CN103279647B - 一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，包括：通过岩心压汞实验计算孔隙结构参数；通过所述孔隙结构参数构建的特征函数一建立渗透率测井解释模型；通过核磁T₂谱分布与压汞孔径分布之间存在相关性，将核磁T₂谱转伪毛管压力曲线；根据所述伪毛管压力曲线构建特征函数二计算储层渗透率。本发明在实际应用中，实现了在无实验室压汞资料情况通过核磁共振测井资料获得定量的、连续的、高精度的伪毛管压力曲线；最终根据伪毛管压力曲线构建特征函数，进而计算储层渗透率。

Description

一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法

技术领域

本发明属于测井工程技术领域，特别涉及一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法。

背景技术

储层的渗透率是进行储层评价的一个重要参数，准确计算储层渗透率在测井工程中十分关键。

现有技术中，关于渗透率的计算，对于致密砂岩储层，即使考虑不同沉积相带，利用传统方法通过拟合岩心分析的渗透率与孔隙度得出一个经验关系，其相关系数并不高，有时甚至没有相关性；核磁共振测井可以提供关于孔隙结构及其渗透性的有用信息，但对于致密砂岩储层，依据经典模型计算的渗透率与实验值相关性也很差，无法准确地预测出渗透率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，能够实现在无实验室压汞资料情况下通过核磁T2谱获得定量、连续、高精度的伪毛管压力曲线，并最终根据伪毛管压力曲线实现计算储层渗透率，以克服现有技术中通过拟合岩心分析的渗透率与孔隙度二者相关系数低、无法准确计算出渗透率的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，包括：通过岩心压汞实验计算孔隙结构参数；通过所述孔隙结构参数构建特征函数一，进而建立渗透率测井解释模型；通过核磁T₂谱分布与压汞孔径分布之间存在相关性，将核磁T₂谱转伪毛管压力曲线；根据所述伪毛管压力曲线构建与特征函数一相同的特征函数二计算储层渗透率。

进一步地，所述孔隙结构参数中优选能反映储层渗透性的敏感性参数构建特征函数；所述敏感性参数包括：孔隙度φ、排驱压力P_d及主流孔喉半径Rz。

进一步地，所述核磁T₂谱转伪毛管压力曲线具体包括：通过相似对比法获得每块岩样的核磁共振T₂谱与压汞曲线之间的横向转换系数；通过分段等面积对比法获得每块岩样核磁共振T₂谱与压汞曲线之间的纵向转换系数；根据所述横向转换系数、所述纵向转换系数，通过核磁T₂谱获得伪毛管压力曲线。

进一步地，所述横向和纵向转换系数通过岩心刻度法获得。

进一步地，所述横向转换系数的计算公式是：

其中：Pc：毛管压力，Mpa；T₂：核磁T₂谱横向弛豫时间，ms；C：横向转换系数，无量纲。

进一步地，获得所述纵向转换系数具体包括：确定所述核磁T₂谱经横向刻度转换后得到的伪毛管压力曲线与实测毛管压力曲线的拐点；通过以所述拐点为界限，将所述伪毛管压力曲线与所述实测毛管压力分段为小孔径部分和大孔径部分；分别计算所述小孔径部分、所述大孔径部分对应于所述实测毛管压力曲线、所述伪毛管压力曲线包络面积比值；其中，所述比值即为对应纵向小孔径部分转换系数D₁、纵向大孔径部分转换系数D₂。

进一步地，

所述纵向转换系数D₁的计算公式是： $D_1=\underset{j=N1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{Hg},j}/\underset{i=1}{\overset{M1}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{m,i};$

所述纵向转换系数D₂的计算公式是： $D_2=\underset{j=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{Hg},j}/\underset{i=M1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{m,i};$

其中，S_Hg,j：压汞曲线第j个分量的进汞饱和度增量；N：压汞曲线总分量个数；M：伪毛管压力曲线总分量个数；A_m,i：伪毛管压力曲线第i个分量幅度；N1：孔径尺寸分界拐点处对应的压汞分量数；M1：孔径尺寸分界拐点处对应的伪毛管压力曲线分量数。

进一步地，所述特征函数计算公式是：

其中，δ是反映储层渗透性的特征函数。

进一步地，所述排驱压力P_d通过采用三次样条插值方法获得。

本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，通过以岩心压汞实验和核磁共振实验为基础，首先对压汞实验数据进行处理分析，并结合地区经验、多次统计分析从孔隙结构参数中优选出能够反应储层渗透性的敏感性参数，即孔隙度φ、排驱压力P_d和主流孔喉半径R_z；进而构建特征函数一建立渗透率测井解释模型；利用核磁T₂谱分布与压汞孔径分布之间存在相关性将核磁T₂谱转伪毛管压力曲线；实现了在无实验室压汞资料情况通过核磁T₂谱获得定量的、连续的、高精度的伪毛管压力曲线；最终根据伪毛管压力曲线计算出敏感性参数并构建特征函数二，进而计算储层渗透率，以克服现有技术中通过拟合岩心分析的渗透率与孔隙度二者相关系数低、无法准确计算出渗透率的技术问题。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中排驱压力与渗透率关系图。

