CN102253069B - 一种根据核磁共振t2谱确定渗透率的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的方法和装置，方法包括：选取研究区块中多块岩心样品，测量并获得每块岩心样品的孔隙度φ、渗透率K、排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱；根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D；根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp；根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度S来确定孔隙结构参数δ；根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’。本发明对于特低渗透储层所确定的渗透率结果更加准确、合理。

Description

一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的方法和装置

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，尤其是涉及一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的方法和装置。

背景技术

在石油勘探过程中，测井解释的首要任务是识别有效的储集层，其次是利用各种方法分析判断储集层中所含流体的性质。所谓储集层，是指具有存储流体的空间并在一定的经济和技术条件下能够产出流体的岩石，简称为储层。衡量岩石是否为有效储层的基本指标就是孔隙度和渗透率。

孔隙度是指岩石中孔隙的体积占岩石体积的百分比，它可以衡量储层的储集能力。渗透率是值岩石允许流体通过的能力，它是决定油气藏能否形成和形成后油气产量高低的重要因素，通常采用毫达西(mD或×10-3μm2)为单位。

按照我国的石油天然气行业标准，将孔隙度小于15％、渗透率5～50×10-3um2的碎屑岩储层称为低孔低渗储层，将孔隙度5～10％、渗透率小于5×10-3um2的碎屑岩储层细分为特低渗透储层。

要准确识别储层，就必须利用测井资料连续定量地计算渗透率剖面，根据渗透率高低划分储层。对各种测井信息进行综合处理、确定渗透率一直是测井资料处理解释的重要任务。

在油气勘探早期主要面临中高孔渗、粒间孔隙型常规储层，测井解释常用根据孔隙度、泥质含量等1～2个参数确定渗透率的经验模型，在中高孔渗常规储层，这种经验模型一般能够满足储层识别的要求，最后结果的相对误差不大。

但是在当前普遍面临的特低孔渗储层评价中，人们发现，仍然采用直接基于孔隙度或泥质含量的渗透率经验模型已经远远不能满足要求，相对误差很大，其结果就是导致有效储层的识别符合率低、影响勘探进程。其中关键原因是在特低渗透储层中，不同大小尺寸孔隙的分布特征、喉道连通程度等孔隙结构的复杂化严重影响了储层渗透率，单纯考虑孔隙度大小已经不能表征其渗透率的高低。

核磁共振测井技术于20世纪90年代开始用于石油工业。它是基于核磁共振理论而发展起来一项新技术，仪器测量响应仅与岩石孔隙流体中氢核的含量和状态有关，能够得到与岩石本身矿物成分无关的孔隙度、不同大小孔隙分布等信息，是目前唯一的提供岩石孔隙结构信息的测井方法。

根据核磁共振测井可以较准确地确定渗透率，目前国际上最常用的经典模型包括Coates模型和SDR模型，表达式分别为：

$K_{\mathrm{Coates}}={\left(\frac{\mathrm{\φ}}{C}\right)}^4{\left(\frac{\mathrm{FFI}}{\mathrm{BVI}}\right)}^2---\left(1\right)$

$K_{\mathrm{SDR}}={\mathrm{aT}}_{2\mathrm{gm}}^2{\mathrm{\φ}}^4---\left(2\right)$

但是随着核磁共振测井的不断应用以及岩心实验资料的对比标定，目前在国内外普遍应用的Coates模型、SDR模型确定的渗透率精度仍然偏低，特别是对于特低渗透储层，这两个模型考虑的孔隙结构信息仍然不足，仍然会影响有效储层的识别符合率。

发明内容

本发明实施例提供了一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的方法和装置，用于解决现有方法中考虑孔隙结构信息不足从而获取的渗透率精度偏低的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的方法，该方法包括如下步骤：选取研究区块中多块岩心样品，测量并获得每块岩心样品的孔隙度φ、渗透率K、排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱；根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D；根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp；根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度S来确定孔隙结构参数δ；根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’。

优选的，本发明实施例中根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D包括：利用公式

来将弛豫时间T2转换为排驱压力P_D，其中i为岩心样品编号，i为大于1的整数，m、n是通过所有岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱利用最小二乘法拟合得到的。

