一种基于ECS元素测井的火成岩岩性识别方法与流程

本发明属于石油勘探，涉及一种火成岩的岩性识别方法，尤其涉及一种基于ecs元素测井的火成岩岩性识别方法。

背景技术：

1、随着岩性油气藏勘探的不断深入，火成岩储集层测井评价成为各学者关注的焦点；火成岩岩石类型多样，按成因可分为侵入岩和喷发岩，按sio2的含量又可以分为超基性、基性、中性以及酸性四大类，因此对火成岩的岩性进行评价是测井评价的一大难题。

2、对火成岩岩性识别的常规方法包括tas分类图法、常规测井曲线交会图法以及ecs测井矿物定量计算法。目前的通用方法为国际地科联(iugs)火成岩分类学会在1986年提出的tas分类图法，该方法在已知是火成岩的前提下根据全碱(k2o+na2o)和sio2含量建立图版，但该方法并不能区分火成岩和其它岩性。

3、20世纪70年代至90年代，国外学者sanyal s k、rigby f a、benoit w r等利用自然伽玛、中子、密度以及声波测井曲线进行交会图分析，以识别流纹岩、玄武岩以及凝灰岩等岩性。21世纪初，随着我国松辽盆地、准葛尔盆地以及渤海湾盆地等大型盆地火成岩的勘探突破，国内学者对火成岩的岩性研究也逐步深入。到21世纪10年代，ecs、fmi等非常规测井提高了火成岩岩性识别的精度，主要方法包括ecs测井矿物定量计算(赵军等，基于ecs测井的岩性识别方法.地球物理学进展，2015,30(5):2342-2348)及ecs、fmi成像资料火成岩岩性识别(李宁等，火山岩测井解释理论与应用.石油勘探与开发，2009,36(6):683-692)。

4、目前，常规测井交会图技术已成为火成岩岩性识别中重要的技术方法，目前，国内外学者都在探索研究利用ecs元素测井、成像测井等非常规测井方法进行火成岩岩性识别，以减少常规测井交会图的模糊区域。但是由于火成岩的岩性非常复杂，不同地区、不同期次，甚至同一层的火成岩的岩性也会有很大区别，而且火成岩侵入、喷发以及冷却速度都有差异，现有技术难以对火成岩的岩性进行准确测量。

5、测井岩性识别是油气勘探开发、测井解释评价的基础，但岩性复杂是火山岩岩性识别的难点。只有高精度的岩性识别才能有效的进行储层测井评价、沉积储层以及储层分类等研究。特别是在海洋深水碳酸岩盐油气勘探中，火成岩岩性识别对储层影响程度以及储层物性研究具有重要意义。因此，有必要提供一种基于ecs元素测井的火成岩岩性识别方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于ecs元素测井的火成岩岩性识别方法，尤其提供一种利用ecs元素测井、gr能谱测井分析对火成岩岩性敏感的元素，并建立火成岩岩性识别公式进行火成岩岩性识别的方法。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种基于ecs元素测井的火成岩岩性识别方法，所述火成岩岩性识别方法包括如下步骤：

4、(1)得到研究井待评价层的标准化测井曲线；

5、(2)加载研究井待评价层的井壁取芯与薄片岩心深度点的岩性，选取测井特征明显的样本点，保证岩性识别的精确度；

6、(3)基于步骤(2)选取的样本点，根据敏感测井曲线确定两大类岩性测井响应特征；

7、(4)利用步骤(3)所述敏感测井曲线建立中子-密度测井交会图与ca-si测井交会图，结合碳酸盐岩与火成岩两大类岩性测井响应特征，建立识别参数判别式，得到碳酸盐岩岩性与火成岩岩性；

8、(5)针对步骤(4)所得火成岩岩性，基于井壁取芯与薄片岩心深度点的岩性，结合ecs元素俘获测井与自然伽马测井能谱测井，建立侵入岩和喷发岩识别图版；

9、(6)根据步骤(5)所得识别图版的岩性指数参数进行火成岩岩性识别，识别得到侵入岩与喷发岩。

10、本发明步骤(1)所述“得到研究井待评价层的标准化测井曲线”是指，通过本领域常规预处理、品质分析以及标准化处理方法，去除井眼扩径影响、异常值以及由于不同测井仪器测量造成的系统偏差。