图2为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中主流喉道半径与渗透率关系图。

图3为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中排驱压力计算对比图。

图4为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中渗透率测井解释模型示意图。

图5为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中核磁共振T₂谱横向转换后与实测毛管压力曲线对比效果图。

图6为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中核磁共振T₂谱纵向转换后的孔喉分布频率与实测对比效果图。

图7为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中横向转换系数与压汞资料无关的测井参数的关系图。

图8为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中大孔径纵向转换系数与压汞资料无关的测井参数的关系图。

图9为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中小孔径纵向转换系数与压汞资料无关的测井参数的关系图。

图10为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法中核磁共振测井处理成果图。

图11为本发明提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法操作工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提供的具体实施方式作进一步详细说明。

参见图1-11，本发明实施例提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，包括如下步骤：

步骤S101：通过岩心压汞实验计算孔隙结构参数101；

步骤S102：通过孔隙结构参数构建特征函数一，进而建立渗透率测井解释模型102；

步骤S103：利用核磁T₂谱分布与压汞孔径分布之间存在相关性，将核磁T₂谱转伪毛管压力曲线103；

步骤S104：根据伪毛管压力曲线构建与特征函数一相同的特征函数二计算储层渗透率104。

本实施例中，建立渗透率测井解释模型的特征函数一中的孔隙结构参数是通过地区经验和多次统计分析优选出的敏感性参数：

即敏感性参数包括：孔隙度φ、排驱压力P_d及主流孔喉半径Rz。

本实施例中，核磁T₂谱转伪毛管压力曲线具体包括：

①、通过相似对比法确定每块岩样的核磁T₂谱与压汞曲线之间的横向转换系数C；

②、通过分段等面积对比法确定每块岩样的核磁T₂谱与压汞曲线之间的纵向转换系数D₁、D₂；

③、根据所述横向转换系数C、所述纵向转换系数D₁、D₂，通过核磁T₂谱获得伪毛管压力曲线。

下面，通过对本实施例的具体实施情况做进一步详细说明，以支持本发明所要解决的技术问题。

1、储层渗透性的敏感性参数优选

由于孔隙结构特征参数类型多，不同孔隙结构特征参数之间的关系并不完全一致，利用单一的孔隙结构特征参数来反映储层孔隙结构类型与渗透率的关系误差较大。因此本实施例从所有孔隙结构参数中优选出能够充分反映储层渗透率的敏感性参数，根据优选出的敏感性参数构建特征函数一来表征渗透率。结合地区经验和实验测试资料的统计分析，以排驱压力和主流喉道半径与渗透率相关关系好（参见附图1-2所示）；而孔隙度和渗透率是宏观表征储层物性的参数，因此预测渗透率模型孔隙度也是必须考虑的。

1.1排驱压力P_d

排驱压力P_d是指非润湿相（汞）开始进入岩样所需要的最低压力，它是汞开始进入岩样最大连通孔喉而形成连续流所需的启动压力，也称为阈压或门槛压力。在毛管压力曲线上，就是沿着曲线的平坦部分作切线与纵轴相交的压力值。然而在致密砂岩中，其毛管压力曲线大多没有明显的平坦直线，很难作出它的切线，同时手工作图也会出现因人而异的现象，且也不利于后期的连续计算。因此，本实施例采用三次样条插值方法，将曲线的初始拐点（或突变点）的水平位置定为排驱压力。附图3所示为三次样条插值法计算的排驱压力与实验分析图解法的对比图，其平均绝对误差为1.945MPa。

1.1主流孔喉半径Rz

主流喉道半径指累积渗透率贡献值达95%以上的喉道半径。Rz越大，储集物性越好。区间渗透率的贡献值即占总渗透率的百分数，可以由下式确定：

$[\underset{i}{\overset{i+1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\ΔS}}_{i-(i+1)}}{{\left(P_c\right)}_{i-(i+1)}^2}/\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\ΔS}}_i}{{\left(P_c\right)}_i^2}]\×100$

其中，ΔS_i：压力为P_i所注入的进汞饱和度，%；ΔS_i-(i+1)：压力为P_i到P_i+1区间内所注入的进汞饱和度，%；(P_c)_i：i点毛管压力平均值，MPa；(P_c)_i-i+1：i点和i+1点的毛管压力平均值，MPa。

