复杂岩性储层常规测井曲线求取岩石力学参数方法及应用研究

才 庆，郭 锐

(1.大庆油田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆163453;2.大庆师范学院，黑龙江 大庆163712)

0 引 言

岩石的力学性质通过岩石力学参数来表征。常用的岩石力学参数主要有弹性模量(E)、剪切模量(G)、体积模量(K)、泊松比(ν)等。岩石力学参数是地层纵、横波时差的函数，对于有全波列测井资料的井，可根据测井资料所获得的纵、横波时差以及密度求取岩石力学参数。但是由于此类特殊测井费用高昂，一般不会大规模开展，计算岩石力学参数必须依靠资料相对比较齐全的常规测井资料。但目前的测井计算岩石力学参数，忽视了岩相、岩性对岩石力学特征的影响:

1 宏观沉积和微观岩石结构对岩石力学的影响

1)微观组分对岩石力学参数的影响。如:同一相带岩性相同的两块砂岩(钙质油斑砂岩、含油砂岩)，因微观组分中钙质的存在导致力学参数差异，详见表1。

表1 相同岩性的岩石力学参数差异表

2)沉积相对岩石力学参数的影响。如:相同岩性的两块岩心由于成岩作用阶段不同，导致力学参数差异，详见表2。

表2 成岩阶段不同导致的岩石力学参数差异表

2 分段、分岩性测井计算力学参数模型的建立

2.1 建立分段建立地质研究单元

在测井曲线质量控制和区域标准化的基础上，对南屯组的GR 分布频率进行统计。南屯组二段的GR分布峰值在125API;南屯组一段的GR 分布峰值在150API。说明N1 段自然伽马受凝灰质影响高于N2段，因此将研究区纵向分为南屯组二段和南屯组一段，详见图1。

图1 南一段、南二段GR 分布频率图

2.2 建立多曲线的组合岩性－测井响应关系

从研究区南屯组粘土矿物与自然伽马关系可见，南屯组一段GR 值与粘土矿物的相关性大大低于南屯组二段，受凝灰质影响南屯组一段利用GR 曲线无法准确识别岩性，详见图2。

图2 南一段、南二段粘土矿物含量与GR 关系图

根据岩心观察5 口井，以手标本、薄片鉴定和全岩分析结果，分两段分别建立了储层5 类主要岩石的岩性和测井响应特征关系，优选AC、GR 曲线建立岩性识别标准。根据岩心描述的103 个岩性段，应用标准解释符合岩心观察的有86 段，符合率为83.5%，详见图3。

图3 南一段岩性——测井响应关系图版

2.3 分岩性建立常规岩石力学与参数测井响应关系

根据弹性动力学理论，岩石力学参数与声波时差、密度存在一定的关系，通过XMAC 测井曲线建立了弹性模量与声波时差、密度，泊松比与声波时差、密度的经验关系式，详见表3。

表3 未分岩性回归力学参数与测井响应关系

通过4 种关系的相关系数可以看出，弹性模量与声波时差相关系数最好为0.8702，而与其他曲线之间相关性很差。因此，可以采用声波时差曲线进行岩石力学参数的经验关系计算。尽管弹性模量与声波时差有良好的回归关系，但是对于同一声波时差，其弹性模量变化范围较大，如当声波时差为250us/m，其弹性模量变化范围从20000～45000MPa，最大与最小值相差一倍多，在测井岩性识别的基础上，按不同的岩性分别进行弹性模量与声波时差经验关系的回归，回归精度获得较大提高。钙质砂岩弹性模量范围为30000～55000MPa、沉凝灰岩弹性模量范围为35000～55000MPa，可视为固定材料不参与回归，详见表4。

表4 分岩性回归力学参数与测井响应关系

通过弹性力学理论，在已知弹性模量、密度、纵波时差的条件下可以求得横波时差。由岩石力学参数的相互计算关系，即可计算出其余的岩石力学参数。

在上述分析、计算的基础上进行了研究区内8 个深度点的计算弹性模量与岩心测试值对比，相对误差小于25%，复合率较高，详见表5。

表5 岩石力学参数计算结果对比表

3 结 语

1)通过研究和实测数据对比，利用常规测井曲线计算含凝灰质储层岩石力学参数是可行的;

2)采用GR 和AC 曲线组合，可以准确识别含凝灰质储层的岩性;

3)通过特殊测井计算岩石力学参数与常规测井响应关系回归，分岩性建立基于常规测井响应的岩石力学参数计算模型可以提高计算精度;

4)求取的计算模型具有一定的经验性和地区性，不同油田、不同区块必须选择具有代表性的测井资料、岩心测试资料进行系统的解释分析，得到适合本地区的计算模型。

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