專利名稱：確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定地層密度的方法，尤其是一種確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法。
背景技術(shù)：
在石油測(cè)井行業(yè)，當(dāng)石油鉆井井眼的形狀比較規(guī)則，也就是說(shuō)井眼的直徑大小上下不變的情況下，密度測(cè)井儀可以直接用來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量地層巖石密度的大小。而當(dāng)石油鉆井井眼的直徑不規(guī)則，比如說(shuō)發(fā)生了井壁坍塌擴(kuò)徑的情況下，密度測(cè)井儀的測(cè)量結(jié)果將不準(zhǔn)確，甚至嚴(yán)重失真，通常測(cè)量值會(huì)小于地層真實(shí)的密度值。因此，在這種情況下，密度測(cè)井儀就測(cè)不準(zhǔn)地層密度，嚴(yán)重影響測(cè)試的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，該方法克服了當(dāng)石油鉆井井眼直徑不規(guī)則時(shí)，密度測(cè)井儀的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的缺陷，方便安全，精度高。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，包括如下步驟步驟1確定泥質(zhì)含量；步驟2確定孔隙度；步驟3根據(jù)孔隙度和泥質(zhì)含量初步確定地層密度；步驟4確定擴(kuò)徑層段和非擴(kuò)徑層段；步驟5根據(jù)非擴(kuò)徑層段的測(cè)量值和步驟3中確定的地層密度，確定刻度因子b0和b1；步驟6根據(jù)刻度因子b0和b1，確定擴(kuò)徑段地層密度。
步驟1具體為記自然伽馬測(cè)井值為GR；純泥巖地層自然伽馬值為GRmax，從泥巖段地層自然伽馬曲線中讀出其數(shù)值大小；砂巖地層自然伽馬值為GRmin，從砂巖段地層自然伽馬曲線讀出其數(shù)值大??；新老地層系數(shù)為GCUR，第三紀(jì)地層取3.7，第三紀(jì)以前老地層取2.0；泥質(zhì)含量Vsh確定如下V=GR-GRminGRmax-GRmin---(1)]]>Vsh=2V*GCUR-12GCUR-1---(2);]]>步驟2具體為記聲波測(cè)井時(shí)差為Δt，巖石骨架(巖石的主要礦物，例如砂巖的骨架為石英)時(shí)差為Δtma，查巖石時(shí)差數(shù)據(jù)表得到該值；流體時(shí)差為Δtf；泥巖時(shí)差為Δtsh；地層壓實(shí)系數(shù)為cp，孔隙度φ確定如下φ=Δt-ΔtmaΔtf-Δma*1cp+Δtma-ΔtshΔtf-Δma*Vsh---(3);]]>步驟3具體為記巖石骨架密度為ρma，從巖石密度數(shù)據(jù)表中得到該數(shù)值，流體密度為ρf；泥巖密度為ρsh，從巖石密度數(shù)據(jù)表中得到該數(shù)值，地層密度ρ為ρ＝Vsh*ρsh+φ*ρf+(1-φ-Vsh)*ρma(4)；步驟4具體為記井眼直徑為CAL，鉆頭直徑為BS，給定誤差限ε(ε＞0)，當(dāng)在某個(gè)深度點(diǎn)有|CAL-BS|≤ε時(shí)，則為非擴(kuò)徑點(diǎn)；否則，當(dāng)|CAL-BS|＞ε時(shí)，則為擴(kuò)徑點(diǎn)；當(dāng)連續(xù)擴(kuò)徑點(diǎn)的地層厚度大于給定的截止值ζ(ζ＞＝0)，則認(rèn)為該段地層為擴(kuò)徑地層段；當(dāng)連續(xù)非擴(kuò)徑點(diǎn)的地層厚度大于給定的截止值ζ，則認(rèn)為該段地層為非擴(kuò)徑地層段。
步驟5具體為記非擴(kuò)徑地層段密度測(cè)井儀的測(cè)量值為 k＝1，2，3，…，n，n為采樣點(diǎn)數(shù)；在上面第三步初步確定的非擴(kuò)徑段密度值為ρk，k＝1，2，3，…，n。 與ρk之間存在線性關(guān)系ρ^k=b0+b1ρk,k=1,2,3,...,n---(5)]]>則有b1=Σk=1n(ρk-E(ρ))(ρ^k-E(ρ^))Σk=1n(ρk-E(ρ))2---(6)]]>b0=E(ρ^)-b1E(ρ)---(7)]]>其中E(ρ^)=1nΣk=1k=nρ^k---(8)]]>E(ρ)=1nΣk=1k=nρk---(9);]]>步驟6具體為記待求的擴(kuò)徑段地層密度為ρa(bǔ)i，i＝1，2，3，…，m，m是擴(kuò)徑段采樣點(diǎn)數(shù)。則有ρa(bǔ)i＝b0+b1ρi，i＝1，2，3，…，m(10)式中的ρi為步驟3中在擴(kuò)徑段初步確定的地層密度值。
