CN104634295A - 碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法。仅仅通过钻井工程参数、地球物理测井数据以及地球物理勘探地震发射波属性参数即可确定洞穴层的有效孔隙度、有效体积以及洞穴层在储层顶面的投影面积，进而求取得到洞穴层储层的有效体积，且本发明提供的方法能够有效改善现有的使用静态法计算参数具有较大不确定性的缺陷，为合理估算碳酸盐岩缝洞型油气藏地质储量及制定勘探开发部署方案提供合理的依据。

Description

碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，具体地，涉及一种碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法。

背景技术

碳酸盐岩油藏在世界已发现油藏中占有重要位置，全世界256个大型油田中，碳酸盐岩油田115个，占45％，已发现的碳酸盐岩油藏储量和产量占世界总量的50％、65％，在油田开发中一直占有重要的地位，具有较长的开发历史。国外碳酸盐岩油藏主要分布在中东地区和美洲地区，油气富集多种多样，有大型隆起、生物礁、潜山等。

自二十世纪七十年代以来我国在胜利、华北、塔河等油田相继发现和开发了一些碳酸盐岩油藏，通过多年的开发实践和研究，发展了很多理论和应用技术；特别是二十世纪九十年代我国西部地区塔河油田的发现，是碳酸盐岩油藏新的重大突破，开辟了该地区碳酸盐岩油藏开发生产基地，揭开了我国碳酸盐岩油藏勘探开发新阶段，通过十多年的开发实践和研究，发展了碳酸盐岩缝洞型油藏勘探开发理论和应用技术。

塔河油田开发实践表明，碳酸盐岩缝洞油藏储集体是多期岩溶改造作用的结果，储集空间主要有溶洞、孔洞、裂缝等，由这些特征明显不同的储集空间组合形成溶洞型、裂缝-孔洞型、裂缝型以及洞穴型储集体，其在三维空间分布的边界形态极不规则；储集空间分布不连续，孔隙度变化巨大、规律性差，非均质性非常严重；岩心分析反应，物性较差的岩石的孔隙度在1％左右，储集能力很差，而钻井放空揭示的溶洞有些是大型的空洞穴(钻时为零)；并且复杂的储集体形态和储集体内储集物性的巨大差异，造成油水分布非常复杂；静态法储量计算参数的不确定性较大，简单地套用碎屑岩油藏的储量计算参数方法来确定缝洞型油藏的储量计算参数存在明显的不适应，而目前国内外还没有针对该类型油藏的成熟储量计算方法。

洞穴型储层储集空间为大型洞穴(和裂缝)，洞穴(包括大洞、巨洞)储集空间巨大，加之裂缝对沟通洞穴和改善渗流性能的作用，形成了储集空间巨大、储渗能力极好的有利储层类型，因此，洞穴型储层储集空间的有效体积的计算对于确定碳酸盐岩缝洞型油藏储量具有重要意义，而目前国内外还没有形成成熟的针对该洞穴型储层有效体积的计算方法。因此，研究确定洞穴型储层有效体积的计算，对于创建碳酸盐岩缝洞型油藏储量计算方法，提供比较可靠的储量计算结果，研究该类型油藏储量动用状况，改善油藏开发效果具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法，从而为合理估算碳酸盐岩缝洞型油气藏地质储量及制定勘探开发部署方案提供一个合理的依据。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法，通过以下公式计算得出：

公式1： $N/G\left(k\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^m\left(\mathrm{hc}\left(i\right)\right)}{\min \{H_d\left(k\right),H_0\}}$

公式2： $\stackrel{\‾}{N/G}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n(N/G\left(k\right)\×H_d)}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^n\left(\min \right\{H_d\left(k\right),H_0\left\}\right)}$

公式3： $H_c=\stackrel{\‾}{N/G}\×H_o$

公式4： $C_{\mathrm{cf}}\left(i\right)=\frac{\mathrm{hc}\left(i\right)-\mathrm{hcc}\left(i\right)}{\mathrm{hc}\left(i\right)}$

公式5：φ_ct(i)＝φ_cc(i)×(1-C_cf(i))+φ_xa(i)×C_cf(i)

公式6 ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ct}}=\left\{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\right[\frac{\mathrm{hc}\left(i\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\left(\mathrm{hc}\left(i\right)\right)}\×{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ct}}\left(i\right)\left]\right\}/n$

