CN104806232A - 一种确定碳酸盐岩储层孔隙度下限的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油天然气勘探开发领域，尤其涉及一种确定碳酸盐储层孔隙度下限的方法。本发明引入了总含水饱和度S_WT与泥岩束缚水饱和度S_WB，其计算结果的准确性依赖于D_dry与D_wet关键参数的选取。本发明利用TH、K比分析矿物成分，以此作为干粘土密度值的选择依据，利用井眼规则、岩性、厚度、测井响应均稳定的纯泥岩层作为湿泥岩密度值。依据累积油气体积与孔隙度的关系确定储层孔隙度下限。本发明相对于利用体积模型计算含水饱和度来得出储层油气饱和度更为准确。采用自然伽马能谱测井所得Th和K的比值，分析粘土矿物的成分，选取适当的理论密度值作为干粘土的密度即干泥岩密度，能够更直接地获取数据，使得最终结果真实可靠。

Description

一种确定碳酸盐岩储层孔隙度下限的方法

技术领域

本发明属于石油天然气勘探开发领域，尤其涉及一种确定碳酸盐储层孔隙度下限的方法。

背景技术

储层的物性下限的确定是影响储量计算结果的一个重要因素,是直接关系到勘探、开发决策的一个关键问题,也是目前储层研究的难点之一。通常用于描述储层的物性参数有孔隙度、渗透率、含水饱和度、喉道半径等,其中孔隙度具有直观和易于确定的优点，因此，一般采用孔隙度下限表征储层的物性下限。碳酸盐岩储层与常规碎屑岩储层在孔隙结构和地球物理响应特征上有着很大的区别，碳酸盐岩储层是由固着生物所形成的原地沉积的碳酸盐岩建造，碳酸盐岩储层的岩石组分由于更易受后期成岩作用的影响，且基本不经过搬运与分选，因此使其储集空间演化复杂，孔隙类型多样，横向变化快，非均质性强，同一储层内往往存在多种类型的孔隙。由于碳酸盐岩储层具有诸多不确定因素，现有技术对于碳酸盐岩储层孔隙度下限值如何计算并未进行深入准确的研究。随着油气勘探程度的不断提高，对有效储层采出工业物性下限的准确性要求越来越高，现有技术方法已经不能满足要求，需要发展更为准确的有效储层采出工业物性下限求取技术。

发明内容

为了方便地描述本发明的内容，首先对本发明中使用的术语进行定义。

自然伽马能谱测井：自然伽马能谱测井(natural gamma-ray spectral logging)是按不同能量范围记录自然伽马射线的一种测井方法。因为地层放出的伽马射线大多数是由三种放射性同位素——钾、钍、铀衰变产生的，所以自然伽马能谱测井可以给出地层中钾、钍、铀的含量。

应力敏感性：应力敏感性是指多孔介质孔隙体积(孔隙度)、渗透率随有效应力变化的该变量。

累积频率：累积频率(cumulative frequency，CFRE)指相同孔隙频率的油气累积体积之和，分别占连通油气孔隙体积的比率，按照孔隙度从大到小的顺序进行累加。

本发明为克服现有技术的不足，提出了一种确定碳酸盐岩储层孔隙度下限的方法，具体步骤如下:

S1、获取地层总孔隙度PORT＝POR+POR_sh×V_sh，其中，POR为有效孔隙度，POR_sh为泥岩孔隙度，V_sh为泥质含量；

S2、获取总含水饱和度S_WT＝S_W(1-S_WB)+S_WB，其中，S_WB为泥岩束缚水饱和度，S_W为含水饱和度；

S3、利用连通油气孔隙体积CHCPV与孔隙度的关系确定孔隙度下限，具体为：

S31、确定CHCPV的值，其中，Φ_i为第i个采样点的孔隙度，N为采样总点数，i＝1,2,3,...,N，ΔΗ_i为第i个采样点与第i+1个采样点之间的间距；

S32、采用油气孔隙体积累积法的累积频率对孔隙度的应力敏感性进行反复试验，确定合理的累积频率对应的物性参数作为截止值下限，即孔隙度下限，其中，累计频率CFRE为：

$\mathrm{CFRE}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_1}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_M\×{\mathrm{\ΔH}}_i)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_2}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_{M-K}\×{\mathrm{\ΔH}}_i)+----+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_n}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_K\×{\mathrm{\ΔH}}_i)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_i\×{\mathrm{\ΔH}}_i)},$ f₁为累积油气体积计算中Φ_M出现的次数、f₂为累积油气体积计算中Φ_M-K出现的次数、f_n为累积油气体积计算中Φ_K出现的次数，Φ_M＝0.03dec为最大孔隙度，Φ_K＝0.005dec为最小孔隙度。

