CN104833789B - 利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法，该方法包括：根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型；根据计算模型、采样井的邻井的各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率，计算邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；根据致密砂岩气藏在不同深度成藏动态演化中的动力条件和孔隙度变化，建立各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型；根据各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型和邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径，预测邻井的各储层致密砂岩气水分布特征和产出状态。上述技术方案可以预测致密砂岩气藏气水分布和产出状态，提高了油气钻探成功率。
Description
技术领域
本发明涉及油气资源勘探技术领域，特别涉及一种利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法。
背景技术
目前，国内外学者认识到微观孔隙结构对气水分布具有重要控制作用，气水分布与储层致密、非均质性强有关，相对高孔高渗储集体含气，而低孔低渗储集体则含水，但从微观机制上阐明微观孔隙结构对流体性质分布的控制作用，以及流体性质及分布对复杂气水分布关系和产出状态的研究和预测却很薄弱，特别是致密砂岩储层微观孔隙结构对气水分布关系的科学问题至今尚无相关的报道。
对于致密砂岩气藏，由于在微观机制上没有解决复杂气水分布的变化规律这一急需解决的科学问题，这就导致了对致密砂岩气藏不能进行客观的、科学的定量预测和有效的综合评价，严重影响了这类非常规气藏的勘探和开发效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法，用以对致密砂岩气藏进行定量预测和有效的综合评价，该方法包括：
根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型；
根据计算模型、采样井的邻井的各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率，计算邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；
根据致密砂岩气藏在不同深度成藏动态演化中的动力条件和孔隙度变化，建立各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型；
根据各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型和邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径，预测邻井的各储层致密砂岩气水分布特征和产出状态；
各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型包括：
当天然气成藏过程中浮力大于毛细管阻力时，以浮力为主，表现为自由水，对应的孔喉中值半径大于1.0μm，致密砂岩样品对应深度储层产气或产水；
当天然气成藏过程中运移动力小于运移阻力时，表现为毛细管水和束缚水，对应的孔喉中值半径介于0.1～1.0μm之间，致密砂岩样品对应深度储层产气但不产水；
当致密砂岩储层内仅以扩散力为主，对应的孔喉中值半径小于0.1μm，表现为束缚水，致密砂岩样品对应深度储层产气不产水或为干层。
在一个实施例中，孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型为：
lg(r)＝1.6634×lg(φ)+0.7077×lg(K)-1.98；
其中，r为致密砂岩样品的孔喉中值半径，φ为致密砂岩样品的孔隙度，K为致密砂岩样品的渗透率。
在一个实施例中，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据铸体薄片、高压压汞和场发射扫描电镜实验资料，对采样井的各储层致密砂岩样品进行微观孔隙结构的观测，判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径。
在一个实施例中，判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径包括：
根据毛细管压力曲线，判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；孔喉中值半径为毛细管压力曲线上饱和度中值压力对应的孔喉半径。
在一个实施例中，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据各储层致密砂岩样品的实测资料，确定各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率。
在一个实施例中，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据各储层致密砂岩样品的测井资料，计算各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率。
