CN105092820A - 一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，具体包括以下步骤：对生物碎屑灰岩储层沉积微相划分；建立不同微相的孔渗参数分布区间标准；绘制区域沉积相图，考察不同井位的产能与沉积相带分布状态的关系；通过成岩作用类型分析，建立主要成岩作用类型与岩性的对应关系；孔隙结构研究与储层分类，并根据储层分类结果，给出不同储层类型的孔隙成岩程度划分等级；计算生物碎屑灰岩储层拟变异系数、拟突进系数、拟极差，给出各个级别非均质性参数的数值区间等。本发明从宏观与微观两方面尺度共同研究生物碎屑灰岩储层非均质性，有助于提高储层储渗机理认识，指导油气田的有效开发。

Description

一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法

技术领域

本发明涉及一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，具体的是一种结合地质、测井等多学科宏观与微观相结合的非均质性研究方法，属于石油天然气勘探与开发技术领域。

背景技术

储层非均质性研究是石油天然气勘探开发的重要研究内容，储层非均质程度直接制约着油气的有效开发。

生物碎屑灰岩储层一般发育在碳酸盐岩台地边缘附近，属于大型海相碳酸盐岩沉积，多以孔隙型生物碎屑灰岩为主，裂缝相对不发育。储层物性好孔隙度相对较高(6％-30％)，岩石类型多样，包括泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩、泥晶生屑灰岩、生屑灰岩和白云质灰岩等，储集空间包括粒间(溶)孔、铸模孔、晶间孔、微孔、溶蚀缝和压溶缝等，沉积环境包括碳酸盐缓坡，发育泻湖、滩后、生屑滩、生物礁、滩前和浅水陆棚，成岩作用、泥晶化、准同生期胶结、重结晶、溶蚀、埋藏期胶结、压实压溶、白云化。三级相对海平面变化影响下的相带迁移是造成层间非均质性的主要因素，五级和六级相对海平面变化影响下的差异溶蚀和差异胶结是控制层内非均质性的主要原因，微裂缝改善局部储层物性，因此层间和层内非均性严重。对于生物碎屑灰岩储层，经常出现投产后层间矛盾大、油层动用程度低等一系列制约油气有效开发的问题。

相对来说，缝洞型(基质孔隙度一般小于6％)碳酸盐岩储层非均质评价技术和碎屑岩储层(孔隙型)非均质性评价技术较为成熟，而针对孔隙型生物碎屑灰岩的非均质性研究较为匮乏。针对非均质性评价方法，大量学者开展了研究工作，例如，葛新民等人在2013年提出了一种基于核磁共振成像的岩石非均质性评价方法，可以有效表征由微观孔隙结构变化导致的非均质性，但该方法过分依赖于岩石物理实验与特殊测井资料，不利于区块综合研究，且并不能有效描述生物碎屑灰岩储层。

综上所述，现有的非均质性评价方法存在以下不足：

1、仅是单一的评价尺度(宏观或微观)，不利储层的精细认识。

2、未针对生物碎屑灰岩这类特殊的储层提出有效的非均质性表征方法。

发明内容

本发明主要针对当前缺乏针对生物碎屑灰岩储层的非均质性研究，提供了一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其采用的技术方案如下：

一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，通过沉积相研究，建立生物礁、生屑滩、浅滩、泻湖等沉积微相与生物碎屑灰岩储层物性和产能的相关关系；通过孔隙结构研究，对生物碎屑灰岩储层类型进行划分，计算不同储层类型的非均质性表征参数(毛管参数、核磁参数)；结合宏观微观研究，给出生物碎屑灰岩储层双尺度的非均质性评价。

