CN104343445A - 识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，包括：通过计算出孔隙流体的体积模量Kf值，识别气层、水层及高气油比储层，并使用Kf值计算气层与水层、高气油比储层的含气饱和度。本发明解决了因孔隙结构复杂而导致的基于电阻率曲线判别流体类型出现的错误及饱和度不能准确计算这两大难题，是解决复杂孔隙结构储层流体类型判别及饱和度计算的有效途径之一。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用孔隙流体的体积模量识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度计算方法的实现，属于油气田勘探开发测井资料流体类型判别方法及储层参数定量计算领域。
背景技术
储层中油、气、水层能否有效区分开来的前提是油、气、水的物理参数存在差异，除此之外，储层的岩性、孔隙结构、储层类型等复杂因素也严重影响着复杂储层流体类型判别的准确性，尤其是孔隙结构对电阻率的影响程度可能会远大于流体类型对电阻率的影响，这使得目前广泛使用的电法方法在判别该类储层的流体类型方面往往失效或判别准确率低，而当前发现的绝大部分碳酸盐岩油气藏都存在这类储层。
储层饱和度的计算是评价储层最重要的参数之一，目前，储层含油（气）饱和度的计算仍主要采用电法方法，例如，中国专利公开号“102175832A”公开的一种确定典型储层最佳饱和度计算模型的方法，公开日为2011年09月07日。而电法计算饱和度时孔隙结构指数m对饱和度计算的准确性影响特别大，而对于复杂孔隙结构储层而言，因其孔隙结构指数m变化很大，导致常规的方法无法准确计算饱和度。
此外，国内外对于高气油比储层含气饱和度的计算方法尚无公开发表的文献资料，目前缺少一套定量评价高气油比储层含气饱和度的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法。本发明解决了因孔隙结构复杂而导致的基于电阻率曲线判别流体类型出现的错误及饱和度不能准确计算这两大难题，是解决复杂孔隙结构储层流体类型判别及饱和度计算的有效途径之一。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：通过计算出孔隙流体的体积模量 值，识别气层、水层及高气油比储层，并使用值计算气层与水层、高气油比储层的含气饱和度。
所述方法具体包括如下步骤：
a、计算岩石基质体积模量；
b、计算干燥岩石的骨架体积模量；
c、计算孔隙弹性模量；
d、计算饱和流体岩石的体积模量；
e、计算孔隙流体体积模量的计算；
f、利用孔隙流体的体积模量大小，识别气层、水层和高气油比储层；
g、利用孔隙流体的体积模量计算含气饱和度。
所述步骤a中，岩石基质体积模量通过如下三种方法中的任意一种计算得出：
方法一：
利用或平均公式来计算：
Reuss公式 （1）
公式 （2）
实际岩石的岩石基质体积模量应介于这两种极限情况之间；
方法二：选用质密岩石分别测量岩石的纵波速度、横波速度和岩石密度，然后利用公式（3）计算岩石基质的体积模量：
（3）
方法三：使用测井资料计算，在质密段，使用测井纵波速度、横波速度和测井密度，利用公式（3）可计算出岩石基质的体积模量。
所述步骤b中，在计算出岩石基质的体积模量的基础上计算骨架体积模量，与的关系用修正的voigt平均公式（4）式来表示：
（4）。
所述步骤c中，孔隙弹性模量通过式（5）或式（6）计算得出：
（5）
（6）。
所述步骤d中，计算饱和流体岩石的体积模量，在已知测井纵波速、横波速度和测井密度的条件下，由式（7）计算地层的体积模量：
（7）。
所述步骤e中，在已知、及条件下，利用式（8）或式（9）求解出孔隙流体体积模量：
（8）
（9）。
所述步骤f中，根据天然气的体积模量与油、水的体积模量存在数量级的差别，气层及高气油比储层的孔隙流体的体积模量值要明显的小于油、水层的值，通过计算出的孔隙流体的体积模量识别气层、水层和高气油比储层。
所述步骤g中，利用孔隙流体的体积模量计算含气饱和度：
在求出的基础上由Wood方程求取含气饱和度：
Wood方程为： （10）
当岩石孔隙中同时充满水、油、天然气时（），则：
对于气水层： （11）
对于高气油比储层： （12） 。
式（3）～（12）中各参数的含义分别为：-孔隙的弹性模量；是临界孔隙度，对应岩石保持为多孔介质的孔隙度最大值；-岩石固体颗粒（基质）的体积模量；-孔隙度；-干燥孔隙岩石的体积模量；-饱和流体岩石的体积模量；-测井纵波速；-测井横波速度；-测井密度；-孔隙中充填的流体的体积模量；—第种组分的体积因子；—第种组分的体积模量。
采用本发明的优点在于：
1、本发明解决了因孔隙结构复杂而导致的基于电阻率曲线判别流体类型出现的错误及饱和度不能准确计算这两大难题，提供了一套新的方法判别储层的流体类型和饱和度计算。