本发明实施例通过技术方案：首先，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型；其次，根据计算模型、采样井的邻井的各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率，计算邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；再次，根据致密砂岩气藏在不同深度成藏动态演化中的动力条件和孔隙度变化，建立各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型；最后，根据各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型和邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径，预测邻井的各储层致密砂岩气水分布特征和产出状态，可以预测致密砂岩气藏气水分布和气水产出状态，为油气资源勘探提供了一种可行的技术方法，降低了油气勘探的风险，提高了油气钻探的成功率，具有广泛的适用性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的孔喉中值半径拟合关系示意图；
图3是本发明实施例中的各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型；
图4是本发明实施例中的川西坳陷侏罗系蓬莱镇组气水产能分布图；
图5是本发明实施例中的川西坳陷侏罗系蓬莱镇组气水连井剖面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1是本发明实施例中利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
步骤101：根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型；
步骤102：根据计算模型、采样井的邻井的各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率，计算邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；
步骤103：根据致密砂岩气藏在不同深度成藏动态演化中的动力条件和孔隙度变化，建立各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型；
步骤104：根据各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型和邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径，预测邻井的各储层致密砂岩气水分布特征和产出状态。
本发明实施例通过技术方案：首先，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型；其次，根据计算模型、采样井的邻井的各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率，计算邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；再次，根据致密砂岩气藏在不同深度成藏动态演化中的动力条件和孔隙度变化，建立各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型；最后，根据各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型和邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径，预测邻井的各储层致密砂岩气水分布特征和产出状态，可以预测致密砂岩气藏气水分布和气水产出状态，为油气资源勘探提供了一种可行的技术方法，降低了油气勘探的风险，提高了油气钻探的成功率，具有广泛的适用性。
在一个实施例中，上述孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型为：
lg(r)＝1.6634×lg(φ)+0.7077×lg(K)-1.98；
其中，r为致密砂岩样品的孔喉中值半径，φ为致密砂岩样品的孔隙度，K为致密砂岩样品的渗透率。
在一个实施例中，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据铸体薄片、高压压汞和场发射扫描电镜实验资料，对采样井的各储层致密砂岩样品进行微观孔隙结构的观测，判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径。
在一个实施例中，判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径包括：
根据毛细管压力曲线，判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；孔喉中值半径为毛细管压力曲线上饱和度中值压力对应的孔喉半径。
在一个实施例中，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据各储层致密砂岩样品的实测资料，确定各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率。
在一个实施例中，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据各储层致密砂岩样品的测井资料，计算各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率。
在一个实施例中，各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型包括：
当天然气成藏过程中浮力大于毛细管阻力时，以浮力为主，表现为自由水，对应的孔喉中值半径大于1.0μm，致密砂岩样品对应深度储层产气或产水；
当天然气成藏过程中运移动力小于运移阻力时，表现为毛细管水和束缚水，对应的孔喉中值半径介于0.1～1.0μm之间，致密砂岩样品对应深度储层产气但不产水；