公式7：V_c＝A_c×H_c×φ_ct

其中，n是洞穴层含有的井的数量，

m是第k井含有的洞穴的数量，

hc(i)是单个洞穴的高度，

H_d(k)是该第k井的储层厚度，

H_d是储层平均厚度，

H₀是油气柱高度，

N/G(k)是第K井的洞穴发育净毛比，

是洞穴层发育平均净毛比，

H_c是洞穴层平均高度，

hcc(i)是单个洞穴的未充填高度，

hc(i)是单个洞穴的高度，

C_cf(i)是单个洞穴的充填系数，

φ_cc(i)是单个洞穴未充填部分的孔隙度，

φ_ca(i)是单个洞穴充填部分的孔隙度，

φ_ct(i)是单个洞穴的孔隙度，

φ_ct是洞穴层平均有效孔隙度，

V_c是洞穴层有效体积，

A_c是洞穴层在储层顶面的投影面积。

其中，储量估算区域确定后，油气柱高度H₀可根据录井油气显示数据、测井水层判别数据和油气测试数据进行确定，是油气井测试证实的纯油气层底界与储量估算层顶面之间的距离，一般以多数井测试纯油层底界的平均值为取值标准。

其中，所述洞穴层在储层顶面的投影面积A_c可根据H₀通过计算得出，具体为，基于三维地震勘探地震波数据，利用对洞穴型储层敏感的地震储层预测属性方法(如地震反射波属性参数估算)，以油柱高度H₀为预测区间，以模型正演和单井油柱高度确定洞穴型储层门槛值，进而求取洞穴层在储层顶面的投影面积A_c。

其中，根据钻井工程中放空段长度数据、地球物理测井数据，确定每个洞穴的高度hc(i)，根据钻井工程揭示确定第k井的储层厚度H_d(k)以及储层平均厚度H_d，再将第k井上的洞穴高度hc(i)之和除以钻井揭示该井的储层厚度H_d(k)与油气柱高度H₀中的最小值，得到第k井的洞穴发育净毛比N/G(k)，然后利用加权平均法(具体如上述公式2)求取洞穴层发育平均净毛比再将得到的洞穴层发育平均净毛比乘以油气柱高度H₀，即得出洞穴层平均高度H_c。

其中，根据钻井工程参数以及地球物理测井数据可以确定单个洞穴的未充填高度hcc(i)、单个洞穴未充填部分的孔隙度φ_cc(i)、单个洞穴充填部分的孔隙度φ_ca(i)，根据上述公式4计算出单个洞穴的充填系数C_cf(i)，带入公式5中计算得到单个洞穴的孔隙度φ_ct(i)，进而采用加权平均法求出洞穴层平均有效孔隙度φ_ct。

最后，根据求得的洞穴层平均有效孔隙度φ_ct、洞穴层平均高度H_c以及洞穴层在储层顶面的投影面积A_c，带入公式7中计算得到估算区域的洞穴型储层有效体积V_c。

综上，本申请所述的储层有效体积通过钻井工程参数、地球物理测井数据、地球物理勘探地震发射波属性参数以确定碳酸盐岩洞穴在储层顶面投影面积A_c、平均发育高度H_c和平均有效孔隙度φ_ct，进而根据公式V_c＝A_c×H_c×φ_ct算出洞穴型储层有效体积V_c。

附图说明

图1为确定洞穴层投影面积示意图；

图2为确定单个洞穴高度示意图；

图3为确定洞穴层平均高度示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例结合图1-3对碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法进行详细说明：

利用公式V_c＝Ａ_c×H_c×φ_ct可进行有效体积V_c的计算，而如何根据钻井工程参数、地球物理测井数据、地球物理勘探地震反射波属性参数确定得出更合理的且适于洞穴型储层的该公式中的洞穴层在储层顶面的投影面积A_c、洞穴层平均高度H_c、洞穴层平均有效孔隙度φ_ct三个参数是本发明的关键。

首先，确定洞穴型储量估算区域后，根据录井油气显示数据、测井水层判别数据和油气测试数据可以确定洞穴层油气柱高度H₀，该油气柱高度H₀是油气井测试证实的纯油气层底界与储量估算层顶面之间的距离(如图3所示)，一般以多数井测试纯油层底界的平均值为取值标准。

其次，油气柱高度H₀确定后，基于三维地震勘探地震波数据，利用对洞穴型储层敏感的地震储层预测属性方法(如地震反射波属性参数估算)，以油柱高度H₀为预测区间，以模型正演和单井油柱高度确定洞穴型储层门槛值，进而求取洞穴层在储层顶面的投影面积A_c。通过上述方法求取投影面积A_c是本领域技术人员的惯用手段，也可参考“洞穴形态量计解析，张远海，韩道山，邓亚东，2008，中国岩溶，27(2)：151-157”一文中的相关详细记载，在此不再赘述。

