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元素俘获能谱测井解释方法及应用

元素俘获能谱测井解释方法及应用

作者：张哲涵中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

随着油气勘探开发的进一步深入,越来越多的火成岩、页岩油气藏被发现。这些油气藏储集空间复杂,矿物种类繁多,常规测井技术正面临严峻的挑战。元素俘获能谱测井技术可以通过测量储层主要元素的含量来判断其矿物构成,进而解决岩性识别的... 详细信息

随着油气勘探开发的进一步深入,越来越多的火成岩、页岩油气藏被发现。这些油气藏储集空间复杂,矿物种类繁多,常规测井技术正面临严峻的挑战。元素俘获能谱测井技术可以通过测量储层主要元素的含量来判断其矿物构成,进而解决岩性识别的问题。与其他测井方法相比,元素俘获能谱测井矿物成分评价、岩性识别、骨架参数计算等方面优势非常明显。本文在大量调研国内外文献基础上,系统介绍了元素俘获能谱测井的物理基础和基本工作原理,基于蒙特卡罗方法建立了元素俘获能谱测井仪器中Am-Be中子源的模型,基于MCNP软件模拟得到了元素的标准谱。研究了元素俘获能谱测井解释方法与数据处理流程,首先,通过“剥谱法”和最小二乘法对俘获伽马谱进行解谱,获得了各元素的相对产额;然后,根据氧闭合模型求出了各元素的重量百分比;最后,通过元素矿物转化模型实现了岩石矿物含量计算。将上述研究方法在火成岩和有机页岩中进行了应用研究。针对火成岩地层,利用元素俘获能谱测井计算得到矿物含量,结合TAS图版实现了火成岩岩性识别,计算得到了骨架密度、骨架中子等参数;针对有机页岩地层,利用元素俘获能谱测井实现了页岩黏土、石英、长石、碳酸盐岩、黄铁矿等矿物组分的计算,计算得到了骨架密度、骨架中子等参数,完成了储层脆性指数、总有机碳含量以及孔隙度等储层参数的评价。实例应用和分析表明,元素俘获能谱测井技术在火成岩和页岩的定性解释和储层参数定量计算方面应用效果显著,尤其是为有机页岩的精细测井解释提供了一个重要研究手段和方法。

关键词：元素俘获能谱测井元素含量骨架参数矿物成分

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元素俘获能谱测井中产额求解方法及应用

元素俘获能谱测井中产额求解方法及应用

作者：吕韬兰州大学

学位级别：硕士

元素俘获能谱测井是随着自然γ与中子诱发γ射线测量的工具的应用而出现的测井技术。随着测量技术和分析方法的不断改进,元素俘获能谱测井技术不断成熟,可以识别岩石的组成,解决岩性识别这一难题,进而评价岩层、煤层、甲烷,综合评价油... 详细信息

元素俘获能谱测井是随着自然γ与中子诱发γ射线测量的工具的应用而出现的测井技术。随着测量技术和分析方法的不断改进,元素俘获能谱测井技术不断成熟,可以识别岩石的组成,解决岩性识别这一难题,进而评价岩层、煤层、甲烷,综合评价油气藏。元素俘获能谱测井是高端核物理测井方法,对提升非均质复杂储层评价的准确性至关重要,其核心技术一直为斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯三大国际服务公司全面垄断。利用元素测井仪器获取地层元素产额、干重等信息进而为储层测井解释评价提供技术支撑是一项急需解决的重要科研任务。由元素测井仪器的测量能谱计算元素产额、干重,并用于氧化物闭合模型解释矿物是目前一项急需解决的科研任务。本论文旨在研究元素测井中元素产额计算方法,开发俘获测井应用程序。该方法包括能谱计数归一、滤波、漂移量校正的测量能谱处理理论。在此基础上,提出测量能谱中元素俘获信息的获取方法。通过蒙特卡罗方法分析制约元素产额计算精度的原因,并计算了地层中元素影响因素的参数,提出元素的误差消除方法。总结了一种针对多种地层环境,多种元素有效的元素俘获能谱测井的元素产额计算方法。本论文实现了元素产额计算方法的程序编译,集成于中国石油勘探开发研究院CIFlog-V2.2测井平台元素测井模块,并已投入使用。CIFLog是全球首个基于Java的第三代测井解释系统。经测井解释系统计算,元素产额、干重的结果与斯伦贝谢公司提供的具有很好的一致性,元素产额、元素干重计算误差小。元素产额计算结果应用于地层矿物、岩性识别,与中国石油勘探开发研究院提供的矿物剖面结果一致。