具体包括以下步骤：

a、对生物碎屑灰岩储层沉积微相划分；

b、建立不同微相的孔渗参数分布区间标准；

c、绘制区域沉积相图，考察不同井位的产能与沉积相带分布状态的关系；

d、通过成岩作用类型分析，建立主要成岩作用类型与岩性的对应关系；

e、孔隙结构研究与储层分类，并根据储层分类结果，给出不同储层类型的孔隙成岩程度划分等级；

f、计算生物碎屑灰岩储层拟变异系数、拟突进系数、拟极差，给出各个级别非均质性参数的数值区间；

g、结合产能约束沉积微相，在宏观尺度给出不同微相间的非均质判定指标，结合孔隙结构约束微观非均质性表征参数，在米级尺度内给出岩石储渗能力的非均质性判定标准。

所述步骤a具体包括如下过程：

a1、生物碎屑灰岩储层测井响应特征分析；

a2、结合岩心分析，给出生物礁、生屑滩、浅滩、泻湖、陆棚等微相的测井响应，并进行聚类分析与贝叶斯判别，确定储层沉积微相。

所述步骤b具体包括如下过程：

b1、不同相带的岩心孔渗参数测试；

b2、不同微相的物性参数交会图分析；

b3、建立不同沉积微相的孔渗分布范围标准：生物礁(点滩)：孔隙度25～30％、渗透率200～1000mD，生屑滩：孔隙度15～25％、渗透率20～200mD，泻湖：孔隙度11～15％、渗透率0.2～20mD，浅水陆棚：孔隙度5～11％、渗透率0.02～0.2mD。

所述步骤c具体包括如下过程：

c1、绘制研究区内单井沉积相图；

c2、绘制研究区内连井沉积相图，结合地震反演数据，绘制研究区沉积相平面展布图；

c3、将试油试采产能数据标定到沉积相带图中，考察油气产能与沉积微相的对应关系，明确有利的沉积相带。

所述步骤d具体包括如下过程：

d1、分析薄片数据，提取生物碎屑灰岩发育的主要孔隙类型，统计溶蚀作用控制的体腔孔、铸模孔、溶蚀孔、粒间溶孔、粒内孔与胶结作用控制的微孔的组分含量；

d2、研究海平面的变化对孔隙形成与改造的作用，建立海平面上升-胶结作用、海平面下降-溶蚀作用的理论模型；

d3、在水上暴露沉积环境中，确定强溶蚀作用控制的典型岩性特征关系，给出强溶蚀特征下的物性分布规律，确定生屑灰岩的百分含量；

d4、在水下沉积环境中，确定胶结作用控制的典型岩性特征关系，给出胶结特征下的物性分布规律，确定泥晶灰岩的百分含量；

d5、在海平面震荡升降沉积环境中，确定胶结、溶蚀作用共同控制下的典型岩性特征关系，给出物性分布规律，确定生屑泥晶灰岩含量与泥晶生屑灰岩的百分含量。

所述步骤e具体包括如下过程：

e1、提取压汞毛管力参数，建立物性指数与排驱压力、孔喉半径、分选系数、均质系数等的函数关系，并结合物性参数，对孔隙结构进行初步分类；

e2、根据分形理论，计算不同类孔隙结构的分形维数di：

d_i＝3-lgS/(lgP_min-lgP_c)

其中：S＝V(＜L)/V

$P_c=\frac{2\mathrm{\σ}\cos \mathrm{\θ}}{L}$

e3、聚类分析，给出不同孔隙类型的分形维数聚类中心值，校正孔隙结构分类结果；

e4、通过Fisher判别，建立不同孔隙结构的测井响应判别方法，并利用测井曲线，对生物碎屑灰岩储层剖面进行孔隙结构类型划分；

e5、对核磁T2谱进行分析，给出微孔T2弛豫时间的截止指标；

e6、通过核磁T2弛豫时间约束，对e4步骤中的分类结果进行回判，提高分类精度。

所述步骤f具体包括如下过程：

f1、计算生物碎屑灰岩拟变异系数：

f2、计算生物碎屑灰岩拟突进系数： $V_{\mathrm{ka}}=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(K_i-(\mathrm{\Σ}{K}_i/n))}^2/n}/(\mathrm{\Σ}{K}_i/n)/\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\φ}}}$

f3、计算生物碎屑灰岩拟极差：

f4、给出生物碎屑灰岩非均质性参数等级范围，均质：拟变异系数小于0.01、拟突进系数小于0.2、拟极差小于50，弱非均质：拟变异系数0.01～0.1、拟突进系数0.2～1、拟极差50～500，中等非均质：拟变异系数0.1～1、拟突进系数1～10、拟极差500～3000，强非均质：拟变异系数大于1、拟突进系数大于10、拟极差大于3000。

宏观非均质性以沉积相带尺度为评价单元，微观非均质性以测井采样分辨率尺度为评价单元。

本发明的有益效果是：本发明在沉积相带研究的基础上，建立了微相与产能的对应关系，在宏观尺度上给出了非均质性的研究思路。本发明在孔隙结构研究的基础上，给出了不同孔隙结构下的成岩作用、岩性、物性控制非均质性表征思路，有助于提高储层储渗机理认识。本发明从宏观与微观两方面尺度共同研究生物碎屑灰岩储层非均质性，可以指导油气田的有效开发。