进一步地，S1所述POR_sh的计算公式如下：其中，D_wet为饱含束缚水的泥岩密度值，D_f为流体密度值，D_dry为干泥岩密度值。

进一步地，所述D_dry是根据自然伽马能谱测井所获得的Th和K的比值，分析粘土矿物的成分，选取适当的理论密度值作为干粘土的密度即干泥岩密度。

进一步地，所述D_wet为测井区域的纯泥岩层测得，所述纯泥岩层区域内多口井的井眼规则，所述纯泥岩层区域的岩性，厚度，测井响应稳定。

本发明的有益效果是：

在泥质含量相对较多的储层段中，引入总含水饱和度参数和泥岩束缚水饱和度用以分析泥岩束缚水饱和度，相对于利用体积模型计算含水饱和度来得出储层油气饱和度更为准确。

采用自然伽马能谱测井所得Th和K的比值，分析粘土矿物的成分，选取适当的理论密度值作为干粘土的密度即干泥岩密度，能够更直接地获取数据，使得最终结果真实可靠。

附图说明

图1是本发明的方法确定孔隙度下限示意图。

图2是XS1井2950-3060米测井处理成果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行描述。

DZ油田X碳酸盐岩储层非均匀性强，根据1702个岩心样本点统计表明，X碳酸盐岩储层平均孔隙度8.859％，平均渗透率3.291mD，属特低孔低渗储层。

S1、获取地层总孔隙度PORT＝POR+POR_sh×V_sh，其中，POR为有效孔隙度，POR_sh为泥岩孔隙度，V_sh为泥质含量，D_wet为饱含束缚水的泥岩密度值，D_f为流体密度值，D_dry为干泥岩密度值，所述D_dry是根据自然伽马能谱测井所获得的Th和K的比值，分析粘土矿物的成分，选取适当的理论密度值作为干粘土的密度即干泥岩密度，所述D_wet为测井区域的纯泥岩层测得，所述纯泥岩层区域内多口井的井眼规则，所述纯泥岩层区域的岩性，厚度，测井响应稳定。粘土孔隙常被粘土束缚水所占据，在泥质含量较大的储层中，粘土孔隙度的存在对含油气饱和度的计算有一定的影响，它表现为粘土束缚水含量较大时，若不考虑其影响，利用体积模型计算的含油气饱和度值比实际参数偏大。

依据DZ油田X碳酸盐岩储层的测井数据，提取储层段的Th、K值，利用所述Th、K的比值在粘土矿物识别图版中的分布位置对其粘土矿物发育类型进行了判别。分析发现，X碳酸盐岩储层粘土矿物类型为伊蒙混层，发育少量高岭石和绿泥石。结合粘土矿物理论密度值，如表1，选取2.89g/cm3作为X碳酸盐岩储层的干粘土密度值。

表1 粘土矿物理论密度值

矿物种类	Dwet(g/cm3)	Ddry(g/cm3)
			高岭石	2.42	2.96
绿泥石	2.77	3.39
			伊利石	2.53	2.90
蒙脱石	2.12	2.88

根据资料显示，X碳酸盐岩储层10口井纯泥岩段密度值均较稳定，都集中在同一值域区间，且主峰值一致，因此，可将2.25g/cm3作为湿泥岩的密度值D_wet，进而参与泥岩束缚水饱和度与总含水饱和度的计算。在此基础上，计算的总孔隙度、泥岩束缚水饱和度与总含水饱和度，能有效解决泥质含量较重的含油饱和度偏高的问题，这为利用累积油气体积法确定X储层孔隙度下限起到至关重要的作用。

S2、获取总含水饱和度S_WT＝S_W(1-S_WB)+S_WB，其中，S_WB为泥岩束缚水饱和度，S_W为含水饱和度。

S3、利用连通油气孔隙体积CHCPV与孔隙度的关系确定孔隙度下限，具体为：

S31、确定CHCPV的值，其中，Φ_i为第i个采样点的孔隙度，N为采样总点数，i＝1,2,3,...,N，ΔΗ_i为第i个采样点与第i+1个采样点之间的间距；

S32、采用油气孔隙体积累积法的累积频率对孔隙度的应力敏感性进行反复试验，确定合理的累积频率对应的物性参数作为截止值下限，即孔隙度下限，其中，累计频率CFRE为：

$\mathrm{CFRE}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_1}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_M\×{\mathrm{\ΔH}}_i)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_2}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_{M-K}\×{\mathrm{\ΔH}}_i)+----+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_n}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_K\×{\mathrm{\ΔH}}_i)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_i\×{\mathrm{\ΔH}}_i)},$ f₁为累积油气体积计算中Φ_M出现的次数、f₂为累积油气体积计算中Φ_M-K出现的次数、f_n为累积油气体积计算中Φ_K出现的次数，Φ_M＝0.03dec为最大孔隙度，Φ_K＝0.005dec为最小孔隙度。