綜上所述，本發(fā)明克服了當(dāng)石油鉆井井眼直徑不規(guī)則時(shí)，密度測(cè)井儀的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的缺陷，方便安全，精度高。該方法應(yīng)用在井眼坍塌嚴(yán)重的層段效果尤其明顯，經(jīng)過(guò)該方法獲得的地層密度值可以顯著提高合成地震記錄的質(zhì)量和精度，同時(shí)，可以有效改善基于地層密度的儲(chǔ)層油氣水評(píng)價(jià)的吻合率。
下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，為本發(fā)明的流程圖。從圖1中可知，確定擴(kuò)徑層段地層密度的實(shí)施步驟如下步驟100定泥質(zhì)含量；記自然伽馬測(cè)井值為GR；純泥巖地層自然伽馬值為GRmax，自然伽馬最大值，可以從泥巖段地層自然伽馬曲線讀出；砂巖地層自然伽馬值為GRmin，自然伽馬最小值，可以從砂巖段地層自然伽馬曲線讀出；新老地層系數(shù)為GCUR，第三紀(jì)地層取3.7，第三紀(jì)以前老地層取2.0。泥質(zhì)含量Vsh確定如下V=GR-GRminGRmax-GRmin---(1)]]>Vsh=2V*GCUR-12GCUR-1---(2);]]>步驟200確定孔隙度；記聲波測(cè)井時(shí)差為Δt，巖石骨架時(shí)差為Δtma，查巖石時(shí)差數(shù)據(jù)表可以得到該值；流體時(shí)差為Δtf，泥漿時(shí)差值；泥巖時(shí)差為Δtsh，地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；地層壓實(shí)系數(shù)為cp，地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。Δtma、Δtf、Δtsh、cp均為可以選擇的參數(shù)?？紫抖圈沾_定如下φ=Δt-ΔtmaΔtf-Δma*1cp+Δtma-ΔtshΔtf-Δma*Vsh---(3);]]>步驟300初步確定地層密度；記巖石骨架密度為ρma，查巖石密度數(shù)據(jù)表可以得到該值，流體密度為ρf，泥漿密度值；泥巖密度為ρsh，查巖石密度數(shù)據(jù)表可以得到該值。ρma、ρf、ρshcp均為可以選擇的參數(shù)。地層密度ρ為ρ＝Vsh*ρsh+φ*ρf+(1-φ-Vsh)*ρma(4)；步驟400確定擴(kuò)徑層段和非擴(kuò)徑層段；
記井眼直徑為CAL，鉆頭直徑為BS，給定誤差限ε(ε＞0)，如果在某個(gè)深度點(diǎn)有|CAL-BS|≤ε，則為非擴(kuò)徑點(diǎn)；否則，如果|CAL-BS|＞ε，則為擴(kuò)徑點(diǎn)。如果連續(xù)擴(kuò)徑點(diǎn)的地層厚度大于給定的截止值ζ(ζ＞＝0)，則認(rèn)為該段地層為擴(kuò)徑地層段；如果連續(xù)非擴(kuò)徑點(diǎn)的地層厚度大于給定的截止值ζ，則認(rèn)為該段地層為非擴(kuò)徑地層段；步驟500確定刻度因子b0和b1；記非擴(kuò)徑地層段密度測(cè)井儀的測(cè)量值為 k＝1，2，3，…，n，n為采樣點(diǎn)數(shù)；在上面第三步初步確定的非擴(kuò)徑段密度值為，ρk，k＝1，2，3，…，n。 與ρk之間存在線性關(guān)系ρ^k=b0+b1ρk,k=1,2,3,..,n---(5)]]>則有b1=Σk=1n(ρk-E(ρ))(ρ^k-E(ρ^))Σk=1n(ρk-E(ρ))2---(6)]]>b0=E(ρ^)-b1E(ρ)---(7)]]>其中E(ρ^)=1nΣk=1k=nρ^k---(8)]]>E(ρ)=1nΣk=1k=nρk---(9);]]>步驟600確定擴(kuò)徑段地層密度；記待求的擴(kuò)徑段地層密度為ρa(bǔ)i，i＝1，2，3，…，m，m是擴(kuò)徑段采樣點(diǎn)數(shù)。則有ρa(bǔ)i＝b0+b1ρi，i＝1，2，3，…，m(10)式中的ρi為第三步在擴(kuò)徑段初步確定的地層密度值。