附图说明

图1：本发明的技术流程图；

图2：生物碎屑灰岩不同微相的物性参数交会图；

图3：不同沉积微相的孔渗分布范围标准及岩性、成岩作用的对应关系示意图；

图4：生物碎屑灰岩储层发育的主要孔隙类型图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

以某区块生物碎屑灰岩储层的非均质性评价为例来说明该发明的具体技术方案：

所述方法包括如下步骤(可参考图1)：

a、对生物碎屑灰岩储层沉积微相划分；

b、建立不同微相的孔渗参数分布区间标准；

c、绘制区域沉积相图，考察不同井位的产能与沉积相带分布状态的关系；

d、通过成岩作用类型分析，建立主要成岩作用类型与岩性的对应关系；

e、孔隙结构研究与储层分类，并根据储层分类结果，给出不同储层类型的孔隙成岩程度划分等级；

f、计算生物碎屑灰岩储层拟变异系数、拟突进系数、拟极差，给出各个级别非均质性参数的数值区间；

g、结合产能约束沉积微相，在宏观尺度给出不同微相间的非均质判定指标，结合孔隙结构约束微观非均质性表征参数，在米级尺度内给出岩石储渗能力的非均质性判定标准。

所述步骤a具体包括如下过程：

a1、生物碎屑灰岩储层测井响应特征分析；

a2、结合岩心分析，给出生物礁、生屑滩、浅滩、泻湖、陆棚等微相的测井响应，并进行聚类分析与贝叶斯判别，确定储层沉积微相。

所述步骤b具体包括如下过程：

b1、不同相带的岩心孔渗参数测试；

b2、不同微相的物性参数交会图分析，由图2可知，生物礁、生屑滩相沉积环境具有着较好的物性；

b3、建立不同沉积微相的孔渗分布范围标准，由图3可知，生物礁(点滩)：孔隙度25～30％、渗透率200～1000mD，浅滩：孔隙度15～25％、渗透率20～200mD，泻湖：孔隙度11～15％、渗透率0.2～20mD，浅水陆棚：孔隙度5～11％、渗透率0.02～0.2mD。

所述步骤c具体包括如下过程：

c1、绘制研究区内单井沉积相图；

c2、绘制研究区内连井沉积相图，结合地震反演数据，绘制研究区沉积相平面展布图；

c3、将试油试采产能数据标定到沉积相带图中，考察油气产能与沉积微相的对应关系(如表1所示)，明确有利的沉积相带，从表3中可以看出，发育生物礁、生屑滩沉积微相的地层具有高产能特征，是勘探开发的重点层位，明确纵向与空间的沉积相带展布可以有效的明确生物碎屑灰岩储层层间非均质性(宏观)。

表1：某地区生物碎屑灰岩储层不同沉积微相的产能情况

所述步骤d具体包括如下过程：

d1、分析薄片数据，提取生物碎屑灰岩发育的主要孔隙类型，如图4可知，该区生物碎屑灰岩储层主要发育体腔孔、铸模孔、溶蚀孔、粒间溶孔、粒内孔与微孔，统计溶蚀作用与胶结作用控制的组分含量；

d2、研究海平面的变化对孔隙形成与改造的作用，建立海平面上升-胶结作用、海平面下降-溶蚀作用的理论模型；

d3、在水上暴露沉积环境中，确定强溶蚀作用控制的典型岩性特征关系，给出强溶蚀特征下的物性分布规律，确定生屑灰岩的百分含量；

d4、在水下沉积环境中，确定胶结作用控制的典型岩性特征关系，给出胶结特征下的物性分布规律，确定泥晶灰岩的百分含量；

d5、在海平面震荡升降沉积环境中，确定胶结、溶蚀作用共同控制下的典型岩性特征关系，给出物性分布规律，确定生屑泥晶灰岩含量与泥晶生屑灰岩的百分含量。

所述步骤e具体包括如下过程：

e1、提取压汞毛管力参数，建立物性指数与排驱压力、孔喉半径、分选系数、均质系数等的函数关系，并结合物性参数，对孔隙结构进行初步分类；

e2、根据分形理论，计算不同类孔隙结构的分形维数di：

d_i＝3-lgS/(lgP_min-lgP_c)

