CN105241798A - 一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法 - Google Patents

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秦瑞宝
魏丹
平海涛
刘小梅
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Abstract

本发明涉及一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，包括以下步骤：1)对复杂碳酸盐岩储层不同深度的岩心样品分别进行压汞实验，得到各岩心样品的渗透率和毛管压力曲线，计算各岩心样品在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度；2)分别比较选取不同深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度；3)根据渗透率和最大单位压力进汞饱和度之间的函数关系，建立以最大单位压力进汞饱和度为参数的复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式；4)根据测井结果，得到T2几何平均值和孔隙度与最大单位压力进汞饱和度之间的函数关系，建立全井段不同深度最大单位压力进汞饱和度的计算公式；利用复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式，计算全井段复杂碳酸盐岩储层的渗透率。

Description

一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法
技术领域
本发明涉及一种储层渗透率的定量表征方法，尤其涉及一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法。
背景技术
如图1所示，均质岩石孔隙结构较规则，孔隙度与渗透率之间存在高精度的函数关系：
式中，K为渗透率，为孔隙度，f表示函数关系。基于这种高精度的函数关系，可以采用孔隙度建立储层渗透率的计算公式。
另外，基于核磁测井资料，根据自由流体模型可以建立渗透率的计算公式为：
式中，C为经验常数，FFI为自由流体的孔隙体积，BVI为束缚水的孔隙体积；
根据平均T2(即核磁共振测井横向弛豫时间)模型可以建立渗透率的计算公式为：
式中，a为经验常数，T2gm为T2分布的几何平均值(以下简称为T2几何平均值)。
但是，如图2所示，在复杂碳酸盐岩储层中，岩石孔隙结构的复杂性造成储层的强非均质性，致使孔隙度与渗透率之间不存在高精度的函数关系，如图3所示。因此，采用由孔隙度建立渗透率计算公式去计算复杂碳酸盐岩储层的渗透率并不可行。另外，在复杂碳酸盐岩储层中，由于自由流体模型中的经验常数C和平均T2模型中的经验常数a均难以准确确定，导致式(2)′和式(3)′也难以准确计算复杂碳酸盐岩储层的渗透率。
因此，为了准确确定复杂碳酸盐岩储层的渗透率，必须提取能更准确地反映复杂碳酸盐岩储层渗透性的最佳参数，然后建立该参数与渗透率之间高精度的函数关系，从而准确确定复杂碳酸盐岩储层的渗透率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，能够准确确定复杂碳酸盐岩储层的渗透率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，包括以下步骤：
1)选取待表征的复杂碳酸盐岩储层位于不同深度的多块岩心样品，分别对各块岩心样品进行压汞实验，得到不同深度岩心样品的渗透率和毛管压力曲线；然后分别在不同深度岩心样品的毛管压力曲线上获取各块岩心样品在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度；
2)分别比较不同深度岩心样品在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度，从中选取出不同深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度；
3)根据步骤1)得到的不同深度岩心样品的渗透率和步骤2)得到的不同深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度，在复杂碳酸盐岩储层中，建立最大单位压力进汞饱和度与渗透率之间高精度的函数关系；基于该高精度的函数关系，建立以最大单位压力进汞饱和度为参数的复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式；
4)根据待表征的复杂碳酸盐岩储层的测井结果，建立T2几何平均值、孔隙度和最大单位压力进汞饱和度之间高精度的函数关系；基于该高精度的函数关系，建立全井段不同深度的最大单位压力进汞饱和度的计算公式；利用步骤3)得到的复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式，在全井段计算复杂碳酸盐岩储层的渗透率。
所述步骤3)中最大单位压力进汞饱和度与渗透率之间高精度的函数关系为：
K＝f((SHg/Pc)max)
式中，K为渗透率，SHg为进汞饱和度，Pc为进汞压力，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，f表示函数关系。
所述步骤3)中以最大单位压力进汞饱和度为参数的复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式为：
K＝b(SHg/Pc)max d
式中，K为渗透率，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，b、d均为常数。
所述步骤4)中T2几何平均值、孔隙度和最大单位压力进汞饱和度之间高精度的函数关系为：
式中，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，T2gm为T2几何平均值，为孔隙度，f表示函数关系。
所述步骤4)中最大单位压力进汞饱和度的计算公式为：
式中，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，T2gm为T2几何平均值，为孔隙度，e、g、h、k均为常数。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，通过提取在非均质岩石中比孔隙度更能准确反映岩石渗透性的参数——最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max，建立新的复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式，能够更准确地确定复杂碳酸盐岩储层的渗透率。2、本发明的复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，采用最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max来准确计算复杂碳酸盐岩储层的渗透率，并结合测井结果，在全井段建立最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max的计算公式，避免开展其他大量的岩心实验，在保证复杂碳酸盐岩储层渗透率定量评价结果准确性的同时，提供了一种简单实用的新方法，能够有效地节约成本，具有较强的经济型。3、本发明为复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算，提供了一种准确率高、通用性强、经济型好的有效方法，本发明可以广泛应用于各种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征。
附图说明
图1是均质岩石孔隙结构示意图；
图2是非均质岩石孔隙结构示意图；
图3是复杂碳酸盐岩储层的孔隙度与渗透率的函数关系示意图；
图4是复杂碳酸盐岩储层单对数坐标毛管压力曲线示意图；
图5是复杂碳酸盐岩储层双对数坐标毛管压力曲线示意图；
图6是复杂碳酸盐岩储层的最大单位压力进汞饱和度与渗透率的函数关系示意图；
图7是复杂碳酸盐岩储层的T2几何平均值平方与孔隙度六次方的乘积，和最大单位压力进汞饱和度的函数关系示意图；
图8是复杂碳酸盐岩储层的测井处理成果示意图。
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。
如图4～图7所示，本发明提出了一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，其包括以下步骤：
