CN105445441A - 储层含气饱和度确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种储层含气饱和度确定方法及装置。本发明的储层含气饱和度确定方法首先对获取的砂岩样品的束缚水饱和度、粘土矿物含量以及测井自然伽马值等进行相关性分析，得到束缚术饱和度计算公式进而求得有效储层段束缚水饱和度，再利用毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线，归一化处理后获得不同储层段毛管可动水饱和度计算公式，进而获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度，最终获得有效储层段原始含气饱和度。本发明可以实现对低孔渗裂缝性致密砂岩气藏的目的层段原始含气饱和度进行定量评价的目的。

Description

储层含气饱和度确定方法及装置

技术领域

本发明涉及油气藏储层评价技术领域，尤其涉及一种储层含气饱和度确定方法及装置。

背景技术

储层的含气饱和度是进行储层评价的一个重要参数，准确计算储层含气饱和度是测井解释评价的重要任务之一，也是客观评价油气地质储量规模、合理制定开发技术政策的关键。

常用的油气储层饱和度定量评价方法是根据经典的阿尔奇Archie公式建立起来的。但阿尔奇Archie公式应用的前提条件是：①砂岩储层为纯净无泥质的砂岩；②适用于在中高孔中高渗储层应用。因此该公式主要适用于物性较好的孔隙性砂岩储层，而对复杂低渗和致密砂岩储层并不适用。

虽然近年来人们提出了一系列扩展的油气藏储层饱和度计算模型(如阳离子交换模型(也称W-S模型)、双水模型(也称D-W模型)、S-B模型等)。但是，上述扩展模型只适用于层状均匀储层(如泥质砂岩储层)的饱和度计算，却不能解决非均质性较强的低渗砂岩储层饱和度的计算。

对于低孔特低渗裂缝性砂岩气藏，由于该类气藏分布于挤压非常强烈的前陆盆地，地层倾角较高和地应力场复杂，会造成电阻率明显升高，即使在岩电参数分析准确的情况下，仍无法确定合理测井物理模型响应方程，按传统的阿尔奇公式解释含气饱和度结果与实际情况矛盾较大：一是无法反应气层、气水过渡带和水层纵向正常分异的规律；二是实际完井测试证实为水层的储层段测井解释含气饱和度可能高于纯气层。

由于缺少对低孔渗裂缝性致密砂岩气藏储层含气饱和度进行定量评价的可靠依据和计算方法，无法实现客观评价该种气藏含气饱和度值及其变化规律，给储量评价、开发地质建模及技术政策的制定等带来了困难。

发明内容

本发明提供一种储层含气饱和度确定方法及装置，以解决现有技术中无法为低孔渗裂缝性致密砂岩气藏储层含气饱和度进行定量评价、提供可靠依据和方法的问题。

一方面，本发明提供一种储层含气饱和度确定方法，包括：获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量；

根据束缚水饱和度、粘土矿物含量与测井自然伽马值拟合得到束缚水饱和度计算公式；

根据毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线；

对毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式；

根据有效储层段各数据点气柱高度值与不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度；根据束缚水饱和度计算公式获得有效储层段束缚水饱和度；

根据有效储层段束缚水饱和度和有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度。

另一方面，本发明提供一种储层含气饱和度确定装置，包括：

测量模块，用于获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量；

拟合模块，用于根据束缚水饱和度、粘土矿物含量与测井自然伽马值拟合得到束缚水饱和度计算公式；

第一曲线模块，用于根据毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线；

第二曲线模块，用于对毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式；

第一计算模块，用于根据有效储层段各数据点气柱高度值与不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度；

第二计算模块，用于根据束缚水饱和度计算公式获得有效储层段束缚水饱和度；

第三计算模块，用于根据有效储层段束缚水饱和度和有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度。

本发明提供的储层含气饱和度确定方法及装置，其储层含气饱和度确定方法包括：获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量；根据束缚水饱和度、粘土矿物含量与测井自然伽马值拟合得到束缚水饱和度计算公式；根据毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线；对毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式；根据有效储层段各数据点气柱高度值与不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度；根据束缚水饱和度计算公式获得有效储层段束缚水饱和度；根据有效储层段束缚水饱和度和有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度。

