CN102200008A - 一种基于电成像测井的储层有效性识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电成像测井的储层有效性识别方法；通过电成像测井进行孔隙度分布谱的计算；计算孔隙度谱分布的均值、孔隙度谱形态变化的方差和孔隙度分布比；在由孔隙度谱均值和方差构成的二维平面上进行储层有效性评价，根据孔隙度谱均值和方差分布的范围进行4区域划分；在孔隙度谱均值和方差构成的二维平面基础上，增加孔隙度分布比作为储层有效性识别的第三维信息，在一个三维立体空间中进行三参数有效性评价，进而明确不同区带对油田开发工程的具体指导意义；提高了储层有效性识别的符合率，总体符合率为88.6％，较以前提高了13％左右。

Description

一种基于电成像测井的储层有效性识别方法

技术领域

本发明涉及一种碳酸盐岩、火山岩等非均质复杂缝洞储层，利用电成像测井孔隙度谱均值、方差和孔隙分布比进行储层有效性评价的方法。

背景技术

碳酸盐岩油气藏是全球油气资源的重要组分部分，其常规油气资源约占世界的60％，产量约占50％，是目前油气勘探开发的热点，同时也是储层测井评价的难点。大量研究证明，控制碳酸盐岩储层生产能力的主要因素是孔隙的连通性，即储层有效性。但是碳酸盐岩储层横向变化快、岩石非均质性极强、基质孔隙度普遍较低，裂缝孔洞型及未全充填的洞穴型碳酸盐岩储层产量较高，而纯裂缝型储层及孔洞型储层一般为干层或产量偏低，因此如何利用测井资料准确进行碳酸盐岩储层有效性识别进而为油田开发提供必要的技术支持已经成为碳酸盐岩储层解释评价的基础和关键。

储层有效性是指在现有经济技术条件下能够达到商业产能的储层。不同的油田和不同类型的储层对于储层有效性的定义也不一样，例如在西南油气田碳酸盐岩储层深度在3000m-4000m、产量达到产气1万方/日、产油5方/日以上为有效储层，而在大庆深层火山岩储层同样深度日产气4万方以上才算有效储层。由于国内碳酸盐岩储层非均质性和低孔低渗现象严重，测井评价和试油结果的符合率一直比较低，准确判断碳酸盐岩储层有效性已经成为制约油气勘探成效最关键的环节之一，对于降低试油成本、储量的准确计算都至关重要。

通过文献调研发现，以往对于储层有效性识别的研究较少。虽然有部分学者从常规资料入手进行储层裂缝的张开度、孔洞缝的充填程度及孔隙结构特征研究，进而与储层的有效性识别建立联系，但这种认识往往存在主观性和多解性。此外，尽管利用MDT进行压力测量或根据测井资料进行渗透率计算也能在一定程度上反应储层的有效性，但MDT测井技术还没有在油田现场进行规模化的推广应用、储层渗透率的准确计算也一直是储层测井解释评价的难点，因而同样难以形成可操作的有效性识别技术方法。近年来，随着电成像测井技术的广泛应用和我们对该技术解释评价方法的深入研究，为解决储层有效性问题提供了很好的技术手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效的、具有可操作性的利用电成像测井孔隙度谱均值、方差和孔隙分布比进行碳酸盐岩、火山岩非均质复杂缝洞储层有效性评价的方法，提高碳酸盐岩储层有效性识别的符合率。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案(其中步骤2至步骤5是本发明的关键点)：

步骤1：根据阿奇公式进行基于电成像测井的孔隙度分布谱的计算；

步骤2：在电成像孔隙度谱的基础上，计算孔隙度谱分布的均值、孔隙度谱形态变化的方差和孔隙度分布比等三个参数；

步骤3：在由孔隙度谱均值和方差构成的二维平面上进行储层有效性评价，并根据孔隙度谱均值和方差分布的范围，将其划分为4个区域：I区：代表均值小、方差小；II区：代表均值大、方差小；III区：代表均值大、方差大；IV区：代表均值小、方差大；