1)选取待表征的复杂碳酸盐岩储层位于不同深度的多块岩心样品，分别对各块岩心样品进行压汞实验，得到不同深度岩心样品的渗透率K和毛管压力曲线等实验结果；然后分别在不同深度岩心样品的毛管压力曲线上获取其在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度SHg/Pc，其中，SHg为进汞饱和度，Pc为进汞压力。
2)比较某一深度岩心样品在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度SHg/Pc，从中选取出该深度岩心样品在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度SHg/Pc的最大值，即该深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max；采用上述方法，分别得到不同深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max。
3)根据步骤1)得到的不同深度岩心样品的渗透率K和步骤2)得到的不同深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max，在复杂碳酸盐岩储层中，建立最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max与渗透率K之间高精度的函数关系：
K＝f((SHg/Pc)max)(1)
基于该高精度的函数关系，建立以最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max为参数的复杂碳酸盐岩储层渗透率K的计算公式。一般情况下，计算公式的主要表现形式为：
K＝b(SHg/Pc)max d(2)
式中，b、d均为常数。
但需要注意的是，上述复杂碳酸盐岩储层渗透率K的计算公式是以最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max为参数的，当需要确定某一地层深度的渗透率K时，首先需要确定该地层深度处的最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max，而最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max需要通过对岩心样品进行压汞实验才能得到；对于没有取得岩心样品的地层深度，则得不到其最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max，导致无法确定渗透率K。因此，我们需要将上述复杂碳酸盐岩储层渗透率K的计算公式推广至全井段范围。
4)根据待表征的复杂碳酸盐岩储层的测井结果，建立T2几何平均值T2gm、孔隙度和最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max之间高精度的函数关系：
基于该高精度的函数关系，建立最大单位压力进汞饱和度（SHg/Pc)max的计算公式，从而可以计算全井段不同深度的最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max，进而可以利用步骤3)得到的复杂碳酸盐岩储层渗透率K的计算公式，在全井段准确计算复杂碳酸盐岩储层的渗透率K。一般情况下，最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max计算公式的主要表现形式为：
式中，e、g、h、k均为常数。
本发明为复杂碳酸盐岩储层渗透率K的计算，提供了一种准确率高、通用性强、经济性好的有效方法，可以广泛应用于各种复杂碳酸盐岩储层渗透率K的定量表征。下面以某个油田的复杂碳酸盐岩储层为例，具体说明本发明的复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法。
首先，如图3所示，作为对照，采用现有方法，基于油田复杂碳酸盐岩储层岩心分析得到的孔隙度和渗透率K，建立两者之间的函数关系，得到以孔隙度为参数的该油田渗透率K的计算公式为：
R2＝0.1273(5)
式中，R2为回归平方和与总平方和的比值，表征趋势线的拟合程度，其值越接近1，表示回归拟合效果越好；反之，则回归拟合效果较差。
然后，采用本发明的复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，得到以最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max为参数的该油田渗透率的计算公式，具体包括以下步骤：
1)如图4、图5所示，选取该油田复杂碳酸盐岩储层位于不同深度的多块岩心样品，分别对各块岩心样品进行压汞实验，得到不同深度岩心样品的渗透率K和毛管压力曲线等实验结果；分别在不同深度岩心样品的毛管压力曲线上计算其在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度SHg/Pc。
2)比较某一深度岩心样品在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度SHg/Pc，从中选取出该深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max。得到的不同深度处岩心样品的最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max结果如下表所示：
深度 岩心样品序号 (SHg/Pc)max
XX12.02 1 20.19
XX12.12 2 89.22
XX12.14 3 70.90
XX16.09 4 203.56
XX21.08 5 137.22
XX26.03 6 32.89
XX29.48 7 38.64
XX29.51 8 42.82
XX46.13 9 104.53
XX53.10 10 141.18
XX54.83 11 40.61
XX55.51 12 26.46
XX57.23 13 21.01
XX61.21 14 102.51
XX65.10 15 23.21
XX69.26 16 18.61
注：为了保密，表中深度前两位用X代替。
3)如图6所示，根据步骤1)得到的不同深度岩心样品的渗透率K和步骤2)表中不同深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max，基于复杂碳酸盐岩储层最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max与渗透率K的函数关系，建立以最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max为参数的复杂碳酸盐岩储层渗透率K的计算公式为：
K＝0.1094(SHg/Pc)max 1.07，R2＝0.8180(6)
4)如图7所示，根据该油田的核磁测井结果，建立T2几何平均值T2gm、孔隙度和最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max之间的函数关系，从而得到可以计算全井段不同深度最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max的计算公式为：
R2＝0.8214(7)
进而通过步骤3)得到的以最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max为参数的复杂碳酸盐岩储层渗透率K的计算公式，可以在全井段准确计算复杂碳酸盐岩储层的渗透率K。
通过Geolog、GeoFrame、Forward、Lead等软件，分别采用以孔隙度为参数的渗透率计算公式(5)和以最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max为参数的渗透率计算公式(6)，来定量表征该油田复杂碳酸盐岩储层的渗透率K，并分别绘制采用计算公式计算得到的渗透率(简称“计算渗透率”)与实际岩心分析渗透率(简称“岩心渗透率”)的对比曲线。
如图8所示，第6道是采用以孔隙度为参数的渗透率计算公式得到的计算渗透率与岩心渗透率的对比曲线，两者之间的平均相对误差(即第6道中的阴影部分)约为85.76％；第7道是采用以最大单位压力进汞饱和度(SHg/Pc)max为参数的渗透率计算公式得到的计算渗透率与岩心渗透率的对比曲线，两者之间的平均相对误差(即第7道中的阴影部分)约为13.37％。可以看出，根据本发明的复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法得到的计算渗透率与岩心渗透率之间的相对误差更小，计算结果更准确。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法实施的各个步骤等都是可以有所变化的，各部件的结构、设置位置、及其连接方式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 (8)

