CN104847340A - 一种水淹层测井定量评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水淹层测井定量评价方法，其包括以下步骤：1)对油田某一深度下的地层段进行非密闭取心，并进行岩石物理实验，得到相关实验参数；2)基于步骤1)中得到的毛管压力曲线、有效孔隙度、有效渗透率，建立J函数；3)计算原始含油饱和度和J函数的关系；4)利用测井仪器对该油田整个地层段进行测量，得到相关实验参数；5)基于有效渗透率和有效孔隙度计算得到整个地层段中J函数和原始含油饱和度的关系；6)基于岩石电阻率和有效孔隙度计算得到整个地层段的测井时含油饱和度；7)根据饱和度差值的分布范围，确定油层是否水淹及水淹级别。本发明准确率高、通用性强、经济性好，可以广泛应用于各种类型水淹层的定量评价中。

Description

一种水淹层测井定量评价方法

技术领域

本发明涉及一种水淹层评价方法，特别是关于一种水淹层测井定量评价方法。

背景技术

在油田的开发过程中，由于地层水推进或注水开发，储层会发生不同程度的水淹，从而导致储层各方面的性质会发生不同程度的变化。为了准确寻找剩余油，提高油田的开发效益，水淹层的测井评价是一项必不可少的工作，并具有十分重要的意义。一般情况下，水淹层的测井评价方法为：首先针对密闭取得的岩心，开展大量丰富的岩石物理实验；然后根据岩石物理实验的数据，建立包括产水率、含油饱和度和储层采出程度等评价参数的岩石物理模型；最后，结合常规测井曲线的响应特征，对水淹层进行定性、半定量或定量的评价。

下面对岩石物理模型中的各评价参数的计算方法进行介绍。对于油、水共渗体系，储层的产水率F_w可近似表示为：

$F_w=\frac{Q_w}{Q_o+Q_w}=\frac{1}{1+A\×\frac{K_{\mathrm{ro}}{\mathrm{\μ}}_w}{K_{\mathrm{rw}}{\mathrm{\μ}}_o}}---\left(1\right)$

其中，Q_w为水的分流量，单位为m³；Q_o为油的分流量，单位为m³；K_rw为水的相对渗透率；K_ro为油的相对渗透率；μ_w为水的粘度，单位为Pa·s；μ_o为油的粘度，单位为Pa·s；A为修正值。

储层饱和度包括储层含水饱和度S_w和储层含油饱和度S_o，储层饱和度的计算方法是根据阿尔奇(Archie)公式建立起来的。阿尔奇公式包括地层因素F和电阻增大系数I两个公式。其中，地层因素F的计算公式为：

其中，R₀为100％饱含地层水时的地层电阻率，单位为Ω·m；R_w为地层水电阻率，单位为Ω·m；a为与岩性有关的比例系数；为有效孔隙度；m为胶结指数。

电阻增大系数I的计算公式为：

$I=\frac{R_t}{R_0}=\frac{b}{S_w^n}---\left(3\right)$

其中，R_t为岩石电阻率，单位为Ω·m；b为与岩性有关的比例系数；S_w为含水饱和度；n为饱和指数。a、b、m和n统称为阿尔奇参数。

联立公式(2)和(3)，便可以得到储层含水饱和度S_w的计算公式为：

进而得到储层含油饱和度S_o的计算公式为：

根据储层含油饱和度，即可得到储层采出程度F_ow的计算公式：

$F_{\mathrm{ow}}=\frac{S_o-S_{\mathrm{or}}}{S_o}---\left(6\right)$

其中，S_or为残余油饱和度。

由上述岩石物理模型中各评价参数的计算公式可知：计算储层产水率F_w的过程中，水的相对渗透率K_rw、油的相对渗透率K_ro、水的粘度μ_w、油的粘度μ_o需岩石物理实验测量得到；计算含油饱和度S_o的过程中，阿尔奇参数a、b、m、n和地层水电阻率R_w也需岩石物理实验测量得到；另外，计算储层采出程度F_ow时，残余油饱和度S_or也需岩石物理实验测量得到。然而，由于密闭取心开展岩石物理实验的费用相对较高，过程相对繁琐，导致上述全部或部分参数不能一一由岩石物理实验测量得到，采用上述方法对水淹层进行评价存在很大困难。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种有效节约成本、简单实用、准确率高的水淹层测井定量评价方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水淹层测井定量评价方法，包括以下步骤：1)对油田某一深度下的地层段进行非密闭取心，并对取得的岩心进行岩石物理实验，得到该深度下的毛管压力曲线以及有效孔隙度有效渗透率K、阿尔奇参数a、b、m、n和地层水电阻率R_w；2)基于毛管压力曲线以及有效孔隙度有效渗透率K，建立J函数：

