CN111666665A - 一种提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度的方法，具体涉及碳酸岩储层测井领域。该方法包括：第一步，根据岩石物理实验数据，建立动静态杨氏模量转换模型；第二步，利用动静态杨氏模量转换模型与岩石物理实验数据，建立实验动静态杨氏模量差值S2——静态杨氏模量拟合值与实验值差值S1的回归模型M1；第三步，根据岩石物理实验数据，建立实验动静态杨氏模量差值S2——孔隙度的回归模型M2；第四步，建立校正量模型M3；第五步，计算待测点的拟合静态杨氏模量，利用回归模型M1、回归模型M2和校正量模型M3进行校正，得到校正后的静态杨氏模量。该方法提高了碳酸岩动静态杨氏模量转换模型的精度，有利于碳酸岩储层的测井评价及油田开发。
Description
技术领域
本发明涉及碳酸岩储层测井领域，具体涉及一种提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度的方法。
背景技术
储层评价与油田开发过程中，目的区块杨氏模量与泊松比等参数的测定十分重要，若测量值存在较大误差，将直接影响工程设计、施工、储层压裂等方面的顺利开展。
根据不同的测试方法和原理，杨氏模量分为动态杨氏模量与静态杨氏模量；动态杨氏模量是指基于弹性理论，通过测量岩体中纵横波速时差计算的杨氏模量，动态杨氏模量Ed如下所示：
式中，ρb为密度，单位为g/cm3；Δts为横波时差，单位为s/m；Δtp为纵波时差，单位为s/m，工程上可由测井资料计算获得；
静态杨氏模量定义为在弹性形变范围内岩样的应力与应变间的比值，实验中常用的静态杨氏模量Es如下所示：
式中，(σ1-σ2)50为岩样最大主应力差值的50％，单位为MPa；εh50为相应时间点的应变，单位为MPa，一般静态杨氏模量可以通过室内岩石物理实验测量获得。虽然动态杨氏模量参数的获取方式既及时又便捷，但在工程上动态杨氏模量参数仍无法替代基于力学实验测得的静态杨氏模量参数。因此，建立准确的动静态转换模型有利于快速基于测井资料提供精确的静态杨氏模量，提高储层评价的准确性和油田开发的效率。
通常动态杨氏模量大于静态杨氏模量，但两者间并没有普适的力学对应关系。对于物性较好、各向异性不强的岩层，通过实验能够拟合出准确率很高的动静态杨氏模量转换模型，但由于声波测量对微裂缝次生孔隙等弱面结构不敏感，对于各向异性强、孔隙结构复杂的岩层，通过室内实验拟合获得的动静态杨氏模量转换模型通常准确率不高，失去了对实际工程的指导意义。
碳酸岩储层具有脆性大、各向异性强、次生孔隙微裂缝发育的特点，因此，碳酸岩储层的动静态杨氏模量相关性差，动静态杨氏模量转换模型的精确度低，并且现阶段仍欠缺有效提高碳酸岩储层动静态杨氏模量转换模型精度的方法。
发明内容
本发明针对现阶段难以有效提高碳酸岩储层动静态杨氏模量转换模型精度的不足，提出了一种提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度的方法，该方法利用测井资料对模型进行校正，提高了静态杨氏模量预测的准确度，对勘探测井、工程评估具有重要意义。
本发明采用以下的技术方案：
一种提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度的方法，具体包括以下步骤：
步骤1，建立动静态杨氏模量转换模型；
通过对碳酸岩岩样进行岩石物理实验，测量得到碳酸岩岩样的孔隙度、实验动态杨氏模量和实验静态杨氏模量，利用回归分析软件，对碳酸岩岩样的实验动态杨氏模量和实验静态杨氏模量进行线性拟合，建立动静态杨氏模量转换模型；
步骤2，建立实验动静态杨氏模量差值S2——静态杨氏模量拟合值与实验值差值S1的回归模型M1；
将岩石物理实验测量的实验动态杨氏模量代入动静态杨氏模量转换模型中，计算得到碳酸岩岩样的拟合静态杨氏模量，计算拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S1，再计算实验动态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S2；利用回归分析软件，通过对差值S1和差值S2进行线性拟合，建立回归模型M1；
步骤3，建立实验动静态杨氏模量差值S2——孔隙度的回归模型M2；
根据岩石物理实验测量的孔隙度以及实验动态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S2，利用回归分析软件对差值S2与孔隙度进行线性拟合，建立回归模型M2；
步骤4，建立校正量模型M3；
对拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S1取绝对值得到S3，利用回归分析软件，通过对岩石物理实验测量的孔隙度和绝对值S3进行线性拟合，建立校正量模型M3；