1.一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，包括以下步骤：
1)选取待表征的复杂碳酸盐岩储层位于不同深度的多块岩心样品，分别对各块岩心样品进行压汞实验，得到不同深度岩心样品的渗透率和毛管压力曲线；然后分别在不同深度岩心样品的毛管压力曲线上获取各块岩心样品在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度；
2)分别比较不同深度岩心样品在不同进汞压力下的单位压力进汞饱和度，从中选取出不同深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度；
3)根据步骤1)得到的不同深度岩心样品的渗透率和步骤2)得到的不同深度岩心样品的最大单位压力进汞饱和度，在复杂碳酸盐岩储层中，建立最大单位压力进汞饱和度与渗透率之间高精度的函数关系；基于该高精度的函数关系，建立以最大单位压力进汞饱和度为参数的复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式；
4)根据待表征的复杂碳酸盐岩储层的测井结果，建立T2几何平均值、孔隙度和最大单位压力进汞饱和度之间高精度的函数关系；基于该高精度的函数关系，建立全井段不同深度的最大单位压力进汞饱和度的计算公式；利用步骤3)得到的复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式，在全井段计算复杂碳酸盐岩储层的渗透率。
2.如权利要求1所述的一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，其特征在于，所述步骤3)中最大单位压力进汞饱和度与渗透率之间高精度的函数关系为：
K＝f((SHg/Pc)max)
式中，K为渗透率，SHg为进汞饱和度，Pc为进汞压力，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，f表示函数关系。
3.如权利要求1或2所述的一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，其特征在于，所述步骤3)中以最大单位压力进汞饱和度为参数的复杂碳酸盐岩储层渗透率的计算公式为：
K＝b(SHg/Pc)max d
式中，K为渗透率，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，b、d均为常数。
4.如权利要求1或2所述的一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，其特征在于，所述步骤4)中T2几何平均值、孔隙度和最大单位压力进汞饱和度之间高精度的函数关系为：
式中，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，T2gm为T2几何平均值，为孔隙度，f表示函数关系。
5.如权利要求3所述的一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，其特征在于，所述步骤4)中T2几何平均值、孔隙度和最大单位压力进汞饱和度之间高精度的函数关系为：
式中，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，T2gm为T2几何平均值，为孔隙度，f表示函数关系。
6.如权利要求1或2或5所述的一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，其特征在于，所述步骤4)中最大单位压力进汞饱和度的计算公式为：
式中，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，T2gm为T2几何平均值，为孔隙度，e、g、h、k均为常数。
7.如权利要求3所述的一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，其特征在于，所述步骤4)中最大单位压力进汞饱和度的计算公式为：
式中，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，T2gm为T2几何平均值，为孔隙度，e、g、h、k均为常数。
8.如权利要求4所述的一种复杂碳酸盐岩储层渗透率的定量表征方法，其特征在于，所述步骤4)中最大单位压力进汞饱和度的计算公式为：
式中，(SHg/Pc)max为最大单位压力进汞饱和度，T2gm为T2几何平均值，为孔隙度，e、g、h、k均为常数。
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