CN104865614B - 基于可变骨架参数的复杂储层流体识别方法 - Google Patents

基于可变骨架参数的复杂储层流体识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于可变骨架参数的复杂储层流体识别方法。该方法在排除岩石骨架参数变化影响的基础上，分别正演储层为气层、水层时的测井响应，通过与实际测井响应的对比判断储层流体性质。该方法可用于石油测井资料解释中的流体识别工作，为复杂储层流体性质识别提供了新的方法。

Description

基于可变骨架参数的复杂储层流体识别方法
技术领域
本发明属于储层流体识别技术领域，涉及一种基于可变骨架参数的复杂储层流体识别方法，该方法可用于石油测井资料解释。
背景技术
流体识别是复杂储层测井解释面临的一个重要难题。以火山岩气藏为代表的复杂储层矿物成分种类多，岩石骨架参数变化大，加之储层孔隙度较小，不同流体性质对测井响应差异较小，从而给流体识别带来了困难。对于普通砂岩气藏，地层含气会明显影响孔隙度测井响应：密度测井中体积密度值明显减小，补偿中子测井中中子孔隙度也明显减小，在测井图常用刻度条件下，中子和密度曲线呈现明显的幅度差，即“挖掘效应”。“挖掘效应”是识别气层的重要方法，但在复杂储层中，由于岩石骨架参数的变化在一定程度上掩盖了流体性质对测井响应的影响，导致“挖掘效应”不明显。
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由此可见，在现有的复杂储层测井解释技术中，还没有在排除岩石骨架参数变化影响的基础上，利用中子、密度测井响应识别流体的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于可变骨架参数的复杂储层流体识别方法。该方法在排除岩石骨架参数变化影响的基础上，利用中子、密度测井响应识别流体。
为此，本发明提供了一种基于可变骨架参数的复杂储层流体的识别方法，包括：
步骤A，计算第一孔隙度：利用可变骨架参数以及实际中子和密度测井响应曲线，在每个深度点上分别通过式（Ⅰ）和式（Ⅱ）计算得到PORN和PORD两条孔隙度曲线：
PORN=（CNL-CNMA）/（NF-CNMA） 式（Ⅰ）
PORD=（DEMA-DEN）/（DEMA-DF） 式（Ⅱ）
其中，PORN为第一中子孔隙度；
PORD为第一密度孔隙度；
CNL为实际中子测井响应值；
DEN为实际密度测井响应值；
NF为地层水中子值，DF为地层水密度值，NF和DF均为常数，且NF=100%，DF=1g/cm3；
CNMA为骨架中子值，DEMA为骨架密度，CNMA和DEMA为可变骨架参数，且均利用测井资料逐点计算得到；
步骤B，正演中子测井响应曲线和密度测井响应曲线：分别假定待解释储层为气层或水层，并分别正演待解释储层中子测井响应曲线和密度测井响应曲线获得正演中子测井响应曲线和密度测井响应值；
步骤C，判断流体性质：将正演中子、密度测井响应值分别换算为第二孔隙度，然后针对每个待解释储层计算第二孔隙度与第一孔隙度的标准差，并依据标准差数值判断待解释储层流体性质。
本发明中，式（Ⅰ）和式（Ⅱ）是基于岩石体积物理模型获得的。
根据本发明，在步骤B中，分别假定储层为气层或水层，利用可变骨架参数和式（Ⅲ）-（Ⅵ）来计算中子测井响应值和密度测井响应值：
CNLG=CNMA×(1-POR)+Φw×POR×α+Φg×POR×β 式（Ⅲ）
CNLW=CNMA×(1-POR)+Φw×POR 式（Ⅳ）
DENG=DEMA×(1-POR)+ρw×POR×α+ρg×POR×β 式（Ⅴ）
DENW=DEMA×(1-POR)+ρw×POR 式（Ⅵ）
其中，CNLG为正演气层中子测井响应值；
CNLW为正演水层中子测井响应值；
DENG为正演气层密度测井响应值；
DENW为正演水层密度测井响应值；
Φw、Φg分别为地层水和天然气的中子值，且均为常数，Φw=100%，Φg=0；
ρw、ρg分别为地层水和天然气的密度值，且均为常数，ρw=1g/cm3，ρg=0.25g/cm3；
α为束缚水饱和度，其取值范围为15%-50%；
β为含气饱和度，并且β=100%-α；
POR为地层孔隙度，为经过油气校正的核磁孔隙度DMRP或第一中子孔隙度与第一密度孔隙度的平均值。
