才 慶，郭 銳

(1.大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶163453;2.大慶師范學(xué)院，黑龍江 大慶163712)

0 引 言

巖石的力學(xué)性質(zhì)通過(guò)巖石力學(xué)參數(shù)來(lái)表征。常用的巖石力學(xué)參數(shù)主要有彈性模量(E)、剪切模量(G)、體積模量(K)、泊松比(ν)等。巖石力學(xué)參數(shù)是地層縱、橫波時(shí)差的函數(shù)，對(duì)于有全波列測(cè)井資料的井，可根據(jù)測(cè)井資料所獲得的縱、橫波時(shí)差以及密度求取巖石力學(xué)參數(shù)。但是由于此類特殊測(cè)井費(fèi)用高昂，一般不會(huì)大規(guī)模開展，計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)必須依靠資料相對(duì)比較齊全的常規(guī)測(cè)井資料。但目前的測(cè)井計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)，忽視了巖相、巖性對(duì)巖石力學(xué)特征的影響:

1 宏觀沉積和微觀巖石結(jié)構(gòu)對(duì)巖石力學(xué)的影響

1)微觀組分對(duì)巖石力學(xué)參數(shù)的影響。如:同一相帶巖性相同的兩塊砂巖(鈣質(zhì)油斑砂巖、含油砂巖)，因微觀組分中鈣質(zhì)的存在導(dǎo)致力學(xué)參數(shù)差異，詳見(jiàn)表1。

表1 相同巖性的巖石力學(xué)參數(shù)差異表

2)沉積相對(duì)巖石力學(xué)參數(shù)的影響。如:相同巖性的兩塊巖心由于成巖作用階段不同，導(dǎo)致力學(xué)參數(shù)差異，詳見(jiàn)表2。

表2 成巖階段不同導(dǎo)致的巖石力學(xué)參數(shù)差異表

2 分段、分巖性測(cè)井計(jì)算力學(xué)參數(shù)模型的建立

2.1 建立分段建立地質(zhì)研究單元

在測(cè)井曲線質(zhì)量控制和區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，對(duì)南屯組的GR 分布頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。南屯組二段的GR分布峰值在125API;南屯組一段的GR 分布峰值在150API。說(shuō)明N1 段自然伽馬受凝灰質(zhì)影響高于N2段，因此將研究區(qū)縱向分為南屯組二段和南屯組一段，詳見(jiàn)圖1。

圖1 南一段、南二段GR 分布頻率圖

2.2 建立多曲線的組合巖性－測(cè)井響應(yīng)關(guān)系

從研究區(qū)南屯組粘土礦物與自然伽馬關(guān)系可見(jiàn)，南屯組一段GR 值與粘土礦物的相關(guān)性大大低于南屯組二段，受凝灰質(zhì)影響南屯組一段利用GR 曲線無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別巖性，詳見(jiàn)圖2。

圖2 南一段、南二段粘土礦物含量與GR 關(guān)系圖

根據(jù)巖心觀察5 口井，以手標(biāo)本、薄片鑒定和全巖分析結(jié)果，分兩段分別建立了儲(chǔ)層5 類主要巖石的巖性和測(cè)井響應(yīng)特征關(guān)系，優(yōu)選AC、GR 曲線建立巖性識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)巖心描述的103 個(gè)巖性段，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解釋符合巖心觀察的有86 段，符合率為83.5%，詳見(jiàn)圖3。

圖3 南一段巖性——測(cè)井響應(yīng)關(guān)系圖版

2.3 分巖性建立常規(guī)巖石力學(xué)與參數(shù)測(cè)井響應(yīng)關(guān)系

根據(jù)彈性動(dòng)力學(xué)理論，巖石力學(xué)參數(shù)與聲波時(shí)差、密度存在一定的關(guān)系，通過(guò)XMAC 測(cè)井曲線建立了彈性模量與聲波時(shí)差、密度，泊松比與聲波時(shí)差、密度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，詳見(jiàn)表3。

表3 未分巖性回歸力學(xué)參數(shù)與測(cè)井響應(yīng)關(guān)系

通過(guò)4 種關(guān)系的相關(guān)系數(shù)可以看出，彈性模量與聲波時(shí)差相關(guān)系數(shù)最好為0.8702，而與其他曲線之間相關(guān)性很差。因此，可以采用聲波時(shí)差曲線進(jìn)行巖石力學(xué)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系計(jì)算。盡管彈性模量與聲波時(shí)差有良好的回歸關(guān)系，但是對(duì)于同一聲波時(shí)差，其彈性模量變化范圍較大，如當(dāng)聲波時(shí)差為250us/m，其彈性模量變化范圍從20000～45000MPa，最大與最小值相差一倍多，在測(cè)井巖性識(shí)別的基礎(chǔ)上，按不同的巖性分別進(jìn)行彈性模量與聲波時(shí)差經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的回歸，回歸精度獲得較大提高。鈣質(zhì)砂巖彈性模量范圍為30000～55000MPa、沉凝灰?guī)r彈性模量范圍為35000～55000MPa，可視為固定材料不參與回歸，詳見(jiàn)表4。

表4 分巖性回歸力學(xué)參數(shù)與測(cè)井響應(yīng)關(guān)系

通過(guò)彈性力學(xué)理論，在已知彈性模量、密度、縱波時(shí)差的條件下可以求得橫波時(shí)差。由巖石力學(xué)參數(shù)的相互計(jì)算關(guān)系，即可計(jì)算出其余的巖石力學(xué)參數(shù)。

在上述分析、計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行了研究區(qū)內(nèi)8 個(gè)深度點(diǎn)的計(jì)算彈性模量與巖心測(cè)試值對(duì)比，相對(duì)誤差小于25%，復(fù)合率較高，詳見(jiàn)表5。

表5 巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果對(duì)比表

3 結(jié) 語(yǔ)

1)通過(guò)研究和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，利用常規(guī)測(cè)井曲線計(jì)算含凝灰質(zhì)儲(chǔ)層巖石力學(xué)參數(shù)是可行的;

2)采用GR 和AC 曲線組合，可以準(zhǔn)確識(shí)別含凝灰質(zhì)儲(chǔ)層的巖性;

3)通過(guò)特殊測(cè)井計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)與常規(guī)測(cè)井響應(yīng)關(guān)系回歸，分巖性建立基于常規(guī)測(cè)井響應(yīng)的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型可以提高計(jì)算精度;

4)求取的計(jì)算模型具有一定的經(jīng)驗(yàn)性和地區(qū)性，不同油田、不同區(qū)塊必須選擇具有代表性的測(cè)井資料、巖心測(cè)試資料進(jìn)行系統(tǒng)的解釋分析，得到適合本地區(qū)的計(jì)算模型。

［1］陳勉，金衍，張光請(qǐng).石油工程巖石力學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版，2012..

［2］樓一珊.利用聲波測(cè)井計(jì)算巖石的力學(xué)參數(shù)［J］.探礦工程，1998(3):47－48.

［3］劉之地，夏宏泉，陳平.泊松比的測(cè)井計(jì)算方法研究［J］.測(cè)井技術(shù)，2004(6):508－510.

［4］尤明慶，蘇承東，楊圣奇.巖石動(dòng)靜態(tài)參數(shù)關(guān)系間的研究［J］.焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002(6):413－419.