基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法。本发明专利技术利用测量系统测量地层的原始测量能谱和时间谱，基于地层元素标准谱解析原始测量能谱得到地层的非弹产额和俘获产额后，将元素产额转换为原子数占比，利用碳元素、氧元素、镁元素的非弹原子数占比和地层中其余元素的俘获原子数占比，构建地层元素原子数占比数据集，确定地层中各元素的质量分数，再通过处理时间谱得到地层的宏观俘获截面，结合氯元素的质量分数、地层的孔隙度和密度，建立地层水矿化度和含油饱和度综合计算模型计算地层水矿化度和含油饱和度。本发明专利技术解决了氯元素含量计算精度差对地层水矿化度和含油饱和度监测精度的影响，拓宽了元素测井的适用范围。素测井的适用范围。素测井的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法


[0001]本专利技术属于矿场地球物理测井
，具体涉及一种基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法。

技术介绍

[0002]地层含油饱和度作为油气勘探过程中的重要参数，定量监测含油饱和度已成为套后脉冲中子测井的目标之一。核测井中利用D
‑
T中子源释放快中子与地层元素原子核发生相互作用，探测次生伽马射线信息反映地层流体性质，对于地层含油气性评价以及指导储层开发具有重要意义。
[0003]目前，基于脉冲中子测井的储层含油饱和度评价方法主要分为C/O能谱测井和中子寿命测井。中子寿命测井受地层水矿化度不确定性的影响，难以准确获取流体的Sigma参数，导致地层含油饱和度的计算误差极大。所以，如何准确求取Cl元素含量是实现储层含油饱和度准确评价的先决条件。
[0004]基于元素测井中Cl元素产额能够计算得到地层水矿化度，但元素产额作为一种相对值，在地层矿物较为复杂的条件下计算得到的地层水矿化度误差较大，难以满足中子寿命测井中确定流体宏观俘获截面的需求，存在一定的局限性。
[0005]因此，亟需提出一种基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法，通过拓宽元素测井的适用范围，消除地层水矿化度不确定性为含油饱和度定量监测带来的消极影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述不足，利用地层元素测井采集的原始测量能谱和时间谱信息，提出了一种基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法，解决了地层中氯元素含量计算精度不足对地层水矿化度和地层含油饱和度监测的消极影响，实现了对地层双参数的准确获取。
[0007]本专利技术具体采用如下技术方案：
[0008]基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法，采用设置有一个D
‑
T中子源以及至少一个伽马探测器的测量系统在井中测量，具体包括以下步骤：
[0009]步骤1，利用测量系统测量得到地层的原始测量能谱，基于地层元素标准谱解析采集到的原始测量能谱获取地层元素产额，确定地层中各元素的非弹产额和俘获产额；
[0010]步骤2，基于地层中各元素的原子数占比之和为1，通过将地层中各元素的非弹产额转化为非弹原子数占比、将地层中各元素的俘获产额转化为俘获原子数占比，构建地层元素的非弹原子数占比数据集和俘获原子数占比数据集，并从地层元素的非弹原子数占比数据集中提取碳元素、氧元素和镁元素的非弹原子数占比，结合地层元素的俘获原子数占比数据集中除碳元素、氧元素和镁元素以外元素的俘获原子数占比，构建地层元素原子数占比数据集，确定地层中各元素的质量分数，构建地层元素质量分数集；
[0011]步骤3，通过选取时间窗处理测量系统测量得到的时间谱，计算地层的宏观俘获截面；
[0012]步骤4，从地层元素质量分数集中提取氯元素的质量分数，结合地层的宏观俘获截面以及从裸眼资料中获取的地层孔隙度和地层密度，建立地层水矿化度和含油饱和度综合计算模型，利用地层水矿化度和含油饱和度综合计算模型进行计算，同时确定地层的地层水矿化度和含油饱和度。
[0013]优选地，所述步骤1中，原始测量能谱包括非弹伽马能谱和俘获伽马能谱，地层元素产额包括地层中各元素的非弹产额和俘获产额；