11、本发明步骤(2)所述“选取测井特征明显的样本点”是指，对所有样品点进行质量分析，对井壁取芯岩性特征不明显、薄片岩性观察特征模糊的样本进行筛除，并选择无扩径影响，测井特征明显的样本，保证岩性识别的精确度。

12、本发明步骤(3)所述“敏感测井曲线”由常规测井曲线、ecs元素俘获测井曲线双参数、三参数交会分析得到。

13、本发明步骤(4)中的识别参数判别式基于仅对岩石造岩元素敏感且不受岩石孔隙流体影响的ecs元素俘获测井。

14、本发明提供了一种基于ecs元素测井的火成岩岩性识别方法，该方法能够适应复杂岩性区的火成岩岩性识别，既考虑了碳酸盐岩发育情况又考虑了多种类型的火成岩，能够改善复杂岩性区火成岩识别质量。本发明提供的火成岩岩性识别方法针对研究井待评价层中，已钻井的井壁取芯、薄片岩心深度点的岩性、常规测井以及ecs元素俘获测井，确定量大类岩性测井响应特征；并基于已钻井的井壁取芯以及薄片岩心深度点的岩性，确定碳酸盐岩和火成岩两大类岩性识别方法与参数；并针对火成岩岩性，基于井壁取芯以及薄片岩心深度点的岩性，结合ecs元素俘获测井与自然伽马测井能谱测井，确认识别了以辉绿岩为主的侵入岩以及以玄武岩为主的喷发岩。所述识别方法具有较高的判别精度，且识别方法较为简便，有利于实现自动高效识别，具有良好应用前景。

15、优选地，步骤(1)所述测井曲线包括井径曲线cal、自然伽马测井曲线gr、自然伽马能谱测井曲线、中子测井曲线nphi、密度测井曲线rhob以及ecs元素俘获测井曲线。

16、优选地，步骤(3)所述敏感测井曲线包括密度测井曲线rhob、自然伽马能谱测井曲线或ecs元素俘获测井曲线中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括密度测井曲线rhob与自然伽马能谱测井曲线的组合，密度测井曲线rhob与ecs元素俘获测井曲线的组合，自然伽马能谱测井曲线与ecs元素俘获测井曲线的组合，或密度测井曲线rhob、自然伽马能谱测井曲线与ecs元素俘获测井曲线的组合；优选为密度测井曲线rhob、自然伽马能谱测井曲线与ecs元素俘获测井曲线的组合。

17、优选地，所述自然伽马能谱测井曲线包括th能谱测井曲线、u能谱测井曲线或k能谱测井曲线中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括th能谱测井曲线与u能谱测井曲线的组合，u能谱测井曲线与k能谱测井曲线的组合，th能谱测井曲线与k能谱测井曲线的组合，或th能谱测井曲线、u能谱测井曲线与k能谱测井曲线的组合；优选为th能谱测井曲线、u能谱测井曲线与k能谱测井曲线的组合。

18、优选地，所述ecs元素俘获测井曲线包括ca俘获测井曲线、si俘获测井曲线、fe俘获测井曲线、na俘获测井曲线或k俘获测井曲线中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括ca俘获测井曲线与si俘获测井曲线的组合，fe俘获测井曲线与na俘获测井曲线的组合，si俘获测井曲线与k俘获测井曲线的组合，或ca俘获测井曲线、si俘获测井曲线、fe俘获测井曲线、na俘获测井曲线与k俘获测井曲线的组合；优选为ca俘获测井曲线、si俘获测井曲线、fe俘获测井曲线、na俘获测井曲线与k俘获测井曲线的组合。

19、优选地，步骤(4)所述识别参数判别式中的识别参数为ca与si；所述ca为ecs元素俘获测井ca元素百分含量；所述si为ecs元素俘获测井si元素百分含量。

20、从岩石化学成分角度分析，碳酸盐岩中的主要氧化物为cao与mgo，其他元素的份额较小，因此，与方解石和白云石密切相关的ca元素可以作为碳酸盐岩岩性识别的指示元素；火成岩中的主要氧化物为sio2与al2o3，其次为k2o+na2o与fe2o3，其中sio2所占比例最大，因此，si为火成岩的主要矿物元素，可以作为火成岩岩性识别的指示元素。