其中：

S＝V(＜L)/V

$P_c=\frac{2\mathrm{\σ}\cos \mathrm{\θ}}{L}$

e3、聚类分析，给出不同孔隙类型的分形维数聚类中心值，校正孔隙结构分类结果，其中I类维数为2.42，II类维数为2.47，III类维数为2.51，IV类维数为2.57，V类维数为2.72；

e4、通过Fisher判别，建立不同孔隙结构的测井响应判别方法，并利用测井曲线，对该地区生物碎屑灰岩储层剖面进行孔隙结构类型划分，其中孔隙结判别公式如下：

I类＝31.841AC+2777.519DEN+6.240CNL+0.160RD+4.929Φ+0.064K-4614.401

II类＝32.032AC+2783.618DEN+6.237CNL+0.127RD+4.736Φ+0.064K-4628.254

III类＝32.049AC+2782.275DEN+6.223CNL+0.119RD+4.764Φ+0.064K-4626.374

IV类＝31.854AC+2779.887DEN+6.259CNL+0.117RD+3.785Φ+0.064K-4588.400

V类＝31.897AC+2795.901DEN+6.352CNL+0.114RD+3.195Φ+0.064K-4626.220

e5、对核磁T2谱进行分析，给出微孔T2弛豫时间的截止指标，研究区生物碎屑灰岩微孔T2弛豫时间界限为150ms；

e6、通过核磁T2弛豫时间约束，对e4步骤中的分类结果进行回判，提高分类精度。

所述步骤f具体包括如下过程：

f1、计算生物碎屑灰岩拟变异系数：

$N_{\mathrm{ka}}=K_{\max }/(\mathrm{\Σ}{K}_i/n)/\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\φ}}}$

f2、计算生物碎屑灰岩拟突进系数：

$V_{\mathrm{ka}}=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(K_i-(\mathrm{\Σ}{K}_i/n))}^2/n}/(\mathrm{\Σ}{K}_i/n)/\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\φ}}}$

f3、计算生物碎屑灰岩拟极差：

$S_{\mathrm{ka}}=K_{\max }/K_{\min }/\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\φ}}}$

按该步骤对研究区生物碎屑灰岩储层分层进行非均质性参数计算，得到不同的层位计算结果(如表2所示)。

表2：某地区生物碎屑灰岩储层参数计算结果

层位	拟变异系数	拟突进系数	拟极差
				A	0.75	4.63	1200
B	2.31	21.92	37000
				C	1.96	16.25	8450
D	1.93	14.61	11000
				E	0.95	8.37	2650

f4、给出生物碎屑灰岩非均质性参数等级范围，均质：拟变异系数小于0.01、拟突进系数小于0.2、拟极差小于50，弱非均质：拟变异系数0.01～0.1、拟突进系数0.2～1、拟极差50～500，中等非均质：拟变异系数0.1～1、拟突进系数1～10、拟极差500～3000，强非均质：拟变异系数大于1、拟突进系数大于10、拟极差大于3000。结合表2可知，研究区的A层为中等非均质，B层为强非均质，C层为强非均质，D层为强非均质，E层为中等非均质。

宏观非均质性以沉积相带尺度为评价单元，微观非均质性以测井采样分辨率尺度为评价单元。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其特征在于：通过沉积相研究，建立生物礁、生屑滩、浅滩、泻湖沉积微相与生物碎屑灰岩储层物性和产能的相关关系；通过孔隙结构研究，对生物碎屑灰岩储层类型进行划分，计算不同储层类型的非均质性表征参数；结合宏观微观研究，给出生物碎屑灰岩储层双尺度的非均质性评价。

2.根据权利要求1所述的一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、对生物碎屑灰岩储层沉积微相划分；

b、建立不同微相的孔渗参数分布区间标准；

c、绘制区域沉积相图，考察不同井位的产能与沉积相带分布状态的关系；

d、通过成岩作用类型分析，建立主要成岩作用类型与岩性的对应关系；

e、孔隙结构研究与储层分类，并根据储层分类结果，给出不同储层类型的孔隙成岩程度划分等级；

f、计算生物碎屑灰岩储层拟变异系数、拟突进系数、拟极差，给出各个级别非均质性参数的数值区间；

g、结合产能约束沉积微相，在宏观尺度给出不同微相间的非均质判定指标，结合孔隙结构约束微观非均质性表征参数，在米级尺度内给出岩石储渗能力的非均质性判定标准。

3.根据权利要求2所述的一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其特征在于：所述步骤a具体包括如下过程：

