本發(fā)明涉及石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中錄井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳酸鹽巖巖性識(shí)別方法。

背景技術(shù)：

在石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要首先對(duì)油氣地下儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行錄井檢測(cè)，對(duì)油氣的勘探價(jià)值和勘探方法做出初步的判斷，以提高勘探的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)效益，因此對(duì)儲(chǔ)層的物性結(jié)構(gòu)的識(shí)別判斷對(duì)石油天然氣的開(kāi)采具有重要的指導(dǎo)意義。碳酸鹽儲(chǔ)層是石油和天然氣主要儲(chǔ)層之一，主要由方解石和白云石組成，根據(jù)二者含量不同，碳酸鹽巖又分為灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖等不同巖性。碳酸鹽巖中油氣資源豐富，正成為國(guó)內(nèi)油氣勘探開(kāi)發(fā)新的方向，為了準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)油氣資源，并指導(dǎo)油氣資源的準(zhǔn)確合理的開(kāi)采，需要對(duì)碳酸鹽儲(chǔ)層的物性特性做出準(zhǔn)確的判斷。由于目前在石油、天然氣等鉆井勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，大量使用PDC鉆頭或采用氣體鉆進(jìn)，碳酸鹽巖巖屑形成細(xì)小顆粒或粉塵，在人工肉眼分析碳酸鹽巖巖性已經(jīng)無(wú)法準(zhǔn)確判別。因此，為了改變這種肉眼無(wú)法準(zhǔn)確判斷碳酸鹽巖巖性的現(xiàn)狀，逐漸出現(xiàn)一些其他的替代方法。

例如，目前錄井施工現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)的碳酸鹽巖性識(shí)別方法是人工挑選一定量的碳酸鹽巖樣品進(jìn)行研磨，放入密閉的容器內(nèi)與一定量的稀鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)生氣體壓力判別樣品中碳酸鈣、碳酸鎂的含量，進(jìn)而描述樣品的巖性。但是這種碳酸鹽巖巖性識(shí)別方法一方面受人工挑選樣品質(zhì)量的影響，同時(shí)識(shí)別過(guò)程人為因素影響較大，檢測(cè)周期長(zhǎng)，不利于碳酸鹽巖巖性快速準(zhǔn)確識(shí)別。

例如中國(guó)專利CN103510952A公開(kāi)了一種碳酸鹽巖巖屑巖性組合式鑒定方法，具體公開(kāi)了選擇鄰井獲取碳酸鹽巖地層的巖屑、巖心的碳酸鹽含量數(shù)據(jù)和X射線熒光分析的巖性元素?cái)?shù)據(jù)以建立標(biāo)準(zhǔn)巖性判別特征剖面，現(xiàn)場(chǎng)采集巖屑制作分析樣品，組合分析巖屑樣品的碳酸鹽含量數(shù)據(jù)和X射線熒光分析的元素?cái)?shù)據(jù)，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)巖性判別特征剖面，交互分析確定巖屑巖性。但是該方法整個(gè)過(guò)程中需要分析的參數(shù)數(shù)據(jù)過(guò)多，使整個(gè)判斷分析過(guò)程過(guò)于繁瑣。

例如中國(guó)專利CN104612675A公開(kāi)了一種碳酸鹽巖地層隨鉆巖性快速識(shí)別方法，公開(kāi)了而利用X射線熒光元素錄井技術(shù)分析不同巖性巖屑的Ca元素和Mg元素含量，并根據(jù)其含量建立巖性解釋圖版，根據(jù)建立的圖版，利用檢測(cè)到的待測(cè)巖屑中的Ca和Mg的含量判斷巖性。但是該方法沒(méi)有給出具體的數(shù)據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)碳酸鹽巖巖性的定量快速識(shí)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種利用Ca/Mg含量比值定量快速識(shí)別巖性的碳酸鹽巖巖性識(shí)別方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種碳酸鹽巖巖性識(shí)別方法，包括檢測(cè)巖屑樣品中的Ca元素含量和Mg元素含量，計(jì)算Ca元素含量和Mg元素含量的比值R＝Ca/Mg；當(dāng)R＞59.4，該碳酸鹽巖為純石灰?guī)r；10.8＜R≤59.4，該碳酸鹽巖為含白云的石灰?guī)r；4.7＜R≤10.8，該碳酸鹽巖為白云質(zhì)灰?guī)r；2.6＜R≤4.7，該碳酸鹽巖為灰質(zhì)白云巖；1.8＜R≤2.6，該碳酸鹽巖為含灰質(zhì)的白云巖；R≤1.8，該碳酸鹽巖為純白云巖。