优选的，本发明实施例中根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp包括：根据所述横向弛豫时间T2谱，利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp，其中N为岩心样品的总数，其为大于1的整数，i为岩心样品编号，1≤i≤N，为若干岩心样品组分的加权平均值。

优选的，本发明实施例中根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度S来确定孔隙结构参数δ包括：根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp，利用公式

来确定孔隙结构参数δ。

优选的，本发明实施例中根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’包括：利用公式K′＝a×δ^b来得到所需的岩心渗透率K’，其中参数a、b是通过所有岩心样品的渗透率K和孔隙结构参数δ利用最小二乘法拟合得到的。

优选的，本发明实施例中根据所述横向弛豫时间T2谱，利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp具体包括：在岩心样品的N个横向弛豫时间T2数据中选取孔隙分布在50～200ms之间的组份的加权平均值作为

，对孔隙分布在0.3～3000ms范围内的所有组份x_i利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp。

另一方面，本发明实施例还提供了一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的装置，该装置包括：测量单元，用于测量研究区块中选取的多块岩心样品中每块岩心样品的孔隙度φ、渗透率K、排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱；转换单元，根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D；均一程度确定单元，根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp；空隙结构参数确定单元，用于根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度S来确定孔隙结构参数δ；渗透率获取单元，用于根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’。

优选的，本发明实施例中转换单元具体用于：利用公式

来将弛豫时间T2转换为排驱压力P_D，其中i为岩心样品编号，i为大于1的整数，m、n是通过所有岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱利用最小二乘法拟合得到的。

优选的，本发明实施例中均一程度确定单元具体用于：根据所述横向弛豫时间T2谱，利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp，其中N为岩心样品的总数，其为大于1的整数，i为岩心样品编号，1≤i≤N，

为若干岩心样品组分的加权平均值。

优选的，本发明实施例中空隙结构参数确定单元具体用于：根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp，利用公式

来确定孔隙结构参数δ。

优选的，本发明实施例中渗透率获取单元具体用于：利用公式K′＝a×δ^b来得到所需的岩心渗透率K’，其中参数a、b是通过所有岩心样品的渗透率K和孔隙结构参数δ利用最小二乘法拟合得到的。

优选的，本发明实施例中均一程度确定单元更具体地用于：在岩心样品的N个横向弛豫时间T2数据中选取孔隙分布在50～200ms之间的组份的加权平均值作为，对孔隙分布在0.3～3000ms范围内的所有组份x_i利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp。

本项发明的有益效果在于，通过引入考虑连通半径的排驱压力参数P_D、考虑孔隙大小分布均一程度的参数Sp，使得得到的δ值实际上就是经过均一系数校正的孔隙度、孔喉连通程度的综合反映，因而使得特低渗透储层所确定的渗透率结果更加准确、合理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的样品的横向弛豫时间T2谱分量-排驱压力的转换实例示意图；

图3为本发明实施例提供的利用排驱压力PD和δ值分别表征渗透率的精度对比示意图；

图4为利用本发明实施例所确定的渗透率与岩心渗透率的对比结果示意图；

图5为在A井中利用本发明实施例的方法所确定的渗透率与利用经典的Coates模型所确定渗透率的对比图；

图6为在B井中利用本发明实施例的方法所确定的渗透率与利用经典的Coates模型、SDR模型所确定渗透率的对比图；

图7为本发明实施例提供的一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示为本发明实施例提供的一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的方法流程示意图，该方法包括如下步骤：

S101：选取研究区块中多块岩心样品，测量并获得每块岩心样品的孔隙度φ、渗透率K、排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱。

S102：根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D。

具体来说，可以用如下公式(3)来将弛豫时间T2转换为排驱压力P_D，其中i为岩心样品编号，i为大于1的整数，m、n是通过所有岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱利用最小二乘法拟合得到的。

$P_{\mathrm{Di}}=\frac{m}{{T2}_i^n}---\left(3\right)$

S103：根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp。

具体来说，该步骤可以根据所述横向弛豫时间T2谱，利用公式(4)来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp，其中N为岩心样品的总数，其为大于1的整数，i为岩心样品编号，1≤i≤N，