根据本发明，在步骤C中，分别采用式（Ⅶ）-（Ⅹ）来将CNLG、CNLW、DENG、DENW换算为POGN、POWN、POGD、POWD；然后在每个待解释层上分别通过式（Ⅺ）-（ⅩⅨ）来计算POGN、POWN、POGD、POWD与PORN、PORD的标准差，并依据标准差数值判断待解释储层流体性质；
POGN=（CNLG-CNMA）/（NF-CNMA） 式（Ⅶ）
POWN=（CNLW-CNMA）/（NF-CNMA） 式（Ⅷ）
POGD=（DEMA-DENG）/（DEMA-DF） 式（Ⅸ）
POWD=（DEMA-DENW）/（DEMA-DF） 式（Ⅹ）
式（Ⅺ）
其中，N为解释层上的采样点数；
CNLG为正演气层中子测井响应值；
CNLW为正演水层中子测井响应值；
DENG为正演气层密度测井响应值；
DENW为正演水层密度测井响应值；
POGN、POWN、POGD、POWD为第二孔隙度；
DETGN、DETGD、DETWN、DETWD为标准差。
本发明中，式（Ⅶ）-（Ⅹ）是基于岩石体积物理模型获得的。
在本发明的一个具体实施方式中，依据标准差数值判断待解释储层流体性质包括：
当（DETGN+DETGD）/（DETWN+DETWD）<0.33时，则判断为气层；
当（DETGN+DETGD）/（DETWN+DETWD）>3时，则判断为水层；
当0.33≤（DETGN+DETGD）/（DETWN+DETWD）≤3，则判断为气水同层。
本发明中，在步骤C中，为了将流体替换得到的中子、密度响应与实际中子、密度测井值放在同一量纲下比较，均将其计算成孔隙度。
根据本发明，所述测井资料包括元素俘获谱测井数据、自然伽马能谱测井数据、自然伽马测井数据。优选所述测井资料为元素俘获谱测井数据。
本发明所述用语“复杂储层”是指相对于常规储层而言的所有其他储层。通常，中高孔隙度、层内均质性较好的砂岩储层视为常规储层，而常规储层之外的储层则一般统称为复杂储层。
岩石测井响应是岩石骨架、孔隙、孔隙流体等因素的综合反映，在现有的砂岩测井解释中，常将岩石骨架参数当作常数，砂岩气藏中利用“挖掘效应”识别气层正是以此为前提，但在复杂储层中，由于岩石矿物成分多样、岩石结构差别大，导致岩石骨架参数变化较大，在一定程度上掩盖了不同流体性质的测井响应差异，因此在流体识别中排除岩石骨架参数变化的影响，将提高流体识别的精度。
本发明所提供的一种基于可变骨架参数识别储层流体的方法，该方法在排除岩石骨架参数变化影响的基础上，假定储层为气层、水层时分别正演储层测井响应，通过与实际中子和密度测井响应值的对比确定储层解释结论，该方法能正确识别复杂储层流体性质。
复杂储层是目前石油天然气勘探中的重要勘探目标。本发明针对复杂储层测井解释中的流体识别难点，提出新的流体识别方法，可有效应用于复杂储层测井解释科研和生产工作，有广泛的应用前景。
附图说明
下面将结合附图来说明本发明。
图1为实施例1的流程图。
图2为实施例1的CC102井测井曲线图；图中附图标记的含义如下：虚线框内为1号层。
图3为实施例1的CC6井测井曲线图；图中附图标记的含义如下：虚线框内为2号层。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例和附图来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
实施例
实施例1：
将本发明方法应用于某地区某火山岩气田，对CC102井3712.8-3723.3米待解释层（记为1号层）和CC6井3873.0-3905.8米待解释层（记为2号层）进行流体性质识别，具体流程如图1所示。
图2为CC102井测井曲线图，虚线框内为1号层；图3为CC6井测井曲线图，虚线框内为2号层。
（1）计算可变骨架参数（骨架中子值CNMA、骨架密度DEMA）。
“三孔隙曲线”道中CNL、DEN分别为实际中子和密度测井响应曲线，利用ECS（元素俘获）测井数据计算可变骨架参数，得到骨架中子曲线CNMA、骨架密度曲线DEMA。
（2）计算第一孔隙度（第一中子孔隙度PORN、第一密度孔隙度PORD）。