步骤5，通过动静态杨氏模量转换模型将待测点的实验动态杨氏模量转换为拟合静态杨氏模量，根据待测点的孔隙度，利用回归模型M1、回归模型M2和校正量模型M3，对待测点的拟合静态杨氏模量进行校正，得到校正后的静态杨氏模量；
将待测点的实验动态杨氏模量代入动静态杨氏模量转换模型中，计算得到待测点的拟合静态杨氏模量；
通过将待测点的孔隙度代入回归模型M2中，计算得到实验动静态杨氏模量差值S2的反馈值C1；再将反馈值C1代入回归模型M1中，计算得到静态杨氏模量拟合值与实验值差值S1的反馈值C；最后，将待测点的孔隙度代入校正量模型M3中，计算得到待测点拟合静态杨氏模量的校正量S；
若反馈值C>0，则将待测点的拟合静态杨氏模量减去校正量S，得到校正后的静态杨氏模量；若反馈值C<0，则将待测点的拟合静态杨氏模量加上校正量S，得到校正后的静态杨氏模量。
本发明具有如下有益效果：
本发明方法基于岩石物理实验测量的碳酸岩岩样孔隙度、动态杨氏模量和静态杨氏模量，研究动静态杨氏模量间的转换关系，建立动静态杨氏模量转换模型，通过数值计算对因强各向异性而难以得到准确转换关系的碳酸岩动静态杨氏模量模型进行校正，获得准确地静态杨氏模量，具备较好的校正效果；本发明为了提高静态杨氏模量转换精度进行了有效地校正，校正所需参数均可由实际测井资料获得，保证了本发明方法的可行性及便捷性；本发明方法对于碳酸岩储层的测井评价及油田开发具有重要意义，具有一定地现场应用及推广价值。
附图说明
图1为一种提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度的方法流程图。
图2为区块例井碳酸岩岩心的动静态杨氏模量转换模型。
图3为区块例井碳酸岩岩心的回归模型M1。
图4为区块例井碳酸岩岩心的回归模型M2。
图5为区块例井碳酸岩岩心的校正量模型M3。
具体实施方式
下面结合附图和某碳酸岩区块例井为例，对本发明的具体实施方式做进一步说明：
图1所示为一种提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度的方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤1，建立动静态杨氏模量转换模型；
本实施例采用某碳酸岩区块例井的16块标准尺寸岩心进行岩石物理实验，岩心尺寸为250mm，通过岩石物理实验测量得到16块标准碳酸岩岩心的孔隙度、实验动态杨氏模量和实验静态杨氏模量，测量结果如表1所示，利用回归分析软件，对碳酸岩岩样的实验动态杨氏模量和实验静态杨氏模量进行线性拟合，建立动静态杨氏模量转换模型，如图2所示，动静态杨氏模量转换模型为：
Es＝2.2366Ed-164.72 (3)
式中，Ed表示实验动态杨氏模量，单位为MPa；ES表示实验静态杨氏模量，单位为MPa；
步骤2，建立实验动静态杨氏模量差值S2——静态杨氏模量拟合值与实验值差值S1的回归模型M1；
将岩石物理实验测量的各碳酸岩岩样实验动态杨氏模量代入建立的动静态杨氏模量转换模型中，计算得到各碳酸岩岩样的拟合静态杨氏模量，将各碳酸岩岩样的拟合静态杨氏模量减去实验静态杨氏模量，得到拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S1，再将各碳酸岩岩样的实验动态杨氏模量减去实验静态杨氏模量，得到实验动态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S2，计算结果如表1所示；
利用回归分析软件对差值S1和差值S2进行线性拟合，建立回归模型M1，如图3所示，回归模型M1为：
S1＝0.7134S2-30.144 (4)
式中，S2表示实验动静态杨氏模量的差值,单位为MPa；S1表示拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量间的差值，单位为MPa；
步骤3，建立实验动静态杨氏模量差值S2——孔隙度的回归模型M2；
根据岩石物理实验测量的孔隙度以及实验动态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S2，利用回归分析软件对差值S2与孔隙度进行线性拟合，建立回归模型M2，如图4所示，回归模型M2为：
S2＝15.044φ+62.525 (5)
式中，φ表示孔隙度，单位为％；S2表示实验动静态杨氏模量的差值,单位为MPa；
步骤4，建立校正量模型M3；
对拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S1取绝对值得到S3，计算结果如表1所示，利用回归分析软件，通过对岩石物理实验测量的孔隙度和绝对值S3进行线性拟合，建立校正量模型M3，如图5所示，校正量模型M3为：
S3＝-0.1187φ+6.1138 (6)
