CN103675945B - 一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备，所述的方法包括：选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本；根据所述的多个岩心样本确定孔洞型储层的饱和度截短模型，所述的饱和度截短模型包含未知参数；采集油田现场孔洞型储层的核磁测井资料；根据所述的核磁测井资料确定所述的饱和度截短模型包含的未知参数；采集油田现场孔洞型储层的测井资料；根据所述的饱和度截短模型对所述的测井资料进行综合解释，得到所述油田现场的孔洞型储层的饱和度。本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备，实现了对孔洞型储层的饱和度的测定，提高了孔洞型储层饱和度计算的精准度，为指导孔洞型储层的勘探开发部署提供依据。

Description

一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备

技术领域

本发明关于油气勘探技术领域，特别是关于碳酸盐岩、火山岩等非均质复杂孔洞型储层的勘探技术，具体的讲是一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备。

背景技术

在孔洞型储层中，溶蚀作用或岩溶作用形成的孔洞是油气储集运移的主要空间和通道。在我国，孔洞型储层分布于塔里木、塔河、长庆及西南油气田等地区，是国内非均质碳酸盐岩油气藏中最常见的一类重要储层。由于孔洞型储层中的孔洞大小、形状及分布变化差异极大，从而导致储层非均质性极强，这使得孔洞型储层的含油气饱和度计算十分困难。

目前国内外研究人员先后提出的多种饱和度理论计算模型和经验公式，可总结为如下四类：

1）基于均质、各向同性储层的Archie公式；

2）考虑泥质影响的砂泥岩饱和度模型，如W-S方程、D-W方程等；

3）考虑孔隙结构影响的碳酸盐岩饱和度模型，如Fraser的裂缝型碳酸盐岩储层油气饱和度计算公式和Givens的考虑骨架导电的饱和度计算模型；

4）基于非均质各向异性储层的饱和度通解方程，该方程（公式1）通过完整的数学推导得出，并给出了实验证明，从理论上说，通解方程适用于各种地层情况，常用的Archie公式、W-S方程和D-W方程等模型均为其在给定条件下的截短形式。

其中，I为岩石电阻增大率，无因次；S_w为油气层含水饱和度，无因次；p_i、h_ik和θ_ik为待定参数。

通过现有技术中饱和度模型发展历程可以看出，目前还没有针对孔洞型储层的测井饱和度模型。由于通解方程是基于非均质各向异性储层推导得出的，它适用于各种地层，同时也包括孔洞型储层，所以可以用通解方程来计算孔洞型储层的含油气饱和度。但将通解方程应用到孔洞型储层中，还需要解决两个关键问题：1）寻求一个符合孔洞型储层地质情况的特解，即确定满足精度要求的通解方程最佳截短形式（也称最佳形式），确定最佳形式中的参数的物理意义；2）用已有的测井方法来确定最佳形式的待定参数，使得最终测定计算模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备，通过选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本，理论研究分析确定出电阻率与含水饱和度之间的一般关系式的截短模型；并通过核磁测井资料测定截短模型中的各个待定参数，使得饱和度截短模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律，进而实现了对孔洞型储层的饱和度的测定。

本发明的目的之一是，提供一种测定孔洞型储层的饱和度的方法，包括：选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本；根据所述的多个岩心样本确定孔洞型储层的饱和度截短模型，所述的饱和度截短模型包含未知参数；采集油田现场孔洞型储层的核磁测井资料；根据所述的核磁测井资料确定所述的饱和度截短模型包含的未知参数；采集油田现场孔洞型储层的测井资料；根据所述的饱和度截短模型对所述的测井资料进行综合解释，得到所述油田现场的孔洞型储层的饱和度。

本发明的目的之一是，提供了一种测定孔洞型储层的饱和度的设备，包括：岩心样本选取装置，用于选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本；饱和度截短模型确定装置，用于根据所述的多个岩心样本确定孔洞型储层的饱和度截短模型，所述的饱和度截短模型包含未知参数；核磁测井资料采集装置，用于采集油田现场孔洞型储层的核磁测井资料；未知参数测定装置，用于根据所述的核磁测井资料确定所述的饱和度截短模型包含的未知参数；测井资料采集装置，用于采集油田现场孔洞型储层的测井资料；饱和度确定装置，用于根据所述的饱和度截短模型对所述的测井资料进行综合解释，得到所述油田现场的孔洞型储层的饱和度。

本发明的有益效果在于，提供了一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备，通过选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本，理论研究分析确定出电阻率与含水饱和度之间的一般关系式的截短模型；并通过核磁测井资料测定截短模型中的各个待定参数，使得饱和度截短模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律，进而实现了对孔洞型储层的饱和度的测定，提高了孔洞型储层饱和度计算的精准度，为指导孔洞型储层的勘探开发部署提供依据，且截短模型中的未知参数与由室内岩心实验来确定的方法相比，拓宽了饱和度方程的应用场景。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