步骤4：在孔隙度谱均值和方差构成的二维平面基础上，增加孔隙度分布比作为储层有效性识别的第三维信息，在一个三维立体空间中进行三参数有效性评价，进而明确不同区带对油田开发工程的指导意义；

步骤5：将二维平面区带划分结果和三维空间储层有效性识别结合起来，进行储层有效性综合评价，给出储层有效性判别结果并指出试油过程中需要采用的工程技术方案；

所述步骤1中，电成像孔隙度谱的计算是根据阿尔奇公式进行的，阿尔奇公式是连接电阻率与孔隙度之间的纽带，基于该公式经浅电阻率刻度过的电成像实质上反应的是冲洗带井壁的电导率图像。

由于成像测井仪采用钮扣电极系测量，在井周向和深度上的采样间隔为0.1英寸，分辨率为0.2英寸(FMI井周向有4对电极、每个极板上有12个纽扣电极，纵向上两排排列，一个深度点有192个纽扣电极测量结果)。为了便于统计计算，本发明中采用的是连续取50个深度点数据为一个数据单元进行计算，即采样间隔为0.127m。

所述步骤2中，在电成像孔隙度谱计算结果的基础上，本发明首次引入均值表达孔隙度分布谱中主峰偏离基线的程度，用方差(二阶矩)表达孔隙度分布谱的谱形变化(分散性)，用孔隙度分布比表示电成像像素孔隙度大于某一孔隙度值φ_c占所有像素孔隙度的份额。一个深度点孔隙度分布谱均值可用公式(1)进行计算，孔隙度分布谱方差用公式(2)进行计算，孔隙度分布比可以用公式(3)进行计算。

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}---\left(1\right)$

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\φ}}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}{({\mathrm{\φ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}})}^2}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}}}---\left(2\right)$

$K=\underset{i={\mathrm{\φ}}_c}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}---\left(3\right)$

其中：φ是电成像像素的孔隙度均值；φ_i是据(3)式计算的电成像像素的孔隙度，v/v；φ_c是某一固定的像素孔隙度值，不同的碳酸盐岩储层其取值不同(50％＜＝φ_c＜＝200％)，本发明实施例中西南油气田碳酸盐岩储层取值为100％，v/v；

是相应孔隙度的频数(像素点数)；σ_φ是孔隙度分布谱方差，无量纲；

是FMI像素的孔隙度φ_i＞φ_c的频数(像素点数)，n是孔隙度份额，采用千分孔隙度，取值范围为0-1000；K为孔隙度分布比，无量纲。

所述步骤3中，利用步骤2的计算结果，本发明提出在由孔隙度谱均值和方差构成的二维平面上进行储层有效性评价，其中X坐标表示孔隙度谱均值，Y坐标表示孔隙度谱形变化的方差参数，在此基础上提出了4区间分类方法。

所述步骤4中，本发明在二维平面进行储层有效性识别的基础上，增加孔隙分布比作为第三维信息，这样就从孔隙度谱主峰偏离基线的程度、谱形变化和孔隙分布比三个方面对孔隙谱进行了全方位的定量刻画，具有重要的工程意义。

所述步骤5中，本发明根据步骤2、3、4得到的表征孔隙度谱均值、方差和孔隙度分布比的三参数进行储层有效性综合识别，对非产层、自然产层及需要一定工程技术后能达到产层标准的4区域进行了详细的阐述。样本点落在I区表明该储层段孔隙度成分较小或无大孔隙沟通、谱形变化小，储层性质大多为干层，即使采取酸化、压力措施效果也不明显；样本点落在II区表明该储层段有大的孔隙成分、但连通性不好，因此建议进行酸化措施沟通不同的孔隙空间；样本点落在III区表明该储层段不仅有大的孔隙度成分，而且联通效果也比较好，即使不采取酸化压裂措施，也能形成有效的自然产能；样本点落在IV区，表明虽然该储层段总的孔隙度较小，但含有大的孔隙度成分存在，在采取压裂措施的情况下，可以改善储层的连通性，形成有效产层。

