CN104453874B - 一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法，包括：选取具有不同岩性和孔隙结构的砂砾岩岩心，测量岩心孔隙度Φ、胶结指数m、饱和度指数n和核磁T₂谱；提取核磁T₂谱反映孔隙结构的特征参数；利用胶结指数m、饱和度指数n与孔隙结构特征参数之间存在的相关性，建立基于核磁T2谱的饱和度解释模型；由核磁T₂谱计算储层的胶结指数m、饱和度指数n；将胶结指数m、饱和度指数n带入饱和度解释模型计算得到含油饱和度S_o。该方法能够实现在无实验室岩电资料情况下，通过核磁共振测井资料获得定量的、连续的、高精度的胶结指数m、饱和度指数n，使计算得到的含油饱和度更加准确。

Description

一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法

技术领域

本发明涉及石油勘探中的复杂油气藏储层测井评价技术领域，特别是针对低孔低渗砂砾岩储层测井评价中一种基于核磁共振的含油饱和度计算方法。

背景技术

储层的含油饱和度是进行储层评价的一个重要参数，准确计算储层含油饱和度是测井解释评价的重要任务之一。常用的油气储层饱和度定量评价方法是根据经典的阿尔奇(Archie)公式建立起来的:

式中:S_w为储层的含水饱和度，无量纲；R_t为含油气纯岩石电阻率，R_w为地层水的电阻率，单位为欧姆米；φ为储层有效孔隙度，a、b为与岩性有关的比例系数，m为胶结指数，n为饱和度指数，均无量纲。

再由公式得到含油饱和度S_o:

S_o＝1-S_w (2)

经典的阿尔奇公式适用于具有粒间孔隙且孔渗性较好的纯砂岩，它具有较单一的孔隙大小分布，孔喉匹配关系好。对于常规的砂岩储层，采用固定参数a、b、m和n时，储层含油饱和度是可以被准确计算出来的。但是，随着石油勘探的不断深入，采用固定参数的阿尔奇公式不能适应所有的储层类型，特别是对于岩性复杂、次生孔隙发育、孔隙结构复杂的低孔低渗的砂砾岩储层，计算得到的含油饱和度难以满足当前勘探开发的生产需求。因此采用随深度和储层孔隙结构的变化而变化的可变阿尔奇参数的计算方法，是解决复杂油气储层饱和度定量评价的方法之一。

由于阿尔奇参数中的a、b值变化范围不大，这样问题便转化为求取可变的胶结指数m值和饱和度指数n值。m值和n值主要通过岩心实物进行岩电实验得到，但实际生产中不可能通过口口井连续取心获得。国内外学者通过建立胶结指数m值与有效孔隙度之间经验函数，来求取复杂油气储层的可变m值，并在不同地区一定程度上满足了实际研究或生产的需求。但没有考虑可变的m值、n值与孔隙结构的普适性关系，这样就不利于建立高精度饱和度模型，也就不能准确计算复杂油气储层的饱和度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法，能够实现在无实验室岩电资料情况下，通过核磁共振测井资料获得定量的、连续的、高精度的胶结指数m、饱和度指数n，使计算得到的含油饱和度更加准确。

本发明的解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法，步骤包括：选取具有不同岩性和孔隙结构的砂砾岩岩心，通过岩石物理实验测量得到孔隙度Φ、胶结指数m、饱和度指数n、核磁T₂谱；由核磁T₂谱提取反映孔隙结构的特征参数；通过最小二乘法拟合特征参数与m、n之间的关系，建立基于核磁T₂谱的饱和度解释模型；由核磁T₂谱计算储层的胶结指数m、饱和度指数n值；最后利用阿尔齐公式计算得到含油饱和度S_o。

进一步地，针对研究区块的砂砾岩储层，选取具有不同岩性和孔隙结构的砂砾岩岩心。

进一步地，所述的岩石物理实验是按照《岩心分析方法(SY/T5336-2006)》标准流程进行。

进一步地，所述核磁T₂谱反映孔隙结构的特征参数包括：孔隙空间配比X₁，大孔隙度开度X₂和小孔隙度开度X₃。

进一步地，所述孔隙结构的特征参数的公式和意义包括：

(1)孔隙空间配比X₁反映大小孔隙空间的分布情况，该值的大小与孔隙分选有关，分选越好该值越小，其公式是：

X₁＝B₂-B₁ (1)