如表1所示，為測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)表中的Depth是測(cè)井深度記錄，CAL是井徑測(cè)井值，GR是自然伽馬測(cè)井值，Δt是聲波時(shí)差測(cè)井值， 是密度測(cè)井值。結(jié)合圖1所示，確定非擴(kuò)徑層段密度的方法包括步驟100確定泥質(zhì)含量Vsh。選定參數(shù)GRmax＝120，GRmin＝50，GCUR＝2.0，原始自然伽馬測(cè)井值見(jiàn)數(shù)據(jù)表中的GR。由公式(1)和(2)可以求出泥質(zhì)含量，詳見(jiàn)數(shù)據(jù)表中Vsh；步驟200確定孔隙度φ。選定參數(shù)Δtma＝55.5，Δtf＝189，Δtsh＝100，cp=1.0，原始聲波測(cè)井值見(jiàn)數(shù)據(jù)表中的Δt，根據(jù)公式(3)計(jì)算孔隙度值詳見(jiàn)數(shù)據(jù)表中φ；步驟300初步確定地層密度。給定參數(shù)ρma=2.65，ρf＝1.0，ρsh＝2.4，根據(jù)已經(jīng)得到的Vsh和φ，應(yīng)用公式(4)初步計(jì)算地層密度ρ，詳見(jiàn)數(shù)據(jù)表中ρ；步驟400確定擴(kuò)徑段和非擴(kuò)徑段。選定參數(shù)BS＝8.5，ε＝0.1，ζ＝5，根據(jù)擴(kuò)徑段和非擴(kuò)徑段的判斷條件，得到非擴(kuò)徑層段為4530.500米到4530.875米和，4536.500米到4537.500米；擴(kuò)徑層段為4531.000米到4536.625米；步驟500刻度非擴(kuò)徑層段密度值。非擴(kuò)徑層段密度測(cè)井儀的測(cè)量值為{2.174，2.279，2.006，1.966，2.020，2.045，2.096，2.176，2.286，2.383，2.462，2.511，2.528}，詳見(jiàn)表中非擴(kuò)徑段 非擴(kuò)徑層段初步確定的密度值為{2.239，2.253，2.259，2.240，2.150，2.163，2.138，2.121，2.074，2.111，2.135，2.143，2.159}，詳見(jiàn)表中非擴(kuò)徑層段ρ。由公式(6)、(7)、(8)、(9)得b0＝5.203，b1＝-1.374；步驟600確定擴(kuò)徑層段地層密度。應(yīng)用上面求得的b0和b1，根據(jù)公式(10)求得擴(kuò)徑層段地層密度為{2.385，2.467，2.456，2.293，2.311，2.36l，2.418，2.468，2.496，2.477，2.493，2.642，2.688，2.627，2.622，2.632，2.530，2.394，2.220，2.215，2.199，2.272，2.405，2.441，2.400，2.355，2.385，2.434，2.454，2.430，2.385，2.395，2.392，2.386，2.338，2.276，2.281，2.266，2.281，2.297，2.324，2.364，2.352，2.3l6}，詳見(jiàn)表中擴(kuò)徑層段ρa(bǔ)。
本發(fā)明所提供的確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法是綜合應(yīng)用現(xiàn)有自然伽馬測(cè)井資料、聲波測(cè)井資料、密度測(cè)井資料和井徑測(cè)井資料，根據(jù)泥質(zhì)含量公式(1)，(2)、孔隙度公式(3)、密度計(jì)算公式(4)、擴(kuò)徑層段與非擴(kuò)徑層段判別條件、刻度公式(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，按照一定的實(shí)施步驟確定井眼不規(guī)則地層段地層密度值的方法。
其中的聲波測(cè)井資料為聲波測(cè)井儀測(cè)量聲波沿井壁傳播一米距離所用的時(shí)間，稱之為聲波時(shí)差，單位是μs/m；密度測(cè)井資料為密度測(cè)井儀測(cè)量井壁地層密度，單位是g/cm3；自然伽馬測(cè)井資料為自然伽馬測(cè)井儀測(cè)量井壁地層伽馬射線強(qiáng)度，單位是API；井徑測(cè)井資料為井徑測(cè)井儀測(cè)量沿井壁各個(gè)深度點(diǎn)的井眼直徑，單位是in，1in＝2.54cm。
測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)表1


