CN101929973B - 裂缝储层含油气饱和度定量计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开发技术的裂缝储层含油气饱和度定量计算方法，利用已知的全直径岩心资料、成像测井资料得到裂缝储层不同深度的裂缝孔隙度，计算不同深度的电阻率指数，根据已知的孔隙特征建立基质-裂缝结合的逾渗网络模型，利用岩心实验和密闭取心资料刻度逾渗网络模型数值模拟结果，刻度之后通过数值模拟得到不同裂缝孔隙度下电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的变化关系，选定插值函数关系计算裂缝储层的含油(气)饱和度。在常规方法计算的含油气饱和度为0.49时，本发明方法计算的含油气饱和度为0.67，可提高精度0.18以上。

Description

裂缝储层含油气饱和度定量计算方法

技术领域

本发明涉及石油开发技术，是在火山岩、碳酸盐岩等含裂缝储层中，在利用岩心实验、密闭取心资料对数值模拟进行刻度基础之上，结合双侧向及成像测井资料计算的裂缝储层含油气饱和度定量计算方法。

背景技术

陆上剩余油气资源主要分布在岩性地层油气藏、前陆盆地油气藏、叠合盆地中下部组合和成熟盆地这四大领域，尤其是岩性地层油气藏新增储量中它占到了60％以上，是陆上石油后备资源的主要接替领域和储量增长的主要目标。近年来发现的大型碳酸盐岩、火成岩油气田，相当部分都是岩性地层油气藏。这些储层往往表现出复杂的孔隙空间，具有孔隙、裂缝等多种孔隙类型，因此，裂缝储层含油(气)饱和度定量计算对提高岩性油气藏勘探具有十分重要的意义。

到目前为止，以双侧向测井为代表的电法测井仍是含油(气)饱和度评价的主要方法。在利用电法测井进行含油(气)饱和度评价时，一般是以Archie及其扩展公式为基础的进行的。在裂缝储层中，是利用简单的裂缝模型导出裂缝储层含油(气)饱和度计算的扩展公式。谭廷栋在《裂缝性油气藏测井解释模型与评价方法》(1987年，石油工业出版社)一书中较早对裂缝储层饱和度的计算进行了研究。基于简单的裂缝模型，作者分别给出了水平裂缝、垂直裂缝和网状裂缝岩石的电阻率及电阻率指数的解析表达式。赵良孝在《碳酸盐岩储层测井评价技术》(1994年，石油工业出版社)一书中根据碳酸盐岩储层的特征，提出了裂缝-孔隙型储层饱和度的计算方法。在后来的研究中，裂缝储层饱和度的定量计算基本上都是以上述经典的方法为基础的。

经典的裂缝饱和度计算方法存在以下三个方面的问题：一是基于简单的裂缝模型，不能反应实际储层裂缝的分布及规律；二是简单的串并联计算方法，不能完全反应裂缝对岩石电性的影响。裂缝对岩石电性的影响包括裂缝本身对电传输的影响，还包括裂缝对基质饱和度分布的影响所引起的电性变化；三是这些模型中往往涉及裂缝孔隙度指数(mf)、裂缝饱和度指数(nf)、裂缝中的束缚水饱和度(Sfb)等参数，这些参数的准确确定对结果具有很大的影响。从实际效果来看，应用经典裂缝饱和度模型的计算结果同密闭取心分析结果之间存在较大的误差。

另外，关于裂缝储层的电性特征单纯的数值模拟，只能反应相对变化的规律，与实际储层的影响特征差别较大，而且也难以用于实际的测井储层评价。因此，裂缝储层含油(气)饱和度评价是一直没有很好解决的问题之一

发明内容

本发明目的在于提供一种提高裂缝储层测井评价的精度的裂缝储层含油气饱和度定量计算方法。

为了实现上述目的，本发明通过以下步骤完成：

1)利用已知的全直径岩心资料得到基质的电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的关系；利用已知的密闭取心资料得到裂缝储层原状地层真实的含水(油气)饱和度；