式中，B₁为小孔隙空间对应T₂谱峰值的时间值，B₂为大孔隙空间对应T₂谱峰值的时间值，单位均为ms；

(2)大孔隙度开度X₂和小孔隙度开度X₃分别反映大、小孔隙空间的有效连通性，连通性越好值越大，开度计算公式如下：

式中，N为被统计的样点个数，x_i为样点值，E为被统计样点的平均值。

进一步地，利用胶结指数m、饱和度指数n与孔隙结构特征参数之间存在的相关性，建立由核磁T₂谱求取胶结指数m、饱和度指数n的公式：

m＝aX₁+bX₂+cX₃ (3)

n＝dX₁+eX₂+fX₃ (4)

公式中的a、b、c、d、e、f、g为系数，通过岩心实验数据，采用最小二乘法拟合获得。

进一步地，对于没有岩心实验数据时，可通过核磁测井数据用拟合经验公式获得胶结指数m、饱和度指数n。

进一步地，含油饱和度S_o通过下述公式计算得到：

其中，m、n为通过核磁测井数据用拟合经验公式得到的胶结指数和饱和度指数；S_w为含水饱和度；R_w为地层水电阻率，可由水分析资料获得；R_t为地层真电阻率，由电阻率测井资料获得；φ为地层孔隙度，由三孔隙度测井资料获得。

本发明利用胶结指数m、饱和度指数n与孔隙结构特征参数之间存在的相关性，建立了基于核磁T₂谱的饱和度解释模型，实现了在无实验室岩电资料情况下，通过核磁共振测井资料获得定量的、连续的、高精度的胶结指数m、饱和度指数n，使计算得到的含油饱和度更加准确。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法的流程图；

图2为本发明由核磁T₂谱提取孔隙结构参数的示意图；

图3为本发明胶结指数m与核磁谱特征参数的拟合关系图；

图4为本发明饱和度指数n与核磁谱特征参数的拟合关系图；

图5为本发明利用核磁测井计算饱和度的成果图；

图6为本发明计算饱和度与实验测量饱和度一致性对比图；

图7为本发明计算含油饱和度与密闭取心含油饱和度一致性对比图。

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，本发明实施例提供的一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法，包括如下步骤：

步骤101：选取不同具有不同岩性和孔隙结构的砂砾岩岩心，进行岩石物理实验，测量岩心孔隙度Φ、胶结指数m、饱和度指数n和核磁T₂谱；

步骤102：提取核磁T₂谱反映孔隙结构的特征参数；

步骤103：利用胶结指数m、饱和度指数n与孔隙结构特征参数之间存在的相关性，建立基于核磁T₂谱的饱和度解释模型；

步骤104：由核磁T₂谱计算储层的胶结指数m、饱和度指数n；

步骤105：将胶结指数m、饱和度指数n带入模型计算得到含油饱和度S_o。

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、选择某一目标研究区块，选取不同砾级的砂砾岩岩心，按照《岩心分析方法(SY/T5336-2006)》的标准流程进行实验，测量及计算得到岩心孔隙度、胶结指数m、饱和度指数n和核磁T₂谱，为后续的实验建模准备数据。

2、提取核磁T₂谱反映孔隙结构的特征参数。如图2所示，分别按下述公式由核磁T₂谱提取孔隙结构特征参数：

(1)孔隙空间配比X₁：反映大小孔隙空间的分布情况，该值的大小与孔隙分选有关，分选越好该值越小，其公式是：

X₁＝B₂-B₁ (1)

式中，B₁为小孔隙空间对应T₂谱峰值的时间值，B₂为大孔隙空间对应T₂谱峰值的时间值，单位均为ms；

(2)大孔隙度开度X₂和小孔隙度开度X₃分别反映大、小孔隙空间的有效连通性，连通性越好值越大。开度计算公式如下：

式中，N为被统计的样点个数，x_i为样点值，E为被统计样点的平均值。

3、利用胶结指数m、饱和度指数n与孔隙结构特征参数之间存在的相关性，建立基于核磁T₂谱的饱和度解释模型。图3(a)、(b)、(c)分别为胶结指数m值与孔隙结构特征参数X₁、X₂、X₃之间的线性关系图，从图中可以看它们之间有较好的相关性。图3(d)为利用最小二乘法进行多参数建模后的计算效果对比图，计算m值与实验分析m值之间的相关系数达0.99，说明两者之间的一致性好。在本实例中，m值的拟合关系式为：

