CN101806215B - 用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法，涉及石油天然气测井、地质和岩心试验分析技术领域，本方法是通过分析储层岩石粒度、孔隙结构等束缚水影响因素的基础上，岩心资料刻度测井，准确计算储层泥质含量、岩石成份、孔隙度、含水饱和度等储层参数，根据岩心相渗实验资料得到的束缚水饱和孔隙度资料统计回归束缚水饱和度公式。利用该公式计算的束缚水和可动水结果判别储层流体类型，与试油结果相比，符合率高达90％，取得了良好的地质应用效果。

Description

用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法

技术领域

本发明涉及石油天然气测井、地质和岩心试验分析技术领域，确切地说涉及一种适用于低孔低渗透气田勘探开发中进行储层解释评价的方法。

背景技术

在低孔低渗碎屑岩气田中，储层气水分异不明显，含水饱和度普遍高，存在高束缚水饱和度气层，储层流体类型判别难度大，如苏格里气田就为典型的低孔低渗碎屑岩气田，而对于该类型气田，准确区分可动水饱和度和束缚水，是该类储层流体类型识别和储层解释评价的关键所在。

目前，由于缺少刻度标准，一直以来都未寻找到一种能准确得到低孔低渗碎屑岩气田中束缚水饱和度数据的方法，因而也没有现成的利用束缚水饱和度数据来判别储层流体类型的方法，而利用现有方法对低孔低渗碎屑岩气田中储层流体进行评价，与试油结果相比，符合率最多只能达到70％。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法，本方法尤其适用于低孔低渗透气田勘探开发中对储层流体类型的判别，本方法中利用束缚水饱和度数据和可动水饱和度数据判别储层流体类型，与试油结果相比，符合率高达90％，取得了良好的地质应用效果。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法，其特征在于步骤如下：

1)分析储层岩石粒度和孔隙结构对束缚水饱和度数据的影响；

2)通过岩心资料刻度测井，准确计算储层泥质含量、岩石成份、孔隙度、和含水饱和度储层参数；

3)根据岩心相渗实验资料得到束缚水饱和度资料，并将束缚水饱和度资料统计回归束缚水饱和度公式：Swir_相渗＝207.2POR^-0.7126；根据所得到的束缚水饱和度，用公式：Swm＝Sw-Swir计算可动水饱和度；上述两个公式中，所涉及到的Swir指束缚水饱和度(％)，Swm指可动水饱和度(％)，POR指孔隙度(％)，Sw指含水饱和度(％)；

4)利用步骤2)和3)获得含水饱和度数据、束缚水饱和度数据和可动水饱和度数据，结合含气饱和度数据，根据下述方法判别储层流体类型：

纯水层：基本无含气饱和度，有可动水饱和度，即：

S_g＝0，Swm＞0，Sw＝Swm+Swir＝100％；

纯气层：无可动水饱和度，只含天然气和束缚水，即：

Swm＝0，Swir＞0，S_g+Swir＝100％，Sw≈Swir；

气水同层：同时具有天然气和可动水饱和度，即：

S_g＞0，Swm＞0，S_h+Swm+Swir＝100％；

干层：S_g+Swm较低，而Swir较高，即便是有一定的可动水饱和度和油(气)，但其相对渗透率很低，故产量很小，甚至无任何流体产出；以上各式中：S_g、Sw、Swm和Swir分别为含气饱和度、含水饱和度、可动水饱和度、束缚水饱和度。

步骤1)中分析储层岩石粒度和孔隙结构对束缚水饱和度数据的影响具体是指：岩石颗粒粒度的大小直接影响岩石颗粒比表面的大小，进而控制岩石表面吸附束缚水的多少；孔隙结构对束缚水饱和度的影响其实质是孔喉结构对束缚水饱度的影响；另外，储层束缚水饱和度不仅受孔喉大小的影响，还受孔与喉的搭配关系的影响。

步骤2)具体方法如下：

①岩心资料刻度测井，计算泥质含量

用岩心资料如岩心X衍射分析成果或电镜扫描分析成果确定粘土类型和粘土性质，综合分析测井资料，优先计算泥质含量的测井曲线、计算方法和处理参数，并用岩心分析泥质含量数值标定测井计算的泥质含量数值，微调泥质处理参数和处理方法，使测井计算的泥质含量与岩心分析结果误差最小；