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，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的方法的流程图；

图2为图1中的步骤S101的具体流程图；

图3为图1中的步骤S102的具体流程图；

图4为图1中的步骤S104的具体流程图；

图5本发明实施例提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备的结构框图；

图6为本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备中岩心样本选取装置的结构框图；

图7为本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备中饱和度截短模型确定装置的结构框图；

图8为本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备中未知参数测定装置的结构框图；

图9（a）为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层岩心样品示意图；

图9（b）为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层岩心样品的典型CT扫描切片图；

图9（c）为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层岩心样品的典型CT三维重构图；

图10（a）为驱替流体在未遇到孔洞时在岩心基质内呈锥进面分布并驱替润湿相流体的示意图；

图10（b）为遇到孔洞时，驱替流体优先充填孔洞，将孔洞内的润湿相流体驱替出的示意图；

图10（c）为驱替流体将孔洞充填满之后，继续以锥进面驱替岩心基质内的润湿相流体的示意图；

图11为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层岩心样本理论分析的电阻增大率与含水饱和度的关系曲线示意图；

图12为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层某井核磁测井资料及处理结果示意图；

图13为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层某井核磁典型伪毛管压力曲线及特征参数求取示意图；

图14为应用本发明确定出的饱和度截短模型进行孔洞型储层测井饱和度解释得到的孔洞型储层X油田Y井的饱和度处理结果示意图。

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做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。

目前还没有针对孔洞型储层的测井饱和度模型。由于通解方程是基于非均质各向异性储层推导得出的，它适用于各种地层，同时也包括孔洞型储层，所以可以用通解方程来计算孔洞型储层的含油气饱和度。但将通解方程应用到孔洞型储层中，还需要解决两个关键问题：1）寻求一个符合孔洞型储层地质情况的特解，即确定满足精度要求的通解方程最佳截短形式（也称最佳形式），确定最佳形式中的参数的物理意义；2）用已有的测井方法来确定最佳形式的待定参数，使得最终测定计算模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律。

基于此，本发明提出的一种测定孔洞型储层的饱和度的方法，图1为该方法的具体流程图，由图1可知，所述的方法包括：

S101：选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本。图2为步骤S101的具体流程图。

S102：根据所述的多个岩心样本确定孔洞型储层的饱和度截短模型，所述的饱和度截短模型包含未知参数。在具体的实施例中，可对多个岩心样本进行理论研究分析，进而确定孔洞型储层的饱和度截短模型，图3为步骤S102的具体流程图。

S103：采集油田现场孔洞型储层的核磁测井资料；

S104：根据所述的核磁测井资料确定所述的饱和度截短模型包含的未知参数。图4为步骤S104的具体流程图。通过核磁测井资料准确测定截短模型中的各个待定参数，使得饱和度截短模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律。

S105：采集油田现场孔洞型储层的测井资料；

S106：根据所述的饱和度截短模型对所述的测井资料进行综合解释，得到所述油田现场的孔洞型储层的饱和度。实现了对孔洞型储层的饱和度的测定，提高了孔洞型储层饱和度计算的精准度，为指导孔洞型储层的勘探开发部署提供依据。

图2为图1中的步骤S101的具体流程图，由图2可知，步骤S101具体包括：

S201：通过钻井取心获取孔洞型储层的多个岩心样本。

S202：对所述的岩心样本进行CT（电子计算机X射线断层扫描技术）扫描测试，得到CT扫描切片图以及CT三维重构图。

即对钻井取心获得的孔洞型储层的大量岩心样本进行观察分析和CT扫描测试研究，处理得到CT扫描切片图以及CT三维重构图。如图9（a）所示为具体实施例中孔洞型储层典型岩心样本示意图，图9（b）所示为具体实施例中孔洞型储层岩心样本的典型CT扫描切片图，图9（c）为具体实施例中孔洞型储层岩心样品的典型CT三维重构图。

S203：根据所述的CT扫描切片图、CT三维重构图以及岩心样本确定孔洞型储层的典型孔洞分布特征。在具体的实施方式中，研究描述归纳的孔洞型储层的典型孔洞分布特征为：孔洞型储层储集空间主要为未充填的溶蚀孔洞及基质孔隙；孔洞孔隙度（孔洞体积占总孔隙体积的比例）的范围为20—85%；孔洞孔隙度较小时，孔洞体积小、数量多、均匀分布在基质中，孔洞孔隙度较大时，孔洞体积大、数量少，在基质中分散分布。