图4(a)、(b)、(c)分别为饱和度指数n值与孔隙结构特征参数X₁、X₂、X₃之间的线性关系图，从图中可以看它们之间也有较好的相关性。图4(d)为利用最小二乘法进行多参数建模后的计算效果对比图，计算n值与实验分析n值之间的相关系数达0.97，说明两者之间一致性好。在本实例中，n值的拟合关系式为：

n＝-1.5+1.05×x₁+2.73×x₂+4.44×x₃ (4)

4、由核磁T₂谱计算储层的胶结指数m、饱和度指数n。针对研究区块无实验室岩电资料情况下，利用核磁共振测井资料通过经验公式(3)、(4)可获得研究区块定量的、连续的、高精度的胶结指数m、饱和度指数n。

图5为利用核磁测井资料提取m、n值计算地层含油饱和度的效果图。图中，第一道为核磁孔隙度谱曲线，第二道为常规孔隙度曲线(密度、声波和补偿中子、PE)，第三道为电阻率曲线(深、中、浅电阻率)，第四道为气测录井曲线，第五道为深度道，第六道为核磁T₂谱，第七道核磁差谱，第八道为核磁计算得到的孔隙度，第九道为计算含油饱和度与密闭取心分析含油饱和，第十道为由核磁T₂谱计算得到的m、n。

5、计算地层含油饱和度。求取含油饱和度S_o的公式如下：

其中，m、n为公式(3)、(4)中拟合得到的岩电参数；S_w为含水饱和度；R_w为地层水电阻率，可由水分析资料获得；R_t为地层真电阻率，由电阻率测井资料获得；φ为地层孔隙度，由三孔隙度测井资料获得。图6为利用水驱实验中的数据，利用本发明方法计算得到的饱和度与实验测得的饱和度的一致性对比图，从图中可看出，两者的相关性达0.9225。图7为研究区块内有密闭取心的某井，利用核磁测井和其它常规测井资料计算得到的含油饱和度与密闭取心分析含油饱和度的一致性对比图，两者的一致性好，计算精度高。

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 (5)

1.一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法，其特征在于，包括下述步骤：

选取具有不同岩性和孔隙结构的砂砾岩岩心，进行岩石物理实验，测量岩心孔隙度Φ、胶结指数m、饱和度指数n和核磁T₂谱；

提取核磁T₂谱反映孔隙结构的特征参数；

利用胶结指数m、饱和度指数n与孔隙结构特征参数之间存在的相关性，建立基于核磁T2谱的饱和度解释模型；

由核磁T₂谱计算储层的胶结指数m、饱和度指数n；

将胶结指数m、饱和度指数n带入饱和度解释模型计算得到含油饱和度S_o；

所述孔隙结构的特征参数的公式和意义包括：

(1)孔隙空间配比X₁反映大小孔隙空间的分布情况，该值的大小与孔隙分选有关，分选越好该值越小，其公式是：

X₁＝B₂-B₁ (1)

式中，B₁为小孔隙空间对应T₂谱峰值的时间值，B₂为大孔隙空间对应T₂谱峰值的时间值，单位均为ms；

(2)大孔隙度开度X₂和小孔隙度开度X₃分别反映大、小孔隙空间的有效连通性，连通性越好值越大，开度计算公式如下：

$X_{2,3}=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{(x_i-E)}^2}---\left(2\right)$

式中，N为被统计的样点个数，x_i为样点值，E为被统计样点的平均值。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于,所述的岩石物理实验是按照《岩心分析方法(SY/T5336-2006)》标准流程进行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用胶结指数m、饱和度指数n与孔隙结构特征参数之间存在的相关性，建立由核磁T₂谱求取胶结指数m、饱和度指数n的公式：

m＝aX₁+bX₂+cX₃+1.4445 (3)

n＝-1.5+dX₁+eX₂+fX₃ (4)

公式中的a、b、c、d、e、f为系数，通过岩心实验数据，采用最小二乘法拟合获得。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于没有岩心实验数据时，通过核磁测井数据用拟合经验公式获得胶结指数m、饱和度指数n。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，含油饱和度S_o通过下述公式计算得到：

$S_o=1-S_w=1-{\left(\frac{R_w}{{\mathrm{\φ}}^m{R}_t}\right)}^{\frac{1}{n}}$

其中，m、n为通过核磁测井数据用拟合经验公式得到的胶结指数和饱和度指数；S_w为含水饱和度；R_w为地层水电阻率，由水分析资料获得；R_t为地层真电阻率，由电阻率测井资料获得；φ为地层孔隙度，由三孔隙度测井资料获得。