本发明通过对砂岩样品的束缚水饱和度、粘土矿物含量以及测井自然伽马值等的相关性进行分析，得到束缚术饱和度计算公式进而求得有效储层段束缚水饱和度，同时利用毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线，并进行归一化处理后获得不同储层段毛管可动水饱和度计算公式，进而获得述有效储层段各数据点毛管可动水饱和度，从而利用有效储层段束缚水饱和度和有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度，最终实现了对低孔渗裂缝性致密砂岩气藏储层的目的层段原始含气饱和度进行定量评价的目的，为现有技术中无法有效应用阿尔奇公式进行含气饱和度定量评价的气田提供了有效的评价方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的储层含气饱和度确定方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一获得束缚水饱和度计算公式的流程示意图；

图3为本发明实施例一获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式的流程示意图；

图4为本发明实施例一获得有效储层段各数据点气柱高度值的流程示意图；

图5(a)为本发明实施例一中束缚水饱和度与粘土矿物含量之间的相关性图；

图5(b)为本发明实施例一中岩心扫描伽马值与粘土矿物含量之间的相关性图；

图5(c)为本发明实施例一中岩心扫描伽马值与测井伽马值之间的相关性图；

图5(d)为本发明实施例一中束缚水饱和度与测井伽马值之间的相关性图；

图6(a)为本发明实施例一中岩样1测得的核磁横向T2弛豫时间谱图；

图6(b)为本发明实施例一中岩样2测得的核磁横向T2弛豫时间谱图；

图6(c)为本发明实施例一中小于10ms孔喉占比与束缚水饱和度关系图；

图6(d)为本发明实施例一中小于10ms孔喉占比与小于10ms孔隙占比与测井伽马值的关系图；

图6(e)为本发明实施例一中获得的Ⅰ、Ⅱ两类储层离心转速与含水饱和度曲线图；

图6(f)为本发明实施例一中获得的Ⅰ、Ⅱ两类储层毛管压力曲线图；

图6(g)为本发明实施例一中获得的Ⅰ、Ⅱ两类储层地层条件下自由水面以上气柱高度曲线图；

图6(h)为本发明实施例一中获得的Ⅰ、Ⅱ两类储层归一化毛管可动水饱和度曲线图；

图7为本发明实施例一中A气田储层含气饱和度确定方法得到的结果示意图；

图8为本发明实施例二提供的储层含气饱和度确定装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一的储层含气饱和度确定方法的流程示意图，如图1所示，本实施提供的方法，包括：

101、获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量。

具体的，在确定储层含气饱和度时，需要将选取的砂岩样品进行各项处理，以获得砂岩样品的各类参数，从而进行后续计算。对砂岩样品的处理包括对砂岩样品进行预处理，即根据石油行业规范对砂岩试样进行洗油、洗盐和烘干处理。例如选用洗油溶剂将砂岩样品放在洗油仪内对砂岩样品进行洗油处理，洗盐的处理过程与洗油类似，另外，还将砂岩样品放入干燥箱内进行烘干处理。

进一步的，上述预处理过程还包括对砂岩样品进行饱和地层水处理。

在对砂岩样品进行预处理后，对砂岩样品进行进一步测试以获取砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量等参数。其中，通过离心机设备将饱和水岩石样品进行不同转速条件下离心处理，离心转速依次增加，获得转速与含水饱和度关系曲线，从而毛细管压力曲线；进一步的可以获得束缚水饱和度值(Swir)。在上述砂岩样品离心处理的流程完成后，对砂岩样品进行全岩X衍射分析，获得粘土矿物含量数据。

102、根据束缚水饱和度、粘土矿物含量与测井自然伽马值，拟合得到束缚水饱和度计算公式。

自然伽马测井是沿井身测量岩层的天然伽马射线强度的方法，通过获取测井自然伽马值可以获取测井岩层的岩性、物性、含油气性与地球物理特性的关系等。测井自然伽马值的具体获取方法和获取过程本实施例不予以限定，本实施例中假定测井自然伽马值为已知值。

进一步的，图2为本发明实施例一获得束缚水饱和度计算公式的流程示意图，如图2所示，其具体步骤包括：

步骤201、利用粘土矿物含量与束缚水饱和度的相关性，建立粘土矿物含量与束缚水饱和度的定量关系式；具体的，根据现有对束缚水控制因素的研究，分析步骤102中获取的束缚水饱和度(Swir)值与X衍射粘土矿物含量(Clay)值，通过数据拟合算法建立粘土矿物含量与束缚水饱和度的定量关系式。

