CN103422853A

CN103422853A - 一种确定地层含水饱和度的方法及装置

Info

Publication number: CN103422853A
Application number: CN2012101657384A
Authority: CN
Inventors: 万金彬; 李东平; 王娟; 龚守捍; 陶平; 程道解; 黄科; 白松涛; 冯俊贵; 田扬
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Logging Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Logging Co Ltd
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: CN103422853B

Abstract

本发明公开了一种确定地层含水饱和度的方法及装置，属于石油测井技术领域。所述方法包括：选取所测地区代表性系列岩心，测定系列岩心的孔隙度POR及岩心所饱和的地层水电阻率R_w值；建立岩心胶结指数m与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w之间的函数关系m(POR,R_w)；建立饱和度指数n与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w之间的函数关系n(R_w,POR)；利用阿尔奇含水饱和度解释模型求得地层含水饱和度S_w。所述装置包括：选取模块、参数测定模块、胶结指数建立模块、饱和度指数建立模块及饱和度计算模块。本发明通过建立胶结指数m值和饱和度指数n值与孔隙度POR及地层水电阻率R_w之间的函数关系，使其具有相关性，使计算得到的地层含水饱和度更加准确、可靠。

Description

一种确定地层含水饱和度的方法及装置

技术领域

本发明涉及石油测井技术领域，特别涉及一种确定地层含水饱和度的方法及装置。

背景技术

准确求取地层含水饱和度是测井地层评价的基础，在地层评价中确定地层含水饱和度最常用的方法是阿尔奇含水饱和度模型计算法。该方法后来又衍生了一些其它测井评价方法，这些方法也都是在阿尔奇含水饱和度计算模型基础上发展起来的。

阿尔奇含水饱和度解释模型是在高矿化度溶液条件下的纯砂岩岩电实验的基础上建立起来的，它是测井资料定量解释的理论基础。

经典的阿尔奇地层含水饱和度公式为：

（1）式中要确定的参数有a、b、m、n、R_w等，这些储层岩电参数的精确与否直接影响到地层含水饱和度的准确计算，也会影响到油气层的正确识别和对储层的客观评价。

储层岩电参数的求取通常是通过选取能够代表本地区地质特征的系列岩心，按照《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法（SY/T 5385-1991）》标准流程进行实验及计算，得到岩心的胶结指数m值、饱和度指数n值、岩性系数a、b值及岩心所含的地层水的电阻率R_w值，其中，进行岩电测试分析需要较长的时间周期。

经对大量的岩心岩电实验结果分析发现，岩电参数a、b、m、n值是随储层的不同物性及所含的地层水的电阻率的变化而对应改变的，特别是对于低孔隙度低渗透率储层，a、b值变化较小，但m、n值变化较大；而经典的阿尔奇含水饱和度解释模型在计算求解地层含水饱和度时，地层参数m、n值在某一层段内是相对固定的，m、n值没有即时随储层的不同物性及地层水电阻率的变化而对应改变，因此，对于物性和地层水电阻率变化较大的储层，应用经典的阿尔奇含水饱和度解释模型求取的储层含水饱和度会产生较大的误差。

传统的阿尔奇含水饱和度解释模型在解释处理测井资料时，a、b、m、n值在某一层段内是相对固定的，即a、b、m、n值没有严格按照储层的不同物性及地层水电阻率的变化而对应改变，特别是传统的阿尔奇含水饱和度解释模型应用于孔隙度POR和地层水电阻率R_w变化较大的储层时，计算的地层含水饱和度会产生较大的误差。

中国专利文献CN101649738公开了一种确定地层含水饱和度的方法，选取地质特征的系列岩心，得到岩心的孔隙度φ、岩心所饱和的地层水电阻率Rw值，求解胶结指数m(Rw，φ)和饱和度指数n(Rw，φ)，代入通常的阿尔奇含水饱和度计算模型，计算得到地层含水饱和度Sw。但是其求解胶结指数m(Rw，φ)和饱和度指数n(Rw，φ)较为复杂，需要通过计算求解嵌套的多个待定系数，大大增加了运算量，降低了计算精度，增加了误差来源。

