本发明涉及油层开发，尤其是一种含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法。
背景技术：
1、黏土含量计算是测井地层评价的基础，也是后续油层开发中水敏性分析的支撑。黏土含量计算中最常用的方法是依据地层的自然伽马测井计算黏土含量。该方法的理论依据是黏土矿物中的钍、钾元素会导致自然伽马值增高，则地层的天然放射性越强，黏土矿物含量越高。对常规砂泥岩地层，自然伽马测井方法是最有效的黏土含量计算方法。但对高含火山碎屑颗粒的砂砾岩地层，因砂砾岩中的矿物颗粒本身含有放射性，所以依据自然伽马值计算的黏土含量不准确。
2、除了自然伽马测井方法，还有别的计算方法例如电阻率曲线法、中子-密度交会图方法等。电阻率曲线法主要问题在于地层的电阻率值不仅受矿物的影响，还受孔隙流体的影响，油层和水层之间电阻率差异大，因而难以确定电阻率的变化是反映黏土矿物的变化、还是流体的变化。对常规的较均质的砂泥岩地层，中子-密度交会图方法能有效计算黏土含量，但对非均质性较强的致密砂砾岩地层，井间中子测井曲线、密度测井曲线之间存在差异，难以全区建立可靠的中子-密度交会图版。因而，目前对高含火山碎屑颗粒砂砾岩地层，尚无有效的黏土含量计算方法。
技术实现思路
1、针对现有黏土含量计算方法无法准确计算高含火山碎屑颗粒砂砾岩地层的黏土含量的问题，本发明提供一种含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法。
2、本发明提供的含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法，步骤如下：
3、s1、建立含黏土段岩石含氢指数模型：
4、假设含火山碎屑颗粒砂砾岩地层岩石骨架为火山碎屑矿物和黏土矿物组成的混合物，孔隙中填充流体。由此，所在地层为同一基质矿物、黏土矿物和填充流体，则基质矿物、黏土矿物和填充流体的摩尔质量m、原子数n、原子序数z、氢原子数x、基质矿物密度ρma、黏土矿物密度ρsh、填充流体密度ρw虽未知，但是却为常数。
5、所在地层的中子测井曲线和密度测井曲线将同时受孔隙和黏土两部分的影响。当选取密度和中子测井曲线中无黏土(含极少黏土)段，两者间可以通过线性关系来表示。当选取度和中子测井曲线含黏土段时，两者的函数差值就是黏土矿物的影响，通常以氢元素的多少来衡量，在测井中，以含氢指数来表示，即可通过测井密度曲线与中子曲线函数差值拟合求取黏土含量。
6、在含火山碎屑颗粒砂砾岩地层含黏土段中，中子测井曲线和密度测井曲线同时受孔隙和黏土两部分的影响，即岩石总含氢指数h受地层密度和黏土矿物的影响，岩石的总含氢指数h可表示为:
7、
8、式中，hma为基质矿物的含氢指数，为岩石的孔隙度，vsh为黏土含量，hw和hsh分别代表岩石中填充流体和黏土矿物的含氢指数；
9、岩石中不同组分的含氢指数hi和体积密度ρi具有以下关系:
10、
11、式中，i为岩石中不同组分，ρi为岩石中不同组分的体积密度，m为摩尔质量，x为分子中的氢原子数。
12、由于火山碎屑颗粒、石英等基质矿物中不含有氢元素，可得hma＝0，将式(2)代入式(1)得
13、
14、式中，ρw和ρsh分别代表填充流体和黏土矿物的体积密度，下标w和sh分别代表填充流体和黏土矿物。
15、岩石的体积密度ρb和孔隙度具有以下关系：
16、
17、由式(4)变形，得到岩石的孔隙度为：
18、
19、将式(5)代入式(3)可得
20、
21、将式(6)整理得
22、
23、令
24、
25、
26、
27、由于基质矿物、黏土矿物和填充流体的摩尔质量m、原子数n、原子序数z、氢原子数x、基质矿物密度ρma、黏土矿物密度ρsh、填充流体密度ρw为常数，可得参数a、b、c为常数。
28、将式(8)、式(9)、式(10)代入式(7)，得含火山碎屑颗粒砂砾岩地层含黏土段的岩石总含氢指数与地层密度和黏土含量关系：
29、h＝a×ρb+c×vsh-b (11)
30、在含火山碎屑颗粒砂砾岩地层中，密度测井曲线(den)所求密度为地层电子密度指数ρe，与岩石体积密度ρb满足以下关系：
31、