最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，其特征在于，它包括如下步驟步驟1確定泥質(zhì)含量；步驟2確定孔隙度；步驟3根據(jù)孔隙度和泥質(zhì)含量初步確定地層密度；步驟4確定擴(kuò)徑地層段和非擴(kuò)徑地層段；步驟5根據(jù)非擴(kuò)徑層段的測(cè)量值和步驟3中確定的地層密度，確定刻度因子b0和b1；步驟6根據(jù)刻度因子b0和b1，確定擴(kuò)徑段地層密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，其特征在于，所述的步驟1具體為記自然伽馬測(cè)井值為GR；純泥巖地層自然伽馬值為GRmax，從泥巖段地層自然伽馬曲線中讀出其數(shù)值大?。簧皫r地層自然伽馬值為GRmin，從砂巖段地層自然伽馬曲線讀出其數(shù)值大??；新老地層系數(shù)為GCUR，第三紀(jì)地層取3.7，第三紀(jì)以前老地層取2.0；泥質(zhì)含量Vsh確定如下V=GR-GRminGRmax-GRmin---(1)]]>Vsh=2V*GCUR-12GCUR-1---(2).]]>
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，其特征在于，所述的步驟2具體為記聲波測(cè)井時(shí)差為Δt，巖石骨架時(shí)差為Δtma，查巖石時(shí)差數(shù)據(jù)表得到該值；流體時(shí)差為Δtf；泥巖時(shí)差為Δtsh；地層壓實(shí)系數(shù)為cp，孔隙度φ確定如下φ=Δt-ΔtmaΔtf-Δma*1cp+Δtma-ΔtshΔtf-Δma*Vsh---(3).]]>
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，其特征在于，所述的步驟3具體為記巖石骨架密度為ρma，從巖石密度數(shù)據(jù)表中得到該數(shù)值，流體密度為ρf；泥巖密度為ρsh，從巖石密度數(shù)據(jù)表中得到該數(shù)值，地層密度ρ為ρ＝Vsh*ρsh+φ*ρf+(1-φ-Vsh)*ρma(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，其特征在于，所述的步驟4具體為記井眼直徑為CAL，鉆頭直徑為BS，給定誤差限ε(ε＞0)，當(dāng)在某個(gè)深度點(diǎn)有|CAL-BS|≤ε時(shí)，則為非擴(kuò)徑點(diǎn)；否則，當(dāng)|CAL-BS|＞ε時(shí)，則為擴(kuò)徑點(diǎn)；當(dāng)連續(xù)擴(kuò)徑點(diǎn)的地層厚度大于給定的截止值ζ(ζ＞＝0)，則認(rèn)為該段地層為擴(kuò)徑地層段；當(dāng)連續(xù)非擴(kuò)徑點(diǎn)的地層厚度大于給定的截止值ζ，則認(rèn)為該段地層為非擴(kuò)徑地層段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，其特征在于，所述的步驟5具體為記非擴(kuò)徑地層段密度測(cè)井儀的測(cè)量值為 k＝1，2，3，...，n，n為采樣點(diǎn)數(shù)；在上面第三步初步確定的非擴(kuò)徑段密度值為ρk，k＝1，2，3，...，n， 與ρk之間存在線性關(guān)系ρ^k=b0+b1ρk,k=1,2,3,...,n---(5)]]>則有b1=Σk=1n(ρk-E(ρ))(ρ^k-E(ρ^))Σk=1n(ρk-E(ρ))2---(6)]]>b0=E(ρ^)-b1E(ρ)---(7),]]>其中E(ρ^)=1nΣk=1k=nρ^k---(8)]]>E(ρ)=1nΣk=1k=nρk---(9).]]>
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，其特征在于，所述的步驟6具體為記待求的擴(kuò)徑段地層密度為ρa(bǔ)i，i＝1，2，3，...m，m是擴(kuò)徑段采樣點(diǎn)數(shù)，則有ρa(bǔ)i＝b0+b1ρi，i＝1，2，3，....m(10)式中的ρi為步驟3中在擴(kuò)徑段初步確定的地層密度值。
全文摘要
一種確定擴(kuò)徑層段地層密度的方法，首先確定泥質(zhì)含量和孔隙度，再利用孔隙度和泥質(zhì)含量初步確定地層密度，確定擴(kuò)徑地層段和非擴(kuò)徑地層段，根據(jù)非擴(kuò)徑層段的測(cè)量值和上述初步確定的地層密度，確定刻度因子b
文檔編號(hào)E21B49/00GK1880722SQ20051007698
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日
發(fā)明者李洪奇, 劉俊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)