2、本发明计算孔隙流体的体积模量的方法更先进、更科学、更系统。
3、本发明计算气水层及高气油比储层的含气饱和度与电阻率曲线无关，与传统的电法方法计算饱和度相比，无需做大量的岩电实验，节省费用，且能提高复杂孔隙结构储层含气饱和度计算的精度。
4、本发明在计算出孔隙流体体积模量的基础上，利用wood公式计算气水层及高气油比储层的含气饱和度，在一定程度上解决复杂孔隙结构储层不易确定孔隙结构指数m而导致饱和度计算误差大这一难题。
5、本发明在解决复杂孔隙结构储层气、水层识别难、高气油比储层识别难及不能准确评价含气饱和度的问题上取得了较大的进步，尤其是提出了高气油比储层含气饱和度的计算方法，填补了目前的技术空白，极大减少油田在勘探开发方面不必要的资金浪费，提高油气田的效益。
6、本发明适用于使用测井资料识别气水层和高气油比储层，以及这类储层含气饱和度的计算，在解决复杂孔隙结构储层流体类型判别方面具有显著的优势，复杂的孔隙结构对电阻率的影响程度可能会远大于流体类型对电阻率的影响，这使的目前绝大部分基于电阻率识别流体类型的方法失效或判别准确率低，严重阻碍着油气勘探的深入，并会导致大量开发资金的浪费，尤其是当前发现的绝大部分碳酸盐岩油气藏中这类储层特别常见，本发明的使用可提高油气勘探的成功率，避免勘探开发资金的浪费，提高复杂碳酸盐岩储层的勘探开发效益。
附图说明
图1为利用孔隙流体的体积模量识别气水层和高气油比储层方法流程图
图2为利用孔隙流体的体积模量计算含气饱和度的流程图
图3a为等应变模型(Vogit模型)
图3b为等应力模型（Reuss模型）。
具体实施方式
实施例1
本发明公开一种利用孔隙流体的体积模量识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度计算方法的实现，属于油气田勘探开发测井资料流体类型判别方法及储层参数定量计算范畴，以解决因孔隙结构复杂而导致的基于电阻率曲线判别流体类型出现的错误和饱和度不能准确计算这两大难题，以及高气油比储层尚无含气饱和度计算方法的问题。
本发明通过计算出孔隙流体的体积模量值，识别气层、水层及高气油比储层，并使用值计算气层与水层、高气油比储层的含气饱和度。孔隙流体的体积模量的计算，要在岩石基质体积模量的计算，干燥岩石的骨架体积模量的计算，孔隙弹性模量的计算和饱和流体岩石的体积模量计算的基础上完成，将上述参数带入公式计算出孔隙流体的体积模量，基于天然气的体积模量与油、水的体积模量存在数量级的差别这一特征识别气、水层和高气油比储层。
在计算出孔隙流体体积模量的基础上，利用wood公式计算气水层及高气油比储层的含气饱和度。
以下对本发明做进一步详细说明：
利用孔隙流体的体积模量识别气层与水层、高气油比储层分六步，第①～⑤步是实现利用测井资料完整计算孔隙流体体积模量的系统性方法，第⑥步是利用孔隙流体体积模量判别流体类型的应用方法；
利用孔隙流体的体积模量计算含气饱和度的方法实现分六步，第①～⑤步是实现利用测井资料完整计算孔隙流体体积模量的系统性方法，第⑦步是使用值计算气水层，高气油比储层的含气饱和度。
①岩石基质体积模量的计算：
岩石基质体积模量的确定有三种方法：
方法一：通过实验，选用质密岩石分别测量岩石的纵波速度、横波速度和岩石密度，然后利用公式（1）计算岩石基质的体积模量。
（1）
方法二：理论计算。岩石的弹性模量是各种矿物的综合效应，是各种矿物的平均值，可利用或平均公式来计算，实际岩石的弹性模量应介于这两种极限情况之间。
方法三：使用测井资料计算，在质密段，使用测井纵波速度、横波速度和测井密度，利用公式（1）可计算出岩石基质的体积模量。
②计算干燥岩石的骨架体积模量
在计算出的基础上计算，与的关系可以用修正的voigt平均公式（2）式来表示。
（2）
③计算孔隙弹性模量，孔隙弹性模量可采用式（3）或式（4）计算。
（3）
（4）
④计算饱和流体岩石的体积模量，在已知测井纵波速（）、横波速度（）和测井密度（）的条件下，由式（5）计算地层的体积模量。
（5）
⑤在已知、及条件下，利用式（6）或式（7）求解出。
（6）
（7）
⑥利用计算出的孔隙流体的体积模量识别气水层和高气油比储层。
天然气的体积模量（典型值0.05Gpa）与油（典型值1.0Gpa）、水（典型值2.6Gpa）的体积模量存在数量级的差别。气层及高气油比储层的孔隙流体的体积模量值要明显的小于油、水层的值。
⑦利用孔隙流体的体积模量计算含气饱和度
在求出的基础上由Wood方程求取含气饱和度。
Wood方程为： （8）
当岩石孔隙中同时充满水、油、天然气时（），则：
对于气水层： （9）
对于高气油比储层： （10）
式（1）～（10）中各参数的含义分别为：-孔隙的弹性模量；是临界孔隙度，对应岩石保持为多孔介质的孔隙度最大值；-岩石固体颗粒（基质）的体积模量；-孔隙度；-干燥孔隙岩石的体积模量；-饱和流体岩石的体积模量；-测井纵波速；-测井横波速度；-测井密度；-孔隙中充填的流体的体积模量；—第种组分的体积因子；—第种组分的体积模量。