利用可变骨架参数CNMA、DEMA以及实际中子和密度测井响应曲线，在每个深度点上分别通过基于岩石体积物理模型获得的式（Ⅰ）和式（Ⅱ）计算得到PORN和PORD两条孔隙度曲线，即“中子孔隙度”道PORN曲线和“密度孔隙度”道PORD曲线：
PORN=（CNL-CNMA）/（NF-CNMA） 式（Ⅰ）
PORD=（DEMA-DEN）/（DEMA-DF） 式（Ⅱ）
其中，PORN为第一中子孔隙度；PORD为第一密度孔隙度；
CNL为实际中子测井响应值；DEN为实际密度测井响应值；
NF为地层水中子值，DF为地层水密度值，NF和DF均为常数，且NF=100%，DF=1g/cm3；
CNMA为骨架中子值，DEMA为骨架密度，CNMA和DEMA为可变骨架参数，且均由步骤（1）计算得到。
（3）分别假定待解释储层为气层、水层，并分别正演待解释储层中子、密度测井响应曲线获得正演中子、密度测井响应值（CNLG、CNLW、DENG、DENW）。
分别假定储层为气层或水层，利用可变骨架参数和式（Ⅲ）-（Ⅵ）来计算中子测井响应值和密度测井响应值，得到CNLG、CNLW、DENG、DENW曲线：
CNLG=CNMA×(1-POR)+Φw×POR×α+Φg×POR×β 式（Ⅲ）
CNLW=CNMA×(1-POR)+Φw×POR 式（Ⅳ）
DENG=DEMA×(1-POR)+ρw×POR×α+ρg×POR×β 式（Ⅴ）
DENW=DEMA×(1-POR)+ρw×POR 式（Ⅵ）
其中，CNLG为正演气层中子测井响应值；
CNLW为正演水层中子测井响应值；
DENG为正演气层密度测井响应值；
DENW为正演水层密度测井响应值；
Φw、Φg分别为地层水和天然气的中子值，且均为常数，Φw=100%，Φg=0；
ρw、ρg分别为地层水和天然气的密度值，且均为常数，ρw=1g/cm3，ρg=0.25g/cm3；
α为束缚水饱和度，其取值范围为15%-50%；
β为含气饱和度，并且β=100%-α；
POR为地层孔隙度（“孔隙度”道POR曲线），为第一中子孔隙度与第一密度孔隙度的平均值。
（4）将正演中子、密度测井响应值（CNLG、CNLW、DENG、DENW）换算为第二孔隙度（POGN、POWN、POGD、POWD），计算它们与第一孔隙度的标准差，并依据标准差数值判断储层流体性质。
分别采用基于岩石体积物理模型获得的式（Ⅶ）-（Ⅹ）来将CNLG、CNLW、DENG、DENW换算为POGN、POWN、POGD、POWD（即图中“中子孔隙度”道和“密度孔隙度”道中POGN、POWN、POGD、POWD曲线）；然后在每个待解释层上分别通过式（Ⅺ）-（ⅩⅨ）对(POGN，PORN)，(POGD，PORD)，(POWN，PORN)，(POWD，PORD)四组分别计算标准差，记为DETGN、DETGD、DETWN、DETWD：
POGN=（CNLG-CNMA）/（NF-CNMA） 式（Ⅶ）
POWN=（CNLW-CNMA）/（NF-CNMA） 式（Ⅷ）
POGD=（DEMA-DENG）/（DEMA-DF） 式（Ⅸ）
POWD=（DEMA-DENW）/（DEMA-DF） 式（Ⅹ）
式（Ⅺ）
式（Ⅻ）
式（ⅩⅢ）
式（ⅩⅨ）
其中，N为解释层上的采样点数；
POGN、POWN、POGD、POWD为第二孔隙度；
DETGN、DETGD、DETWN、DETWD为标准差。
依据标准差数值判断待解释储层流体性质：
对1号层，计算得DETGN=1.55，DETGD=2.13、DETWN=9.45、DETWD=9.45（假设储层为水层时进行的正演和将正演得到的响应值计算成孔隙度实际上均采用的是含水纯岩石体积物理模型，因此POWN=POWD=POR，因此当POR取PORN与PORD的平均值时，DETWN与DETWD恒等），（DETGN+DETGD）/（DETWN+DETWD）=0.19<0.33，显然此时DETGN+DETGD远小于DETWN+DETWD，因此判断该层为气层。
对2号层，计算得DETGN=23.65，DETGD=4.68、DETWN=0.44、DETWD=0.44，（DETGN+DETGD）/（DETWN+DETWD）=32.19>3，显然此时DETGN+DETGD远大于DETWN+DETWD，因此判断该层为水层。