2)利用已知的成像测井资料得到裂缝储层不同深度的裂缝孔隙度；利用双侧向测井资料，结合岩心分析资料，计算不同深度的电阻率指数；

步骤2)所述的计算是原状地层的电阻率Rt取深侧向测井的数值，饱含水地层的电阻率R0利用孔隙度测井结合岩心分析资料通过Archie公式计算。

步骤2)所述的成像测井资料是全井眼微电阻率扫描成像测井或声电组合成像测井资料。

3)根据已知的地区孔隙特征及孔隙度、渗透率资料，建立该地区的基质-裂缝结合的逾渗网络模型，通过油驱水过程，确定裂缝储层中电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的关系；

步骤3)所述的建立基质-裂缝结合的逾渗网络模型包括：确定孔隙体半径及分布、确定喉道半径及分布、确定孔隙之间的连通性、建立三维孔隙结构模型。

步骤3)所述的地区孔隙特征是岩石压汞、核磁、电镜检测结果。

步骤3)所述的模型在建立时，使模型中基质孔隙的半径及分布、孔隙度、渗透率等参数与岩心分析结果吻合。

4)利用岩心实验和密闭取心资料刻度逾渗网络模型数值模拟结果；

步骤4)中所述的刻度方法为：

(1)利用目的层段的岩电实验结果(I-Sw关系)对所述步骤3中裂缝孔隙度为0的数值模拟结果进行刻度，具体是调整数值模拟参数，使裂缝孔隙度为0的数值模拟结果与岩电实验结果重合；

(2)利用密闭取心分析的含水饱和度、步骤2)中所计算的对应深度的电阻率指数、步骤1)中计算的对应深度的裂缝孔隙度对步骤3中的模拟结果进行刻度；具体是通过调整数值模拟参数，使该深度相应裂缝孔隙度下的数值模拟结果与密闭取心分析结果重合。

上述模拟参数是孔隙结构、流体特性参数。

5)刻度之后通过数值模拟得到不同裂缝孔隙度下电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的变化关系；

步骤5)中所述裂缝孔隙度的取值为0.1％-0.5％。

6)通过插值方法，获得不同裂缝孔隙度下电阻增大率与含水饱和度之间的函数关系式；

步骤6)所述的最佳插值函数关系式为：

$I={\mathrm{ae}}^{{\mathrm{bS}}_w^{-c}}$

式中I——电阻增大率；S_w——含水饱和度；a、b、c——常数，

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.0％时：a＝0.03，b＝3.44，c＝0.52

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.1％时：a＝0.06，b＝2.70，c＝0.52

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.2％时：a＝0.20，b＝1.47，c＝0.67

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.3％时：a＝0.38，b＝0.85，c＝0.77

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.4％时：a＝0.52，b＝0.53，c＝0.91。

7)根据步骤2)中得到的裂缝孔隙度，从步骤6)中选定插值函数关系计算裂缝储层的含油(气)饱和度。

步骤7)中所述的选定插值函数是选择对应的电阻增大率与含水饱和度之间函数关系，利用所述步骤2)计算的电阻率指数计算某深度处的含水饱和度、含油(气)饱和度。

本发明与传统的裂缝饱和度计算模型相比，可以极大地提高含裂缝储层油(气)饱和度计算的精度。当基质孔隙度为3％、裂缝孔隙度为0.2％、电阻增大率为4时，常规方法计算的含油气饱和度为0.49，本发明方法计算的含油气饱和度为0.67，提高0.18。

附图说明

图1是基质-裂缝结合孔隙结构模型，其中中间部分代表裂缝，上下两侧代表的是基质。在基质中所有的孔隙体均用球体表示、所有的喉道均用线条表示，球体的大小与孔隙体的大小对应，线条的粗细与喉道的大小对应。