②岩心刻度测井，计算孔隙度、渗透率、含水饱和度和岩石成份含量

首先利用交会图、直方图数理统计分析方法初步确定泥质和骨架的声波时差、中子、密度值及流体参数，根据储集空间特性确定计算孔隙度和岩石成份的方法，再利用岩心分析孔隙度数据、岩化分析岩石成份结果标定测井计算的孔隙度和岩石成份含量，调整泥质校正参数、矿物骨架和流体参数，使测井处理结果与岩心分析结果满足误差要求；

利用岩心分析孔隙度和渗透率数据回归得到孔渗透关系计算储层渗透率，并用岩心分析渗透率数据标定测井计算结果；

利用地层水分析资料得到地层水电阻率，利用岩电实验数据得到反映储层孔隙结构和油、气、水在孔隙中的分布状态的岩电参数m-胶结指数、n-饱和度指数、a-岩性系数、b-系数，计算含水饱和度。

本发明所能达到的技术效果如下：

与现有技术相比，本发明提出了一种新的，尤其针对低孔低渗碎屑岩气田中储层流体类型的判别方法，并且采用本方法所说的四个步骤后，用岩心实验得到的束缚水饱和度数据直接建立计算公式，能较真实地反映了地质情况，计算结果经试油结果验证，符合率高，可准确区分可动水饱和度和束缚水，从本质上解决了低孔低渗碎屑岩气田如苏5桃7区块高含水饱和度储层的流体类型识别问题，在低电阻储层解释方面取得了实质性的突破。另外，用束缚水饱和度数据判别储层流体类型是一种定量判别法，可以把束缚水饱和度数值与地震资料结合起来，在平面上进行气(油)水预测，使测井流体判别由一孔之见转化为平面化，大提高了对油气田勘探开发的指导作用。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为粒度中值与束缚水饱和度关系图

图2为孔隙中值半径与束缚水饱和度关系图

图3为低孔低渗碎屑岩气田如苏5桃7区块束缚水饱和度(相渗资料)与孔隙度关系图

具体实施方式

实施例1

本发明公开了一种用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法，其步骤如下：

1)分析储层岩石粒度和孔隙结构对束缚水饱和度数据的影响；

2)通过岩心资料刻度测井，准确计算储层泥质含量、岩石成份、孔隙度、和含水饱和度储层参数；

3)根据岩心相渗实验资料得到束缚水饱和度资料，并将束缚水饱和度资料统计回归束缚水饱和度公式：Swir_相渗＝207.2POR^-0.7126；根据所得到的束缚水饱和度，用公式：Swm＝Sw-Swir计算可动水饱和度；上述两个公式中，所涉及到的Swir指束缚水饱和度(％)，Swm指可动水饱和度(％)，POR指孔隙度(％)，Sw指含水饱和度(％)；

4)利用步骤2)和3)获得含水饱和度数据、束缚水饱和度数据和可动水饱和度数据，结合含气饱和度数据，根据下述方法判别储层流体类型：

纯水层：基本无含气饱和度，有可动水饱和度，即：

S_g＝0，Swm＞0，Sw＝Swm+Swir＝100％；

纯气层：无可动水饱和度，只含天然气和束缚水，即：

Swm＝0，Swir＞0，S_g+Swir＝100％，Sw≈Swir；

气水同层：同时具有天然气和可动水饱和度，即：

S_g＞0，Swm＞0，S_h+Swm+Swir＝100％；

干层：S_g+Swm较低，而Swir较高，即便是有一定的可动水饱和度和油(气)，但其相对渗透率很低，故产量很小，甚至无任何流体产出；以上各式中：S_g、Sw、Swm和Swir分别为含气饱和度、含水饱和度、可动水饱和度、束缚水饱和度。

实施例2

作为本发明一最佳实施方式，本发明公开了一种用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法，其步骤如下：

1)分析储层岩石粒度和孔隙结构对束缚水饱和度数据的影响；

要想解决储层中束缚水饱和度问题，必须首先搞清影响束缚水饱和度变化的因素。经过大量岩心资料以及成藏过程的分析，就岩石本身的性质而言，影响束缚水饱和度的因素主要是岩石粒度和孔隙结构。