a1、生物碎屑灰岩储层测井响应特征分析；

a2、结合岩心分析，给出生物礁、生屑滩、浅滩、泻湖、陆棚微相的测井响应，并进行聚类分析与贝叶斯判别，确定储层沉积微相。

4.根据权利要求2所述的一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其特征在于：所述步骤b具体包括如下过程：

b1、不同相带的岩心孔渗参数测试；

b2、不同微相的物性参数交会图分析；

b3、建立不同沉积微相的孔渗分布范围标准：生物礁：孔隙度25～30％、渗透率200～1000mD，生屑滩：孔隙度15～25％、渗透率20～200mD，泻湖：孔隙度11～15％、渗透率0.2～20mD，浅水陆棚：孔隙度5～11％、渗透率0.02～0.2mD。

5.根据权利要求2所述的一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其特征在于：所述步骤c具体包括如下过程：

c1、绘制研究区内单井沉积相图；

c2、绘制研究区内连井沉积相图，结合地震反演数据，绘制研究区沉积相平面展布图；

c3、将试油试采产能数据标定到沉积相带图中，考察油气产能与沉积微相的对应关系，明确有利的沉积相带。

6.根据权利要求2所述的一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其特征在于：所述步骤d具体包括如下过程：

d1、分析薄片数据，提取生物碎屑灰岩发育的主要孔隙类型，统计溶蚀作用控制的体腔孔、铸模孔、溶蚀孔、粒间溶孔、粒内孔与胶结作用控制的微孔的组分含量；

d2、研究海平面的变化对孔隙形成与改造的作用，建立海平面上升-胶结作用、海平面下降-溶蚀作用的理论模型；

d3、在水上暴露沉积环境中，确定强溶蚀作用控制的典型岩性特征关系，给出强溶蚀特征下的物性分布规律，确定生屑灰岩的百分含量；

d4、在水下沉积环境中，确定胶结作用控制的典型岩性特征关系，给出胶结特征下的物性分布规律，确定泥晶灰岩的百分含量；

d5、在海平面震荡升降沉积环境中，确定胶结、溶蚀作用共同控制下的典型岩性特征关系，给出物性分布规律，确定生屑泥晶灰岩含量与泥晶生屑灰岩的百分含量。

7.根据权利要求2所述的一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其特征在于：所述步骤e具体包括如下过程：

e1、提取压汞毛管力参数，建立物性指数与排驱压力、孔喉半径、分选系数、均质系数等的函数关系，并结合物性参数，对孔隙结构进行初步分类；

e2、根据分形理论，计算不同类孔隙结构的分形维数di：

d_i＝3-lgS/(lgP_min-lgP_c)

其中：S＝V(＜L)/V

$P_c=\frac{2\mathrm{\σ}\cos \mathrm{\θ}}{L}$

e3、聚类分析，给出不同孔隙类型的分形维数聚类中心值，校正孔隙结构分类结果；

e4、通过Fisher判别，建立不同孔隙结构的测井响应判别方法，并利用测井曲线，对生物碎屑灰岩储层剖面进行孔隙结构类型划分；

e5、对核磁T2谱进行分析，给出微孔T2弛豫时间的截止指标；

e6、通过核磁T2弛豫时间约束，对e4步骤中的分类结果进行回判，提高分类精度。

8.根据权利要求2所述的一种生物碎屑灰岩储层非均质性研究方法，其特征在于：所述步骤f具体包括如下过程：

f1、计算生物碎屑灰岩拟变异系数：

f2、计算生物碎屑灰岩拟突进系数： $V_{\mathrm{ka}}=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(K_i-(\mathrm{\Σ}{K}_i/n))}^2/n}/(\mathrm{\Σ}{K}_i/n)/\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\φ}}}$

f3、计算生物碎屑灰岩拟极差：

f4、给出生物碎屑灰岩非均质性参数等级范围，均质：拟变异系数小于0.01、拟突进系数小于0.2、拟极差小于50，弱非均质：拟变异系数0.01～0.1、拟突进系数0.2～1、拟极差50～500，中等非均质：拟变异系数0.1～1、拟突进系数1～10、拟极差500～3000，强非均质：拟变异系数大于1、拟突进系数大于10、拟极差大于3000。