S204：根据典型孔洞分布特征从所述的多个岩心样本中选取出具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本。即筛选出一批具有典型孔洞分布特征的孔洞型储层全直径岩心样品。

图3为图1中的步骤S102的具体流程图，由图3可知，步骤S102具体包括：

S301：对所述的多个岩心样本进行数值模拟分析，得到孔洞型储层的饱和度分布变化规律。

在具体的实施方式中，可采用油藏数值模拟软件ECLIPSE对具有典型孔洞特征的孔洞型储层的饱和度分布变化进行数值模拟研究，如图10（a）、图10（b）、图10（c）所示，为具体实施例中对岩心样本进行数值模拟分析的结果示意图。其中，图10（a）为驱替流体在未遇到孔洞时在岩心基质内呈锥进面分布并驱替润湿相流体的示意图，图10（b）为遇到孔洞时，驱替流体优先充填孔洞，将孔洞内的润湿相流体驱替出的示意图，图10（c）为驱替流体将孔洞充填满之后，继续以锥进面驱替岩心基质内的润湿相流体的示意图。

由图10（a）、图10（b）、图10（c）可知，得到孔洞型储层的饱和度分布变化规律为：在均匀基质处，驱替界面呈锥进面推进；在孔洞处，驱替界面突变，驱替流体（原油）优先进入充填孔洞。

S302：根据所述孔洞型储层的饱和度分布变化规律确定孔洞型储层的电阻增大率与含水饱和度的关系曲线。

在步骤S301的基础上，理论分析计算得到孔洞型储层的岩电关系即电阻增大率与含水饱和度的关系。在具体的实施例中，步骤S302可基于等效串并联模型计算饱和度分布变化下的理论岩电关系。等效串并联模型表达为：

其中，r为电阻，S_w为含水饱和度，带不同脚标的S_w表示不同位置（孔洞处的孔洞和基质、位于孔洞前后的基质）处的饱和度，可由饱和度分布变化的数值模拟结果得到，I为电阻增大率。

基于上述公式即可以计算出孔洞型储层的理论岩电曲线。图11为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层岩心样本的电阻增大率与含水饱和度的关系曲线示意图，由图11可知，孔洞和基质孔隙的岩电关系明显不同。

S303：根据所述电阻增大率与含水饱和度的关系曲线确定孔洞型储层的饱和度截短模型。即在理论分析计算孔洞型储层岩电关系的基础上，结合电阻率-含水饱和度一般关系式（公式1）来确定孔洞型储层的饱和度截短模型。

由图11可知，孔洞和基质孔隙的岩电关系明显不同，因此，孔洞和基质孔隙为两种特性不同的储集空间，对孔洞型储层的电性关系来说，孔洞和基质孔隙表现为串联，基质孔隙和孔洞的岩电关系分别用项和项表达，结合电阻率-含水饱和度一般关系式（公式1），确定的孔洞型储层的饱和度截短模型形式为：

其中，P₁、P₂、θ₁₁、θ₂₁为未知参数，I为电阻增大率，S_w为含水饱和度。

图4为图1中的步骤S104的具体流程图，由图4可知，步骤S104具体包括：

S401：根据所述的核磁测井资料得到伪毛管压力曲线。在具体的实施方式中，可经测井软件分析处理得到伪毛管压力曲线。如图12所示的孔洞型储层某井核磁测井资料及处理结果示意图，第三道为核磁测井原始T2谱，第四道为伪毛管压力曲线。

S402：从所述的伪毛管压力曲线中选取目标层段的典型伪毛管压力曲线。选取的目标层段的典型伪毛管压力曲线，如图13所示。

S403：根据所述的典型伪毛管压力曲线的形态特征将典型伪毛管压力曲线分为孔洞段伪毛管压力曲线和孔隙段伪毛管压力曲线。图13为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层某井核磁典型伪毛管压力曲线及特征参数求取示意图，由图13可见孔洞段伪毛管压力曲线和孔隙段伪毛管压力曲线。

S404：拟合所述孔洞段伪毛管压力曲线，得到孔洞大小分布的量度。

S405：拟合所述孔隙段伪毛管压力曲线，得到孔隙大小分布的量度。

步骤S404、步骤S405中，首先由理论分析得出孔洞型储层测井饱和度截短模型（公式4）待定参数θ₁₁和θ₂₁为表征孔洞型储层中孔洞大小分布和孔隙大小分布的物理量，下面首先介绍基于水电相似原理对所确定的孔洞型储层的饱和度截短模型中的参数的物理意义进行研究分析。