其中，P_c为毛细管力，单位为MPa；ρ为油的密度；g为重力加速度；H为岩心深度，即岩心所在的地层深度，单位为m；H₀为油藏的油水界面，单位为m；σ为水银的表面张力；θ为水银的润湿接触角；K为有效渗透率，单位为mD；为有效孔隙度；

3)基于毛管压力曲线，得到原始含水饱和度S_wi，建立原始含水饱和度S_wi与J函数之间的关系，并得到原始含油饱和度S_oi和J函数的关系为：

$S_{\mathrm{oi}}=1-S_{\mathrm{wi}}=1-e^{c+d\ln J+x{\left(\ln J\right)}^2+y{\left(\ln J\right)}^3},$

其中，c、d、x和y是原始含水饱和度S_wi与J函数拟合得到的系数；

4)利用测井仪器对该油田整个地层段进行测量，得到整个地层段的有效渗透率K、有效孔隙度岩石电阻率R_t和有效孔隙度5)基于测井仪器中测得的步骤1)中其他没有取心的地层段的有效渗透率K和有效孔隙度得到整个地层段中J函数和原始含油饱和度S_oi的关系；6)基于测井仪器测量得到的该油田整个地层段的岩石电阻率R_t和有效孔隙度计算得到整个地层段的测井时含水饱和度S_wl，从而得到整个地层段的测井时含油饱和度S_ol为：

其中，a、b、m、n为阿尔奇参数，R_w为地层水电阻率，R_t为岩石电阻率，为有效孔隙度；7)计算整个地层段原始含油饱和度S_oi与测井时含油饱和度S_ol的饱和度差值ΔS_o，根据每个油田实际的测试及产液数据来确定不同水淹级别的界限值，从而可以根据饱和度差值ΔS_o的分布范围确定该油层是否水淹及其水淹级别。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于只需对某一深度下的地层段进行非密闭取心，过程简单，有效地节约了成本，具有较强的经济性。2、本发明由于仅需根据岩石物理实验数据，计算原始含油饱和度和测井时含油饱和度即可，无需开展大量的岩石物理实验数据一一计算常规水淹层评价的多个参数，极大的简化了评价方法，有效提高了评价效率。3、本发明由于采用通过原始含油饱和度和测井时含油饱和度差值进行水淹层定量评价，评价准确性高且简单实用。本发明可以广泛应用于水淹层的定量评价中。

附图说明

图1是采用本发明对某油田A井水淹层测井定量评价成果图

图2是采用本发明对某油田B井水淹层测井定量评价成果图

图3是采用本发明对某油田C井水淹层测井定量评价成果图

图4是采用本发明对某油田D井水淹层测井定量评价成果图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明一种水淹层测井定量评价方法，包括以下步骤：

1)对油田某一深度下的地层段进行非密闭取心，并对取得的岩心进行岩石物理实验，得到该深度下的毛管压力曲线以及有效孔隙度有效渗透率K、阿尔奇参数a、b、m、n和地层水电阻率R_w。

2)基于毛管压力曲线以及有效孔隙度有效渗透率K，建立J函数：

式中，P_c为毛细管力，单位为MPa；ρ为油的密度，约为0.80g/cm³；g为重力加速度，约为9.81m/s²；H为岩心深度，即岩心所在的地层深度，单位为m；H₀为油藏的油水界面，单位为m；σ为水银的表面张力，为0.48N/cm；θ为水银的润湿接触角，为140°；K为有效渗透率，单位为mD；为有效孔隙度。

3)基于毛管压力曲线，得到原始含水饱和度S_wi，从而可以建立原始含水饱和度S_wi与J函数之间的关系，并得到原始含油饱和度S_oi和J函数的关系。

将原始含水饱和度S_wi与J函数进行函数拟合，得到原始含水饱和度S_wi与J函数之间的关系为：

lnS_wi＝c+dlnJ+x(lnJ)²+y(lnJ)³  (8)