21、优选地，步骤(4)所述识别参数判别式为ca/si，当ca/si≥a时，岩性为碳酸盐岩；当ca/si<a时，岩性为火成岩；

22、所述a的取值为1-1.5，例如可以是1、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

23、优选地，步骤(6)所述岩性指数参数的公式为：lig＝(th/k)×fe；其中th为gr能谱测井th元素测井值，k为gr能谱测井k元素测井值，fe为ecs元素俘获测井fe元素百分含量。

24、火成岩的次要氧化物为k2o+na2o以及fe2o3，其中k2o+na2o主要反映火成岩的基性程度，自然伽马测井能谱测井中的40k元素相对含量精度更高，可以替代ecs元素俘获测井中na+k元素的份额变化来反映极性程度；fe元素与黄铁矿以及赤铁矿等矿物有关，同样能够反映火成岩的基性程度；自然伽马测井能谱测井中的th与地层沉积环境、岩石的岩性以及粒度存在相关性；结合ecs元素俘获测井与自然伽马测井能谱测井，th能谱测井曲线、k能谱测井曲线以及fe俘获测井曲线能够作为岩性识别的指示元素，以准确地识别出火成岩中的喷发岩以及侵入岩。

25、优选地，当lig≥b时，岩性为辉绿岩；当lig<b时，岩性为玄武岩；

26、所述b的取值为15-25，例如可以是15、16、18、20、21、24或25，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

27、作为本发明所述火成岩岩性识别方法的优选技术方案，所述火成岩岩性识别方法包括如下步骤：

28、(1)对研究井待评价层的测井曲线进行标准化处理，得到研究井待评价层的标准化测井曲线；所述测井曲线包括井径曲线cal、自然伽马测井曲线gr、自然伽马能谱测井曲线、中子测井曲线nphi、密度测井曲线rhob以及ecs元素俘获测井曲线；

29、(2)加载研究井待评价层的井壁取芯与薄片岩心深度点的岩性，选取测井特征明显的样本点，保证岩性识别的精确度；

30、(3)基于步骤(2)选取的样本点，根据敏感测井曲线确定两大类岩性测井响应特征；所述敏感测井曲线包括密度测井曲线rhob、自然伽马能谱测井曲线或ecs元素俘获测井曲线中的任意一种或至少两种的组合；

31、(4)利用步骤(3)所述敏感测井曲线建立中子-密度测井交会图与ca-si测井交会图，结合碳酸盐岩与火成岩两大类岩性测井响应特征，建立识别参数判别式，得到碳酸盐岩岩性与火成岩岩性；所述识别参数判别式为ca/si，当ca/si≥a时，岩性为碳酸盐岩；当ca/si<a时，岩性为火成岩；所述ca为ecs元素俘获测井ca元素百分含量，si为ecs元素俘获测井si元素百分含量；

32、(5)针对步骤(4)所得火成岩岩性，基于井壁取芯与薄片岩心深度点的岩性，结合ecs元素测井与gr能谱测井，建立侵入岩和喷发岩识别图版；

33、(6)根据步骤(5)所得识别图版的岩性指数参数进行火成岩岩性识别，识别得到侵入岩与喷发岩；所述岩性指数参数的公式为：lig＝(th/k)×fe，当lig≥b时，岩性为辉绿岩；当lig<b时，岩性为玄武岩；th为gr能谱测井th元素测井值，k为gr能谱测井k元素测井值，fe为ecs元素俘获测井fe元素百分含量。

34、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

35、本发明提供了一种基于ecs元素测井的火成岩岩性识别方法，该方法能够适应复杂岩性区的火成岩岩性识别，既考虑了碳酸盐岩发育情况又考虑了多种类型的火成岩，能够改善复杂岩性区火成岩识别质量；且本发明提供的火成岩岩性识别方法具有较高的判别精度，且识别方法较为简便，有利于实现自动高效识别，具有良好应用前景。