步骤202、依据岩心扫描自然伽马值、测井自然伽马值与粘土矿物含量的相关性，分别建立岩心扫描自然伽马值与粘土矿物含量的定量关系式，以及岩心扫描自然伽马值与测井自然伽马值的定量关系式；

同样的，利用数据拟合算法，建立岩心扫描自然伽马值与粘土矿物含量的定量关系式，以及岩心扫描自然伽马值与测井自然伽马值的定量关系式。

步骤203、根据粘土矿物含量与束缚水饱和度的定量关系式、岩心扫描自然伽马值与粘土矿物含量的定量关系式以及岩心扫描自然伽马值与测井自然伽马值的定量关系式，得到束缚水饱和度计算公式。该束缚水饱和度计算公式可用于计算束缚水饱和度。

103、根据毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线。

具体的，可将获得的毛管压力曲线进行分解，将其分解为束缚水饱和度和毛管可动水饱和度两部分，从而得到砂岩样品的毛管可动水压力曲线。

104、对毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式。

其中，图3为本发明实施例一获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式的流程示意图，如图3所示，对毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式，具体包括以下步骤：

步骤401、利用核磁共振分析获得砂岩样品的横向弛豫时间谱图分布。

由于在预处理过程中将砂岩样品进行了饱和地层水处理，使得通过核磁共振分析可以获得与实际值更接近的测试数据，使测试结果更准确。

步骤402、根据横向弛豫时间谱图分布与测井自然伽马值获得储层类型与划分界限。

优选的，由于孔喉尺寸与横向驰豫时间有较好的正相关关系，因此核磁横向驰豫时间谱图也可以认为是孔喉尺寸分布图，因而可根据横向弛豫时间谱图中短弛豫时间孔隙所占比例以获得储层类型与划分界限。

步骤403、将毛管可动水压力曲线根据储层类型与划分界限进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式。

进一步的，上述步骤403中归一化公式为：

其中，S_wi毛管'为归一化后毛管可动水饱和度，S_wi为含水饱和度，S_wir为束缚水饱和度。

105、根据有效储层段各数据点气柱高度值与不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度。

其中，在步骤105之前还包括：获得有效储层段各数据点气柱高度值。

图4为本发明实施例一获得有效储层段各数据点气柱高度值的流程示意图，如图4所示，其具体包括：

步骤501、测试砂岩样品的孔隙度和渗透率。

步骤502、以圈闭溢出面为基础获得自由水面海拔的合理值。

步骤503、根据自由水面海拔的合理值获得有效储层段各数据点气柱高度值。

其中，根据步骤501中测试得到的砂岩样品的孔隙度和渗透率值来确定有效储层段。

具体的，上述气柱高度是指自由水面以上气柱高度。

其中，步骤502中以圈闭溢出面为基础获得自由水面海拔的合理值，具体为：

以圈闭溢出面作为自由水面的下限，获得圈闭溢出面的概率分布特征；

确定自由水面的波动范围和自由水面海拔的上限；

获取自由水面海拔的合理值。

根据获得的有效储层段各数据点气柱高度值以及步骤104中获得的不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式进行计算，从而求得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度。

106、根据束缚水饱和度计算公式获得有效储层段束缚水饱和度。

具体的，根据步骤102中获得的束缚水饱和度计算公式计算得到有效储层段束缚水饱和度。

107、根据有效储层段束缚水饱和度和有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度。

具体的，根据步骤105中获得的有效储层段各数据点毛管可动水饱和度以及步骤106中获得的有效储层段束缚术饱和度，获得有效储层段原始含水饱和度，从而根据有效储层段原始含水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度。

以下以某盆地的A气田为例，对单井目的层段低渗砂岩储层进行含气饱和度确定方法的优选实施情况进行具体说明：

A气田储层的特点：超深的低渗砂岩(埋藏深度＞6500m)，储层厚度大(200m～350m)，净毛比高(40％～70％，净毛比是指净砂岩与毛砂岩的比值，也即，有效厚度与砂岩厚度的比值)，有效厚度一般在100m以上，储层物性差(孔隙度为3～7％、基质渗透率＜0.01mD)，纵向上自上而下储层物性越来越差、储层应力越来越强、电阻率越来越高(部分层段电阻率大于100欧姆)，裂缝非常发育。进一步的，该A气田储层的岩石类型为长石岩屑砂岩或岩屑长石砂岩，岩性以细砂岩为主(局部井段泥砾发育)，储层微观特征表现为孔喉结构复杂，平均喉道半径小于0.3μm(其中，小于0.1μm的喉道连通孔隙比例占总孔隙的40％以上)，温度为170℃、压力高，一般是116MPa，气藏类型为层状边水断背斜型干气气藏，为具有正常气水纵向分异规律的气藏。