式中，c、d、x和y是原始含水饱和度S_wi与J函数拟合得到的系数。

从而得到原始含油饱和度S_oi与J函数的关系为：

$S_{\mathrm{oi}}=1-S_{\mathrm{wi}}=1-e^{c+d\ln J+x{\left(\ln J\right)}^2+y{\left(\ln J\right)}^3}---\left(9\right)$

4)利用测井仪器对该油田整个地层段进行测量，得到整个地层段中的有效渗透率K、有效孔隙度岩石电阻率R_t和有效孔隙度

5)基于测井仪器中测得的步骤1)中其他没有取心的地层段的有效渗透率K和有效孔隙度便可得到整个地层段中J函数和原始含油饱和度S_oi的关系。

6)基于测井仪器测量得到的该油田整个地层段的岩石电阻率R_t和有效孔隙度计算得到整个地层段的测井时含水饱和度S_wl，从而得到整个地层段的测井时含油饱和度S_ol。

测井时含水饱和度S_wl的计算公式为：

式中：a、b、m、n为阿尔奇参数，R_w为地层水电阻率，单位为Ω·m；R_t为岩石电阻率，单位为Ω·m；为有效孔隙度。

从而得到整个地层段测井时含油饱和度S_ol的计算公式为：

7)计算整个地层段原始含油饱和度S_oi与测井时含油饱和度S_ol的饱和度差值ΔS_o，根据每个油田实际的测试及产液数据来确定不同水淹级别的界限值，从而根据饱和度差值ΔS_o的分布范围确定该油层是否水淹及其水淹级别。

分别对步骤4)和步骤5)中得到的原始含油饱和度S_oi和测井时含油饱和度S_ol作差，得到其饱和度差值ΔS_o为：

ΔS_o＝S_oi-S_ol        (12)

理论上，当原始含油饱和度S_oi等于测井时含油饱和度S_ol时，即饱和度差值ΔS_o＝0时，油层没有水淹；当原始含油饱和度S_oi大于测井时含油饱和度S_ol时，即饱和度差值ΔS_o>0时，油层已水淹。但在实际操作过程中，由于计算存在一定的误差，往往需要根据每个油田实际的测试及产液数据来确定不同水淹级别的界限值，从而根据饱和度差值ΔS_o的分布范围确定该油层是否水淹及其水淹级别。

下面以某油田为例，详细说明本发明水淹层测井定量评价方法。

1)对该油田某一深度下的地层段进行非密闭取心，并对取得的岩心进行岩石物理实验，得到该深度下的毛管压力曲线以及有效孔隙度有效渗透率K、阿尔奇参数a、b、m、n和地层水电阻率R_w。

2)基于毛管压力曲线以及有效孔隙度有效渗透率K，建立J函数。

3)基于毛管压力曲线，得到原始含水饱和度S_wi，从而可以建立原始含水饱和度S_wi与J函数之间的关系，并得到原始含油饱和度S_oi和J函数的关系。

在本实施例中，通过实际数据的拟合，得到c＝-0.20、d＝-0.35、x＝-0.26、y＝-0.07。从而得到原始含油饱和度S_oi与J函数的关系为：

$S_{\mathrm{oi}}=1-S_{\mathrm{wi}}=1-e^{-0.20-0.35\ln J-0.26c{\left(\ln J\right)}^2-0.07{\left(\ln J\right)}^3}---\left(13\right)$

4)利用测井仪器对该油田整个地层段进行测量，得到整个地层段中的有效渗透率K、有效孔隙度岩石电阻率R_t和有效孔隙度

5)基于测井仪器对其他没有取心的地层段的有效渗透率K和有效孔隙度得到整个地层段中J函数和原始含油饱和度S_oi的关系。

6)基于测井仪器测量得到的该油田整个地层段的岩石电阻率R_t和有效孔隙度以及岩石物理实验得到的地层水电阻率R_w＝0.07Ω·m，阿尔奇参数a＝1.00、b＝1.00、m＝1.83、n＝1.90，得到整个地层段测井时含水饱和度S_wl为：

进而得到整个地层段的测井时含油饱和度S_ol为：

7)计算整个地层段原始含油饱和度S_oi与测井时含油饱和度S_ol的饱和度差值ΔS_o，并根据饱和度差值ΔS_o的分布范围进行水淹层定量评价。本实施例中，根据该油田的实际测试及产液数据来确定不同水淹级别的界限值为：当0<ΔS_o≤0.05时，为未水淹；当0.05<ΔS_o≤0.1时，为弱水淹；当0.1<ΔS_o≤0.3时，为中水淹；当0.3<ΔS_o≤1时，为强水淹。