图2为基质孔隙度为3％时，某层段裂缝孔隙度从0％变化到0.4％时的情况。图的横坐标是含水饱和度，纵坐标是电阻增大率。图中最右边是当裂缝孔隙度为0时岩心分析得到的含水饱和度-电阻增大率实验曲线。图中最左边是经密闭取心分析结果刻度后的模拟结果。中间各曲线是在岩心分析及密闭取心分析共同约束下通过数值模拟得到的裂缝孔隙度为0.1％，0.2％，0.3％时的电阻增大率-含水饱和度之间的关系。

图3为本发明提出的裂缝储层含水(油气)饱和度定量计算方法的测井处理解释成果实例。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

1.开展裂缝储层全直径岩心实验及密闭取心资料分析：分析全直径岩电实验数据，得到基质的电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的关系；分析密闭取心资料，得到裂缝储层原状地层真实的含水(油气)饱和度。

2.利用成像测井资料(FMI、STAR等)通过处理得到裂缝储层不同深度的裂缝孔隙度。利用双侧向测井资料，结合岩心分析资料，计算不同深度的电阻率指数。在计算电阻率指数时，原状地层的电阻率Rt取深侧向测井的数值，饱含水地层的电阻率R0利用孔隙度测井结合岩心分析资料通过Archie公式计算得到。

3.根据研究地区的孔隙特征分析资料(如：压汞、核磁、电镜等)及孔隙度、渗透率分析资料，建立适用于该地区的基质-裂缝结合的逾渗网络模型，通过油驱水过程的模拟，研究裂缝储层中电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的关系。在建立数值模型时，应该使模型中基质孔隙的半径及分布、孔隙度、渗透率等参数与岩心分析结果基本吻合。图1是所建立的裂缝储层孔隙结构模型。其中中间部分代表裂缝，上下两侧代表的是基质。在基质中所有的孔隙体均用球体表示、所有的喉道均用线条表示，球体的大小与孔隙体的大小对应，线条的粗细与喉道的大小对应。

4.利用岩心实验和密闭取心资料对数值模拟结果进行刻度。利用目的层段岩电实验结果对数值模拟中裂缝孔隙度为0的模拟结果进行刻度。具体实施方法为：通过调整数值模拟参数(孔隙结构、流体特性等参数)，使裂缝孔隙度为0的数值模拟结果与岩电实验结果重合(如图2中最右边的曲线)。

利用密闭取心分析的含水饱和度、上面步骤2中所计算的对应深度的电阻率指数、所述步骤1中所计算的对应深度的裂缝孔隙度对模拟结果进行刻度。具体方法为：通过调整数值模拟参数(孔隙结构、流体特性等参数)，使该深度相应裂缝孔隙度(具体数值由成像测井确定)下的数值模拟结果与密闭取心分析结果重合(如图2中最左边的曲线)。

5.在经过岩心分析及密闭取心资料分析的刻度之后，再次模拟，得到不同裂缝孔隙度下电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的关系，如图2中裂缝孔隙度为0.1％、0.2％、0.3％时电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的关系。

6.建立不同裂缝孔隙度下电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的插值关系式。对图2所示的模拟结果，通过插值分析，可得到如下电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间最佳关系：