该气田存在的突出问题是测井解释结果与测试成果吻合率低，特别是在构造低部位，依据阿尔奇公式解释出的气层，而实际测试常为水层或气水同出层，作为具有正常气水分异规律的气藏无法反映出含气饱和度纵向变化规律，甚至出现实际证实的水层测井解释含气饱和度高于纯气层。无法实现客观评价气藏含气饱和度值及其变化规律，给储量评价、开发地质建模及合理技术政策制定等带来难题。

利用本发明提供的储层含气饱和度评价方法，可以实现具有正常气水纵向分异规律的低孔渗裂缝性致密砂岩气藏的储层含气饱和度的定量评价。本法实现的理论依据为：地层条件下储层主要由岩石骨架、干粘土、束缚水、毛管可动水和烃类五部分组成，其中束缚水、毛管可动水和烃类充满孔隙间，只要能准确计算出束缚水和毛管可动水，就可以准确评价烃类饱和度。本法改变以往通过基于电性资料的阿尔奇公式计算法、也改变了以往简单通过气柱高度计算含水饱和度的方法，针对束缚水和毛管可动水具有不同控制因素的特点提出并实现了分别评价计算束缚水和毛管水的连续解释模型，实现了具有正常气水分异规律的低孔渗裂缝性致密砂岩气藏的单井含气饱和度的合理评价。

对A气田内单井目的层段低渗砂岩储层进行含气饱和度定量评价的具体步骤如下：

步骤S101：选取的代表性的砂岩样品根据石油行业规范进行洗油、洗盐和烘干预处理工作，并进行孔隙度、渗透率测试；将储层样品进行饱和地层水处理，进行岩心核磁共振分析(NMR)获得岩样原始横向驰豫时间谱图分布及数据。

步骤S102：利用离心机将饱和水岩石样品进行不同转速条件下离心处理，离心转速依次增加，获得转速与含水饱和度关系曲线，根据已有方法，可以进一步转换为毛细管压力曲线；进一步的可以获得束缚水饱和度值(以下简称Swir)；在上述岩样离心处理流程完成后，进行全岩X衍射分析，获得粘土矿物含量数据。

步骤S103：利用步骤S102获得的束缚水饱和度实验结果和已有的岩心扫描自然伽马值、测井自然伽马值分别建立束缚水饱和度与粘土矿物含量关系图及公式、粘土矿物含量与岩心扫描自然伽马关系图及公式、岩心扫描自然伽马与测井自然伽马关系图及公式，最终获得束缚水饱和度与测井自然伽马关系公式。

图5(a)为本发明实施例一中束缚水饱和度与粘土矿物含量之间的相关性图；图5(b)为本发明实施例一中岩心扫描伽马值与粘土矿物含量之间的相关性图；图5(c)为本发明实施例一中岩心扫描伽马值与测井伽马值之间的相关性图；图5(d)为本发明实施例一中束缚水饱和度与测井伽马值之间的相关性图；如图5(a)～图5(d)，上述步骤S103中束缚水饱和度求取关系式建立方法具体为：

第一步：依据对束缚水控制因素的认识分析束缚水饱和度(Swir)与X衍射粘土矿物含量(Clay)的相关关系，如图5(a)中所示两者有很好的一致性，对数据进行拟合分析后建立关系式：

S_wir＝47.106ln(Clay)-52.7(1)

第二步：分析X衍射粘土矿物(Clay)含量与岩心扫描伽马值(GRcore)的关系，如图5(b)中所示两者具有较好的相关性，对数据拟合分析后建立关系式：

GR_core＝4.1938Clay+6.966(2)

第三步：建立岩心扫描伽马(GRcore)与测井伽马(GR)的换算关系，如图5(c)所示，对数据拟合分析后建立关系式：

GR_core＝1.0289GR-22.275(3)

第四步：联立上述(1)、(2)、(3)三个关系式，最终得到束缚水饱和度(Swir)与测井伽马的关系式，得到如下关系式：

S_wir＝47.106ln(0.245GR-6.972)-52.7(4)