为若干岩心样品组分的加权平均值。

$\mathrm{Sp}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\left(\stackrel{\‾}{x}\right)}^4}{{[{\left(\stackrel{\‾}{x}\right)}^2+{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2]}^2}$

作为本发明的一个实施例，该步骤更具体地可以在岩心样品的N个横向弛豫时间T2数据中选取孔隙分布在50～200ms之间的组份的加权平均值作为

对孔隙分布在0.3～3000ms范围内的所有组份x_i利用公式(4)来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp。当然，本发明实施例的具体孔隙度的范围选择并不限于上述的范围，可以根据实际情况有所不同。

S104：根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度S来确定孔隙结构参数δ。

具体来说，可以根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp，利用公式(5)来确定孔隙结构参数δ。

$\mathrm{\δ}=\frac{\mathrm{\φ}}{P_D\×\sqrt{\mathrm{Sp}}}---\left(5\right)$

S105：根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’。

具体来说，可以利用公式(6)来得到所需的岩心渗透率K’，其中参数a、b是通过所有岩心样品的渗透率K和孔隙结构参数δ利用最小二乘法拟合得到的。

K′＝a×δ^b    (6)

本项发明的有益效果在于，通过引入考虑连通半径的排驱压力参数P_D、考虑孔隙大小分布均一程度的参数Sp，使得得到的δ值实际上就是经过均一系数校正的孔隙度、孔喉连通程度的综合反映，因而使得特低渗透储层所确定的渗透率结果更加准确、合理。

下面举一具体实例对上述发明方法进行进一步描述，在本实施例中，一共选取了40块岩心样品，如表1所示为测量该40块岩心样品的孔隙度φ、渗透率K、排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，并根据上述方法所得到的数据：

表1

另外如图2所示为本发明实施例利用上述数据建立的7号样品横向弛豫时间T2谱分量-排驱压力P_D的转换实例，系数取值为m＝485，n＝1.6；图3是上述40块样品利用排驱压力P_D和δ值分别表征渗透率的精度对比。

图3表明，在特低渗储层中连通喉道半径对应的排驱压力P_D与渗透率之间相关性较好，相关系数R²为0.87。但相比之下，δ值与渗透率之间的相关性更高，相关系数R²提高到0.96。利用上述方法得到的K’～δ关系式为：

K′＝4.35×δ^1.34          (7)

图4为利用本发明所确定的渗透率与岩心渗透率的对比，可见精度显著提高。

图5所示为在A井中利用本发明实施例的方法所确定的渗透率与利用经典的Coates模型所确定渗透率的对比图，其中曲线1和2分别为利用Coates模型和利用本发明方法计算的渗透率，黑色杆状曲线为岩心测量的渗透率，由图5可见，应用本发明计算的渗透率与岩心渗透率对比基本吻合，所有对比点的相对误差均控制在半个数量级以内，而经典Coates模型计算渗透率明显偏高、误差一般在一个数量级左右。

图6所示为在B井中利用本发明实施例的方法所确定的渗透率与利用经典的Coates模型、SDR模型所确定渗透率的对比图，对比分析显示，本井目标层段储层渗透率范围0.1～5×10^-3μm²，而常用核磁经典模型计算渗透率结果均高于岩心实验分析值1-2个数量级，本发明模型计算的渗透率误差低于0.5个数量级，精度明显改善。

如图7所示为本发明实施例提供的一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的装置结构示意图，该装置包括：测量单元701、转换单元702、均一程度确定单元703、空隙结构参数确定单元704和渗透率获取单元705，其中测量单元701分别和转换单元702、均一程度确定单元703、空隙结构参数确定单元704及渗透率获取单元705相连，转换单元702和空隙结构参数确定单元704相连，而空隙结构参数确定单元704和渗透率获取单元705相连。

测量单元701用于测量研究区块中选取的多块岩心样品中每块岩心样品的孔隙度φ、渗透率K、排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱。

转换单元702用于根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D。

具体来说，转换单元702可以利用利用公式

来将弛豫时间T2转换为排驱压力P_D，其中i为岩心样品编号，i为大于1的整数，m、n是通过所有岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱利用最小二乘法拟合得到的。

均一程度确定单元703用于根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp。

具体来说，均一程度确定单元703可以根据所述横向弛豫时间T2谱，利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp，其中N为岩心样品的总数，其为大于1的整数，i为岩心样品编号，1≤i≤N，