实施例2
附图1说明：
利用孔隙流体的体积模量识别气水层和高气油比储层分六步来实现，依次是岩石基质体积模量的计算，干燥岩石骨架体积模量的计算，孔隙弹性模量的计算，饱和流体岩石的体积模量的计算，孔隙流体体积模量的计算，在孔隙流体体积模量计算的基础上，基于天然气与水、油的体积模量存在显著差别识别气水层和高气油比储层。
附图2说明：
气水层及高气油比储层含气饱和度的计算分六步来实现，依次分别是岩石基质体积模量的计算，干燥岩石骨架体积模量的计算，孔隙弹性模量的计算，饱和流体岩石的体积模量的计算，孔隙流体体积模量的计算，含气饱和度的计算。
实施例3
附图3a、3b假定矿物成平行分布，用以计算空间体积平均弹性参数的岩石模型 。
组成基质的各种矿物不同，岩石基质体积模量也不同，岩石基质体积模量是各种矿物的综合效应，是各种矿物的平均值，可利用或平均公式来计算。如果已知岩石有种矿物组成，其中第中矿物占岩石体积的比例为，如果每种材料的体积模量（代表体积模量或切变模量）已知，则岩石基质的有效体积模量可利用或平均公式来计算。
Reuss公式 （1）
公式 （2）
公式假设岩石各组分中受力后应变是相等的（矿物垂直平行分布）（图3a），而公式假定岩石受到应力作用时各组分中承担的应力相等（矿物水平平行分布），见图3b），实际岩石的体积模量应介于这两种极限情况之间。
Claims (9)
1.一种识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：通过计算出孔隙流体的体积模量 值，识别气层、水层及高气油比储层，并使用值计算气层与水层、高气油比储层的含气饱和度。
2.根据权利要求1所述的识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
a、计算岩石基质体积模量；
b、计算干燥岩石的骨架体积模量；
c、计算孔隙弹性模量；
d、计算饱和流体岩石的体积模量；
e、计算孔隙流体体积模量的计算；
f、利用孔隙流体的体积模量大小，识别气层、水层和高气油比储层；
g、利用孔隙流体的体积模量计算含气饱和度。
3.根据权利要求2所述的识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：所述步骤a中，岩石基质体积模量通过如下三种方法中的任意一种计算得出：
方法一：
利用或平均公式来计算：
Reuss公式 （1）
公式 （2）
实际岩石的岩石基质体积模量应介于这两种极限情况之间；
方法二：选用质密岩石分别测量岩石的纵波速度、横波速度和岩石密度，然后利用公式（3）计算岩石基质的体积模量：
（3）
方法三：使用测井资料计算，在质密段，使用测井纵波速度、横波速度和测井密度，利用公式（3）可计算出岩石基质的体积模量。
4.根据权利要求3所述的识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：所述步骤b中，在计算出岩石基质的体积模量的基础上计算骨架体积模量，与的关系用修正的voigt平均公式（4）式来表示：
（4）。
5.根据权利要求4所述的识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：所述步骤c中，孔隙弹性模量通过式（5）或式（6）计算得出：
（5）
（6）。
6.根据权利要求2、3、4或5所述的识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：所述步骤d中，计算饱和流体岩石的体积模量，在已知测井纵波速、横波速度和测井密度的条件下，由式（7）计算地层的体积模量：
（7）。
7.根据权利要求6所述的识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：所述步骤e中，在已知、及条件下，利用式（8）或式（9）求解出孔隙流体体积模量：
（8）
（9）。
8.根据权利要求7所述的识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：所述步骤f中，根据天然气的体积模量与油、水的体积模量存在数量级的差别，气层及高气油比储层的孔隙流体的体积模量值要明显的小于油、水层的值，通过计算出的孔隙流体的体积模量识别气层、水层和高气油比储层。
9.根据权利要求7所述的识别气层与水层、高气油比储层及含气饱和度的方法，其特征在于：所述步骤g中，利用孔隙流体的体积模量计算含气饱和度：
在求出的基础上由Wood方程求取含气饱和度：
Wood方程为： （10）
当岩石孔隙中同时充满水、油、天然气时（），则：
对于气水层： （11）
对于高气油比储层： （12）。
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