然后，根据钻井工程中放空段长度数据、地球物理测井数据，确定单个洞穴的高度hc(i)，根据钻井工程揭示确定第k井的储层厚度H_d(k)及储层平均厚度H_d，如图3所示，洞穴型储层具有多个井(如n个井，n取自然数)，第k个井上串有m个洞穴(m取自然数)，则第k井的洞穴发育净毛比N/G(k)就应为第k井上的m个洞穴高度hc(i)之和除以钻井揭示该第k井的储层厚度H_d(k)与前述的油气柱高度H₀中的最小值(即，min{H_d(k)，H₀})，具体公式如 $N/G\left(k\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^m\left(\mathrm{hc}\left(i\right)\right)}{\min \{H_d\left(k\right),H_0\}}$ 进而利用加权平均法(具体公式如 $\stackrel{\‾}{N/G}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n(N/G\left(k\right)\×H_d)}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^n\left(\min \right\{H_d\left(k\right),H_0\left\}\right)}$ )求取得到洞穴层发育平均净毛比，再将得到的洞穴层发育平均净毛比乘以油气柱高度H₀，即得出洞穴层平均高度H_c(具体公式如： $H_c=\stackrel{\‾}{N/G}\×H_o$ )。

最后，确定洞穴层平均有效孔隙度φ_ct。首先，申请人根据钻井工程参数以及地球物理测井数据确定得到单个洞穴的未充填高度hcc(i)，结合已经得知的单个洞穴的高度hc(i)，得到单个洞穴的充填高度hca(i)＝hc(i)-hcc(i)，进而计算单个洞穴的充填系数C_cf(i)(即公式：)，根据钻井工程参数以及地球物理测井数据确定得到单个洞穴未充填部分的孔隙度φ_cc(i)、单个洞穴充填部分的孔隙度φ_ca(i)，再根据以下公式计算单个洞穴的孔隙度φ_ct(i)，φ_ct(i)＝φ_cc(i)×(1-C_cf(i))+φ_ca(i)×C_cf(i)再利用加权平均法(具体为： ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ct}}=\left\{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\right[\frac{\mathrm{hc}\left(i\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\left(\mathrm{hc}\left(i\right)\right)}\×{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ct}}\left(i\right)\left]\right\}/n$ )计算洞穴层平均有效孔隙度φ_ct。

如此，根据钻井工程参数、地球物理测井数据一级地球物理勘探地震反射波属性参数分别确定投影面积A_c、洞穴层平均高度H_c、洞穴层平均有效孔隙度φ_ct三个参数后，带入公式V_c＝Ａ_c×H_c×φ_ct中，即得到碳酸盐岩洞穴型储层的有效体积。

以下以塔里木盆地塔河油田的S66单元为例具体说明。首先，根据实钻井揭示的储集体纵向分布特点，大约在距离T₇ ⁴面40m、120m以下各有一段储集体欠发育或相对致密段，储集体可以大致分为3段(C1、C2、C3段)，具体针对C1段洞穴型储集体层进行说明。根据高精度3维地震资料解释确定的C1段洞穴型储集体的估算区域。由于储集体非均质分布，同时储集体的有效储集空间差异性很大，油气在洞穴层中的充注存在较大差异，不同井点区域的油水关系复杂，难得有相对统一的油水界面。首先确定单井揭示的油层底界：①能确定有油水界面的以油水界面为底，②没有钻达油水界面的以完钻井深为底。确定储集体内的各单井的油层底界后，本领域技术人员以多数井的油层底界取平均值作为C1储集体的油层底界，其与C1储集体的储层顶界之间的距离就为本C1段洞穴型储集体层的油气柱高度H₀，从而计算出油气柱高度H₀为20.6m。

油气柱高度H₀确定后，基于三维地震勘探地震波数据，利用地震反射波属性参数估算，以油柱高度H₀为预测区间，以模型正演和单井油柱高度确定洞穴型储层门槛值，进而求取C1段储集体在储层顶面的投影面积A_c为0.45Km²。

其次，根据钻井工程中放空段长度数据、地球物理测井数据，确定单个洞穴的高度hc(i)，根据钻井工程揭示确定C1段内各单井的储层厚度H_d(k)及储层平均厚度H_d，根据公式1 $N/G\left(k\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^m\left(\mathrm{hc}\left(i\right)\right)}{\min \{H_d\left(k\right),H_0\}}$ 求取各单井的洞穴发育净毛比N/G(k)。再根据公式2 $\stackrel{\‾}{N/G}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n(N/G\left(k\right)\×H_d)}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^n\left(\min \right\{H_d\left(k\right),H_0\left\}\right)}$ 求取得到C1段储集体的发育平均净毛比为43.7％。再将该发育平均净毛比乘以油气柱高度H₀，即得出该C1段储集体的平均高度H_c为9m。

