基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法与流程

1.本发明涉及地球物理测井技术领域，特别是涉及到一种基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法。


背景技术：

2.岩心的表面弛豫速率是将核磁共振测井得到的横向弛豫时间(t2)谱转换成孔喉半径分布的关键参数。在常规储层中，一般认为表面弛豫速率是一固定值。然而，对于沉积和成岩作用十分复杂的储层来说，矿物成分及含量的差异对表面弛豫速率具有重要的影响，采用固定的表面弛豫速率，无法精确地将横向弛豫时间(t2)转换成真实的孔喉半径，使得刻度结果与真实值存在一定差异。
3.在申请号：cn201310451000.9的中国专利申请中，涉及到一种确定横向表面弛豫速率的方法及装置，方法包括：对岩心样本进行ct扫描获取岩心样本的灰度图像；对灰度图像进行二值化处理生成二值图像并提取孔隙格架；对岩心样本进行核磁共振测量确定测量的横向弛豫信号；根据提取孔隙格架的二值图像和预设的表面弛豫速率对岩心样本进行横向弛豫模拟，确定模拟的横向弛豫信号；比较所述模拟的横向弛豫时间信号和测量的横向弛豫时间信号最右端的分量是否重合，将模拟的横向弛豫时间信号和测量的横向弛豫时间信号最右端的分量重合时的预设的表面弛豫速率作为确定的岩心样本横向表面弛豫速率结果输出。该发明具有方法原理更可靠、计算过程简单、易于实现，实际可操作性强等优点。
4.在申请号：cn201710969507.1的中国专利申请中，涉及到一种预测核磁共振测井横向弛豫时间t2分布的方法，包括筛选确定相关常规测井数据作为步骤五预测t2分布的输入数据；设定类别参数，量化分类已有t2分布曲线作为步骤五中模型训练和测试的输入数据；利用多个正态分布曲线拟合已有t2分布，得到正态分布的表征参数，利用相关系数评估拟合准确性后作为步骤五中模型训练和测试的输出数据；对步骤一常规测井数据、步骤二类别参数、步骤三表征参数进行前期处理；将步骤四所有数据归类分组，用于人工神经网络模型的训练和测试，得到预测模型；用相关系数及标准根均方差评估预测模型精确性，预测t2分布。该发明利用人工神经网络模型得到常规测井数据与t2分布关系模型，对t2分布精确预测。
5.在申请号：cn201610835205.0的中国专利申请中，涉及到一种低渗砂岩储层有效渗流能力的核磁共振表征方法，包括：步骤1，通过真实岩心的核磁共振分析，获得岩心的弛豫时间t2分布；步骤2，通过测试真实岩心的液体渗透率，获得岩心的有效渗流能力；步骤3，由弛豫时间t2分布计算岩心的有效孔隙度；步骤4，根据核磁共振原理以及孔隙结构对渗透率的影响，由弛豫时间t2分布估算核磁渗流能力；步骤5，对比研究液体渗透率与估算渗流能力系数数据，利用最小二乘法，求得拟合系数w，得到有效渗流能力的核磁共振参数表征方法。该低渗砂岩储层有效渗流能力的核磁共振表征方法能够利用核磁共振资料定量计算外界流体进入储层后实际的有效渗流能力，为低渗油藏的合理、有效开发奠定基础。
6.以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此
我们发明了一种新的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种为复杂储层的横向弛豫时间(t2)与孔喉半径的准确转换提供依据的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法。
8.本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，该基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法包括：
9.步骤1，将岩心样品烘干，测量饱和状态核磁共振衰减曲线，反演成横向弛豫时间t2谱；
10.步骤2，计算岩心的孔径分布；
11.步骤3，计算岩心的核磁共振t2几何平均值和孔喉半径平均值；
12.步骤4，计算岩心的矿物成分及含量；
13.步骤5，采用单因素法分析表面弛豫速率与不同矿物含量的关系，将相关系数较高的矿物筛选为主控因素；
14.步骤6，采用多元回归法建立表面弛豫速率与矿物含量的关系，实现基于矿物成分的表面弛豫速率建模。
15.本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