与以往进行储层有效性识别的直接或者间接技术方法相比，本发明具有两个显著特点：1)立足现有成熟的测井系列，在技术上易于实现；2)发明中提出的三参数储层有效性识别技术是将电成像测井计算获得的孔隙度谱信息进行深入挖掘，定量计算出了能够表征孔隙谱谱形变化的均值和方差参数，并与孔隙度分布比信息有机结合在一起，共同实现储层有效性的识别，对于油田开发具有较高的工程应用价值。利用该发明处理了西南油气田22口井的成像测井资料，经44个层位处理结果与试油结果对比，产层符合率为87％、非产层符合率为92.3％，总体符合率为88.6％，较以前提高了13％左右。

附图说明

图1是Cifsun多井测井解释软件平台上基于电成像测井的孔隙度谱定量计算流程图。

图2是二维平面储层有效性识别，黑点为有效储层样本点，方框为储层为干层的样本点。

图3是三维空间储层有效性识别，黑点为有效储层样本点，方框为储层为干层的样本点。

图4是三维空间储层有效性识别在均值和孔隙度分布比构成的二维平面上的投影，黑点为有效储层样本点，方框为储层为干层的样本点。

图5是西南油气田LGX井碳酸盐岩储层有效性综合识别成果图，右5道为电成像孔隙度谱、右3道为孔隙分布比计算结果、右1道为试油结果。

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.基于电成像测井进行孔隙度分布谱的计算

通过在CifSun多井测井解释软件平台上开发的电成像孔隙度谱的计算模块，实现了基于电成像测井的孔隙度谱定量计算。如图1所示。

2.由电成像孔隙度谱计算孔隙度谱分布的均值、方差和孔隙度分布比等三个参数

本发明中首先定义了均值、方差和孔隙度分布比三参数的具体物理意义(即：均值表达孔隙度分布谱中主峰偏离基线的程度，方差(二阶矩)表达孔隙度分布谱的谱形变化(分散性)，孔隙度分布比表示电成像像素孔隙度大于某一孔隙度值φ_c占所有像素孔隙度的份额。)，进而给出了每一个参数的具体计算方法，如步骤2中公式(1)、(2)和(3)所示，利用以上公式在孔隙度谱计算的基础上就可以得到三参数的计算结果。

3.根据步骤2计算出的电成像孔隙度谱均值和方差参数，在二维平面内进行储层有效性识别，如图2所示。图2中的样本点来自西南油气田22口井44个碳酸盐岩储层段，其中有效储层样本点31个，干层13个，从图中可以看出，有效储层和干层样本点清晰的处于4个不同的区域。I区：均值小于50、方差小于10；II区：均值大于50、方差小于10；III区：均值大于50、方差大于10；IV区：均值小于50、方差大于10。虽然4个区域的特征比较明显，但仅仅从均值和方差这两个参数上还不能完善阐述清楚什么样的储层是有效的。

4.为了进一步研究利用均值和方差划分的4个区域的实际物理含义，我们引入了孔隙度分布比作为第三维信息，在一个三维空间内对储层有效性进行深入分析，如图3所示。可以看出，这个三维空间具有明确的物理内涵，不仅给出了孔隙度谱的均值和谱形变化信息，还展示了孔隙度成分大于10％占整个孔隙成分的多少，这对于油田实际试油工程决策提供了有力的支持。为了进一步阐述对工程技术决策的支持，我们将三维空间投影到由孔隙度谱均值和孔隙分布比两参数组成的二维平面进行研究，如图4所示。研究结果发现，产层样本点的孔隙度分布比一般要大于0.001，而干层样本点小于0.001，其实质内涵是：在孔隙度谱一个深度间隔内(包含192*50个孔隙度成分)，只有大孔隙成分占到一定份额，采用相应的工程技术措施(如酸化、压裂)才能沟通储层，形成有效储层。