水电相似的本质是多孔介质对水压和电压有相似的水流和电流响应规律。类比达西定律和欧姆定律，得到含某种流体的多孔介质电阻率同流体电阻率与表征多孔介质导电能力的量的比值成正比。定义水电相似系数其中k’为表征多孔介质导电能力的量，k为多孔介质渗透率，μ_w为流体粘度，R_w为流体电阻率，对于给定的含某种流体的多孔介质体系来说，α为常数。

对于孔洞型储层，由水电相似原理推导出：

其中，α₁为孔洞体系水电相似系数，α₂为孔隙体系水电相似系数，k_rw1(S_w)为孔洞体系水相（或润湿相）相对渗透率，k_rw2(S_w)为孔隙体系水相（或润湿相）相对渗透率，R_t为含水饱和度为S_w时的多孔介质电阻率，R₀为含水饱和度为100%时的多孔介质电阻率；I(S_w)为电阻增大率，是含水饱和度的函数。

又有经典的Purcell模型（Purcell,W.R.1949.Capillary Pressures-TheirMeasurement Using Mercury and the Calculation of Permeability.Trans.AIME,186,39.），则：

其中，为归一化的自由水饱和度，λ₁为孔洞大小分布的量度，λ₂为孔隙大小分布的量度，λ₁、λ₂可由毛管压力曲线求得：

联立公式（5）和（6），则：

其中，λ₁为孔洞大小分布的量度，λ₂为孔隙大小分布的量度。

S406：根据所述孔隙大小分布的量度以及边界条件确定所述饱和度截短模型包含的未知参数。对比公式（4）和公式（9），可以得到：

即孔洞型储层饱和度方程的参数θ₁₁和θ₂₁为表征孔洞型储层中孔洞大小分布和孔隙大小分布的物理量，可由毛管压力曲线求得。即用公式（8）分别拟合孔洞段毛管压力曲线和孔隙段毛管压力曲线，求取λ₁和λ₂。由公式（10）确定孔洞型储层饱和度方程的参数θ₁₁和θ₂₁。由边界条件（S_w=S_wc，I=I_max）确定P₁与P₂，

如上所述即为本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的方法，通过选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本，确定出电阻率与含水饱和度之间的一般关系式的截短模型；并通过核磁测井资料准确测定截短模型中的各个待定参数，使得饱和度截短模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律，进而实现了对孔洞型储层的饱和度的测定，提高了孔洞型储层饱和度计算的精准度，为指导孔洞型储层的勘探开发部署提供依据，且截短模型中的未知参数与由室内岩心实验来确定的方法相比，拓宽了饱和度方程的应用场景。

图5为本发明实施例提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备的结构框图，由图5可知，该设备具体包括：

岩心样本选取装置100，用于选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本。图6为饱和度的设备中岩心样本选取装置的结构框图。

饱和度截短模型确定装置200，用于根据所述的多个岩心样本确定孔洞型储层的饱和度截短模型，所述的饱和度截短模型包含未知参数。图7为饱和度截短模型确定装置的结构框图。

核磁测井资料采集装置300，用于采集油田现场孔洞型储层的核磁测井资料；

未知参数测定装置400，用于根据所述的核磁测井资料确定所述的饱和度截短模型包含的未知参数。图8为未知参数测定装置的结构框图。通过核磁测井资料准确测定截短模型中的各个待定参数，使得饱和度截短模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律。

测井资料采集装置500，用于采集油田现场孔洞型储层的测井资料；

饱和度确定装置600，用于根据所述的饱和度截短模型对所述的测井资料进行综合解释，得到所述油田现场的孔洞型储层的饱和度。实现了对孔洞型储层的饱和度的测定，提高了孔洞型储层饱和度计算的精准度，为指导孔洞型储层的勘探开发部署提供依据。

图6为本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备中岩心样本选取装置100的结构框图，由图6可知，岩心样本选取装置100具体包括：

岩心样本获取模块101，用于通过钻井取心获取孔洞型储层的多个岩心样本；

CT扫描测试模块102，用于对所述的岩心样本进行CT扫描测试，得到CT扫描切片图以及CT三维重构图。即对钻井取心获得的孔洞型储层的大量岩心样本进行观察分析和CT扫描测试研究，处理得到CT扫描切片图以及CT三维重构图。如图9（a）所示为具体实施例中孔洞型储层典型岩心样本示意图，图9（b）所示为具体实施例中孔洞型储层岩心样本的典型CT扫描切片图，图9（c）为具体实施例中孔洞型储层岩心样品的典型CT三维重构图。

