一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，属于测井解释评价技术领域。基于多尺度数字岩心，与电成像测井数据和地层元素测井数据结合，构建数字井筒；针对所得数字井筒中各个体素，先计算各个体素中黏土束缚水与自由水混合的电导率，再计算各个体素中视地层水与骨架混合的电阻率，确定体素电导率，最后按深度逐层计算各个体素混合的电导率，得到数字井筒电导率；实现基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法。本发明专利技术有效解决了现有数字岩心只局限于微观尺度研究的问题，同时为电阻率升尺度模拟提供了一条全新的思路，扩展了数字岩心的应用范围，具有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法
本专利技术属于测井解释评价
，涉及一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法。
技术介绍
电法测井至今仍是油气勘探的必测项目，电阻率在含油气饱和度计算、油气储层识别及储量计算方面尤为重要，岩石的电性特征研究仍是热点。现有的数字岩心技术主要关注在微观尺度物理特性研究，忽略了数字岩心在非均质地层的尺度效应，建立大尺度的数字井筒模型，更能反映地层实际特征。目前数字岩心电阻率数值模拟方法主要有有限元法、基尔霍夫电路节点法、随机游走法和格子波尔兹曼方法。格子波尔兹曼方法和随机游走法都是以微观离子运动为基础进行模拟，只能在体素为具体成分的微观模型上使用；有限元法和基尔霍夫电路节点法能模拟数字井筒电阻率，但模型中体素的等效电阻率难以确定，导致误差偏大，精度不符合要求。目前没有较完善的关于数字井筒电阻率升尺度模拟方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，解决了数字井筒电阻率升尺度模拟的技术问题，为电阻率升尺度模拟提供了一条全新的思路。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术公开了一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，基于多尺度数字岩心，与电成像测井数据和地层元素测井数据结合，构建数字井筒；针对所得数字井筒中各个体素，先计算各个体素中黏土束缚水与自由水混合的电导率，再计算各个体素中视地层水与骨架混合的电阻率，确定体素电导率，最后按深度逐层计算各个体素混合的电导率，得到数字井筒电导率；实现基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法。优选地，包括如下步骤：步骤一，采用不同分辨率、不同尺度数字岩心数据，构建多尺度数字岩心；步骤二，将步骤一所得多尺度数字岩心结合电成像测井数据和地层元素测井数据，构建数字井筒；步骤三，根据步骤二所得数字井筒，针对所得数字井筒中各个体素，计算各个体素中黏土束缚水与自由水混合的电导率，得到视地层水电导率；步骤四，根据步骤二所得数字井筒和步骤三所得视地层水电导率，计算各个体素中视地层水与骨架混合的电导率，得到各个体素中每一体素的体素电导率；步骤五，根据步骤五所得每一体素的体素电导率，按深度逐层计算各个体素混合的电导率，得到数字井筒电导率。优选地，多尺度数字岩心，通过下述方式实现：配制大尺寸岩心样品，进行CT扫描；从大尺寸岩心样品中钻取中等尺寸岩心样品，并提高分辨率进行CT扫描；从中等尺寸岩心样品中再钻取小尺寸岩心样品，并再次提高分辨率进行CT或电镜扫描；得到不同分辨率、不同尺度的数字岩心图像；通过不同分辨率、不同尺度数字岩心图像配准及灰度图像关联分割，建立低分辨率图像灰度值与组分比例关系曲线，将关系曲线映射到全部低分辨率图像，得到多尺度数字岩心。进一步优选地，步骤二中所述将步骤一所得多尺度数字岩心结合电成像测井数据和地层元素测井数据，构建数字井筒，包括如下步骤：S2.1网格尺寸与电成像测井数据采样间隔一致，以孔隙与矿物的数据集作为各个体素中每一体素；S2.2将电成像测井的动态电阻率分布转换为孔隙度分布图像，结合井径曲线将孔隙度分布卷成柱面；S2.3以多尺度数字岩心为训练图像，以S2.2所得孔隙度分布图像为硬数据，以测井孔隙度为软数据，用多点地质统计学算法，构建数字井筒孔隙度模型；S2.4利用地层元素测井数据中得到的各种矿物含量，结合步骤S2.3所得数字井筒孔隙度模型，确定各种矿物含量，得到数字井筒矿物模型，即实现数字井筒的构建。进一步优选地，步骤三中所述视地层水电导率的计算公式为：式中，σwe为视地层水电导率，S/m；Sfw为自由水饱和度，小数；Scw为黏土束缚水饱和度，小数；σfw为自由水电导率，S/m；σcw为黏土束缚水电导率，S/m。其中优选地，所述自由水饱和度与所述黏土束缚水饱和度由核磁共振测井T2谱得到，所述自由水电导率由该井或邻井的水分析资料得到。其中优选地，所述黏土束缚水电导率由相邻泥岩段的核磁共振和电阻率测井数据用阿尔奇公式反算得到，或者由地区经验公式计算得到。进一步优选地，步骤四中所述体素电导率的计算公式为：式中，σMvoxel为一个体素的电导率，S/m；λMvoxel为一个体素的介电常数，F/m；λwe为视地层水的介电常数，F/m；Vi为第i种成分的含量，小数；λi为第i种成分的介电常数，F/m；φ为地层孔隙度，小数；σwe为视地层水电导率，S/m。进一步优选地，步骤五中所述数字井筒电导率的计算公式为：式中，σt为数字井筒的电导率，S/m；k＝1、2、3、…、N，N为某一深度数字井筒的体素总数；σk为第k个体素的电导率，S/m。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开了一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，其中通过多尺度数字岩心和测井资料构建数字井筒，能够减小由地层非均质性所造成的尺度效应，模型更能反映实际地层特征；通过均质化地层电磁场理论模拟电阻率，能够很好的确定数字井筒体素的电导率，对数字井筒电阻率进行升尺度模拟，因此本专利技术所述基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，提供了数字井筒电阻率构建方法及电阻率模拟方法，改善了现有数字岩心难以兼顾样品尺寸与分辨率的需求，解决了在非均质地层尺度效应明显、模拟结果与地层实际特征差异较大的问题。可用于电阻率的正演、反演研究，以及为测井仪器仿真提供尽量真实的地层模型，并有真实测井曲线校验模拟测井曲线，可指导已有测井仪器改进及新测井仪器研发。解决了以往数字岩心只局限于微观尺度的研究，扩展了数字岩心的应用范围，具有很强的实用性。进一步地，通过从大、中、小不同尺寸的岩心样品及对应的扫描分辨率，能够构建尺寸尽量大、分辨率尽量高的多尺度数字岩心，比传统单一分辨率的数字岩心代表性更好。进一步地，通过多尺度数字岩心和测井数据构建数字井筒，能更好的反映储层的宏观非均质性，为后续的物理属性模拟、测井仪器仿真、解释评价及工程应用提供地层模型。进一步地，采用均质化地层电磁论的非线性“混联”理论计算各个体素中黏土束缚水与自由水混合后的电导率，比传统的“双水”模型理论基础更牢靠。进一步地，采用均质化地层电磁论计算各个体素混合后的电导率，比现有的有限元法和基尔霍夫电路节点法计算量小，运算效率高，同时为电阻率升尺度模拟提供了一条全新的思路。附图说明图1为本专利技术实施例所述的致密砂岩不同分辨率岩心成像切片图；其中，(a)为14μm分辨率，(b)为3μm分辨率，(c)为50nm分辨率。图2为本专利技术实施例所述的电成像图像转孔隙度分布成果图。图3为本专利技术实施例所述的数字井筒的孔隙度及矿物模型图；其中，(a)为孔隙度，(b)为黏土，(c)为石英，(d)为长石，(e)为重矿物。图4为本专利技术实施例所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，其特征在于，基于多尺度数字岩心，与电成像测井数据和地层元素测井数据结合，构建数字井筒；针对所得数字井筒中各个体素，先计算各个体素中黏土束缚水与自由水混合的电导率，再计算各个体素中视地层水与骨架混合的电阻率，确定体素电导率，最后按深度逐层计算各个体素混合的电导率，得到数字井筒电导率；实现基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，其特征在于，基于多尺度数字岩心，与电成像测井数据和地层元素测井数据结合，构建数字井筒；针对所得数字井筒中各个体素，先计算各个体素中黏土束缚水与自由水混合的电导率，再计算各个体素中视地层水与骨架混合的电阻率，确定体素电导率，最后按深度逐层计算各个体素混合的电导率，得到数字井筒电导率；实现基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法。