为若干岩心样品组分的加权平均值。

更具体来说，均一程度确定单元703可以在岩心样品的N个横向弛豫时间T2数据中选取孔隙分布在50～200ms之间的组份的加权平均值作为

，对孔隙分布在0.3～3000ms范围内的所有组份xi利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp。

空隙结构参数确定单元704用于根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度S来确定孔隙结构参数δ。

具体来说，空隙结构参数确定单元704可以根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp，利用公式

来确定孔隙结构参数δ。

渗透率获取单元705用于根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’。

具体来说，渗透率获取单元705可以利用公式K′＝a×δ^b来得到所需的岩心渗透率K’，其中参数a、b是通过所有岩心样品的渗透率K和孔隙结构参数δ利用最小二乘法拟合得到的。

本项发明的有益效果在于，通过引入考虑连通半径的排驱压力参数P_D、考虑孔隙大小分布均一程度的参数Sp，使得得到的δ值实际上就是经过均一系数校正的孔隙度、孔喉连通程度的综合反映，因而使得特低渗透储层所确定的渗透率结果更加准确、合理。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

选取研究区块中多块岩心样品，测量并获得每块岩心样品的孔隙度φ、渗透率K、排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱；

根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D；

根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp；

根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp来确定孔隙结构参数δ；

根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’；其中，

所述根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp包括：

根据所述横向弛豫时间T2谱，利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp，其中N为岩心样品的总数，其为大于1的整数，i为岩心样品编号，1≤i≤N，为若干岩心样品组分的加权平均值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D包括：

利用公式来将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D，其中i为岩心样品编号，i为大于1的整数，m、n是通过所有岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱利用最小二乘法拟合得到的。

3.如权利要求1所述的的方法，其特征在于，所述根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp来确定孔隙结构参数δ包括：

根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp，利用公式

来确定孔隙结构参数δ。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’包括：

利用公式K'=a×δ^b来得到所需的岩心渗透率K’，其中参数a、b是通过所有岩心样品的渗透率K和孔隙结构参数δ利用最小二乘法拟合得到的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述横向弛豫时间T2谱，利用公式来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp具体包括：

在岩心样品的N个横向弛豫时间T2数据中选取孔隙分布在50～200ms之间的组份的加权平均值作为

对孔隙分布在0.3～3000ms范围内的所有组份x_i利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp。

6.一种根据核磁共振T2谱确定渗透率的装置，其特征在于，所述装置包括：

测量单元，用于测量研究区块中选取的多块岩心样品中每块岩心样品的孔隙度φ、渗透率K、排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱；

转换单元，根据每块岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱，将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D；

均一程度确定单元，根据所述横向弛豫时间T2谱来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp；

空隙结构参数确定单元，用于根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp来确定孔隙结构参数δ；

渗透率获取单元，用于根据所述孔隙结构参数δ来得到所需的岩心渗透率K’；其中，所述均一程度确定单元具体用于：

根据所述横向弛豫时间T2谱，利用公式

来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp，其中N为岩心样品的总数，其为大于1的整数，i为岩心样品编号，1≤i≤N，

为若干岩心样品组分的加权平均值。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转换单元具体用于：

利用公式来将横向弛豫时间T2转换为排驱压力P_D，其中i为岩心样品编号，i为大于1的整数，m、n是通过所有岩心样品的排驱压力曲线Pc和横向弛豫时间T2谱利用最小二乘法拟合得到的。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述空隙结构参数确定单元具体用于：

根据每块样品的孔隙度φ、排驱压力P_D、和T2分布均一程度Sp，利用公式来确定孔隙结构参数δ。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述渗透率获取单元具体用于：

利用公式K'=a×δ^b来得到所需的岩心渗透率K’，其中参数a、b是通过所有岩心样品的渗透率K和孔隙结构参数δ利用最小二乘法拟合得到的。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述均一程度确定单元更具体地用于：

在岩心样品的N个横向弛豫时间T2数据中选取孔隙分布在50～200ms之间的组份的加权平均值作为

对孔隙分布在0.3～3000ms范围内的所有组份x_i利用公式来确定每块岩心样品的T2分布均一程度Sp。

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