典型孔洞分布特征确定模块103，用于根据所述的CT扫描切片图、CT三维重构图以及岩心样本确定孔洞型储层的典型孔洞分布特征。在具体的实施方式中，研究描述归纳的孔洞型储层的典型孔洞分布特征为：孔洞型储层储集空间主要为未充填的溶蚀孔洞及基质孔隙；孔洞孔隙度（孔洞体积占总孔隙体积的比例）的范围为20—85%；孔洞孔隙度较小时，孔洞体积小、数量多、均匀分布在基质中，孔洞孔隙度较大时，孔洞体积大、数量少，在基质中分散分布。岩心样本选取模块104，用于根据典型孔洞分布特征从所述的多个岩心样本中选取出具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本。即筛选出一批具有典型孔洞分布特征的孔洞型储层全直径岩心样品。

图7为本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备中饱和度截短模型确定装置的结构框图，由图7可知，饱和度截短模型确定装置200具体包括：

数值模拟分析模块201，用于对所述的多个岩心样本进行数值模拟分析，得到孔洞型储层的饱和度分布变化规律。

在具体的实施方式中，可采用油藏数值模拟软件ECLIPSE对具有典型孔洞特征的孔洞型储层的饱和度分布变化进行数值模拟研究，如图10（a）、图10（b）、图10（c）所示，为具体实施例中对岩心样本进行数值模拟分析的结果示意图。其中，图10（a）为驱替流体在未遇到孔洞时在岩心基质内呈锥进面分布并驱替润湿相流体的示意图，图10（b）为遇到孔洞时，驱替流体优先充填孔洞，将孔洞内的润湿相流体驱替出的示意图，图10（c）为驱替流体将孔洞充填满之后，继续以锥进面驱替岩心基质内的润湿相流体的示意图。

由图10（a）、图10（b）、图10（c）可知，得到孔洞型储层的饱和度分布变化规律为：：在均匀基质处，驱替界面呈锥进面推进；在孔洞处，驱替界面突变，驱替流体（原油）优先进入充填孔洞。

关系曲线确定模块202，用于根据所述孔洞型储层的饱和度分布变化规律确定孔洞型储层的电阻增大率与含水饱和度的关系曲线。

在数值模拟分析模块201的基础上，理论分析计算得到孔洞型储层的岩电关系即电阻增大率与含水饱和度的关系。在具体的实施例中，关系曲线确定模块202可基于等效串并联模型计算饱和度分布变化下的理论岩电关系。等效串并联模型表达为：

其中，r为电阻，Sw为含水饱和度，带不同脚标的Sw表示不同位置（孔洞处的孔洞和基质、位于孔洞前后的基质）处的饱和度，可由饱和度分布变化的数值模拟结果得到，I为电阻增大率。

基于上述公式即可以计算出孔洞型储层的理论岩电曲线。图11为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层岩心样本的电阻增大率与含水饱和度的关系曲线示意图，由图11可知，孔洞和基质孔隙的岩电关系明显不同。

饱和度截短模型确定模块203，用于根据所述电阻增大率与含水饱和度的关系曲线确定孔洞型储层的饱和度截短模型。由图11可知，孔洞和基质孔隙的岩电关系明显不同，因此，孔洞和基质孔隙为两种特性不同的储集空间，对孔洞型储层的电性关系来说，孔洞和基质孔隙表现为串联，基质孔隙和孔洞的岩电关系分别用项和项表达，结合电阻率-含水饱和度一般关系式（公式1），确定的孔洞型储层的饱和度截短模型形式为：

其中，P₁、P₂、θ₁₁、θ₂₁为未知参数，I为电阻增大率，S_w为含水饱和度。

图8为本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备中未知参数测定装置的结构框图，由图8可知，未知参数测定装置400具体包括：

压力曲线确定单元401，用于根据所述的核磁测井资料得到伪毛管压力曲线。在具体的实施方式中，可经测井软件分析处理得到伪毛管压力曲线。如图12所示的孔洞型储层某井核磁测井资料及处理结果示意图，第三道为核磁测井原始T2谱，第四道为伪毛管压力曲线。

选取单元402，用于从所述的伪毛管压力曲线中选取目标层段的典型伪毛管压力曲线。选取的目标层段的典型伪毛管压力曲线，如图13所示。

孔段分类单元403，用于根据所述的典型伪毛管压力曲线的形态特征将典型伪毛管压力曲线分为孔洞段伪毛管压力曲线和孔隙段伪毛管压力曲线。图13为本发明提供的具体实施例中孔洞型储层某井核磁典型伪毛管压力曲线及特征参数求取示意图，由图13可见孔洞段伪毛管压力曲线和孔隙段伪毛管压力曲线。