16.该基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法还包括，在步骤1之前，获取井下岩心，将其加工成柱塞岩心，烘干后测量长度、直径和重量。
17.在步骤1中，将烘干后的岩心放入岩心饱和仪，使岩心中的孔隙完全饱和水；再将完全饱和水的岩心放入核磁共振分析仪，设置合适的测量参数，测量完全含水状态的核磁共振衰减曲线，将它们反演成横向弛豫时间t2谱。
18.在步骤2中，将岩心取出后烘干，放入高压压汞仪，得到毛管压力曲线，将其转换成孔径分布。
19.在步骤3中，分别计算每块岩心的核磁共振t2几何平均值和孔喉半径平均值。
20.在步骤4，将岩心粉碎后放入x衍射仪，得到岩心的矿物成分及含量。
21.该基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法还包括，在步骤5之前，应用球体模型得到每块岩心的表面弛豫速率。
22.在步骤6，表面弛豫速率与矿物含量的关系模型可表示为：
[0023][0024]
式中：ρ为表面弛豫速率，m/s；mi为第i种敏感矿物的含量；ai为第i种敏感矿物的拟合系数，b为拟合系数。
[0025]
在步骤6中，式(1)的敏感矿物的种类及拟合系数在不同的研究区域中具有不同的取值范围。
[0026]
本发明中的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，可解决复杂岩性或成岩相表面弛豫速率确定困难的问题，实现核磁共振弛豫时间与孔喉半径之间的转换，对岩石孔隙结构的定量表征及核磁共振测井的刻度具有重要意义。本发明可解决以往依靠固定的表面弛豫速率不适用于沉积和成岩作用十分复杂的储层，能有效地提升横向弛豫时间
与孔喉半径的可动精度，对复杂及非常规储层孔隙结构精细表征与定量评价具有重要意义。
附图说明
[0027]
图1为本发明的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法的一具体实施例的流程图；
[0028]
图2为本发明实施例中16块岩心在完全含水状态下的核磁共振t2几何平均值与压汞法得到的孔喉半径平均值之间的关系的示意图；
[0029]
图3为本发明实施例中采用球形孔法得到的岩心表面弛豫速率分布直方图；
[0030]
图4为本发明实施例中的岩心表面弛豫速率与x衍射法得到的石英含量的交会图；
[0031]
图5为本发明实施例中的岩心表面弛豫速率与x衍射法得到的长石含量的交会图；
[0032]
图6为本发明实施例中的岩心表面弛豫速率与x衍射法得到的粘土含量的交会图；
[0033]
图7为本发明实施例中的岩心表面弛豫速率与模型计算的岩心表面弛豫速率的交会图。
具体实施方式
[0034]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
[0036]
本发明的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，首先通过对岩心开展完全含水状态的核磁共振t2谱测试和高压压汞实验测试，基于球孔模型得到每块岩心的表面弛豫速率，再应用x衍射分析仪得到每块岩心的矿物成分及含量等信息，通过实验结果分析不同的矿物含量与表面弛豫速率的关系，最后基于多元回归等统计分析方法，建立表面弛豫速率的计算模型，实现表面弛豫速率的精确计算。
[0037]
以下为应用本发明的几个具体实施例
[0038]
实施例1
[0039]
在应用本发明的一具体实施例1中，一种基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，充分考虑了矿物成分、矿物含量等对表面弛豫速率的影响，通过多元回归分析法建立表面弛豫速率的预测模型，与传统的固定表面弛豫速率值相比，更能全面地反应沉积、成岩等地质过程所造成的岩石矿物差异对核磁共振横向弛豫时间与孔喉半径之间的定量转换的影响。在本实施例中，岩石的表面弛豫速率与石英含量无明显关系，与长石含量成正比，与粘土含量成反比。
[0040]
本发明的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法包括了以下步骤：(1)获取井下岩心，将其加工成柱塞岩心，烘干后测量长度、直径和重量；(2)将烘干后的岩心放入岩心饱和仪，使岩心中的孔隙完全饱和水。再将完全饱和水的岩心放入核磁共振分析仪，