5.在孔隙度谱均值、方差和孔隙分布比三参数综合识别有效性的基础上，给出储层有效性识别结果(如图5)。图5中，该储层段均值和方差样本点落在III区，右5道为电成像孔隙度谱、右3道为孔隙分布比计算结果(储层段孔隙分布比大于0.001)、右1道为试油结果，该储层试油产纯气111.7万方/日，与三参数储层有效性识别结果一致。

Claims (4)

1.一种基于电成像测井的储层有效性识别技术，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据阿奇公式进行基于电成像测井孔隙度分布谱的计算；

步骤2：在电成像孔隙度谱的基础上，计算孔隙度谱分布的均值、孔隙度谱形态变化的方差和孔隙度分布比三个参数；

步骤3：在由孔隙度谱均值和方差构成的二维平面上进行储层有效性评价，并根据孔隙度谱均值和方差分布的范围，将其划分为4个区域：I区：代表均值小、方差小；II区：代表均值大、方差小；III区：代表均值大、方差大；IV区：代表均值小、方差大；

步骤4：在孔隙度谱均值和方差构成的二维平面基础上，增加孔隙度分布比作为储层有效性识别的第三维信息，在一个三维立体空间中进行三参数有效性评价，进而明确不同区带对油田开发工程的具体指导意义；

步骤5：将二维平面区带划分结果和三维空间储层有效性识别结合起来，进行储层有效性综合评价，给出储层有效性判别结果并指出试油过程中需要采用的工程技术方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于电成像测井的储层有效性识别方法，其特征在于：步骤2中，计算孔隙度谱分布的均值、孔隙度谱形态变化的方差和孔隙度分布比相应的计算公式为(1)、(2)和(3)：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}---\left(1\right)$

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\φ}}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}{({\mathrm{\φ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}})}^2}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}}}---\left(2\right)$

$K=\underset{i={\mathrm{\φ}}_c}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}/\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{{\mathrm{\φ}}_i}---\left(3\right)$

其中：

是电成像像素的孔隙度均值；φ_i是据(3)式计算的电成像像素的孔隙度，v/v；φ_c是某一固定的像素孔隙度值，不同的碳酸盐岩储层其取值不同，50％＜＝φ_c＜＝200％，是相应孔隙度的频数；σ_φ是孔隙度分布谱方差，无量纲；

是FMI像素的孔隙度φ_i＞φ_c的频数，n是孔隙度份额，采用千分孔隙度，取值范围为0-1000；K为孔隙度分布比，无量纲。

3.根据权利要求1所述的一种基于电成像测井的储层有效性识别方法，其特征在于：步骤3：采用孔隙度谱均值和方差构成的二维平面上进行储层有效性评价，并根据孔隙度谱均值和方差分布的范围，将其明确地划分为4个区域：I区：均值小于50、方差小于10，储层性质为干层；II区：均值大于50、方差小于10，储层性质为有效产层区，有效增产措施为酸化；III区：均值大于50、方差大于10，储层性质为自然产能区；IV区：均值小于50、方差大于10，储层性质为有效产层区，增产措施为压裂。

4.根据权利要求1所述的一种基于电成像测井的储层有效性识别方法，其特征在于：在孔隙度谱均值和方差构成的二维平面基础上，增加孔隙度分布比作为储层有效性识别的第三维信息，对非产层、自然产层及需要一定工程技术后能达到产层标准的4区域进行了详细的阐述：样本点落在I区表明该储层段孔隙度成分较小或无大孔隙沟通、谱形变化小，储层性质大多为干层，即使采取酸化、压力措施效果也不明显；样本点落在II区表明该储层段有大的孔隙成分、但连通性不好，因此建议进行酸化措施沟通不同的孔隙空间；样本点落在III区表明该储层段不仅有大的孔隙度成分，而且联通效果也比较好，即使不采取酸化压裂措施，也能形成有效的自然产能；样本点落在IV区，表明虽然该储层段总的孔隙度较小，但含有大的孔隙度成分存在，在采取压裂措施的情况下，可以改善储层的连通性，形成有效产层。

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