第一拟合单元404，用于拟合所述孔洞段伪毛管压力曲线，得到孔洞大小分布的量度；

第二拟合单元405，用于拟合所述孔隙段伪毛管压力曲线，得到孔隙大小分布的量度；

下面首先介绍基于水电相似原理对所确定的孔洞型储层的饱和度截短模型中的参数的物理意义进行研究分析。

水电相似的本质是多孔介质对水压和电压有相似的水流和电流响应规律。类比达西定律和欧姆定律，得到含某种流体的多孔介质电阻率同流体电阻率与表征多孔介质导电能力的量的比值成正比。定义水电相似系数其中k’为表征多孔介质导电能力的量，k为多孔介质渗透率，μ_w为流体粘度，R_w为流体电阻率，对于给定的含某种流体的多孔介质体系来说，α为常数。

对于孔洞型储层，由水电相似原理推导出：

其中，α₁为孔洞体系水电相似系数，α₂为孔隙体系水电相似系数，k_rw1(S_w)为孔洞体系水相（或润湿相）相对渗透率，k_rw2(S_w)为孔隙体系水相（或润湿相）相对渗透率，R_t为含水饱和度为S_w时的多孔介质电阻率，R₀为含水饱和度为100%时的多孔介质电阻率；I(S_w)为电阻增大率，是含水饱和度的函数。

又有经典的Purcell模型（Purcell,W.R.1949.Capillary Pressures-TheirMeasurement Using Mercury and the Calculation of Permeability.Trans.AIME,186,39.），则：

其中，为归一化的自由水饱和度，λ₁为孔洞大小分布的量度，λ₂为孔隙大小分布的量度，λ₁、λ₂可由毛管压力曲线求得：

联立公式（5）和（6），则：

其中，λ₁为孔洞大小分布的量度，λ₂为孔隙大小分布的量度。

位置参数确定单元406，用于根据所述孔隙大小分布的量度以及边界条件确定所述饱和度截短模型包含的未知参数。对比公式（4）和公式（9），可以得到：

即孔洞型储层饱和度方程的参数θ₁₁和θ₂₁为表征孔洞型储层中孔洞大小分布和孔隙大小分布的物理量，可由毛管压力曲线求得。即用公式（8）分别拟合孔洞段毛管压力曲线和孔隙段毛管压力曲线，求取λ₁和λ₂。由公式（10）确定孔洞型储层饱和度方程的参数θ₁₁和θ₂₁。由边界条件（S_w=S_wc，I=I_max）确定P₁与P₂，

如上所述即为本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的设备，通过选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本，确定出电阻率与含水饱和度之间的一般关系式的截短模型；并通过核磁测井资料准确测定截短模型中的各个待定参数，使得饱和度截短模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律，进而实现了对孔洞型储层的饱和度的测定，提高了孔洞型储层饱和度计算的精准度，为指导孔洞型储层的勘探开发部署提供依据，且截短模型中的未知参数与由室内岩心实验来确定的方法相比，拓宽了饱和度方程的应用场景。

下面结合具体的实施例，详细介绍本发明的技术方案。以Y油田X井孔洞型储层的饱和度计算为例。

S1：对Y油田X井所在的孔洞型储层大量的岩心样品进行CT测试研究，得到孔洞型储层岩心样品的典型CT扫描切片图和三维重构图（如图9（b）所示为该实施例中孔洞型储层岩心样本的典型CT扫描切片图，图9（c）为该实施例中孔洞型储层岩心样品的典型CT三维重构图），研究分析孔洞型储层的典型孔洞分布特征为：孔洞型储层储集空间主要为未充填的溶蚀孔洞及基质孔隙；孔洞孔隙度（孔洞体积占总孔隙体积的比例）的范围为20—85%；孔洞孔隙度较小时，孔洞体积小、数量多、均匀分布在基质中，孔洞孔隙度较大时，孔洞体积大、数量少，在基质中分散分布。据此筛选出一批具有典型孔洞分布特征的孔洞型储层全直径岩心样品。

S2：采用油藏数值模拟软件ECLIPSE（SCHLUMBERGER公司研发）对具有典型孔洞特征的孔洞型储层的饱和度分布变化进行数值模拟研究，数值模拟采用的参数均与具有典型孔洞特征的孔洞型储层参数相同。通过数值模拟研究得到驱替过程中孔洞型储层的饱和度分布变化规律，如图10（a）、图10（b）、图10（c）所示。

S3：根据S2确定的饱和度分布变化规律采用等效串并联模型（公式（2）和（3））计算孔洞型储层电阻增大率与含水饱和度的理论关系曲线（即岩电关系），如图11所示。研究分析结果表明，孔洞和基质孔隙的岩电关系明显不同，满足不同的规律，对孔洞型储层的电性关系来说，孔洞和基质孔隙表现为串联，基质孔隙和孔洞的岩电关系分别用项和项表达，所以确定了孔洞型储层的饱和度截短模型为：