实际计算中，利用上式计算出区间的累积频率贡献值，然后在累积渗透率贡献值达95%时采用数学插值的方法得到Rz。

2、建立渗透率模型

结合上述分析，优选出孔隙度、排驱压力和主流喉道半径为敏感参数，经过多次统计分析，构建一个综合反映储层渗透性的特征函数：

附图4所示为构建的特征函数与渗透率的关系图，其相关性好，说明了δ能够准确、定量地表征致密砂岩储层的渗透性，解释模型精度高。

3、核磁T₂谱转换伪毛管压力曲线

本实施例中，首先利用相似对比法确定每块岩样的核磁T₂谱与压汞曲线之间的横向转换系数C，然后利用分段等面积对比法确定每块岩样核磁共振T₂测量与压汞测量之间的纵向转换系数D₁、D₂，最后建立横向转换系数C、纵向转换系数D1、D2与压汞资料无关的测井参数之间的关系，从而实现了核磁共振测井资料连续转换伪毛管压力曲线。

本实施例中，横向和纵向转换系数通过岩心刻度法获得。

3.1横向转换系数C

横向转换系数C主要是在简化的线性刻度下与T₂、Pc具有如下关系：

$P_c=C\×\frac{1}{T_2}\→---\left(1\right)$

其中：Pc：毛管压力，Mpa；T₂：核磁T₂谱横向弛豫时间，ms；C：横向转换系数，无量纲。

本实施例中，横向转换系数C可通过岩心刻度得到，具体包括：设核磁T₂谱共有M个数据点，常规压汞毛管压力共有N个数据点，一般来讲M>N。先选取某一C值，利用下述式（2）在核磁T₂谱中选取N个点使每个点与所对应的常规压汞毛管压力之间的偏差最小，即使得每一个df_j(j＝1,2,3,,,,,,N)（数据点）取得最小值。从而在M个数据点中选取N个点，并构成一个序列k_j(j＝1、2、3、...、N)。

${\mathrm{df}}_j=|\frac{C}{T_{2,\left(k_j\right)}}-P_{c,j}|\→---\left(2\right)$

利用式(2)找出该N个数据点后，根据下述式（3）计算两条曲线的相关系数。

$R=\frac{\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(A_{m,k_j}-\stackrel{\‾}{A_m})(S_{\mathrm{Hg},j}-\stackrel{\‾}{S_{\mathrm{Hg}}})}{\sqrt{\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(A_{m,k_j}-\stackrel{\‾}{A_m})}^2\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(S_{\mathrm{Hg},j}-\stackrel{\‾}{S_{\mathrm{Hg}}})}^2}}\→---\left(3\right)$

其中，R：T₂谱分布与压汞饱和度分布之间的相关系数，无量纲；A_m：对应于T₂的测量信号幅度(mV)；特定序列中的T₂测量幅度平均值(mV)；S_Hg：对应于P_c压力区间的汞饱和度(%)；压汞饱和度平均值(%)；N：压汞的数据点数；M：T₂谱的数据点数；k_j（j=1,2,...,N₁)：一个序列。

本实施例中，通过给定一个预设C值，并对所选择的C值进行试算，确定出相关系数最大的C值，即为最佳的横向转换系数。

图5是核磁T₂谱横向转换后伪毛管压力曲线与实测毛管压力曲线对比效果图，从图中可以看出，有很好的一致性。

3.2纵向转换系数

本实施例中，为得到不同毛管压力情况下进汞饱和度增量，将经过横向转换系数刻度后的伪毛管压力曲线幅度增量经过刻度转换为进汞饱和度增量，具体步骤为：

①、确定核磁T₂谱经横向刻度转换后得到的伪毛管压力曲线与实测毛管压力曲线的拐点；

②、通过以拐点为界限，将伪毛管压力曲线与实测毛管压力分段为小孔径部分和大孔径部分；

③、分别计算小孔径部分、大孔径部分对应于实测毛管压力曲线、伪毛管压力曲线包络面积比值；

本实施例中：

$D_1=\underset{j=N1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{Hg},j}/\underset{i=1}{\overset{M1}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{m,i}\→---\left(4\right)$

$D_2=\underset{j=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{Hg},j}/\underset{i=M1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{m,i}\→---\left(5\right)$

其中，D₁：纵向小孔径转换系数；D₂：纵向大孔径转换系数；S_Hg,j：压汞曲线第j个分量的进汞饱和度增量；N：压汞曲线总分量个数；M：T₂谱经横向刻度转换后的伪毛管压力曲线总分量个数；A_m,i：T₂谱经横向刻度转换后的伪毛管压力曲线第i个分量幅度；N1：孔径尺寸分界拐点处对应的压汞分量数；M1：孔径尺寸分界拐点处对应的T₂谱经横向刻度转换后的伪毛管压力曲线分量数。