裂缝孔隙度为0.0％时：

$I=0.03e^{3.44S_w^{-0.52}}---\left(1\right)$

裂缝孔隙度为0.1％时：

$I=0.06e^{2.7S_w^{-0.52}}---\left(2\right)$

裂缝孔隙度为0.2％时：

$I=0.2e^{{1.47S}_w^{-0.67}}---\left(3\right)$

裂缝孔隙度为0.3％时：

$I=0.38e^{0.85S_w^{-0.77}}---\left(4\right)$

裂缝孔隙度为0.4％时：

$I=0.52e^{0.53S_w^{-0.91}}---\left(5\right)$

7.计算裂缝储层的含油(气)饱和度。根据成像测井资料获得的裂缝孔隙度，选择前面建立的电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的某一关系式，结合深侧向测井资料进行裂缝储层含水(油气)饱和度的定量计算。如：根据成像测井资料分析，某深度的裂缝孔隙度为0.1％，则计算含油气饱和度的时候，选择上面的公式(2)。图3是大庆某井某层段的实际处理结果，其中右边倒数第2道为常规裂缝模型含气饱和度的解释结果，右边倒数第1道为本发明所提出的方法的含气饱和度计算结果。通过对比分析可以看出，本发明提出方法的裂缝储层含气饱和度计算结果与密闭取心资料分析结果吻合的非常好。

Claims (10)

1.一种裂缝储层含油气饱和度定量计算方法，特征是通过以下步骤完成：

1)利用已知的全直径岩心资料得到基质的电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的关系；利用已知的密闭取心资料得到裂缝储层原状地层真实的含油气饱和度；

2)利用已知的成像测井资料得到裂缝储层不同深度的裂缝孔隙度；利用双侧向测井资料，结合岩心分析资料，计算不同深度的电阻率指数；

3)根据已知的地区孔隙特征及孔隙度、渗透率资料，建立该地区的基质-裂缝结合的逾渗网络模型，通过油驱水过程，确定裂缝储层中电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的关系；

4)利用岩心实验和密闭取心资料刻度逾渗网络模型数值模拟结果；

5)刻度之后通过数值模拟得到不同裂缝孔隙度下电阻率指数(I)与含水饱和度(Sw)之间的变化关系；

6)通过插值方法，获得不同裂缝孔隙度下电阻率指数与含水饱和度之间的函数关系式；

7)根据步骤2)中得到的裂缝孔隙度，从步骤6)中选定插值函数关系计算裂缝储层的含油气饱和度。

2.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤2)所述的计算是原状地层的电阻率Rt取深侧向测井的数值，饱含水地层的电阻率R0利用孔隙度测井结合岩心分析资料通过Archie公式计算。

3.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤2)所述的成像测井资料是全井眼微电阻率扫描成像测井或声电组合成像测井资料。

4.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤3)所述的建立基质-裂缝结合的逾渗网络模型包括确定孔隙体半径及分布、确定喉道半径及分布、确定孔隙之间的连通性和建立三维孔隙结构模型。

5.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤3)所述的地区孔隙特征是岩石压汞、核磁、电镜检测结果。

6.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤3)所述的模型在建立时，使模型中基质孔隙的半径及分布、孔隙度、渗透率与岩心分析结果吻合。

7.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤4)中所述的刻度方法为：

(1)利用目的层段的岩电实验结果I-Sw关系对所述步骤3)中裂缝孔隙度为0的数值模拟结果进行刻度，具体是调整数值模拟参数，使裂缝孔隙度为0的数值模拟结果与岩电实验结果重合；

(2)利用密闭取心分析的含水饱和度、步骤2)中所计算的对应深度的电阻率指数、步骤1)中计算的对应深度的裂缝孔隙度对步骤3)中的模拟结果进行刻度；具体是通过调整数值模拟参数，使该深度相应裂缝孔隙度下的数值模拟结果与密闭取心分析结果重合。

8.根据权利要求7所述的模拟参数是孔隙结构、流体特性参数。

9.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤5)中所述裂缝孔隙度的取值为0.1％-0.5％。

10.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤6)所述的函数关系式为：

$I={\mathrm{ae}}^{{\mathrm{bS}}_w^{-c}}$

式中I——电阻率指数；S_w——含水饱和度；a、b、c——常数，

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.0％时：a＝0.03，b＝3.44，c＝0.52

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.1％时：a＝0.06，b＝2.70，c＝0.52

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.2％时：a＝0.20，b＝1.47，c＝0.67

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.3％时：a＝0.38，b＝0.85，c＝0.77

基质孔隙度为3％，裂缝孔隙度为0.4％时：a＝0.52，b＝0.53，c＝0.91。

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