S4：采集油田现场孔洞型储层X井的核磁测井资料，经测井软件分析处理得到伪毛管压力曲线，如图12所示，图中第三道为核磁测井原始T2谱，第四道为伪毛管压力曲线。

S5：由理论分析得出孔洞型储层测井饱和度截短模型（公式4）待定参数θ₁₁和θ₂₁为表征孔洞型储层中孔洞大小分布和孔隙大小分布的物理量，可由毛管压力曲线求得：另有P₁+P₂=1。

S6：选取X井目标层段的典型伪毛管压力曲线，如图13所示。根据该毛管压力曲线形态特征将其分为孔洞段和孔隙段，用公式（8）分别拟合毛管压力曲线孔洞段和孔隙段，求得λ₁、λ₂为10、0.8。

S7：由公式（10）确定X井的饱和度方程的参数θ₁₁、θ₂₁分别为1.2、3.5。由P₁+P₂=1和边界条件（S_w=0.4，I=7.34）确定P₁、P₂为0.8、0.2。即饱和度方程为

S8：采集Y油田现场X井的孔洞型储层的测井资料；

S9：将S7确定的孔洞型储层的饱和度截短模型应用于Y油田X井的饱和度测井解释处理中，得到所述油田现场的孔洞型储层的饱和度。

S10：将步骤S9计算的饱和度与钻井取心实验分析结果进行对比验证，解释处理结果如图14所示。图中前5道分别为井径、自然伽马、声波时差及密度、深浅电阻率和深度，第6、7道为处理的孔隙度和饱和度与岩心分析孔饱的对比。可以看出，解释结果与取心分析的饱和度吻合地非常好，平均绝对误差为3.12%，即本发明对孔洞型储层的饱和度的测定精度较高。

综上所述，本发明的有益成果是：提供了一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备，通过选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本，理论研究分析确定出电阻率与含水饱和度之间的一般关系式的截短模型；并通过核磁测井资料准确测定截短模型中的各个待定参数，使得饱和度截短模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律，进而实现了对孔洞型储层的饱和度的测定，提高了孔洞型储层饱和度计算的精准度，为指导孔洞型储层的勘探开发部署提供依据。

本发明提供的一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备，可提高孔洞型储层饱和度计算的精准度，为指导孔洞型储层的勘探开发部署提供依据，其核心内涵是：

1）通过选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本，理论研究分析确定出电阻率与含水饱和度之间的一般关系式的截短模型；

2）通过核磁测井资料以及水电相似原理准确测定截短模型中的各个待定参数，使得饱和度截短模型能够最大限度地反映储层电阻率与含水饱和度之间的真实规律；

3）将饱和度截短模型应用到油田现场测井解释，实现了对孔洞型储层的饱和度的测定，提高了孔洞型储层饱和度计算的精准度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random AccessMemory，RAM）等。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种测定孔洞型储层的饱和度的方法，其特征是，所述的方法具体包括：

选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本；

根据所述的多个岩心样本确定孔洞型储层的饱和度截短模型，所述的饱和度截短模型包含未知参数，所述的孔洞型储层的饱和度截短模型为：

$I=\frac{P_1}{S_w^{{\mathrm{\θ}}_{11}}}+\frac{P_2}{S_w^{{\mathrm{\θ}}_{21}}}$

其中，P₁、P₂、θ₁₁、θ₂₁为未知参数，I为电阻增大率，S_w为含水饱和度；

采集油田现场孔洞型储层的核磁测井资料；

根据所述的核磁测井资料确定所述的饱和度截短模型包含的未知参数；

采集油田现场孔洞型储层的测井资料；

根据所述的饱和度截短模型对所述的测井资料进行综合解释，得到所述油田现场的孔洞型储层的饱和度；

其中，根据所述的核磁测井资料确定所述的饱和度截短模型包含的未知参数具体包括：根据所述的核磁测井资料得到伪毛管压力曲线；从所述的伪毛管压力曲线中选取目标层段的典型伪毛管压力曲线；根据所述的典型伪毛管压力曲线的形态特征将典型伪毛管压力曲线分为孔洞段伪毛管压力曲线和孔隙段伪毛管压力曲线；拟合所述孔洞段伪毛管压力曲线，得到孔洞大小分布的量度；拟合所述孔隙段伪毛管压力曲线，得到孔隙大小分布的量度；根据所述孔洞大小分布的量度、孔隙大小分布的量度以及边界条件确定所述饱和度截短模型包含的未知参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本具体包括：

通过钻井取心获取孔洞型储层的多个岩心样本；

对所述的岩心样本进行CT扫描测试，得到CT扫描切片图以及CT三维重构图；

根据所述的CT扫描切片图、CT三维重构图以及岩心样本确定孔洞型储层的典型孔洞分布特征；

根据典型孔洞分布特征从所述的多个岩心样本中选取出具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，根据所述的多个岩心样本确定孔洞型储层的饱和度截短模型具体包括：