式中，φ表示孔隙度，单位为％；S3表示拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量差值S1的绝对值,单位为MPa；
步骤5，通过动静态杨氏模量转换模型将待测点的实验动态杨氏模量转换为拟合静态杨氏模量，根据各碳酸岩岩样的孔隙度，利用回归模型M1、回归模型M2和校正量模型M3，对各碳酸岩岩样的拟合静态杨氏模量进行校正，得到校正后的静态杨氏模量；
将本实施例16块标准尺寸碳酸岩岩心测量的实验动态杨氏模量代入动静态杨氏模量转换模型中，计算得到各碳酸岩岩心的拟合静态杨氏模量；
通过将各碳酸岩岩心的孔隙度代入回归模型M2中，计算得到实验动静态杨氏模量差值S2的反馈值C1；再将反馈值C1代入回归模型M1中，计算得到静态杨氏模量拟合值与实验值差值S1的反馈值C；最后，将各碳酸岩岩心的孔隙度代入校正量模型M3中，计算得到各碳酸岩岩心的拟合静态杨氏模量校正量S，本实施例反馈值C和校正量S的计算结果如表1所示；
若碳酸岩岩心的反馈值C>0，则将碳酸岩岩心的拟合静态杨氏模量减去校正量S，得到校正后的静态杨氏模量；若碳酸岩岩心的反馈值C<0，则将碳酸岩岩心的拟合静态杨氏模量加上校正量S，得到校正后的静态杨氏模量。
本实施例16块碳酸岩岩样的静态杨氏模量校正结果如表1所示，为了验证本发明方法有利于提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度，计算本实施例中16块碳酸岩岩心的拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量之间的方差，计算结果如表1所示，通过对本实施例中16块碳酸岩岩心利用本发明方法进行校正后，16块碳酸岩岩心的拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量间的方差明显减小，拟合优度从未校正的0.5678提升到了0.893，由此可得，本发明方法有效地提高了碳酸岩动静态杨氏模量转换模型的准确度，有利于碳酸岩储层评价及油田开发。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
表1动静态杨氏模量转换校正参数汇总表
Claims (1)
1.一种提高碳酸岩动静态杨氏模量转换模型精度的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，建立动静态杨氏模量转换模型；
通过对碳酸岩岩样进行岩石物理实验，测量得到碳酸岩岩样的孔隙度、实验动态杨氏模量和实验静态杨氏模量，利用回归分析软件，对碳酸岩岩样的实验动态杨氏模量和实验静态杨氏模量进行线性拟合，建立动静态杨氏模量转换模型；
步骤2，建立实验动静态杨氏模量差值S2——静态杨氏模量拟合值与实验值差值S1的回归模型M1；
将岩石物理实验测量的实验动态杨氏模量代入动静态杨氏模量转换模型中，计算得到碳酸岩岩样的拟合静态杨氏模量，计算拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S1，再计算实验动态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S2；利用回归分析软件，通过对差值S1和差值S2进行线性拟合，建立回归模型M1；
步骤3，建立实验动静态杨氏模量差值S2——孔隙度的回归模型M2；
根据岩石物理实验测量的孔隙度以及实验动态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S2，利用回归分析软件对差值S2与孔隙度进行线性拟合，建立回归模型M2；
步骤4，建立校正量模型M3；
对拟合静态杨氏模量与实验静态杨氏模量的差值S1取绝对值得到S3，利用回归分析软件，通过对岩石物理实验测量的孔隙度和绝对值S3进行线性拟合，建立校正量模型M3；
步骤5，通过动静态杨氏模量转换模型将待测点的实验动态杨氏模量转换为拟合静态杨氏模量，根据待测点的孔隙度，利用回归模型M1、回归模型M2和校正量模型M3，对待测点的拟合静态杨氏模量进行校正，得到校正后的静态杨氏模量；
将待测点的实验动态杨氏模量代入动静态杨氏模量转换模型中，计算得到待测点的拟合静态杨氏模量；
通过将待测点的孔隙度代入回归模型M2中，计算得到实验动静态杨氏模量差值S2的反馈值C1；再将反馈值C1代入回归模型M1中，计算得到静态杨氏模量拟合值与实验值差值S1的反馈值C；最后，将待测点的孔隙度代入校正量模型M3中，计算得到待测点拟合静态杨氏模量的校正量S；
若反馈值C>0，则将待测点的拟合静态杨氏模量减去校正量S，得到校正后的静态杨氏模量；若反馈值C<0，则将待测点的拟合静态杨氏模量加上校正量S，得到校正后的静态杨氏模量。
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