关键词：元素俘获能谱测井测量谱处理元素产额解谱

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元素俘获能谱测井矿物计算方法研究

元素俘获能谱测井矿物计算方法研究

作者：郭睿西安石油大学

学位级别：硕士

当前,常规测井项目难以有效评价复杂岩性储层,主要原因在于组成矿物的元素没有唯一解,复杂矿物元素的类型在测量上存在困难。本文基于大量国内外文献资料的调研,首先简要介绍了沉积岩、岩浆岩这两类与石油勘探关系密切的岩石矿物成分和... 详细信息

当前,常规测井项目难以有效评价复杂岩性储层,主要原因在于组成矿物的元素没有唯一解,复杂矿物元素的类型在测量上存在困难。本文基于大量国内外文献资料的调研,首先简要介绍了沉积岩、岩浆岩这两类与石油勘探关系密切的岩石矿物成分和化学成分,然后梳理了ECS的测量原理。其次采用最小二乘法,线性规划法,氧化物闭合模型法以及截断奇异值分解法四种算法,通过建立合适的元素—矿物转换关系,基于MATLAB软件平台,使元素重量百分含量转化为矿物重量百分含量,进而利用元素含量求取变骨架密度从而计算地层孔隙度,利用计算出的矿物含量求取渗透率,最后完成粘土矿物类型及含量的确定以及沉积环境的分析。研究表明:ECS测井运用能谱分析方法可以获取元素百分含量,基于不同岩石元素与矿物的关系可以进一步获得岩石矿物成分信息。在四种方法中:最小二乘法是一种通过求得未知的数据和实际数据之间的最小化误差的平方和来寻找数据之间的最佳函数关系的方法。线性规划法是一种研究线性约束条件下目标函数的极值问题的数学方法。氧化物闭合模型法是根据Herron做的大量实验得出的元素与矿物之间的相关关系来计算矿物含量的。截断奇异值分解法是利用L曲线的拐点确定最佳截断参数从而准确求解矿物含量的方法。这四种方法中,由于氧化物闭合模型法是通过经验公式计算的矿物含量,故其具有一定的局限性,需针对区块对统计关系进行修正。但其它三种方法则是基于数学理论较为精确的刻画了元素含量与矿物含量之间的转换关系。故适用性较强,应用范围很广,可以实现矿物含量计算的优化;运用变骨架密度计算岩石的孔隙度,计算值与真实值吻合良好,实现了孔隙度的精确计算;利用Herron提出的渗透率公式并结合矿物含量计算地层渗透率,经本文对比验证认为计算结果与岩心分析渗透率吻合良好,为渗透率的计算提供了新的思路;选用斯伦贝谢公司的钍-钾交会图版快速直观的判别粘土矿物的类型,应用效果良好;最后将元素分析法和矿物分析法用于岩性识别,消除了传统岩性识别方法因泥质含量而产生的误差,使其能更好的用于沉积环境的分析。

关键词：元素俘获能谱测井岩石分类能谱数据转换多矿物反演应用

元素俘获能谱测井在煤层气测井评价中的应用思考

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中外能源 2018年第11期23卷 60-64页

作者：李松臣李兆惠牛志刚孟凡霄位蕊河南省煤炭地质勘察研究总院河南郑州450000 西安石油大学陕西西安710065 陕西煤矿学校地球物理勘探专业

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分,以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙或溶解于煤层水中的烃类气体。煤层气测井评价要点包括煤层识别与划分、煤岩工业组分计算、煤岩物性解释、煤层气含气量计算、煤阶识别及煤岩顶... 详细信息