当致密砂岩储层内仅以扩散力为主，对应的孔喉中值半径小于0.1μm，表现为束缚水，致密砂岩样品对应深度储层产气不产水或为干层。
下面再以实例来进行说明，以便于理解如何实施本发明。
应用实例区以四川盆地川西坳陷侏罗系致密砂岩储层为解剖对象,川西坳陷位于我国四川盆地西部，总勘探面积约1.05×104km2，它是致密砂岩气藏资源富集的主要区域之一。侏罗系主要发育岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩，以粒间孔及次生溶孔为主，其为典型的孔隙型储层，侏罗系致密砂岩储层自下而上主要包括沙溪庙组、遂宁组、蓬莱镇组。从物性统计上来看，侏罗系各储层之间差异较大，蓬莱镇组下部分、上沙溪庙组及下沙溪庙组的储层物性明显要好于侏罗系其它各层位。试气资料统计表明，在平面上，同一井区有的井只产气，而有些井气水同产；纵向上，同一层位，高部位产水，低部位亦产水，气藏分布表现出极强的非均质性的特点。因此，如果能对致密砂岩气藏气水分布和产出状态进行研究，其结果对致密砂岩气藏勘探开发提供重要的参考依据，对提高天然气钻探成功率有重大的现实意义。下面进行详细说明。
(1)判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径
根据铸体薄片、高压压汞实验资料，对储层进行微观孔隙结构的观测，并根据毛细管压力曲线判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径，孔喉中值半径为饱和度中值压力P50对应的孔道半径，该数值反映了总的孔隙喉道大小受到岩石的物理、化学成因及随后的任何变化的影响。岩石孔隙度及渗透率大小共同决定孔喉中值半径的大小。
(2)确定致密砂岩储层孔隙度和渗透率
根据致密砂岩样品放入实测资料和测井资料确定出典型井(即采样井，如下表1所示)：知新31井、马沙1井、广金2井、广金5井、广金7井等12口井的致密砂岩储层孔隙度和渗透率。其中，所谓的典型井就是数据全的井，这些井的资料中包括计算所需的孔喉中值半径。具体实施时，既可以通过实际实验测试，也可以通过测井资料的计算，来获得致密砂岩储层孔隙度和渗透率。表1为确定的致密砂岩储层孔隙度、渗透率及相对应的孔喉中值半径。
表1
(3)建立孔喉中值半径与孔隙度和渗透率的计算模型
根据表1所示的数值，建立孔喉中值半径与孔隙度和渗透率的计算模型，根据建立的模型，便可以判断川西坳陷其他地区的致密砂岩气藏的气水关系，该计算模型公式为：
lg(r)＝1.6634×lg(φ)+0.7077×lg(K)-1.98；
其中，r表示致密砂岩样品的孔喉中值半径，φ表示致密砂岩样品的孔隙度，K表示致密砂岩样品的渗透率；
图2是本发明实施例中的孔喉中值半径拟合关系示意图，如图2所示，该模型计算的孔喉中值半径与实际样品的孔喉中值半径数值如表1所示，并遵循如图2所示的变化规律，结果表明，该模型计算的孔喉中值半径与实际样品的孔喉中值半径具有很好的正相关关系，且相关系数高达0.9075(图2中的R2即代表该相关系数)，说明用该计算模型来计算致密砂岩的孔喉中值半径是可行的。另外，图2中所涉及到的“中值半径”即为本发明实施例中提到的“孔喉中值半径”。
(4)建立致密砂岩储层孔隙流体赋存状态的变化模型
根据致密砂岩气藏在成藏动态演化中的动力条件和孔隙度变化，建立如图3所示的致密砂岩储层孔隙流体赋存状态的变化模型。对于致密砂岩气藏，第一阶段，当浮力(F)大于毛细管阻力(Pc)时，以浮力为主，一般对应的孔喉中值半径大于1.0μm，地层水能自由流动不受限制，表现为孔喉中的自由水，呈现出气上水下的特点，测试和开发中产气或产水；第二阶段，随着致密砂岩储层进一步致密化，浮力作用影响非常微弱，当天然气成藏过程中运移动力小于运移阻力时，对应的孔喉中值半径一般介于0.1～1.0μm，地层水就会保存在毛细管孔隙—裂缝中而没有被驱替出去，表现为毛细管水和束缚水，呈现出气水共存和气下水上的赋存状态，测试产气但不产水，但在天然气开采过程中，只有当作用于水的外力超过其毛细管阻力时才能运动，表现出开发过程中先出气后出水；第三阶段，随着致密砂岩储层进一步致密化，对应的孔喉中值半径一般小于0.1μm，储层中地层水全部变为束缚水，储层内仅以扩散力为主，表现出测试产气不产水或为干层。
另外，本发明实施例中提到的赋存状态的含义为：致密砂岩气藏气水相互依存的状态，分布特征和产出状态，如：气水共存或气上水下等等，动力条件的含义为如图3中所示的成藏主动力和阻力等等。
(5)预测致密砂岩储层气水分布特征和产出状态
根据建立的致密砂岩储层孔隙流体赋存状态的变化模型，结合川西坳陷侏罗系地层实际地质条件，预测气水分布特征和产出状态。
首先，对川西地区进行网格均一化，使评价的井(采样井)位均匀的分布在整个川西地区，本次共选取65口井，均匀地分布在整个川西地区，这些井具有实测孔隙度、渗透率及测井综合解释等资料。
其次，根据已建立的孔喉中值半径与孔隙度和渗透率的计算模型和该区域内其他井(邻井)的实测孔隙度及渗透率数值，计算出该区域内其他井(邻井)的对应深度的孔喉中值半径，根据已建立的致密砂岩储层孔隙流体赋存状态的变化模型和对应深度的孔喉中值半径，判断其他井(邻井)的气水分布特征和产出状态，并结合对应深度的测井综合解释数据进行检验。具体地，如图3所示，若求出其他井(邻井)的某储层的致密砂岩样品的孔喉中值半径的值为0.20563，该数值落到了如图3所示的孔喉中值半径介于0.1～1.0μm之间的范围内，那么就可以判断出该致密砂岩储层表现为毛细管水和束缚水，呈现出气水共存和气下水上的赋存状态，测试产气但不产水。
本次检验共有869个数据点，如下所示的表2为部分井数据，并绘制如图4所示的蓬莱镇组产能分布图。同时，还绘制如图5所示的川西地区侏罗系连井剖面图，该剖面图直观地反映气水分布状态，并根据建立的储层孔隙流体赋存状态变化模型进行检验，检验符合率高达87.8％，说明本发明建立的孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型及建立的各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型有很高的适用性。