通过该关系式重新计算束缚水饱和度，比较其与实测束缚水饱和度的关系，如图5(d)所示，结果显示两者具有比较好的一致性，相关系数达到0.93。

步骤S104：利用步骤S101获取的横向弛豫时间谱图数据，根据短弛豫时间孔隙所占比例的高低划分储层类型；进一步的根据短弛豫时间孔隙比例与测井自然伽马值关系确定储层类型划分的测井自然伽马值。

步骤S105：对步骤S102获得的毛管压力曲线进行分解，划分出束缚水及毛管可动水两部分，进一步的，对毛管可动水曲线分储层类型进行归一化处理，获得不同类型储层的气柱高度与含水饱和度关系曲线，进一步获得不同类型储层毛管可动水计算公式。

图6(a)为本发明实施例一中岩样1测得的核磁横向T2弛豫时间谱图；图6(b)为本发明实施例一中岩样2测得的核磁横向T2弛豫时间谱图；图6(c)为本发明实施例一中小于10ms孔喉占比与束缚水饱和度关系图；图6(d)为本发明实施例一中小于10ms孔喉占比与小于10ms孔隙占比与测井伽马值的关系图；图6(e)为本发明实施例一中获得的Ⅰ、Ⅱ两类储层离心转速与含水饱和度曲线图；图6(f)为本发明实施例一中获得的Ⅰ、Ⅱ两类储层毛管压力曲线图；图6(g)为本发明实施例一中获得的Ⅰ、Ⅱ两类储层地层条件下自由水面以上气柱高度曲线图；图6(h)为本发明实施例一中获得的Ⅰ、Ⅱ两类储层归一化毛管可动水饱和度曲线图。参见图6(a)～图6(h)，毛管可动水求取关系式建立方法包括：

第一步：进行储层类型划分。依据短弛豫时间孔隙所占比例的高低划分储层类型，进一步根据短弛豫时间孔隙比例与测井自然伽马值关系确定储层类型划分的测井自然伽马值。由已有的研究认为孔喉尺寸与横向驰豫时间有比较好的正相关关系，因此核磁横向驰豫时间谱图也可以看做是孔喉尺寸分布图。如图6(a)～图6(b)所示，其中图6(a)、图6(b)中①、②分别为岩样1、2小于10ms孔喉所占孔隙比例，岩样1孔隙度为7.3％，①占比为42％，束缚水饱和度为25.6％，为较好的储层，岩样2孔隙度为5.7％，②占比为70％，束缚水饱和度为44.7％，储层较差。如图6(c)、图6(d)所示，通过分析小于10ms孔喉占比与束缚水饱和度以及小于10ms孔隙占比与测井伽马值的关系，可以看出小孔喉占比越高，储层束缚水饱和度越高，伽马值越高，储层也越差，因此本实施例通过确定小于10ms孔喉占比58％截止值将储层分为Ⅰ、Ⅱ两类，对应的测井伽马截止值为56API。

第二步：分储层类型建立毛管可动水求取关系式。如图6(e)～图6(h)所示，A属于Ⅰ类储层，Swir(A)为20％，B属于Ⅱ类储层，Swir(B)为40％。首先，根据已有的方法先将离心转速曲线转化为毛管压力(Pc)曲线，进一步再将毛管压力曲线转化为地层条件下自由水面以上气柱高度(H)曲线。接着，将毛管可动水与束缚水分离进行归一化处理，最后得到归一化毛管可动水饱和度(S_wi毛管＇)，其归一化公式为：

由于同类储层具有相近的毛管曲线特征，进一步地对Ⅰ、Ⅱ两类储层多个气柱高度—归一化毛管可动水饱和度曲线进行公式拟合，最终得到如表1所示分类毛管可动水求取关系式。

表1分类毛管可动水求取关系式

步骤S106：根据已有技术对目的层储层段进行孔隙度、渗透率解释，按气田有效储层下限标准，确定有效储层段；以圈闭溢出面为基础，参考测试和相渗资料，获得自由水面海拔的合理值；