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分,以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙或溶解于煤层水中的烃类气体。煤层气测井评价要点包括煤层识别与划分、煤岩工业组分计算、煤岩物性解释、煤层气含气量计算、煤阶识别及煤岩顶底板力学特征研究等,常用的煤层气测井评价方法包括岩性测井系列、孔隙度测井系列及电阻率测井系列等。元素俘获能谱测井是近年发展起来的一种分析地层信息的测井新方法,能够用于复杂岩性识别、矿物含量计算、沉积环境研究、地层对比、流体性质识别、储层评价等。元素俘获能谱测井目前已用于煤层气测井评价中的岩性解释、工业组分计算和岩石脆性指数计算等方面;遵循岩心刻度测井原则,将煤岩岩石物理测试分析结果与元素俘获能谱响应相结合,可以利用元素俘获能谱测井开展更多方面的煤层气测井评价工作。

关键词：元素俘获能谱测井煤层气测井评价岩性解释工业组分计算岩石脆性指数

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页岩储层元素俘获能谱测井技术研究及应用

页岩储层元素俘获能谱测井技术研究及应用

基于地层元素测井的鄂西宜昌地区下寒武统水井沱组页岩储层参数评价

2016中国地球科学联合学术年会

作者：吴静谭茂金中国地质大学(北京)

近年来,非常规油气资源逐渐成为我国油气勘探的重要领域。在页岩测井评价过程中,由于构成页岩储层的矿物种类十分复杂,利用常规的测井方法已经不能解决储层评价过程中所遇到的问题。元素俘获能谱测井技术可准确地获得地层矿物含量,它从... 详细信息

近年来,非常规油气资源逐渐成为我国油气勘探的重要领域。在页岩测井评价过程中,由于构成页岩储层的矿物种类十分复杂,利用常规的测井方法已经不能解决储层评价过程中所遇到的问题。元素俘获能谱测井技术可准确地获得地层矿物含量,它从岩石化学成分角度为非常规储层的岩性评价开辟了一条新的道路。1.元素俘获能谱测井技术研究元素俘获能谱测井仪测量快中子与地层元素作用产生的γ射线,对测量得到的γ能谱解谱后可获得各元素的相对产额,经过氧闭合模型和矿物模型的综合处理解释可定量得到地层的矿物含量,从而对地层岩性做出分析。目前我国元素俘获能谱测井技术研究的重难点主要集中在:对俘获γ能谱解谱,元素重量百分含量的求取,元素含量与矿物含量之间的定量转换以及结合其它测井资料实现对储层的综合评价。本文在深入调研元素俘获能谱测井方法原理及目前技术研究现状的基础上,围绕元素俘获能谱测井数据处理中的关键技术难点,主要进行了以下研究:基于氧闭合模型,实现了由元素相对产额向元素重量百分含量的转换,得到了Si、Ca、Fe、S等多种元素的重量百分含量,计算所得地层归一化因子小于5表明元素含量计算结果可靠;根据求得的各元素重量百分含量,结合全岩XRD试验资料,根据"相同测井响应矿物合并"的原则,确定了元素含量到矿物含量的转换系数,建立了合适页岩地层的矿物模型,得到了QFM(石英+长石+云母)矿物组合、碳酸盐岩矿物组合、粘土矿物组合、铁矿矿物组合的含量,并与全岩XRD实验结果进行对比,证明计算结果准确性较高;引入最优化矿物反演方法并结合遗传算法,提高了矿物含量的计算精度,实现了对元素俘获能谱测井资料的最优化处理。2.元素俘获能谱测井技术在页岩储层中的应用页岩储层评价主要包括生油(气)能力、储油(气)能力和易开采性三大方面。元素俘获能谱测井技术在以上三个方面都有广泛应用,主要包括:可利用计算获得的地层元素含量并结合实验室岩心分析,确定岩石的各种骨架参数,包括骨架密度、骨架中子、骨架光电吸收截面、骨架俘获截面等;可根据获得的骨架密度值,精确计算储层孔隙度,并利用相关经验公式估计地层渗透率,进而对储层进行物性分析;可根据脆性矿物占总矿物的比计算页岩地层的脆性指数,指导储层的压裂改造;可利用经验公式估算页岩地层的总有机碳含量(TOC),研究页岩生烃潜力的大小,并以此确定储层厚度及体积。本文通过对H井页岩地层元素俘获能谱测井数据进行处理解释,证明了该测井新技术可以帮助我们更好地开展储层综合评价与预测、储量计算、储层改造施工、开采作业方案设计以及油藏描述等工作,故不断深入元素俘获能谱测井技术在页岩储层评价中的应用对促进页岩油气开发具有重要意义。