[0014]先利用加权最小二乘法对非弹伽马能谱进行解析，确定地层中各元素的非弹产额，再利用加权最小二乘法对俘获伽马能谱进行解析，确定地层中各元素的俘获产额；
[0015]所述地层元素产额计算公式为：
[0016]x＝(A
T
WA)
‑1A
T
Wb
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(1)
[0017]其中，
[0018][0019]式中，x为地层元素产额；A为地层元素标准谱矩阵，地层元素标准谱矩阵中各列向量对应地层中不同元素的标准谱；T为转置矩阵，W为权重矩阵；w
N
为原始测量能谱中第N道计数的权重，b
N
为原始测量能谱中第N道的计数；
[0020]当计算地层元素的非弹产额时，地层元素产额计算公式中代入的b为非弹伽马能谱，权重矩阵W中代入的w
N
为非弹伽马能谱中第N道计数的权重，代入的b
N
为非弹伽马能谱中第N道的计数，计算得到的地层元素产额x为非弹产额；
[0021]当计算地层元素的俘获产额时，地层元素产额计算公式中代入的b为俘获伽马能谱，权重矩阵W中代入的w
N
为俘获伽马能谱中第N道计数的权重，代入的b
N
为俘获伽马能谱中第N道的计数，计算得到的地层元素产额x为俘获产额。
[0022]优选地，所述步骤2中，具体包括以下步骤：
[0023]步骤2.1，基于地层元素产额获取地层中各元素的原子数灵敏度；
[0024]先根据地层中各元素的非弹产额计算地层中各元素的非弹原子数灵敏度因子，再根据地层中各元素的俘获产额计算地层中各元素的俘获原子数灵敏度因子，得到地层中各元素的非弹原子数灵敏度因子和俘获原子数灵敏度因子；
[0025]步骤2.2，基于原子数归一闭合模型，结合地层中各元素的原子数灵敏度因子，确定地层原子归一化系数；
[0026]先根据地层中各元素的非弹原子数灵敏度因子和非弹产额，计算得到地层原子非弹归一化系数，再根据地层中各元素的俘获原子数灵敏度因子和俘获产额，计算得到地层原子俘获归一化系数，确定地层原子非弹归一化系数和地层原子俘获归一化系数；
[0027]步骤2.3，基于地层原子归一化系数确定地层中各元素的原子数占比，建立地层元
素的非弹原子数占比数据集和俘获原子数占比数据集；
[0028]先根据地层中各元素的非弹产额和地层原子非弹归一化系数，计算地层中各元素的非弹元素原子数占比，再根据地层中各元素的俘获产额和地层原子俘获归一化系数，计算地层中各元素的俘获元素原子数占比，确定地层中各元素的非弹元素原子数占比和俘获元素原子数占比，根据地层中各元素的非弹原子数占比建立地层元素非弹原子数占比数据集，再根据地层中各元素的俘获原子数占比建立地层元素俘获原子数占比数据集；
[0029]步骤2.4，从地层元素的非弹原子数占比数据集中提取碳元素、氧元素和镁元素的非弹原子数占比后，再结合在地层元素的俘获原子数占比数据集中提取到的除碳元素、氧元素和镁元素以外元素的俘获原子数占比，构建地层元素原子数占比数据集；
[0030]步骤2.5，根据地层元素原子数占比数据集，计算得到地层中各元素的元素质量分数，构建地层元素质量分数集。
[0031]优选地，所述步骤2.1中，基于地层中各元素的原子数占比之和为1，将氧元素的原子数灵敏度因子设置为1，计算地层中各元素的原子数灵敏度因子，原子数灵敏度因子计算公式为：
[0032][0033]式中，j为地层元素的序号，j为正整数且1≤j≤m，m为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法，采用设置有一个D
‑
T中子源以及至少一个伽马探测器的测量系统在井中测量，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，利用测量系统测量得到地层的原始测量能谱，基于地层元素标准谱解析采集到的原始测量能谱获取地层元素产额，确定地层中各元素的非弹产额和俘获产额；步骤2，基于地层中各元素的原子数占比之和为1，通过将地层中各元素的非弹产额转化为非弹原子数占比、将地层中各元素的俘获产额转化为俘获原子数占比，构建地层元素的非弹原子数占比数据集和俘获原子数占比数据集，并从地层元素的非弹原子数占比数据集中提取碳元素、氧元素和镁元素的非弹原子数占比，结合地层元素的俘获原子数占比数据集中除碳元素、氧元素和镁元素以外元素的俘获原子数占比，构建地层元素原子数占比数据集，确定地层中各元素的质量分数，构建地层元素质量分数集；步骤3，通过选取时间窗处理测量系统测量得到的时间谱，计算地层的宏观俘获截面；步骤4，从地层元素质量分数集中提取氯元素的质量分数，结合地层的宏观俘获截面以及从裸眼资料中获取的地层孔隙度和地层密度，建立地层水矿化度和含油饱和度综合计算模型，利用地层水矿化度和含油饱和度综合计算模型进行计算，同时确定地层的地层水矿化度和含油饱和度。