1号层测试日产气4.55万方，测试结论为气层；2号层测试日产水11.41方，测试结论为水层。上述实施例说明利用本发明对两个解释层进行流体性质识别的结果与测试结论一致。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (3)

1.一种基于可变骨架参数的复杂储层流体的识别方法，包括：
步骤A，计算第一孔隙度：利用可变骨架参数以及实际中子和密度测井响应曲线，在每个深度点上分别通过式(Ⅰ)和式(Ⅱ)计算得到PORN和PORD两条孔隙度曲线：
PORN＝(CNL-CNMA)/(NF-CNMA) 式(Ⅰ)
PORD＝(DEMA-DEN)/(DEMA-DF) 式(Ⅱ)
其中，PORN为第一中子孔隙度；
PORD为第一密度孔隙度；
CNL为实际中子测井响应值；
DEN为实际密度测井响应值；
NF为地层水中子值，DF为地层水密度值，NF和DF均为常数，且NF＝100％，DF＝1g/cm3；
CNMA为骨架中子值，DEMA为骨架密度，CNMA和DEMA为可变骨架参数，且均利用测井资料逐点计算得到；
步骤B，正演中子测井响应曲线和密度测井响应曲线：分别假定待解释储层为气层或水层，并分别正演待解释储层中子测井响应曲线和密度测井响应曲线获得正演中子测井响应值和密度测井响应值；
步骤C，判断流体性质：将正演中子、密度测井响应值分别换算为第二孔隙度，然后针对每个待解释储层计算第二孔隙度与第一孔隙度的标准差，并依据标准差数值判断待解释储层流体性质；
在步骤B中，分别假定储层为气层或水层，利用可变骨架参数和式(Ⅲ)-(Ⅵ)来计算中子测井响应值和密度测井响应值：
CNLG＝CNMA×(1-POR)+Φw×POR×α+Φg×POR×β 式(Ⅲ)
CNLW＝CNMA×(1-POR)+Φw×POR 式(Ⅳ)
DENG＝DEMA×(1-POR)+ρw×POR×α+ρg×POR×β 式(Ⅴ)
DENW＝DEMA×(1-POR)+ρw×POR 式(Ⅵ)
其中，CNLG为正演气层中子测井响应值；
CNLW为正演水层中子测井响应值；
DENG为正演气层密度测井响应值；
DENW为正演水层密度测井响应值；
Φw、Φg分别为地层水和天然气的中子值，且均为常数，Φw＝100％，Φg＝0；
ρw、ρg分别为地层水和天然气的密度值，且均为常数，ρw＝1g/cm3，ρg＝0.25g/cm3；
α为束缚水饱和度，其取值范围为15％-50％；
β为含气饱和度，并且β＝100％-α；
POR为地层孔隙度，为经过油气校正的核磁孔隙度DMRP或第一中子孔隙度与第一密度孔隙度的平均值；
在步骤C中，分别采用式(Ⅶ)-(Ⅹ)来将CNLG、CNLW、DENG、DENW换算为POGN、POWN、POGD、POWD；然后在每个待解释层上分别通过式(Ⅺ)-(ⅩⅨ)来计算POGN、POWN、POGD、POWD与PORN、PORD的标准差，并依据标准差数值判断待解释储层流体性质；
POGN＝(CNLG-CNMA)/(NF-CNMA) 式(Ⅶ)
POWN＝(CNLW-CNMA)/(NF-CNMA) 式(Ⅷ)
POGD＝(DEMA-DENG)/(DEMA-DF) 式(Ⅸ)
POWD＝(DEMA-DENW)/(DEMA-DF) 式(Ⅹ)
其中，N为解释层上的采样点数；
CNLG为正演气层中子测井响应值；
CNLW为正演水层中子测井响应值；
DENG为正演气层密度测井响应值；
DENW为正演水层密度测井响应值；
POGN、POWN、POGD、POWD为第二孔隙度；
DETGN、DETGD、DETWN、DETWD为标准差；
依据标准差数值判断待解释储层流体性质包括：
当(DETGN+DETGD)/(DETWN+DETWD)<0.33时，则判断为气层；
当(DETGN+DETGD)/(DETWN+DETWD)>3时，则判断为水层；
当0.33≤(DETGN+DETGD)/(DETWN+DETWD)≤3，则判断为气水同层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测井资料包括元素俘获谱测井数据、自然伽马能谱测井数据、自然伽马测井数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测井资料为元素俘获谱测井数据。
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