水淹层评价可以通过Geolog、GeoFrame、Forward、Lead等软件来定量评价该油田A井、B井、C井、D井的水淹层，本实施例中采用Geolog软件绘制该油田中各井水淹层定量评价成果图。

如图1所示，在A井水淹层定量评价成果图中，第1道是自然伽马和泥质含量测井曲线，表示该地层的岩性特征；第2道是体积密度和中子孔隙度测井曲线，反映该地层的物性特征；第3道是深、浅电阻率测井曲线，刻画该地层的电性特征；第5道是基于上述测井曲线所计算的有效孔隙度；第6道是基于上述测井曲线所计算的有效渗透率。第7道中，整个储层段中，原始含油饱和度与测井时含油饱和度基本重合；第8道中，原始含油饱和度与测井含油饱和度的饱和度差值在储层段的平均值约为0.01，为未水淹。

如图2所示，B井水淹层定量评价成果图中，第1道与第6道的代表含义与图1相同，在此不再赘述。第7道中，在储层段下部，原始含油饱和度与测井时含油饱和度原始含油饱和度与测井时含油饱和度存在一定差异；在第8道，原始含油饱和度与测井时含油饱和度的饱和度差值在储层段的平均值约为0.08，为弱水淹。

如图3所示，C井水淹层定量评价成果图中，第1道与第6道的代表含义与图1相同，在此不再赘述。在第7道，在储层段中下部，原始含油饱和度与测井时含油饱和度存在一定差异；在第8道，原始含油饱和度与测井含油饱和度差值在储层段的平均值约为0.18，为中水淹。

如图4所示，D井水淹层定量评价成果图中，第1道与第6道的代表含义与图1相同，在此不再赘述。在第7道，在整个储层段中，原始含油饱和度与测井时含油饱和度存在较大差异；在第8道中，原始含油饱和度与测井含油饱和度的饱和度差值在储层段的平均值约为0.47，为强水淹。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (1)

1.一种水淹层测井定量评价方法，包括以下步骤：

1)对油田某一深度下的地层段进行非密闭取心，并对取得的岩心进行岩石物理实验，得到该深度下的毛管压力曲线以及有效孔隙度有效渗透率K、阿尔奇参数a、b、m、n和地层水电阻率R_w；

2)基于毛管压力曲线以及有效孔隙度有效渗透率K，建立J函数：

其中，P_c为毛细管力，单位为MPa；ρ为油的密度；g为重力加速度；H为岩心深度，即岩心所在的地层深度，单位为m；H₀为油藏的油水界面，单位为m；σ为水银的表面张力；θ为水银的润湿接触角；K为有效渗透率，单位为mD；为有效孔隙度；

3)基于毛管压力曲线，得到原始含水饱和度S_wi，建立原始含水饱和度S_wi与J函数之间的关系，并得到原始含油饱和度S_oi和J函数的关系为：

$S_{\mathrm{oi}}=1-S_{\mathrm{wi}}=1-e^{c+d\ln J+x{\left(\ln J\right)}^2+y{\left(\ln J\right)}^3,}$

其中，c、d、x和y是原始含水饱和度S_wi与J函数拟合得到的系数；

4)利用测井仪器对该油田整个地层段进行测量，得到整个地层段的有效渗透率K、有效孔隙度岩石电阻率R_t和有效孔隙度

5)基于测井仪器中测得的步骤1)中其他没有取心的地层段的有效渗透率K和有效孔隙度得到整个地层段中J函数和原始含油饱和度S_oi的关系；

6)基于测井仪器测量得到的该油田整个地层段的岩石电阻率R_t和有效孔隙度计算得到整个地层段的测井时含水饱和度S_wl，从而得到整个地层段的测井时含油饱和度S_ol为：

其中，a、b、m、n为阿尔奇参数，R_w为地层水电阻率，R_t为岩石电阻率，为有效孔隙度；

7)计算整个地层段原始含油饱和度S_oi与测井时含油饱和度S_ol的饱和度差值ΔS_o，根据每个油田实际的测试及产液数据来确定不同水淹级别的界限值，从而根据饱和度差值ΔS_o的分布范围确定该油层是否水淹及其水淹级别。