发明内容

为了解决现有技术的问题，获得一种简洁的求解胶结指数和饱和度指数的方法，本发明提供了一种确定地层含水饱和度的方法及装置。

所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种确定地层含水饱和度的方法，所述方法包括如下步骤：

1）选取所测地区代表性系列岩心，测定系列岩心的孔隙度POR及岩心所饱和的地层水电阻率R_w值；

2）建立岩心胶结指数m与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w之间的函数关系m(POR,R_w)，其函数关系式为：

m=α₁+α₂×POR+α₃×R_w×(POR)²

其中α₁、α₂、α₃为待定系数，其值可通过对所测系列岩心求取最小二乘法得到；

3）建立饱和度指数n与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w之间的函数关系n(R_w,POR)，其函数关系式为：

n=β₁×POR+β₂×ln(POR)/R_w+β₃

其中β₁、β₂、β₃为待定系数，其值可通过对所测系列岩心求取最小二乘法得到；

4）利用阿尔奇含水饱和度解释模型求得地层含水饱和度S_w，即：

S_w＝[a·b·R_w/(R_t·φ^m)]^1/n；

其中：a、b---岩性系数；

R_t---岩石的电阻率；

φ-地层孔隙度，单位为小数。

另一方面，本发明还提供了一种确定地层含水饱和度的装置，所述装置包括：

选取模块，用于选取所测地区代表性系列岩心；

参数测定模块，用于测定系列岩心的孔隙度POR及岩心所饱和的地层水电阻率R_w值；

胶结指数建立模块，用于建立岩心胶结指数m与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w之间的函数关系m(POR,R_w)；

饱和度指数建立模块，用于建立饱和度指数n与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w之间的函数关系n(R_w,POR)；

饱和度计算模块，用于利用阿尔奇含水饱和度解释模型求得地层含水饱和度S_w，即：

S_w=[a·b·R_w/(R_t·φ^m)]^1/n；

其中：a、b---岩性系数；

R_t---岩石的电阻率；

φ—地层孔隙度，单位为小数。

所述胶结指数建立模块具体用于依据如下函数关系建立岩心胶结指数m与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w间的函数关系m(POR,R_w)：

m=α₁+α₂×POR+α₃×R_w×(POR)²

其中α₁、α₂、α₃为待定系数。

所述饱和度指数建立模块具体用于依据如下函数关系建立饱和度指数n与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w间的函数关系：

n=β₁×POR+β₂×ln(POR)/R_w+β₃

其中β₁、β₂、β₃为待定系数。

所述的胶结指数建立模块和饱和度指数建立模块中待定系数的求得是依据对所述测定模块中的所测系列岩心参数求取最小二乘法得到。

所述的岩心孔隙度POR测定方法依据《岩心分析方法（SY/T 5336-2006）》标准流程。

所述的岩心所饱和的地层水电阻率R_w的测定方法依据《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法（SY/T 5385-1991）》标准流程进行。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明的含水饱和度求解方法中的胶结指数m值、饱和度指数n值与孔隙度POR及地层水电阻率R_w有较好的相关性，且建立的m(POR,R_w)、n(R_w,POR)的函数关系计算公式简单明，待求解参数少且计算求解较为快捷、方便，且减少了误差来源，计算精度有较大的提高，真正实现m、n值随储层的不同孔隙度POR及不同地层水电阻率R_w的动态变化而对应改变；从图1可以看出，利用本发明计算的含水饱和度与岩心实际含水饱和度在45度线附近，二者相关性较好，经本发明提供的地层含水饱和度求解方法计算的地层含水饱和度S_w与地层实际含水饱和度一致，计算结果更加准确、可靠，具有较好的应用效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是利用本发明含水饱和度求解方法计算的含水饱和度与岩心实际测定含水饱和度对比图；

图2是本发明所提供的一种确定地层含水饱和度的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明所提供的一种确定地层含水饱和度的方法，具体是，

步骤一，选取所测地区代表性系列岩心，测定系列岩心的孔隙度POR及岩心所饱和的地层水电阻率R_w值；所述的岩心孔隙度POR测定方法依据《岩心分析方法（SY/T 5336-2006）》标准流程，岩心孔隙度POR为百分数。

步骤二，建立岩心胶结指数m与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w之间的函数关系m(POR,R_w)；其函数关系式为m=α₁+α₂×POR+α₃×R_w×(POR)²，其中α₁、α₂、α₃为待定系数，其值可通过对所测系列岩心求取最小二乘法得到。

步骤三，建立饱和度指数n与岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w之间的函数关系n(R_w,POR)；其函数关系式为：

n=β₁×POR+β₂×ln(POR)/R_w+β₃

其中β₁、β₂、β₃为待定系数，其值可通过对所测系列岩心求取最小二乘法得到。

步骤四，利用阿尔奇含水饱和度解释模型求得地层含水饱和度S_w，即：

S_w＝[a·b·R_w/(R_t·φ^m)]^1/n。

其中：a、b---岩性系数；

R_t---岩石的电阻率;