设置合适的测量参数，测量完全含水状态的核磁共振衰减曲线，将它们反演成横向弛豫时间(t2)谱；(3)将岩心取出后烘干，放入高压压汞仪，得到毛管压力曲线，将其转换成孔径分布；(4)分别计算每块岩心的核磁共振t2几何平均值和孔喉半径平均值，应用球体模型得到每块岩心的表面弛豫速率；(5)将岩心粉碎后放入x衍射仪，得到岩心的矿物成分及含量；(6)采用单因素法分析表面弛豫速率与不同矿物含量的关系，将相关系数较高的矿物筛选为主控因素；(7)采用多元回归法建立表面弛豫速率与矿物含量的关系，实现基于矿物成分的表面弛豫速率建模。这七个部分缺一不可，且顺序不可颠倒。
[0041]
实施例2
[0042]
在应用本发明的一具体实施例2中，如图1所示，图1是一种基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法的实施流程，主要包括：
[0043]
(1)获取井下岩心，将其加工成柱塞岩心，烘干后测量长度、直径和重量；
[0044]
(2)将烘干后的岩心放入岩心饱和仪，使岩心中的孔隙完全饱和水。再将完全饱和水的岩心放入核磁共振分析仪，设置合适的测量参数，测量完全含水状态的核磁共振衰减曲线，将它们反演成横向弛豫时间(t2)谱；
[0045]
(3)将岩心取出后烘干，放入高压压汞仪，得到毛管压力曲线，将其转换成孔径分布；
[0046]
(4)分别计算每块岩心的核磁共振t2几何平均值和孔喉半径平均值；
[0047]
(5)应用球体模型得到每块岩心的表面弛豫速率；
[0048]
(6)将岩心粉碎后放入x衍射仪，得到岩心的矿物成分及含量；
[0049]
(7)采用单因素法分析表面弛豫速率与不同矿物含量的关系，将相关系数较高的矿物筛选为主控因素；
[0050]
采用多元回归法建立表面弛豫速率与矿物含量的关系，实现基于矿物成分的表面弛豫速率建模。表面弛豫速率与矿物含量的关系模型可表示为：
[0051][0052]
式中：ρ为表面弛豫速率，m/s；mi为第i种敏感矿物的含量；ai为第i种敏感矿物的拟合系数，b为拟合系数。
[0053]
式(1)的敏感矿物的种类及拟合系数在不同的研究区域中具有不同的取值范围。
[0054]
实施例3
[0055]
在应用本发明的一具体实施例3中，图2为本发明实施例中16块岩心在完全含水状态下的核磁共振t2几何平均值与压汞法得到的孔喉半径平均值之间的关系。从图中可知，完全含水岩石的核磁共振t2几何平均值与压汞法的的孔喉半径平均值具有较高的正相关关系，但两者非线性关系，说明无法采用固定的表面弛豫速率来进行核磁共振弛豫时间与孔喉半径的直接转换。
[0056]
图3为本发明实施例中采用球形孔法得到的岩心表面弛豫速率分布直方图。从图中可知，岩心的表面弛豫速率分布范围较广，从0.89m/s至21.36m/s间均有分布，平均值为6.96m/s。
[0057]
图4为本发明实施例中的岩心表面弛豫速率与x衍射法得到的石英含量的交会图。从图中可知，两者无明显的相关性，说明石英不是影响表面弛豫速率的主要因素。
[0058]
图5为本发明实施例中的岩心表面弛豫速率与x衍射法得到的长石含量的交会图。从图中可知，表面弛豫速率随着长石含量的增大而减小，两者具有明显的负相关关系，复相关系数为0.79。
[0059]
图6为本发明实施例中的岩心表面弛豫速率与x衍射法得到的粘土含量的交会图。从图中可知，表面弛豫速率随着粘土含量的增大而减小，两者具有明显的正相关关系，复相关系数为0.87。
[0060]
根据图4至图7可知，对于本实施例，控制岩石表面弛豫速率的矿物主要为长石和粘土，石英对表面弛豫速率基本无影响。因此，我们可以用长石含量和粘土含量的二元线性回归建立表面弛豫速率的计算模型，模型可写为：
[0061]
ρ＝-0.109
×mfd
+0.305
×mclay
+7.288
[0062]
式中：m
fd
为长石含量；m
clay
为粘土含量。
[0063]
图7为本发明实施例中的岩心表面弛豫速率与模型计算的表面弛豫速率的交会图。图中横坐标为岩心实际的表面弛豫速率，纵坐标为基于矿物含量多元回归得到的表面弛豫速率。从图中可知，两者对应性很好，平均相对误差为8.38％,说明计算得到的表面弛豫速率精度高。
[0064]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0065]