本实施例以溢出面确定为基础，结合相渗和测试资料确定最终合理的自由水面，具体步骤如下：

第一步，确定溢出面。先确定溢出面，是考虑到稳定的气藏溢出面以下不会发生气的聚集流动，含水饱和度近似100％，因此溢出面应是自由水面的一个下限。首先通过分析确定影响溢出面的因素及权重，本实施例对4个影响因素及其权重(速度场、资料品质、偏移规律、误差规律)进行了分析，同时获取4个因素影响的溢出面的分布范围，通过蒙特卡洛法得到了最终溢出面的分布范围和对应概率，确定最终溢出面的平均值为-5600m，并且有80％的概率分布在-5593.4到-5606.5之间。

第二步，确定自由水面。本实施例在溢出面确定自由水面下限的基础上，利用相渗资料确定自由水面波动范围，以测试资料做上限控制，最终确定自由水面。通过A气田已有相渗资料得到临界含气饱和度小于10％，根据已有毛管曲线特征分析即对应自由水面10～20m以上即可发生气的聚集流动，即测试可能产气。A气田实际测试结果显示：a井测试段-5535m～-5575m，日产水2.4方，日产气0.12万方，b井测试段-5575m～-5603m，气微量，日产水10.3万方，a井测试段气水同产，表明自由水面在-5575m以下，b井测试段气微量且主要产水，应接近自由水面，结合相渗10—20m的自由水面波动范围，表明自由水面应在-5595m～-5603附近，同时第一步所得溢出面也在-5600左右，可以得出本实施例自由水面与溢出面近似为同一个平面，因此最终将自由水面定为-5600m。

步骤S107：根据步骤S106确定的自由水面海拔，确定有效储层段各数据点气柱高度值，再进一步根据步骤S105确定的不同储层类型毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层各点毛管可动水饱和度，进一步可获得原始含气饱和度。

图7为本发明实施例一中A气田储层含气饱和度确定方法得到的结果示意图。图7所示的识别结果为某盆地A气田构造边部位一口钻井(C井)，该井完钻后分别按传统方法和本法进行了含气饱和度的解释与对比。

从解释结果来看，该井自井段6788米(海拔-5380米)至7018米(海拔-5603米)有效储层段按传统的阿尔奇公式测井解释结果含气饱和度普遍大于60％，全井段表现为纯气层特征，未解释出水层。

依据本实施例的结果为6788～6842米段储层含气饱和度分布50％～70％，表现为气层特征，在该储层段中，个别层低于40％(如6798～6880米)，表现为含水气层特征；自6850米向下至6986米段，含气饱和度逐渐降低，分布20％～50％，表现为气水同层或含气水层特征；自6986米向下至7018米，依据本法解释含气饱和度普遍低于20％，表现为纯水层或含气水层。

为验证本法有效性，对该井不同储层海拔段，分A、B、C三段进行了完井测试，其中，测试段A(-5380～-5491米)酸压后5毫米油嘴日产气15.84万方、日产水4.7方，测试结论为含水气层；测试段B(-5450～5473米)酸化后折日产气5万方、日产水28方，测试结论为气水同层；测试段C(-5576～-5603米)产气微量、日产水10.3方，测试结论为纯水层。完井测试结论与本法定量解释结果完全吻合，而与以往阿尔奇公式结果却全部矛盾，进一步证实本法的有效性。此外，依据本法对该区带近10年来测井解释与测试成果矛盾的井进行了全面复查解释，重新解释后解释结果与完井测试结论吻合率达到90％以上。

经过以上步骤实现了对单井目的储层段的含气饱和度进行了连续定量解释评价，为气藏流体分布特征、储量评价及合理技术制定等提供了依据。

本实施例提供的储层含气饱和度确定方法，通过获取砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量，以及测井自然伽马值拟合得到束缚水饱和度的计算公式，再根据毛管压力曲线对获得的毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式，从而根据获得的不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式以及有效储层段各数据点气柱高度值计算得到有效储层段各数据点毛管可动水饱和度，最终利用上述束缚水饱和度和毛管可动水饱和度确定储层原始含气饱和度，从而能够实现对目的层段原始含气饱和度进行定量评价的目的，为现有技术中无法有效应用阿尔奇公式进行含气饱和度定量评价的气田提供了有效的评价方法。

实施例二

图8为本发明实施例二提供的储层含气饱和度确定装置的结构示意图，本实施例所提供的装置可以执行前述实施例一中的储层含气饱和度确定方法。如图8所示，该储层含气饱和度确定装置10具体包括：