对所述的多个岩心样本进行数值模拟分析，得到孔洞型储层的饱和度分布变化规律；

根据所述孔洞型储层的饱和度分布变化规律确定孔洞型储层的电阻增大率与含水饱和度的关系曲线；

根据所述电阻增大率与含水饱和度的关系曲线确定孔洞型储层的饱和度截短模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，根据所述的核磁测井资料确定出的所述饱和度截短模型包含的未知参数为：

${\mathrm{\θ}}_{11}=\frac{2+{\mathrm{\λ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_1},{\mathrm{\θ}}_{21}=\frac{2+{\mathrm{\λ}}_2}{{\mathrm{\λ}}_2},P_1=\frac{S_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{11}}{S}_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{21}}-S_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{11}}}{S_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{21}}-S_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{11}}},P_2=1-P_1$

其中，λ₁为孔洞大小分布的量度，λ₂为孔隙大小分布的量度。

5.一种测定孔洞型储层的饱和度的设备，其特征是，所述的设备具体包括：

岩心样本选取装置，用于选取具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本；

饱和度截短模型确定装置，用于根据所述的多个岩心样本确定孔洞型储层的饱和度截短模型，所述的饱和度截短模型包含未知参数，所述的孔洞型储层的饱和度截短模型为：

$I=\frac{P_1}{S_w^{{\mathrm{\θ}}_{11}}}+\frac{P_2}{S_w^{{\mathrm{\θ}}_{21}}}$

其中，P₁、P₂、θ₁₁、θ₂₁为未知参数，I为电阻增大率，S_w为含水饱和度；

核磁测井资料采集装置，用于采集油田现场孔洞型储层的核磁测井资料；

未知参数测定装置，用于根据所述的核磁测井资料确定所述的饱和度截短模型包含的未知参数，其具体包括：压力曲线确定单元，用于根据所述的核磁测井资料得到伪毛管压力曲线；选取单元，用于从所述的伪毛管压力曲线中选取目标层段的典型伪毛管压力曲线；孔段分类单元，用于根据所述的典型伪毛管压力曲线的形态特征将典型伪毛管压力曲线分为孔洞段伪毛管压力曲线和孔隙段伪毛管压力曲线；第一拟合单元，用于拟合所述孔洞段伪毛管压力曲线，得到孔洞大小分布的量度；第二拟合单元，用于拟合所述孔隙段伪毛管压力曲线，得到孔隙大小分布的量度；位置参数确定单元，用于根据所述孔洞大小分布的量度、孔隙大小分布的量度以及边界条件确定所述饱和度截短模型包含的未知参数；

测井资料采集装置，用于采集油田现场孔洞型储层的测井资料；

饱和度确定装置，用于根据所述的饱和度截短模型对所述的测井资料进行综合解释，得到所述油田现场的孔洞型储层的饱和度。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征是，所述的岩心样本选取装置具体包括：

岩心样本获取模块，用于通过钻井取心获取孔洞型储层的多个岩心样本；

CT扫描测试模块，用于对所述的岩心样本进行CT扫描测试，得到CT扫描切片图以及CT三维重构图；

典型孔洞分布特征确定模块，用于根据所述的CT扫描切片图、CT三维重构图以及岩心样本确定孔洞型储层的典型孔洞分布特征；

岩心样本选取模块，用于根据典型孔洞分布特征从所述的多个岩心样本中选取出具有典型孔洞分布特征的多个岩心样本。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征是，所述的饱和度截短模型确定装置具体包括：

数值模拟分析模块，用于对所述的多个岩心样本进行数值模拟分析，得到孔洞型储层的饱和度分布变化规律；

关系曲线确定模块，用于根据所述孔洞型储层的饱和度分布变化规律确定孔洞型储层的电阻增大率与含水饱和度的关系曲线；

饱和度截短模型确定模块，用于根据所述电阻增大率与含水饱和度的关系曲线确定孔洞型储层的饱和度截短模型。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征是，所述的未知参数测定装置确定出的位置参数为：

${\mathrm{\θ}}_{11}=\frac{2+{\mathrm{\λ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_1},{\mathrm{\θ}}_{21}=\frac{2+{\mathrm{\λ}}_2}{{\mathrm{\λ}}_2},P_1=\frac{S_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{11}}{S}_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{21}}-S_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{11}}}{S_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{21}}-S_{wc}^{{\mathrm{\θ}}_{11}}},P_2=1-P_1$

其中，λ₁为孔洞大小分布的量度，λ₂为孔隙大小分布的量度。