2.根据权利要求1所述的一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，采用不同分辨率、不同尺度数字岩心数据，构建多尺度数字岩心；
步骤二，将步骤一所得多尺度数字岩心结合电成像测井数据和地层元素测井数据，构建数字井筒；
步骤三，根据步骤二所得数字井筒，针对所得数字井筒中各个体素，计算各个体素中黏土束缚水与自由水混合的电导率，得到视地层水电导率；
步骤四，根据步骤二所得数字井筒和步骤三所得视地层水电导率，计算各个体素中视地层水与骨架混合的电导率，得到各个体素中每一体素的体素电导率；
步骤五，根据步骤五所得每一体素的体素电导率，按深度逐层计算各个体素混合的电导率，得到数字井筒电导率。


3.根据权利要求1所述的一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，其特征在于，多尺度数字岩心，通过下述方式实现：
配制大尺寸岩心样品，进行CT扫描；从大尺寸岩心样品中钻取中等尺寸岩心样品，并提高分辨率进行CT扫描；从中等尺寸岩心样品中再钻取小尺寸岩心样品，并再次提高分辨率进行CT或电镜扫描；得到不同分辨率、不同尺度的数字岩心图像；
通过不同分辨率、不同尺度数字岩心图像配准及灰度图像关联分割，建立低分辨率图像灰度值与组分比例关系曲线，将关系曲线映射到全部低分辨率图像，得到多尺度数字岩心。


4.根据权利要求2所述的一种基于均质化地层电磁场理论的数字井筒电阻率模拟方法，其特征在于，步骤二中所述将步骤一所得多尺度数字岩心结合电成像测井数据和地层元素测井数据，构建数字井筒，包括如下步骤：
S2.1网格尺寸与电成像测井数据采样间隔一致，以孔隙与矿物的数据集作为各个体素中每一体素；
S2.2将...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，李戈理，成志刚，陈玉林，杨智新，张宇昆，张伟鹏，王茜瑜，彭怡眉，陆艳萍，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11