测量模块100，用于获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量；

拟合模块200，用于根据束缚水饱和度、粘土矿物含量与测井自然伽马值拟合得到束缚水饱和度计算公式；

第一曲线模块300，用于根据毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线；

第二曲线模块400，用于对毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式；

第一计算模块500，用于根据有效储层段各数据点气柱高度值与不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点的毛管可动水饱和度；

第二计算模块600，用于根据束缚水饱和度计算公式获得有效储层段束缚水饱和度；

第三计算模块700，用于根据束缚水饱和度和毛管可动水饱和度获得原始含气饱和度。

其中，上述测量模块100具体用于对砂岩样品在不同转速条件下进行离心处理，获得砂岩样品的毛管压力曲线和束缚水饱和度，以及用于对砂岩样品进行X衍射分析，获得砂岩样品的粘土矿物含量。

优选的，上述测量模块100获取的砂岩试样的毛管压力曲线为离心毛管压力曲线。

进一步的，本实施例提供的储层含气饱和度确定装置还包括：预处理模块，用于在测量模块100获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量之前，对砂岩样品进行洗油、洗盐和烘干，使得获得的砂岩样品符合石油行业规范。

进一步的，上述拟合模块200具体用于利用粘土矿物含量与束缚水饱和度的相关性，建立粘土矿物含量与束缚水饱和度的定量关系式；

拟合模块200还用于依据岩心扫描自然伽马值、测井自然伽马值与粘土矿物含量的相关性，分别建立岩心扫描自然伽马值与粘土矿物含量的定量关系式，以及岩心扫描自然伽马值与测井自然伽马值的定量关系式，从而用于根据粘土矿物含量与束缚水饱和度的定量关系式、岩心扫描自然伽马值与粘土矿物含量的定量关系式以及岩心扫描自然伽马值与测井自然伽马值的定量关系式，得到束缚水饱和度计算公式。

进一步的，上述第一曲线模块300，具体用于将测量模块100获得的毛管压力曲线进行分解，使毛管压力曲线被分解为束缚水饱和度和毛管可动水饱和度两部分，从而得到砂岩样品的毛管可动水压力曲线。

具体的，上述第二曲线模块400具体用于利用核磁共振分析获得砂岩样品的横向弛豫时间谱图分布；

根据横向弛豫时间谱图分布与测井自然伽马值获得储层类型与划分界限；

将毛管可动水压力曲线根据储层类型与划分界限进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式。

具体的，第二曲线模块400在利用核磁共振分析获得砂岩样品的横向弛豫时间谱图分布之前，还用于将砂岩样品进行饱和地层水处理。

优选的，第二曲线模块400具体用于根据横向弛豫时间谱图中短弛豫时间孔隙所占比例获得储层类型与划分界限。

优选的，第二曲线模块400根据公式对毛管可动水压力曲线进行归一化处理；其中，S_wi毛管'为归一化后毛管可动水饱和度，S_wi为含水饱和度，S_wir为束缚水饱和度。

进一步的，本实施例提供的储层含气饱和度确定装置还包括：气柱高度测量模块，用于在所述第一计算模块根据有效储层段各数据点气柱高度值与所述不同类型毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度之前，获取有效储层段各数据点气柱高度值。

具体的，气柱高度获取模块具体用于：

测试砂岩样品的孔隙度和渗透率，从而确定储层的有效储层段；

以圈闭溢出面为基础获得自由水面海拔的合理值；优选的，气柱高度获取模块具体可用于以圈闭溢出面作为自由水面的下限，获得圈闭溢出面的概率分布特征，再确定自由水面的波动范围和自由水面海拔的上限，从而获取自由水面海拔的合理值。

根据获得的自由水面海拔的合理值获得有效储层段各数据点气柱高度值。

第一计算模块500根据气柱高度获取模块获得的有效储层段各数据点气柱高度值以及第二曲线模块400获得的不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式进行计算，从而获得有效储层各数据点毛管可动水饱和度。

进一步的，上述第三计算模块700具体用于根据第一计算模块500计算得到的有效储层段各数据点毛管可动水饱和度和第二计算模块600计算得到的有效储层段束缚水饱和度获得有效储层段原始含水饱和度，从而根据有效储层段原始含水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度。

