性火山岩中强顺磁性物质和顺磁性物质含量较高，因此核磁共振测井会受到岩石骨架的严重影响；考虑到通过ECS测井得到的岩石矿物元素(Si、Ca、Na、K、Fe、Al、Ti等)可以确定出岩石的骨架密度值，同时Al、Ca、Ti同为顺磁性物质(磁化率为正值)，虽然其磁化率远小于强顺磁性物质Fe，但只要有顺磁性物质的存在，或多或少的会影响核磁共振测井；因此综合考虑矿物元素对岩石骨架的影响以及顺磁性物质磁化率对核磁共振测井的影响；最终除了选取强顺磁性物质Fe元素外，还选取弱顺磁性物质Al、Ca、Ti为核磁孔隙度校正的敏感矿物元素。

4、提取岩心样品对应深度点的顺磁性物质Al、Ca、Ti的百分含量，结合岩石物理实验数据、核磁测井孔隙度当W_Fe＞W_Fe0时，建立中基性火山岩常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t差值与矿物元素之间的相关关系，采用最优化拟合获得，可得到中基性火山岩核磁孔隙度的校正公式：

式中，φ_tc为校正后的核磁测井孔隙度；

为校正前的核磁测井孔隙度；

W_Fe为ECS测井得到的地层中铁元素的百分含量；

W_Al为ECS测井得到的地层中铝元素的百分含量；

W_Ca为ECS测井得到的地层中钙元素的百分含量；

W_Ti为ECS测井得到的地层中钛元素的百分含量。

5、对火山岩地层而言，在岩性准确划分的基础上，按上述步骤对中基性火山岩进行核磁孔隙度校正(参见图4)。

6、附图5所示利用核磁共振和ECS测井资料计算的核磁孔隙度效果图，图中第一道为自然伽马曲线，第二道为岩性剖面，第三道为深侧向电阻率曲线，第四道为三孔隙度曲线，第五道为地层中铁元素百分含量曲线(充填部分为大于铁元素下限值部分)，第六道为地层中铝元素百分含量曲线，第七道为地层中钛元素百分含量曲线，第八道为地层中钙元素百分含量曲线，第九道为核磁共振测井处理核磁孔隙度曲线(圆状点为分析常规孔隙度)，第十道为校正后核磁孔隙度曲线(圆状点为分析常规孔隙度)。图中，校正前的核磁测井孔隙度明显低于岩石物理实验分析孔隙度，校正后两个孔隙度的一致性好，从而验证了本方法的可靠性。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选取具有不同岩性和孔隙结构的火山岩岩心样品，测定所选取火山岩岩心样品的常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t；

2)结合ECS测井对步骤1)得到的火山岩岩心样品的常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t进行统计分析，建立中基性火山岩常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t的差值与地层中铁元素含量的相关关系，确定中基性火山岩中对核磁孔隙度进行校正的铁元素含量的最低下限值W_Fe0；

3)当铁元素含量大于W_Fe0时，选取影响中基性火山岩核磁孔隙度的顺磁性矿物元素，建立核磁孔隙度和ECS测井矿物元素含量的校正模型，校正模型中的参数采用最优化拟合法确定；具体方法为：综合考虑矿物元素对岩石骨架的影响以及顺磁性物质磁化率对核磁共振测井的影响，选取强顺磁性物质Fe和部分弱顺磁性物质为核磁孔隙度校正的顺磁性矿物元素，建立核磁孔隙度校正量与顺磁性矿物元素含量之间的相关关系，其中弱顺磁性物质包括铝Al、钙Ca及钛Ti；且所建立的核磁孔隙度校正量与矿物元素含量之间的相关关系如下：

Δφ＝φ-φ_t＝c*W_Fe+d*W_Al+e*W_Ca+f*W_Ti+g (2)

式中，c、d、e、f及g均为系数，通过实验数据和ECS测井数据采用最优化拟合获得；

Δφ为核磁孔隙度校正量，单位为％；

W_Fe为ECS测井得到的地层中铁元素的百分含量；

W_Al为ECS测井得到的地层中铝元素的百分含量；

W_Ca为ECS测井得到的地层中钙元素的百分含量；

W_Ti为ECS测井得到的地层中钛元素的百分含量；

4)利用校正模型实现对核磁孔隙度的校正，得到反映地层真实情况的孔隙度曲线。

2.根据权利要求1所述的中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，其特征在于，步骤1)中，测定所选取火山岩岩心样品的常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t是按照《岩心分析方法SY/T5336-2006》和《岩样核磁共振参数实验室测量规范SY/T6490-2014》标准流程进行。

3.根据权利要求1所述的中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，其特征在于，步骤2)中，中基性火山岩常规孔隙度φ和核磁孔隙度φ_t的差值与地层中铁元素含量的相关关系如下：

φ-φ_t＝a×W_Fe+b (1)

式中，a、b为系数，通过实验数据和ECS测井数据采用最小二乘法拟合获得；W_Fe为ECS测井得到的地层中铁元素的百分含量。

4.根据权利要求1所述的中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，其特征在于，步骤4)中，利用建立的中基性火山岩核磁孔隙度校正模型，结合核磁共振测井和ECS测井资料，计算得到地层校正后的核磁孔隙度。

5.根据权利要求4所述的中基性火山岩的核磁孔隙度校正方法，其特征在于，步骤4)中，以核磁测井孔隙度作为基础，当W_Fe＜W_Fe0时，不做校正，当W_Fe＞W_Fe0时，采用下述公式进行校正：

式中，φ_tc为校正后的核磁孔隙度；为校正前的核磁孔隙度；Δφ为模型计算的核磁孔隙度校正量，单位均为％。