表2
本发明实施例提供的技术方案：在实例区中选出若干典型井(即采样井)，根据这些典型井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径与孔隙度、渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型，并通过如图2所示的可行性的验证后，利用该计算模型、典型井(即采样井)的邻井(该区域内的其他井)的各储层致密砂岩的实测孔隙度和渗透率，计算其他井的各储层致密砂岩的孔喉中值半径。最后，通过其他井的各储层致密砂岩的孔喉中值半径和各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型，判断典型井(即采样井)的邻井(该区域内的其他井)的各储层致密砂岩气水分布特征和产出状态。
通过本发明实施例通过技术方案达到的有益技术效果为：解决了目前判断致密砂岩气藏气水关系和的关键性难题，可以预测致密砂岩气藏气水分布和气水产出状态，为油气资源勘探提供了一种可行的技术方法，降低了油气勘探的风险，提高了油气钻探的成功率，具有广泛的适用性，为当前油气勘探提供了重要的技术支撑。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法，其特征在于，包括：
根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型；
根据所述计算模型、采样井的邻井的各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率，计算所述邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；
根据致密砂岩气藏在不同深度成藏动态演化中的动力条件和孔隙度变化，建立各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型；
根据所述各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型和邻井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径，预测邻井的各储层致密砂岩气水分布特征和产出状态；
所述各储层致密砂岩气水赋存状态的变化模型包括：
当天然气成藏过程中浮力大于毛细管阻力时，以浮力为主，表现为自由水，对应的孔喉中值半径大于1.0μm，致密砂岩样品对应深度储层产气或产水；
当天然气成藏过程中运移动力小于运移阻力时，表现为毛细管水和束缚水，对应的孔喉中值半径介于0.1～1.0μm之间，致密砂岩样品对应深度储层产气但不产水；
当致密砂岩储层内仅以扩散力为主，对应的孔喉中值半径小于0.1μm，表现为束缚水，致密砂岩样品对应深度储层产气不产水或为干层。
2.如权利要求1所述的利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法，其特征在于，所述孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型为：
lg(r)＝1.6634×lg(φ)+0.7077×lg(K)-1.98；
其中，r为致密砂岩样品的孔喉中值半径，φ为致密砂岩样品的孔隙度，K为致密砂岩样品的渗透率。
3.如权利要求1所述的利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法，其特征在于，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据铸体薄片、高压压汞和场发射扫描电镜实验资料，对采样井的各储层致密砂岩样品进行微观孔隙结构的观测，判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径。
4.如权利要求3所述的利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法，其特征在于，所述判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径包括：
根据毛细管压力曲线，判断各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径；所述孔喉中值半径为所述毛细管压力曲线上饱和度中值压力对应的孔喉半径。
5.如权利要求1所述的利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法，其特征在于，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据所述各储层致密砂岩样品的实测资料，确定各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率。
6.如权利要求1所述的利用致密砂岩微观孔隙结构确定气水关系的方法，其特征在于，根据采样井的各储层致密砂岩样品的孔喉中值半径、孔隙度和渗透率，建立孔喉中值半径与孔隙度、渗透率的计算模型之前，还包括：
根据所述各储层致密砂岩样品的测井资料，计算各储层致密砂岩样品的孔隙度和渗透率。
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2015
- 2015-04-09 CN CN201510165844.6A patent/CN104833789B/zh not_active Expired - Fee Related
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