2.根据权利要求1所述的基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法，其特征在于，所述步骤1中，原始测量能谱包括非弹伽马能谱和俘获伽马能谱，地层元素产额包括地层中各元素的非弹产额和俘获产额；先利用加权最小二乘法对非弹伽马能谱进行解析，确定地层中各元素的非弹产额，再利用加权最小二乘法对俘获伽马能谱进行解析，确定地层中各元素的俘获产额；所述地层元素产额计算公式为：x＝(A
T
WA)
‑1A
T
Wb
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，式中，x为地层元素产额；A为地层元素标准谱矩阵，地层元素标准谱矩阵中各列向量对应地层中不同元素的标准谱；T为转置矩阵，W为权重矩阵；w
N
为原始测量能谱中第N道计数的权重，b
N
为原始测量能谱中第N道的计数；当计算地层元素的非弹产额时，地层元素产额计算公式中代入的b为非弹伽马能谱，权重矩阵W中代入的w
N
为非弹伽马能谱中第N道计数的权重，代入的b
N
为非弹伽马能谱中第N道的计数，计算得到的地层元素产额x为非弹产额；当计算地层元素的俘获产额时，地层元素产额计算公式中代入的b为俘获伽马能谱，权重矩阵W中代入的w
N
为俘获伽马能谱中第N道计数的权重，代入的b
N
为俘获伽马能谱中第N道的计数，计算得到的地层元素产额x为俘获产额。3.根据权利要求2所述的基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法，
其特征在于，所述步骤2中，具体包括以下步骤：步骤2.1，基于地层元素产额获取地层中各元素的原子数灵敏度；先根据地层中各元素的非弹产额计算地层中各元素的非弹原子数灵敏度因子，再根据地层中各元素的俘获产额计算地层中各元素的俘获原子数灵敏度因子，得到地层中各元素的非弹原子数灵敏度因子和俘获原子数灵敏度因子；步骤2.2，基于原子数归一闭合模型，结合地层中各元素的原子数灵敏度因子，确定地层原子归一化系数；先根据地层中各元素的非弹原子数灵敏度因子和非弹产额，计算得到地层原子非弹归一化系数，再根据地层中各元素的俘获原子数灵敏度因子和俘获产额，计算得到地层原子俘获归一化系数，确定地层原子非弹归一化系数和地层原子俘获归一化系数；步骤2.3，基于地层原子归一化系数确定地层中各元素的原子数占比，建立地层元素的非弹原子数占比数据集和俘获原子数占比数据集；先根据地层中各元素的非弹产额和地层原子非弹归一化系数，计算地层中各元素的非弹元素原子数占比，再根据地层中各元素的俘获产额和地层原子俘获归一化系数，计算地层中各元素的俘获元素原子数占比，确定地层中各元素的非弹元素原子数占比和俘获元素原子数占比，根据地层中各元素的非弹原子数占比建立地层元素非弹原子数占比数据集，再根据地层中各元素的俘获原子数占比建立地层元素俘获原子数占比数据集；步骤2.4，从地层元素的非弹原子数占比数据集中提取碳元素、氧元素和镁元素的非弹原子数占比后，再结合在地层元素的俘获原子数占比数据集中提取到的除碳元素、氧元素和镁元素以外元素的俘获原子数占比，构建地层元素原子数占比数据集；步骤2.5，根据地层元素原子数占比数据集，计算得到地层中各元素的元素质量分数，构建地层元素质量分数集。4.根据权利要求3所述的基于岩性扫描的地层水矿化度和含油饱和度综合计算方法，其特征在于，所述步骤2.1中，基于地层中各元素的原子数占比之和为1，将氧元素的原子数灵敏度因子设置为1，计算地层中各元素的原子数灵敏度因子，原子数灵敏度因子计算公式为：式中，j为地层元素的序号，j为正整数且1≤j≤m，m为地层元素的种类数；S
j
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锋，唐方伟，张慧，钟路予，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：