優(yōu)選的，采用如下方法檢測(cè)巖屑樣品中的Ca元素含量和Mg元素含量：包括以下操作步驟：

1)對(duì)不同Ca、Mg含量的純方解石和純白云石進(jìn)行元素光譜分析，建立Ca、Mg元素光譜強(qiáng)度-含量數(shù)學(xué)模型；

2)對(duì)待測(cè)巖屑樣品進(jìn)行元素光譜分析得到Ca、Mg元素的光譜強(qiáng)度，利用步驟1)建立的Ca、Mg元素光譜強(qiáng)度-含量數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到Ca元素和Mg元素的含量。

上述步驟1)和2)中采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀或激光巖性自動(dòng)識(shí)別儀進(jìn)行元素光譜分析。本發(fā)明采用中石化中原石油工程有限公司錄井公司生產(chǎn)的激光巖性自動(dòng)識(shí)別儀。

采用激光巖性自動(dòng)識(shí)別儀進(jìn)行元素光譜分析過(guò)程中，單個(gè)元素具有多條譜線，根據(jù)光譜強(qiáng)度、避免交叉干擾原則，優(yōu)選的，Ca元素特征波長(zhǎng)為317.933nm，Mg元素的特征波長(zhǎng)為279.077nm。

上述建立的Ca、Mg元素光譜強(qiáng)度-含量數(shù)學(xué)模型為：

C_Ca＝1.3318*I_317.933-574.16 (1)

C_Mg＝1.9378*I_279.077-294.25 (2)

其中式(1)為Ca元素光譜強(qiáng)度-含量數(shù)學(xué)模型，C_Ca為Ca元素含量；I_317.933為Ca元素特征波長(zhǎng)317.933nm所對(duì)應(yīng)的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

式(2)為Mg元素光譜強(qiáng)度-含量數(shù)學(xué)模型，C_Mg為Mg元素含量；I_279.077為Mg元素特征波長(zhǎng)279.077nm所對(duì)應(yīng)的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

本發(fā)明碳酸鹽巖巖性識(shí)別方法，首先檢測(cè)巖屑樣品中的Ca、Mg元素含量，計(jì)算Ca、Mg元素含量比值R，通過(guò)建立R與巖性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)僅僅利用Ca、Mg元素含量對(duì)碳酸鹽巖巖性的定量快速自動(dòng)識(shí)別，克服現(xiàn)有技術(shù)中人為干擾因素多、分析周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)分析處理過(guò)程繁瑣的缺陷。本發(fā)明碳酸鹽巖巖性 識(shí)別方法，操作簡(jiǎn)便，巖性識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確，能夠正確的指導(dǎo)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的油氣水平井的部署，提高碳酸鹽巖儲(chǔ)層油氣開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益。

進(jìn)一步的，本發(fā)明在利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)檢測(cè)巖屑樣品的Ca、Mg元素含量時(shí)，通過(guò)優(yōu)選Ca、Mg元素的特征波長(zhǎng)，進(jìn)一步提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高巖性識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。

下述實(shí)施例中采用中石化中原石油工程有限公司錄井公司生產(chǎn)的ZY-LLA型激光巖性自動(dòng)識(shí)別儀進(jìn)行元素光譜分析，該識(shí)別儀包括控制器、工控機(jī)、光譜儀、激光器、樣品臺(tái)和電源，激光器通過(guò)光纖與樣品臺(tái)相連，樣品臺(tái)通過(guò)光纖與光譜儀相連，光譜儀通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制器的輸入端相連，控制器的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線與工控機(jī)相連，控制器、工控機(jī)、光譜儀和激光器分別通過(guò)電源線與電源相連；將巖屑樣品放置在樣品臺(tái)上，啟動(dòng)該識(shí)別儀后，控制器控制激光器發(fā)射出高能激光照射到放置在樣品臺(tái)上的待測(cè)巖屑樣品表面，使其產(chǎn)生等離子體，等離子體回到常溫狀態(tài)時(shí)樣品所含不同元素發(fā)射出光譜通過(guò)光纖送入光譜儀進(jìn)行處理，經(jīng)光譜儀處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線送入控制器，控制器對(duì)從光譜儀接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)工控機(jī)告知工作人員，工作人員即可獲得巖屑樣品的元素信息。

下述實(shí)施例中碳酸鹽巖巖性識(shí)別方法，具體操作步驟為：

1、建立Ca、Mg元素光強(qiáng)-含量數(shù)學(xué)模型：

(1)優(yōu)選Ca、Mg元素的特征波長(zhǎng)：

根據(jù)光譜強(qiáng)度、避免交叉干擾原則，優(yōu)選Ca元素特征波長(zhǎng)為317.933nm，Mg元素特征波長(zhǎng)為279.077nm；