岩石颗粒粒度的大小直接影响岩石颗粒比表面的大小，进而控制岩石表面吸附束缚水的多少。理论和实验研究表明，岩石粒度越小，比表面越大，束缚水饱和度越高。此外，岩石颗粒粒度的均匀程度也将影响束缚水饱和度，均匀程度越差，束缚水饱和度越高。

因此，常用粒度中值、平均粒径、分选系数、标准偏差、偏态和峰态等参数来描述粒度的大小及其变化，并建立这些参数与束缚水饱和度的关系。通常用得最多的是粒度中值与束缚水饱和度的关系(如图1)。

孔隙结构对束缚水饱和度的影响其实质是孔喉结构对束缚水饱度的影响。孔喉结构与岩石的压实程度、组成岩石的颗粒大小、分选好坏、接触方式有着密切的关系。压实作用增加，孔隙变小；岩石颗粒尺寸小，则孔隙半径和喉道半径降低；岩石颗粒分选差，使得孔隙度变小，同样使得孔隙半径和喉道半径降低。孔隙半径和喉道半径的降低，导致复杂的孔隙结构。孔隙结构越复杂，岩石比表面越大，意味着岩石颗粒表面吸附的束缚水越多，孔隙喉道中堆积的束缚水越多。

碎屑岩中的孔喉可按其直径大小可分为超毛细管孔隙、毛细管孔隙和微毛细管孔隙。储层的孔喉系统中微毛细管孔隙所占比例越大，则束缚水饱和度越高；反之，超毛细管孔隙所占比例越大，则束缚水饱和度越低。因此，可以通过建立孔喉半径中值与束缚水饱和度的关系来分析孔隙结构对束缚水饱和度的影响(图2)。

另外，储层束缚水饱和度不仅受孔喉大小的影响，还受孔与喉的搭配关系的影响。

孔与喉的搭配关系可概括成4类，则对应的孔隙度、渗透率、束缚水饱和度状况也就有4种：大孔径与大喉道的搭配，对应着高孔、高渗、低束缚水饱和度；大孔径与小喉道的搭配，对应着高孔、低渗、高束缚水饱和度；小孔径与大喉道的搭配，对应于低孔、高渗、低束缚水饱和度；小孔径与小喉道的搭配，对应于低孔、低渗、高束缚水饱和度。

当同一储层中只有上述4类孔喉搭配关系的一种，则孔喉呈均匀分布；但若同一储层中有2种，甚至更多种的孔喉搭配关系，则孔喉呈非均匀分布。

对于均匀分布的孔喉结构，储层的孔、渗、饱、产出特征与对应的孔喉搭配类型吻合，容易解释。

对于非均匀分布的孔喉结构，则储层的孔、渗、饱、产出特征往往出现矛盾的状况。如储层局部岩块为大孔径与大喉道搭配，呈高孔、高渗、低束缚水饱和度特性；而相邻的另一些岩块则为小孔径与小喉道搭配，呈低孔、低渗、高束缚水饱和度特性。

2)通过岩心资料刻度测井，准确计算储层泥质含量、岩石成份、孔隙度、和含水饱和度储层参数；

岩心刻度测井是目前测井界广泛运用的测井处理技术之一，我们在原有技术的基础上有较大突破。具体方法如下：

①岩心资料刻度测井，计算泥质含量

用岩心X衍射分析成果和电镜扫描分析成果等岩心资料确定粘土类型和粘土性质，综合分析测井资料，优先计算泥质含量的测井曲线、计算方法和处理参数，并用岩心分析泥质含量数值标定测井计算的泥质含量数值，微调泥质处理参数和处理方法，使测井计算的泥质含量与岩心分析结果误差最小(满足预先设定的标准)。

对于常规地层可以用自然伽马、自然电位、电阻率等测井资料直接计算泥质含量(常用方法，计算公式略)。

对于富含长石、云母等放射性地层，由于其自然伽马值特别高，不能直接用单项测井资料来计算泥质含量。主要有两类方法：

一类是用能谱资料：有能谱资料时，先分析地层中非泥质放射性物质的种类和性质，找出与泥质放射性不同之处。根据粘土类型和粘土性质，选用钍、钾、无铀伽马计算泥质含量。如非泥质成分的放射性以钍为主，就选钾曲线计算泥质含量；非泥质成分的放射性以钾为主，就选钍曲线计算泥质含量；若非泥质成分的放射性钍、钾都有，如钾长石，由于长石不含铀，与泥质完全不同，因此可用铀的相对含量来指示泥质。计算公式为：