φ—地层孔隙度，单位为小数。

如图2所示，另一方面，本发明还提供了一种确定地层含水饱和度的装置，所述装置包括：

选取模块，用于选取所测地区代表性系列岩心；

S_w=[a·b·R_w/(R_t·φ^m)]^1/n；

其中：a、b---岩性系数；

R_t---岩石的电阻率；

φ—地层孔隙度，单位为小数。

m=α₁+α₂×POR+α₃×R_w×(POR)²

其中α₁、α₂、α₃为待定系数。

n=β₁×POR+β₂×ln(POR)/R_w+β₃

其中β₁、β₂、β₃为待定系数。

以下通过具体实例对本发明进行计算说明。

1）通过选取模块选取测量地区具有能够代表本地区地质特征的系列岩心，进行实验及计算得到岩心的孔隙度POR；

选择31块岩心样品（孔隙度在2%～18%之间），分别用地层水电阻率为1.21欧姆·米、0.32欧姆·米、0.07欧姆·米的三种不同矿化度的溶液饱和岩心。

所述的实验及计算是按照通常的《岩心分析方法（SY/T 5336-2006）》标准流程进行。岩心孔隙度POR为百分数。

2）通过参数测定模块测定及计算得到岩心所饱和的地层水电阻率R_w值；

按照《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法（SY/T 5385-1991）》标准流程进行实验及计算，分别得到每一块岩心的孔隙度POR、胶结指数m、饱和度指数n、岩性系数a、b值及记录岩心对应的地层水电阻率R_w值。

其中，岩性系数a、b值都定为1.0；岩心孔隙度POR为百分数，具体测量岩心孔隙度POR、胶结指数m、饱和度指数n值。

3）通过胶结指数建立模块对测得的岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w值，建立m的函数关系式，m=α₁+α₂×POR+α₃×R_w×(POR)²，

根据表1中所测参数数值，利用最小二乘法拟合计算求得待定系数α₁、α₂、α₃的值，公式具体为：

m(POR,R_w)=1.116046547+0.045429055×POR-0.000527455×R_w×POR² （3）

4）通过饱和度指数建立模块对测量的岩心孔隙度POR、地层水电阻率R_w值，得到n(R_w,POR)的函数关系式，n=β₁×POR+β₂×ln(POR)/R_w+β₃；

根据表1中所测参数数值，利用最小二乘法拟合计算求得待定系数β₁、β₂、β₃的值，公式具体为：

n(R_w,POR)=-0.045041145×POR+0.129341054×ln(POR)/R_w+2.533373186。

5）将m(POR,R_w)、n(R_w,POR)的函数关系式代入饱和度计算模块中，即得到地层含水饱和度计算式，

S_w=[a·b·R_w/(R_t·φ^m)]^1/n。

把岩石所含的地层水电阻率R_w，岩石的电阻率R_t及m(POR,R_w)、n(R_w,POR)的函数关系式代入本发明的地层含水饱和度计算公式，即可求得岩石的含水饱和度S_w。

通过选取31个岩心试样，并对其进行测定计算得到的处理数据表如表1所示。

表1 岩电实验测试及发明公式计算处理数据表

为了更直观的对处理数据进行比对，将表1中的实际测定结果和计算结果绘制成图1，即绘制成本发明含水饱和度求解方法计算的含水饱和度与岩心实际测定含水饱和度对比图，从图1可以看出，利用本发明计算的含水饱和度与岩心实际含水饱和度在45度线附近，二者相关性较好，可应用于裸眼井的地层含水饱和度测井资料解释评价，计算的地层含水饱和度与岩心实际含水饱和度较为一致，应用效果明显。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种确定地层含水饱和度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

m=α₁+α₂×POR+α₃×R_w×(POR)²

n=β₁×POR+β₂×ln(POR)/R_w+β₃

S_w=[a·b·R_w/(R_t·φ^m)]^1/n；

其中：a、b---岩性系数；

R_t---岩石的电阻率；

φ—地层孔隙度，单位为小数。

2.一种确定地层含水饱和度的装置，其特征在于，所述装置包括：

选取模块，用于选取所测地区代表性系列岩心；

饱和度计算模块，用于利用阿尔奇含水饱和度解释模型求得地层含水饱和度S_w，即：S_w=[a·b·R_w/(R_t·φ^m)]^1/n；

其中：a、b---岩性系数；

R_t---岩石的电阻率；

φ—地层孔隙度，单位为小数。

3.根据权利要求2所述的确定地层含水饱和度的装置，其特征在于，

m=α₁+α₂×POR+α₃×R_w×(POR)²

其中α₁、α₂、α₃为待定系数。

4.根据权利要求2所述的确定地层含水饱和度的装置，其特征在于，

n=β₁×POR+β₂×ln(POR)/R_w+β₃

其中β₁、β₂、β₃为待定系数。

5.根据权利要求3或4所述的确定地层含水饱和度的装置，其特征在于，

所述的胶结指数建立模块和饱和度指数建立模块中待定系数的求得是依据对所述参数测定模块中的所测系列岩心参数求取最小二乘法得到。