然后，根据钻井工程参数以及地球物理测井数据确定得到单个洞穴的未充填高度hcc(i)，结合已经得知的单个洞穴的高度hc(i)，根据公式hca(i)＝hc(i)-hcc(i)得到单个洞穴的充填高度hca(i)，进而根据公式计算单个洞穴的充填系数C_cf(i)，根据钻井工程参数以及地球物理测井数据确定得到单个洞穴未充填部分的孔隙度φ_cc(i)、单个洞穴充填部分的孔隙度φ_ca(i)，再根据公式φ_ct(i)＝φ_cc(i)×(1-C_cf(i))+φ_ca(i)×C_cf(i)计算得到单个洞穴的孔隙度φ_ct(i)，最后根据公式 ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ct}}=\left\{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\right[\frac{\mathrm{hc}\left(i\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\left(\mathrm{hc}\left(i\right)\right)}\×{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ct}}\left(i\right)\left]\right\}/n$ 计算得到C1段储集体的平均有效孔隙度φ_ct为43.7％。

最后，根据公式V_c＝A_c×H_c×φ_ct计算得到C1段储集体的有效体积V_c为2.43×10₆m₃。

采用与上述求取C1段储集体的有效体积相同的方法求取得到C2段储集体和C3段储集体的有效体积，再结合原油密度为0.993g/cm³，计算得到S66单元的静态储量为408×10⁴t。

同时利用物质平衡法对S66单元进行了精确度较高的动态储量计算得到S66单元的动态储量为534×10⁴t，可以看出，本发明所述方法计算得到的静态储量能够达到物质平衡法动态地质储量的70％以上，再根据目前S66单元的累计产油量和采出程度分析，本发明的静态碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法对地质储量计算结果具有较高的可靠度。

综上所述，本发明提供一种碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法，克服了现有的套用碎屑岩油藏的储量计算参数方法来确定缝洞型油藏的储量计算参数的不适用性，改善现有的使用静态法计算参数具有较大不确定性的缺陷，为合理估算碳酸盐岩缝洞型油气藏地质储量及制定勘探开发部署方案提供一个合理的依据。

如上所述，可较好的实现本发明。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法，其特征在于，通过以下公式计算得出：

公式1： $N/G\left(k\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^m\left(\mathrm{hc}\left(i\right)\right)}{\min \{H_d\left(k\right),H_0\}}$

公式2： $\stackrel{\‾}{N/G}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^n(N/G\left(k\right)\×H_d)}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^n\left(\min \right\{H_d\left(k\right),H_0\left\}\right)}$

公式3： $H_c=\stackrel{\‾}{N/G}\×H_o$

公式4： $C_{\mathrm{cf}}\left(i\right)=\frac{\mathrm{hc}\left(i\right)-\mathrm{hcc}\left(i\right)}{\mathrm{hc}\left(i\right)}$

公式5：φ_ct(i)＝φ_cc(i)×(1-C_cf(i))+φ_ca(i)×C_cf(i)

公式6： ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ct}}=\left\{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\right[\frac{\mathrm{hc}\left(i\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\left(\mathrm{hc}\left(i\right)\right)}\×{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ct}}\left(i\right)\left]\right\}/n$

公式7：V_c＝A_c×H_c×φ_ct

其中，n是洞穴层含有的井的数量，

m是第k井含有的洞穴的数量，

hc(i)是单个洞穴的高度，

H_d(K)是该第k井的储层厚度，

H_d是储层平均厚度，

H₀是油气柱高度，

N/G(k)是第K井的洞穴发育净毛比，

是洞穴层发育平均净毛比，

H_c是洞穴层平均高度，

hcc(i)是单个洞穴的未充填高度，

hc(i)是单个洞穴的高度，

C_cf(i)是单个洞穴的充填系数，

φ_cc(i)是单个洞穴未充填部分的孔隙度，

φ_ca(i)是单个洞穴充填部分的孔隙度，

φ_ct(i)是单个洞穴的孔隙度，

φ_ct是洞穴层平均有效孔隙度，

V_c是洞穴层有效体积，

A_c是洞穴层在储层顶面的投影面积。

2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法，其特征在于，所述油气柱高度H₀能够根据录井油气显示数据、测井水层判别数据以及油气测试数据确定得到。

3.根据权利要求1所述的碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法，其特征在于，所述洞穴层在储层顶面的投影面积A_c按照以下方法进行计算得到：

1)根据录井油气显示数据、测井水层判别数据以及油气测试数据确定得到油气柱高度H₀，

2)基于三维地震勘探地震波数据，采用地震反射波属性参数估算法，以油柱高度H₀为预测区间，以模型正演和单井油柱高度确定洞穴型储层门槛值，求取得到洞穴层在储层顶面的投影面积A_c。

4.根据权利要求1所述的碳酸盐岩洞穴型储层有效体积估算方法，其特征在于，所述每个洞穴的高度hc(i)、第k井的储层厚度H_d(k)、储层平均厚度H_d、单个洞穴的未充填高度hcc(i)、单个洞穴未充填部分的孔隙度φ_cc(i)以及单个洞穴充填部分的孔隙度φ_ca(i)均是通过钻井工程参数和/或地球物理测井数据进行确定得到的。