$\mathrm{SH}=\frac{\mathrm{SPECT}-{\mathrm{SPECT}}_{\mathrm{nin}}}{{\mathrm{SPECT}}_{\max }-{\mathrm{SPECT}}_{\min }}$

式中：V_SH-地层泥质含量；

$V_{\mathrm{SH}}=\frac{2^{\mathrm{GCUR}\×\mathrm{SH}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}$

SH-泥质指数；

SPECT、SPECT_max、SPECT_min-分别为地层伽马能谱(钍、钾或无铀曲线)测井值、最大值、最小值。

另一类：当没有能谱资料时，由于中子资料反应地层中包括水在内的总含氢指数，可用中子资料与孔隙度资料联立计算泥质含量。计算泥质含量时，选择受其它因素影响小，最能反应地层真实情况的孔隙度资料(声波资料或密度资料)。中子和密度联立计算泥质含量的公式为：

Φ_N＝φ_t(Φ_wS_w+Φ_hS_h)+Φ_shV_sh+Φ_ma(1-φ_t-V_sh)

ρ_b＝φ_t(ρ_wS_w+ρ_hS_h)+ρ_shV_sh+ρ_ma(1-φ_t-V_sh)

式中：Φ_N、φ_t、Φ_w、Φs、Φ_sh、Φ_ma-分别为总的含氢指数、孔隙度、水的含氢指数、烃的含氢指数、泥质的含氢指数、岩石骨架的含氢指数；

ρ_b、ρ_w、ρ_h、ρ_sh、ρ_ma-分别为总密度、水的密度、烃的密度、泥质的密度、岩石骨架的密度；

S_w、S_h、V_sh-分别为含水饱和度、烃的饱和度、泥质含量。

②岩心刻度测井，计算孔隙度、渗透率、含水饱和度和岩石成份含量

首先利用交会图、直方图等数理统计分析方法初步确定泥质和骨架的声波时差、中子、密度值及流体参数，根据储集空间特性确定计算孔隙度和岩石成份的方法，再利用岩心分析孔隙度数据、岩化分析岩石成份结果标定测井计算的孔隙度和岩石成份含量，调整泥质校正参数、矿物骨架和流体参数，使测井处理结果与岩心分析结果满足误差要求。

利用岩心分析孔隙度和渗透率数据回归得到孔渗透关系计算储层渗透率，并用岩心分析渗透率数据标定测井计算结果。

利用地层水分析资料得到地层水电阻率，利用岩电实验数据得到反映储层孔隙结构和油、气、水在孔隙中的分布状态的岩电参数m(胶结指数)、n(饱和度指数)、a(岩性系数)、b(系数)，计算含水饱和度。

3)根据岩心相渗实验资料得到束缚水饱和度资料，并将束缚水饱和度资料统计回归束缚水饱和度公式：Swir_相渗＝207.2POR^-0.7126；

岩心相渗实验资料是对岩心进行气水(或油水)相对渗透率测定而得，岩心相渗分析是一种常见的岩心分析法，实验结果中提供了束缚水饱和度数据和孔隙度数据。

公式的建立过程如下：

苏5区块在SU5-12-17井、SU5-1井、SU5-12-8井、盒7～山2段共有90个岩样有相渗分析资料。用相渗分析得到的束缚水饱和度数据与孔隙度数据进行回归分析，岩样具有代表性(孔隙度数据范围广，均匀在3.48～19.46％之间)，孔隙度和束缚水饱和度数据相关系数达0.85，相关性好(见图3)，据此可建立该区的束缚水饱和度计算公式。