关键词：元素俘获能谱测井元素重量百分含量矿物含量反演页岩储层评价

来源： cnki会议评论

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矿物岩石地球化学通报 2024年第3期43卷 553-562页

作者：童广勤陈林李培军秦维秉韩晓影苗凤彬高坝大库运行安全湖北省重点实验室湖北宜昌443133 中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心湖北宜昌443133 中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心) 武汉430205 南方复杂构造区页岩油气成藏理论与工程技术创新中心武汉430205 南方复杂构造区页岩气研究中心武汉430205 华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

鄂西宜昌地区下寒武统水井沱组页岩是近年来我国南方页岩气勘探的重点层位之一。为解决实验室储层测试资料相对有限的约束,本研究基于地层元素测井资料建立一套鄂西宜昌地区下寒武统水井沱组页岩储层参数解释方法,进而为储层评价提供依... 详细信息

鄂西宜昌地区下寒武统水井沱组页岩是近年来我国南方页岩气勘探的重点层位之一。为解决实验室储层测试资料相对有限的约束,本研究基于地层元素测井资料建立一套鄂西宜昌地区下寒武统水井沱组页岩储层参数解释方法,进而为储层评价提供依据。基于地层元素测井数据和实验室测试X射线衍射数据,建立了储层矿物组分类型及含量元素测井解释模型,误差性分析结果显示解释的岩石矿物含量与岩心测试矿物含量具有良好的相关性(黏土矿物R为0.7813,碳酸盐矿物R为0.7859,硅质矿物R为0.738),利用元素开展的矿物含量解释具有较高的准确度。基于矿物组分解释开展了水井沱组岩相类型划分,总体上岩相组合变化与相对海平面变化具有良好相关性,高灰质含量页岩类型对应于水体相对较浅环境。利用矿物组分解释模型,建立水井沱组页岩脆性矿物组分指数计算方法,对水井沱组页岩脆性进行了综合评价,结果与页岩弹性参数脆性评价结果具有良好一致性。总体上基于地层元素测井解释的矿物组分结果可为鄂西宜昌地区下寒武统水井沱组页岩储层岩相划分、储层甜点识别、压裂段优选等提供参照,对区域内储层评价与勘探开发具有良好指导意义。

关键词：页岩储层元素俘获能谱测井储层评价宜昌地区

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南海西部乌石凹陷流沙港组二段储层精细表征

中国海上油气 2019年第2期31卷 39-50页

作者：郭书生高永德曲长伟蔡惠敏孙本强刘延梅中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057 斯伦贝谢中国公司北京100015

南海西部北部湾盆地乌石凹陷古近系流沙港组二段是近年来获得原油勘探发现的主要层系,发育扇三角洲沉积储层,高中低渗储层均有发育,非均质性强、产能差异大。为了精细表征流二段储层特征,首次在本地区将随钻高分辨率电阻率成像测井及元... 详细信息