采用油气孔隙体积累积法的累积频率对孔隙度的应力敏感性进行反复试验，确定合理的累积频率对应的物性参数作为截止值下限，即孔隙度下限。一般来说用来进行油气孔隙体积累积的物性参数步长每增加1时，所述油气孔隙体积的累积频率的变化不大于1％，或者所述油气孔隙体积的累积频率每变化1％时所述油气孔隙体积的物性参数的变化不超过使用的步长值，可以认为参数应力敏感性接近极值或接近截止值下限，可取此时频率数对应的物性参数值作为截止值下限。如图1所示。

根据油气孔隙体积累积曲线特征，X碳酸盐岩储层取累积频率为97％对应的孔隙度作为截止值下限，综合分析认为X碳酸盐岩储层的孔隙度下限为6.5％，如图1所示。

利用累积油气体积法确定的储层孔隙度下限，发现了DZ地区的高含有机质油层(原解释干层)，对整个区域储层进行研究，最终确定X碳酸盐岩储层为纵向上储层连续分布的整装油藏。以XS1井2965-3048米高含有机质油层为例。

如图2所示，XS1井2965-3048米，岩性为云质灰岩，测井曲线特征反映该储层为孔隙型储层，储层物性较差，总伽马较高，约20-40API，无铀伽马较低，约5API，深电阻率绝对值相对较高，约10Ω.m，岩心薄片分析资料反映该储层泥质含量较低，有机质含量较高，因此，区域上具有类似曲线特征，可近似判断为高含有机质，但此类层渗透性相对较差。

XS1井2965-3048米287个岩心薄片样本点统计分析表明，该段地层岩石组分:Dolomite:3.03％；Limestone:87.56％；Vsh:1.117％；Pyrite:1.65％；POR:6.643％，测井计算的平均孔隙度为6.78％。因此，依据X碳酸盐岩储层原研究确定的孔隙度为8％的孔隙度下限，XS1井2965-3048米原解释为干层。通过累积油气体积法确定的孔隙度下限为6.5％，经分析将2972-2989米解释了两个差油层，3029-3049米解释了一个油层和两个差油层。完井后，对XS1井进行酸压系统测试，XS1井2976-2988米酸压获得产量148bbl/d，3035-3047米酸压获得产量304.14bbl/d。

Claims (4)

1.一种确定碳酸盐岩储层孔隙度下限的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取地层总孔隙度PORT＝POR+POR_sh×V_sh，其中，POR为有效孔隙度，POR_sh为泥岩孔隙度，V_sh为泥质含量；

S2、获取总含水饱和度S_WT＝S_W(1-S_WB)+S_WB，其中，S_WB为泥岩束缚水饱和度，S_W为含水饱和度；

S3、利用连通油气孔隙体积CHCPV与孔隙度的关系确定孔隙度下限，具体为：

S31、确定CHCPV的值，其中，Φ_i为第i个采样点的孔隙度，N为采样总点数，i＝1,2,3,...,N，ΔΗ_i为第i个采样点与第i+1个采样点之间的间距；

S32、采用油气孔隙体积累积法的累积频率对孔隙度的应力敏感性进行反复试验，确定合理的累积频率对应的物性参数作为截止值下限，即孔隙度下限，其中，累计频率CFRE为：

$\mathrm{CFRE}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_1}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_M\×{\mathrm{\ΔH}}_i)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_2}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_{M-K}\×{\mathrm{\ΔH}}_i)+----+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{f_n}((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_K\×{\mathrm{\ΔH}}_i)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N((1-{\left(S_{\mathrm{WT}}\right)}_i)\×{\mathrm{\Φ}}_i\×{\mathrm{\ΔH}}_i)},$ f₁为累积油气体积计算中Φ_M出现的次数、f₂为累积油气体积计算中Φ_M-K出现的次数、f_n为累积油气体积计算中Φ_K出现的次数，Φ_M＝0.03dec为最大孔隙度，Φ_K＝0.005dec为最小孔隙度。

2.根据权利要求1所述的一种确定碳酸盐岩储层孔隙度下限的方法，其特征在于：S1所述POR_sh的计算公式如下：其中，D_wet为饱含束缚水的泥岩密度值，D_f为流体密度值，D_dry为干泥岩密度值。

3.根据权利要求2所述的一种确定碳酸盐岩储层孔隙度下限的方法，其特征在于：所述D_dry是根据自然伽马能谱测井所获得的Th和K的比值，分析粘土矿物的成分，选取适当的理论密度值作为干粘土的密度即干泥岩密度。

4.根据权利要求2所述的一种确定碳酸盐岩储层孔隙度下限的方法，其特征在于：所述D_wet为测井区域的纯泥岩层测得，所述纯泥岩层区域内多口井的井眼规则，所述纯泥岩层区域的岩性，厚度，测井响应稳定。