復(fù)雜巖性儲層常規(guī)測井曲線求取巖石力學(xué)參數(shù)方法及應(yīng)用研究

才 慶，郭 銳

(1.大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶163453;2.大慶師范學(xué)院，黑龍江 大慶163712)

0 引 言

巖石的力學(xué)性質(zhì)通過巖石力學(xué)參數(shù)來表征。常用的巖石力學(xué)參數(shù)主要有彈性模量(E)、剪切模量(G)、體積模量(K)、泊松比(ν)等。巖石力學(xué)參數(shù)是地層縱、橫波時差的函數(shù)，對于有全波列測井資料的井，可根據(jù)測井資料所獲得的縱、橫波時差以及密度求取巖石力學(xué)參數(shù)。但是由于此類特殊測井費用高昂，一般不會大規(guī)模開展，計算巖石力學(xué)參數(shù)必須依靠資料相對比較齊全的常規(guī)測井資料。但目前的測井計算巖石力學(xué)參數(shù)，忽視了巖相、巖性對巖石力學(xué)特征的影響:

1 宏觀沉積和微觀巖石結(jié)構(gòu)對巖石力學(xué)的影響

1)微觀組分對巖石力學(xué)參數(shù)的影響。如:同一相帶巖性相同的兩塊砂巖(鈣質(zhì)油斑砂巖、含油砂巖)，因微觀組分中鈣質(zhì)的存在導(dǎo)致力學(xué)參數(shù)差異，詳見表1。

表1 相同巖性的巖石力學(xué)參數(shù)差異表

2)沉積相對巖石力學(xué)參數(shù)的影響。如:相同巖性的兩塊巖心由于成巖作用階段不同，導(dǎo)致力學(xué)參數(shù)差異，詳見表2。

表2 成巖階段不同導(dǎo)致的巖石力學(xué)參數(shù)差異表

2 分段、分巖性測井計算力學(xué)參數(shù)模型的建立

2.1 建立分段建立地質(zhì)研究單元

在測井曲線質(zhì)量控制和區(qū)域標準化的基礎(chǔ)上，對南屯組的GR 分布頻率進行統(tǒng)計。南屯組二段的GR分布峰值在125API;南屯組一段的GR 分布峰值在150API。說明N1 段自然伽馬受凝灰質(zhì)影響高于N2段，因此將研究區(qū)縱向分為南屯組二段和南屯組一段，詳見圖1。

圖1 南一段、南二段GR 分布頻率圖

2.2 建立多曲線的組合巖性－測井響應(yīng)關(guān)系

從研究區(qū)南屯組粘土礦物與自然伽馬關(guān)系可見，南屯組一段GR 值與粘土礦物的相關(guān)性大大低于南屯組二段，受凝灰質(zhì)影響南屯組一段利用GR 曲線無法準確識別巖性，詳見圖2。

圖2 南一段、南二段粘土礦物含量與GR 關(guān)系圖

根據(jù)巖心觀察5 口井，以手標本、薄片鑒定和全巖分析結(jié)果，分兩段分別建立了儲層5 類主要巖石的巖性和測井響應(yīng)特征關(guān)系，優(yōu)選AC、GR 曲線建立巖性識別標準。根據(jù)巖心描述的103 個巖性段，應(yīng)用標準解釋符合巖心觀察的有86 段，符合率為83.5%，詳見圖3。

圖3 南一段巖性——測井響應(yīng)關(guān)系圖版

2.3 分巖性建立常規(guī)巖石力學(xué)與參數(shù)測井響應(yīng)關(guān)系

根據(jù)彈性動力學(xué)理論，巖石力學(xué)參數(shù)與聲波時差、密度存在一定的關(guān)系，通過XMAC 測井曲線建立了彈性模量與聲波時差、密度，泊松比與聲波時差、密度的經(jīng)驗關(guān)系式，詳見表3。

表3 未分巖性回歸力學(xué)參數(shù)與測井響應(yīng)關(guān)系

通過4 種關(guān)系的相關(guān)系數(shù)可以看出，彈性模量與聲波時差相關(guān)系數(shù)最好為0.8702，而與其他曲線之間相關(guān)性很差。因此，可以采用聲波時差曲線進行巖石力學(xué)參數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系計算。盡管彈性模量與聲波時差有良好的回歸關(guān)系，但是對于同一聲波時差，其彈性模量變化范圍較大，如當聲波時差為250us/m，其彈性模量變化范圍從20000～45000MPa，最大與最小值相差一倍多，在測井巖性識別的基礎(chǔ)上，按不同的巖性分別進行彈性模量與聲波時差經(jīng)驗關(guān)系的回歸，回歸精度獲得較大提高。鈣質(zhì)砂巖彈性模量范圍為30000～55000MPa、沉凝灰?guī)r彈性模量范圍為35000～55000MPa，可視為固定材料不參與回歸，詳見表4。

表4 分巖性回歸力學(xué)參數(shù)與測井響應(yīng)關(guān)系

通過彈性力學(xué)理論，在已知彈性模量、密度、縱波時差的條件下可以求得橫波時差。由巖石力學(xué)參數(shù)的相互計算關(guān)系，即可計算出其余的巖石力學(xué)參數(shù)。

在上述分析、計算的基礎(chǔ)上進行了研究區(qū)內(nèi)8 個深度點的計算彈性模量與巖心測試值對比，相對誤差小于25%，復(fù)合率較高，詳見表5。

表5 巖石力學(xué)參數(shù)計算結(jié)果對比表

3 結(jié) 語

1)通過研究和實測數(shù)據(jù)對比，利用常規(guī)測井曲線計算含凝灰質(zhì)儲層巖石力學(xué)參數(shù)是可行的;

2)采用GR 和AC 曲線組合，可以準確識別含凝灰質(zhì)儲層的巖性;

3)通過特殊測井計算巖石力學(xué)參數(shù)與常規(guī)測井響應(yīng)關(guān)系回歸，分巖性建立基于常規(guī)測井響應(yīng)的巖石力學(xué)參數(shù)計算模型可以提高計算精度;

4)求取的計算模型具有一定的經(jīng)驗性和地區(qū)性，不同油田、不同區(qū)塊必須選擇具有代表性的測井資料、巖心測試資料進行系統(tǒng)的解釋分析，得到適合本地區(qū)的計算模型。

［1］陳勉，金衍，張光請.石油工程巖石力學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版，2012..

［2］樓一珊.利用聲波測井計算巖石的力學(xué)參數(shù)［J］.探礦工程，1998(3):47－48.

［3］劉之地，夏宏泉，陳平.泊松比的測井計算方法研究［J］.測井技術(shù)，2004(6):508－510.

［4］尤明慶，蘇承東，楊圣奇.巖石動靜態(tài)參數(shù)關(guān)系間的研究［J］.焦作工學(xué)院學(xué)報，2002(6):413－419.