南海西部北部湾盆地乌石凹陷古近系流沙港组二段是近年来获得原油勘探发现的主要层系,发育扇三角洲沉积储层,高中低渗储层均有发育,非均质性强、产能差异大。为了精细表征流二段储层特征,首次在本地区将随钻高分辨率电阻率成像测井及元素俘获能谱测井引入到对沉积环境、构造特征、岩性分析、物性参数的研究中。结果表明,扇三角洲前缘水下分流河道为流二段有利储层,储层岩性以细砂岩和中砂岩为主,可见块状构造、变形层理、交错层理及平行层理发育,矿物类型主要为黏土矿物和硅质矿物,储层物性条件较好;流二段主要发育开启型和闭合型2种断层,开启型断层主要发育在砂岩中,闭合型断层主要发育在泥岩中;流二段砂体展布方向主要为近南、北2个方向,即物源方向为近南、北2个方向。随钻高分辨率电阻率成像测井与元素俘获能谱测井的综合应用,达到了乌石凹陷流二段储层精细表征的目的,为今后乌石凹陷流二段整体评价、目标优选和井位方案设计提供了强有力的参考依据。

关键词：乌石凹陷流沙港组二段储层精细表征高分辨率电阻率成像测井元素俘获能谱测井

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火山岩气层孔隙度计算方法探讨

测井技术 2009年第4期33卷 350-354页

作者：杨兴旺赵杰中国石油大学资源与信息学院北京102249 中国石油大庆油田分公司勘探部黑龙江大庆163453

复杂多变的火山岩地层矿物成分导致了火山岩地层的岩石骨架参数难以确定,储层气体的出现又导致了孔隙度计算的复杂性和不确定性。传统的岩石体积模型和多矿物模型孔隙度计算方法在岩性复杂、含气火山岩储层存在局限性。基于岩石骨架参... 详细信息

复杂多变的火山岩地层矿物成分导致了火山岩地层的岩石骨架参数难以确定,储层气体的出现又导致了孔隙度计算的复杂性和不确定性。传统的岩石体积模型和多矿物模型孔隙度计算方法在岩性复杂、含气火山岩储层存在局限性。基于岩石骨架参数是岩石的化学成分和原子排列的函数的理论,对研究区的岩心进行了矿物和化学成分MINCAP(Mineralogy and Chemical Analysis Project)分析,建立了利用元素俘获能谱测井资料直接计算火山岩岩石测井密度骨架曲线和测井中子骨架曲线的关系式。在岩石骨架参数确定的基础上,利用DMRP(Density-Magnetic Resonance Program)方法,同时衍生了定性判断储层含气性的方法。利用测井资料计算地层连续深度的测井骨架参数是火山岩地层孔隙度计算的首例,后续井的岩心分析资料和测井资料证实了该方法的可行性和可靠性。该方法在酸性火山岩地层应用效果最好。局限性在于用于MINCAP分析的岩心数量少,且用于MINCAP分析的岩石类型主要以酸性火山岩为主,该方法对其他复杂岩性储层孔隙度的计算具有借鉴性。

关键词：核磁共振测井元素俘获能谱测井孔隙度火山岩密度曲线松辽盆地

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测井在非常规油气藏中的应用

国外测井技术 2013年第5期33卷 47-50,4页

作者：穆永利陈芳时新芹邓革西部钻探测井公司

非常规油气藏是指在成藏机理、赋存状态、分布规律以及勘探开发方式等有别于常规油气藏的油气资源。测井技术是非常规油气藏勘探开发的关键之一。本文概述了页岩气和煤层气这两类非常规油气藏的地质特性,分析了非常规油气藏与常规油气... 详细信息

非常规油气藏是指在成藏机理、赋存状态、分布规律以及勘探开发方式等有别于常规油气藏的油气资源。测井技术是非常规油气藏勘探开发的关键之一。本文概述了页岩气和煤层气这两类非常规油气藏的地质特性,分析了非常规油气藏与常规油气藏测井评价方法的主要差异,详细介绍了地球物理测井在页岩气、煤层气非常规油气藏勘探开发中的应用进展。近几年,国外在非常规油气测井评价方面的工作主要体现在对ECS测井和成像测井方面的应用。尤其是ECS测井,目前在国外非常规油气勘探开发中起着非常重要的作用,它对岩石的矿物解释具有不可替代的作用。

关键词：非常规油气藏页岩气地质特性测井地层评价元素俘获能谱测井