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

技术特征：
1.基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，该基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法包括：步骤1，将岩心样品烘干，测量饱和状态核磁共振衰减曲线，反演成横向弛豫时间t2谱；步骤2，计算岩心的孔径分布；步骤3，计算岩心的核磁共振t2几何平均值和孔喉半径平均值；步骤4，计算岩心的矿物成分及含量；步骤5，采用单因素法分析表面弛豫速率与不同矿物含量的关系，将相关系数较高的矿物筛选为主控因素；步骤6，采用多元回归法建立表面弛豫速率与矿物含量的关系，实现基于矿物成分的表面弛豫速率建模。2.根据权利要求1所述的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，该基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法还包括，在步骤1之前，获取井下岩心，将其加工成柱塞岩心，烘干后测量长度、直径和重量。3.根据权利要求1所述的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，在步骤1中，将烘干后的岩心放入岩心饱和仪，使岩心中的孔隙完全饱和水；再将完全饱和水的岩心放入核磁共振分析仪，设置合适的测量参数，测量完全含水状态的核磁共振衰减曲线，将它们反演成横向弛豫时间t2谱。4.根据权利要求1所述的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，在步骤2中，将岩心取出后烘干，放入高压压汞仪，得到毛管压力曲线，将其转换成孔径分布。5.根据权利要求1所述的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，在步骤3中，分别计算每块岩心的核磁共振t2几何平均值和孔喉半径平均值。6.根据权利要求1所述的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，在步骤4，将岩心粉碎后放入x衍射仪，得到岩心的矿物成分及含量。7.根据权利要求1所述的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，该基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法还包括，在步骤5之前，应用球体模型得到每块岩心的表面弛豫速率。8.根据权利要求1所述的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，在步骤6，表面弛豫速率与矿物含量的关系模型可表示为：式中：ρ为表面弛豫速率，m/s；m
i
为第i种敏感矿物的含量；a
i
为第i种敏感矿物的拟合系数，b为拟合系数。9.根据权利要求8所述的基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，其特征在于，在步骤6中，式(1)的敏感矿物的种类及拟合系数在不同的研究区域中具有不同的取值范围。

技术总结
本发明提供一种基于矿物成分拟合的岩心表面弛豫速率确定方法，包括：步骤1，将岩心样品烘干，测量饱和状态核磁共振衰减曲线，反演成横向弛豫时间T2谱；步骤2，计算岩心的孔径分布；步骤3，计算每块岩心的核磁共振T2几何平均值和孔喉半径平均值；步骤4，计算岩心的矿物成分及含量；步骤5，采用单因素法分析表面弛豫速率与不同矿物含量的关系，筛选出主控因素；步骤6，采用多元回归法建立表面弛豫速率与矿物含量的关系，实现基于矿物成分的表面弛豫速率建模。该方法可解决复杂岩性或成岩相表面弛豫速率确定困难的问题，实现核磁共振弛豫时间与孔喉半径之间的转换，对岩石孔隙结构的定量表征及核磁共振测井的刻度具有重要意义。征及核磁共振测井的刻度具有重要意义。征及核磁共振测井的刻度具有重要意义。


技术研发人员：张天骄 张伟忠 史士龙 李晓晨 韩敏 吴明荣 徐元刚 王丽 杨淑霞 郭丽娟
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2023/10/6