(2)建立Ca、Mg元素光強(qiáng)-含量數(shù)學(xué)模型。

利用激光巖性自動(dòng)識(shí)別儀檢測(cè)純方解石、純白云石中樣品，記錄279.077nm和317.933nm所對(duì)應(yīng)的光譜強(qiáng)度值I_279.077、I_317.933，根據(jù)純方解石、純白云石中樣品Ca、Mg含量及I_279.077、I_317.933建立Ca、Mg元素光強(qiáng)-含量數(shù)學(xué)模型：

C_Ca＝1.3318*I_317.933-574.16 (1)

C_Mg＝1.9378*I_279.077-294.25 (2)

其中式(1)為Ca元素光譜強(qiáng)度-含量數(shù)學(xué)模型，C_Ca為Ca元素含量；I_317.933為Ca元素特征波長(zhǎng)317.933nm所對(duì)應(yīng)的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

式(2)為Mg元素光譜強(qiáng)度-含量數(shù)學(xué)模型，C_Mg為Mg元素含量；I_279.077為Mg元素特征波長(zhǎng)279.077nm所對(duì)應(yīng)的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

2、檢測(cè)碳酸鹽巖樣品Ca、Mg元素含量。

(1)利用激光巖性自動(dòng)識(shí)別儀對(duì)待識(shí)別巖性的碳酸鹽巖樣品進(jìn)行元素光譜分析，記錄I_317.933和I_279.077數(shù)據(jù)。

(2)計(jì)算樣品Ca、Mg元素含量

根據(jù)I_317.933和I_279.077，通過(guò)式(1)、式(2)分別計(jì)算出樣品中Ca、Mg元素含量。

3、自動(dòng)識(shí)別碳酸鹽巖巖性

(1)根據(jù)樣品中Ca、Mg元素含量，計(jì)算二者的比值R，定義R＝C_Ca：C_Mg。

(2)自動(dòng)識(shí)別碳酸鹽巖巖性：

①R＞59.4時(shí)，該碳酸鹽樣品巖性為純石灰?guī)r；

②10.8＜R≤59.4時(shí)，該碳酸鹽樣品巖性為含白云的石灰?guī)r；

③4.7＜R≤10.8時(shí)，該碳酸鹽樣品巖性為白云質(zhì)灰?guī)r；

④2.6＜R≤4.7時(shí)，該碳酸鹽樣品巖性為灰質(zhì)白云巖；

⑤1.8＜R≤2.6時(shí)，該碳酸鹽樣品巖性為含灰質(zhì)的白云巖；

⑥R≤1.8時(shí)，該碳酸鹽樣品巖性為純白云巖。

實(shí)施例

本實(shí)施例采用上述識(shí)別方法對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的碳酸鹽巖巖性進(jìn)行識(shí)別判斷，具體為：利用ZY-LLA型激光巖性自動(dòng)識(shí)別儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)已確認(rèn)為碳酸鹽巖的1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#巖心樣品進(jìn)行元素光譜分析，得到Ca元素特征波長(zhǎng)317.933nm的光譜強(qiáng)度I_317.933，及Mg元素特征波長(zhǎng)279.077nm的光譜強(qiáng)度I_279.077；將該檢測(cè)到的I_317.933帶入式(1)，計(jì)算得到Ca元素含量C_Ca，將I_279.077帶入式(2)，計(jì)算得到Mg元素含量C_Mg；計(jì)算Ca、Mg元素含量比值R＝C_Ca/C_Mg，根據(jù)R值的大小判斷巖心巖性。

本實(shí)施例檢測(cè)和計(jì)算數(shù)據(jù)及巖心巖性判斷結(jié)果如下表1所示：

表1

利用薄片鑒定法分別對(duì)1#～8#巖心樣品的巖性進(jìn)行鑒定，結(jié)果為：1#巖心為純白云巖；2#巖心為白云質(zhì)灰?guī)r；3#巖心為純石灰?guī)r；4#巖心為含灰質(zhì)的白云 巖；5#巖心為灰質(zhì)白云巖；6#巖心為灰質(zhì)白云巖；7#巖心為含白云的石灰?guī)r；8#巖心為純白云巖。

由上述表1可知，采用本發(fā)明的碳酸鹽巖的巖性識(shí)別方法判斷的巖心巖性與傳統(tǒng)的薄片鑒定法的鑒定結(jié)果一致，表明本發(fā)明識(shí)別方法實(shí)現(xiàn)對(duì)碳酸鹽巖巖性精細(xì)描述，能夠自動(dòng)快速準(zhǔn)確判斷地層巖性，對(duì)石油天然氣的儲(chǔ)層的發(fā)現(xiàn)和勘探產(chǎn)生有效的指導(dǎo)，提高石油天然氣的開(kāi)發(fā)效益。