图6是核磁共振T₂谱纵向转换后的孔喉分布频率与实测对比效果图，从图中可以看出，转换效果有很好的一致性。

本实施例中，图7-9是转换系数与压汞资料无关的测井参数关系图。从图中可以看出，转换系数与测井参数有很好的相关性，这为通过核磁T₂谱获得定量的、连续的、高精度的伪毛管压力曲线和孔隙结构参数奠定了基础。

附图10所示利用核磁共振测井资料计算储层的渗透率与岩心分析渗透率对比图，第一道为核磁T₂谱曲线，第二道由核磁T₂谱转换得到的伪毛管压力曲线，第三道为孔隙度曲线（水平杆状线为岩心分析孔隙度，竖直波浪线为计算的孔隙度曲线），第四道排驱压力（水平杆状线为岩心分析排驱压力，竖直波浪线为计算的排驱压力曲线），第五道为主流孔喉半径，第六道为渗透率曲线（水平杆状线为岩心分析渗透率，竖直波浪线为计算的渗透率曲线），第七道为解释结论。

本发明实施例提供的一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，通过以岩心压汞实验和核磁共振实验为基础，首先对压汞实验数据进行处理分析，并结合地区经验、多次统计分析从孔隙结构参数中优选出能够反应储层渗透性的敏感性参数，即孔隙度φ、排驱压力P_d和主流孔喉半径R_z；建立渗透率测井解释模型；并利用核磁T₂谱分布与压汞孔径分布之间存在相关性将核磁T₂谱转伪毛管压力曲线；实现了在无实验室压汞资料情况通过核磁T₂谱获得定量的、连续的、高精度的伪毛管压力曲线；最终根据伪毛管压力曲线计算出敏感性参数并构建特征函数，进而计算储层渗透率。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，其特征在于，包括：

通过岩心压汞实验计算孔隙结构参数；

通过所述孔隙结构参数构建特征函数一，进而建立渗透率测井解释模型；

通过核磁T₂谱分布与压汞孔径分布之间存在相关性，将核磁T₂谱转伪毛管压力曲线；

根据所述伪毛管压力曲线构建与所述特征函数一相同的特征函数二计算储层渗透率；其中，所述特征函数一和所述特征函数二是相同的函数，表达式为：

其中，δ是反映储层渗透性的特征函数；

所述孔隙结构参数是能够反映储层渗透性的敏感性参数；

所述敏感性参数包括：孔隙度φ、排驱压力P_d及主流孔喉半径R_z；

所述核磁T₂谱转伪毛管压力曲线具体包括：

通过相似对比法获得每块岩样的核磁T₂谱与压汞曲线之间的横向转换系数；

通过分段等面积对比法获得每块岩样核磁T₂谱与压汞曲线之间的纵向转换系数；

根据所述横向转换系数、所述纵向转换系数，通过核磁T₂谱获得伪毛管压力曲线；

所述横向转换系数通过岩心刻度法获得；

所述纵向转换系数通过岩心刻度法获得；

所述横向转换系数的计算公式是：

其中：P_c：毛管压力，Mpa；C：横向转换系数，无量纲；

其中，所述T₂表示：核磁T₂谱横向弛豫时间，ms；

获得所述纵向转换系数具体包括：

确定所述核磁T₂谱经横向刻度转换后得到的伪毛管压力曲线与实测毛管压力曲线的拐点；

通过以所述拐点为界限，将所述伪毛管压力曲线与所述实测毛管压力分段为小孔径部分和大孔径部分；

分别计算所述小孔径部分、所述大孔径部分对应于所述实测毛管压力曲线、所述伪毛管压力曲线包络面积比值；

其中，所述比值即为对应纵向小孔径转换系数D₁、纵向大孔径转换系数D₂。

2.根据权利要求1所述的基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，其特征在于：

所述纵向转换系数D₁的计算公式是：

所述纵向转换系数D₂的计算公式是：

其中，S_Hg,j：压汞曲线第j个分量的进汞饱和度增量；N：压汞曲线总分量个数；M：伪毛管压力曲线总分量个数；A_m,i：伪毛管压力曲线第i个分量幅度；N1：孔径尺寸分界拐点处对应的压汞分量数；M1：孔径尺寸分界拐点处对应的伪毛管压力曲线分量数。

3.根据权利要求2所述的基于孔隙特征参数计算致密砂岩储层渗透率的方法，其特征在于：

所述排驱压力P_d通过采用三次样条插值方法获得。