用相渗分析资料得到的苏5区块的束缚水饱和度计算公式为：

Swir_相渗＝207.2POR^-0.7126

可动水饱和度(Swm)计算公式为：

Swm＝Sw-Swir

式中：Swir、Swm-束缚水饱和度、可动水饱和度(％，％)；

POR-孔隙度(％)。

4)利用步骤2)和3)获得含水饱和度数据、束缚水饱和度数据和可动水饱和度数据，结合含气饱和度数据，根据下述方法判别储层流体类型：

纯水层：基本无含气饱和度，有可动水饱和度，即：

S_g＝0，Swm＞0，Sw＝Swm+Swir＝100％；

纯气层：无可动水饱和度，只含天然气和束缚水，即：

Swm＝0，Swir＞0，S_g+Swri＝100％，Sw≈Swir；

气水同层：同时具有天然气和可动水饱和度，即：

S_g＞0，Swm＞0，S_h+Swm+Swir＝100％；

干层：S_g+Swm较低，而Swir较高，即便是有一定的可动水饱和度和油(气)，但其相对渗透率很低，故产量很小，甚至无任何流体产出。

以上各式中：S_g、Sw、Swm、Swir-分别为含气饱和度、含水饱和度、可动水饱和度、束缚水饱和度。

Claims (3)

1.一种用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法，其特征在于步骤如下：

1）分析储层岩石粒度和孔隙结构对束缚水饱和度数据的影响； 

2）通过岩心资料刻度测井，准确计算储层泥质含量、岩石成份、孔隙度、和含水饱和度储层参数； 

3）根据岩心相渗实验资料得到束缚水饱和度资料，并将束缚水饱和度资料统计回归束缚水饱和度公式：Swir_相渗=207.2POR^-0.7126；根据所得到的束缚水饱和度，用公式：Swm=Sw-Swir计算可动水饱和度；上述两个公式中，所涉及到的Swir指束缚水饱和度（%），Swm指可动水饱和度（%），POR指孔隙度（%），Sw指含水饱和度（%）；

4）利用步骤2）和3）获得含水饱和度数据、束缚水饱和度数据和可动水饱和度数据，结合含气饱和度数据，根据下述方法判别储层流体类型：

纯水层：基本无含气饱和度，有可动水饱和度,即：

S_g＝0，Swm >0,Sw＝Swm+Swir＝100%；

纯气层：无可动水饱和度，只含天然气和束缚水，即：

Swm＝0，Swir>0，S_g +Swir＝100%，Sw≈Swir；

气水同层：同时具有天然气和可动水饱和度，即：

S_g >0，Swm>0，S_g+Swm+Swir＝100%；

以上各式中：S_g、Sw、Swm和Swir分别为含气饱和度、含水饱和度、可动水饱和度、束缚水饱和度。

2.根据权利要求1所述的用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法，其特征在于：步骤1）中分析储层岩石粒度和孔隙结构对束缚水饱和度数据的影响具体是指：岩石颗粒粒度的大小直接影响岩石颗粒比表面的大小，进而控制岩石表面吸附束缚水的多少；孔隙结构对束缚水饱和度的影响其实质是孔喉结构对束缚水饱度的影响；另外，储层束缚水饱和度不仅受孔喉大小的影响，还受孔与喉的搭配关系的影响。

3.根据权利要求1或2所述的用束缚水饱和度数据判别储层流体类型的方法，其特征在于：步骤2）具体方法如下：

①岩心资料刻度测井，计算泥质含量

用岩心资料或电镜扫描分析成果确定粘土类型和粘土性质，综合分析测井资料，计算泥质含量的测井曲线、计算方法和处理参数，并用岩心分析泥质含量数值标定测井计算的泥质含量数值，微调泥质处理参数和处理方法，使测井计算的泥质含量与岩心分析结果误差最小； 

②岩心资料刻度测井，计算孔隙度、渗透率、含水饱和度和岩石成份含量

首先利用交会图、直方图数理统计分析方法初步确定泥质和骨架的声波时差、中子、密度值及流体参数，根据储集空间特性确定计算孔隙度和岩石成份的方法，再利用岩心分析孔隙度数据、岩化分析岩石成份结果标定测井计算的孔隙度和岩石成份含量，调整泥质校正参数、矿物骨架和流体参数，使测井处理结果与岩心分析结果满足误差要求；

利用岩心分析孔隙度和渗透率数据回归得到孔渗透关系计算储层渗透率，并用岩心分析渗透率数据标定测井计算结果；

利用地层水分析资料得到地层水电阻率，利用岩电实验数据得到反映储层孔隙结构和油、气、水在孔隙中的分布状态的岩电参数m-胶结指数、n-饱和度指数、a-岩性系数、b-系数，计算含水饱和度。

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