32、式中，m为摩尔质量，ni为分子中第i种原子的原子数，zi为分子中第i种原子的原子序数。将式(12)代入式(11)得
33、
34、令
35、
36、由于基质矿物、黏土矿物和填充流体的摩尔质量m、原子数n、原子序数z为常数，可得参数d为常数。
37、将式(14)代入式(13)，得含火山碎屑颗粒砂砾岩地层含黏土段的岩石总含氢指数、地层电子密度、黏土含量之间关系：
38、h＝d×ρe+c×vsh-b (15)
39、式(15)即为建立的含黏土段岩石含氢指数模型公式，该模型公式表明了黏土含量与含氢指数、电子密度之间的关系。参数b、d通过不含黏土段的数据获取。
40、s2、在含火山碎屑颗粒砂砾岩地层中，密度测井曲线(den)所求密度为地层电子密度指数ρe，即可通过密度测井曲线(den)求取得到地层电子密度ρe。
41、s3、在含火山碎屑颗粒砂砾岩地层中，通过中子测井曲线(cnl)求取得到岩石的总含氢指数h。
42、s4、计算模型参数d、b、c：
43、首先通过不含黏土段的数据，求取参数b、d。在地层不含黏土段，岩石总含氢指数h和地层电子密度ρe具有如下线性关系：
44、h＝d×ρe-b (16)
45、根据不含黏土段的密度曲线与中子曲线数据，参数b、d可以直接由不含黏土段的密度曲线与中子曲线拟合求取。
46、然后，在含黏土段选取密度曲线与中子曲线的差值和实验黏土含量拟合求取c。
47、s5、计算黏土含量vsh：在地层含黏土段，岩石黏土含量与中子、密度曲线函数差值具有线性关系，即含黏土段岩石黏土含量可直接由密度曲线与中子曲线函数差值拟合求取，可表示为
48、h-(d×ρe-b)＝c×vsh (17)
49、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
50、(1)本发明提供了一种针对含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法克服了现已黏土含量计算方法无法准确计算高含火山碎屑颗粒砂砾岩地层的黏土含量的问题。
51、(2)本发明的方法黏土含量计算结果准确性高。对含火山碎屑颗粒砂砾岩地层，应用本发明方法和常规自然伽马计算方法对比可以得出，本发明方法计算黏土含量和实验黏土含量的变化趋势基本一致，且符合率较高。而自然伽马计算的黏土含量方法由于高含火山碎屑颗粒的砂砾岩地层中的矿物颗粒本身含有放射性，所以依据自然伽马值计算的黏土含量和实验黏土含量趋势相反，计算效果差。
52、(3)适用范围广，本发明方法依据常规测井资料实现含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算，能为矿物颗粒含放射性地层井段实现黏土含量计算。
53、(4)工程投资低，xrd矿物实验成本高于常规测井，本发明方法基于常规测井实现黏土含量计算，能够有效降低工程成本。
54、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
1.一种含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法，其特征在于，步骤s2中，在含火山碎屑颗粒砂砾岩地层中，通过密度测井曲线得到地层电子密度ρe。
3.如权利要求1所述的含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法，其特征在于，步骤s3中，在含火山碎屑颗粒砂砾岩地层中，通过中子测井曲线得到岩石的总含氢指数h。
4.如权利要求1所述的含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法，其特征在于，步骤s4具体方法是：在不含黏土段，岩石总含氢指数h和地层电子密度ρe具有如下线性关系：
5.如权利要求1所述的含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法，其特征在于，步骤s4中，在含黏土段选取密度曲线与中子曲线的差值和实验黏土含量拟合求取c。
6.如权利要求1所述的含火山碎屑颗粒砂砾岩地层黏土含量测井计算方法，其特征在于，步骤s5中，将计算得到的黏土含量vsh结合实验黏土含量数据进行标定。