本实施例提供了一种储层含气饱和度确定装置，该装置通过测量模块获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量，拟合模块拟合得到束缚水饱和度计算公式，进而利用第二计算模块求得有效储层段束缚水饱和度，利用第一曲线模块获得毛管可动水压力曲线，再由第二曲线模块进行归一化处理获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式，由第一计算模块获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度，最终由第三计算模块根据有效储层段束缚水饱和度和有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度，从而实现了对具有正常气水分异规律的低孔渗裂缝性致密砂岩气藏储层的目的层段原始含气饱和度进行定量评价的目的，为现有技术中无法有效应用阿尔奇公式进行含气饱和度定量评价的气田提供了有效的评价方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (27)

1.一种储层含气饱和度确定方法，其特征在于，包括：

获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量；

根据所述束缚水饱和度、所述粘土矿物含量与测井自然伽马值拟合得到束缚水饱和度计算公式；

根据所述毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线；

对所述毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式；

根据有效储层段各数据点气柱高度值与所述不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度；

根据所述束缚水饱和度计算公式获得有效储层段束缚水饱和度；

根据所述有效储层段束缚水饱和度和所述有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获得所述砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量之前，还包括：对所述砂岩样品进行洗油、洗盐和烘干。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量具体包括：对所述砂岩样品在不同转速条件下进行离心处理，获得所述砂岩样品的毛管压力曲线和束缚水饱和度，对所述砂岩样品进行X衍射分析，获得所述砂岩样品的粘土矿物含量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述毛管可动水曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式具体包括：

利用核磁共振分析获得所述砂岩样品的横向弛豫时间谱图分布；

根据所述横向弛豫时间谱图分布与所述测井自然伽马值获得储层类型与划分界限；

将所述毛管可动水压力曲线根据所述储层类型与所述划分界限进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在根据有效储层段各数据点气柱高度值与所述不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度之前，还包括：获得所述有效储层段各数据点气柱高度值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获得所述有效储层段各数据点气柱高度值具体包括：

测试砂岩样品的孔隙度和渗透率；

以圈闭溢出面为基础获得自由水面海拔的合理值；

根据所述自由水面海拔的合理值获得所述有效储层段各数据点气柱高度值。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述利用核磁共振分析获得所述砂岩样品的横向弛豫时间谱图分布之前，还包括：将所述砂岩样品进行饱和地层水处理。

8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述毛管压力曲线为离心毛管压力曲线。

9.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述束缚水饱和度、所述粘土矿物含量与测井自然伽马值拟合得到束缚水饱和度计算公式具体包括：

利用所述粘土矿物含量与所述束缚水饱和度的相关性，建立所述粘土矿物含量与所述束缚水饱和度的定量关系式；

依据岩心扫描自然伽马值、所述测井自然伽马值与所述粘土矿物含量的相关性，分别建立所述岩心扫描自然伽马值与所述粘土矿物含量的定量关系式，以及所述岩心扫描自然伽马值与所述测井自然伽马值的定量关系式；

根据所述粘土矿物含量与所述束缚水饱和度的定量关系式、所述岩心扫描自然伽马值与所述粘土矿物含量的定量关系式以及所述岩心扫描自然伽马值与所述测井自然伽马值的定量关系式，得到所述束缚水饱和度计算公式。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述横向弛豫时间谱图分布与所述测井自然伽马值获得储层类型与划分界限具体包括：

根据所述横向弛豫时间谱图中短弛豫时间孔隙所占比例获得所述储层类型与所述划分界限。

11.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式，具体包括：

根据公式对所述毛管可动水压力曲线进行归一化处理；

其中，S_wi毛管'为归一化后所述毛管可动水饱和度，S_wi为含水饱和度，S_wir为所述束缚水饱和度。

12.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述气柱高度为自由水面以上气柱高度。

13.根据权利要求6所述的一种方法，其特征在于，所述以圈闭溢出面为基础获得自由水面海拔的合理值具体包括：

以所述圈闭溢出面作为自由水面的下限，获得所述圈闭溢出面的概率分布特征；

确定所述自由水面的波动范围和所述自由水面海拔的上限；

获取所述自由水面海拔的合理值。

14.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述有效储层段束缚水饱和度和所述有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度具体包括：

根据所述有效储层段束缚水饱和度和所述有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含水饱和度；根据所述有效储层段原始含水饱和度获得所述有效储层段原始含气饱和度。

15.一种储层含气饱和度确定装置，其特征在于：

包括：测量模块，用于获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量；

拟合模块，用于根据所述束缚水饱和度、所述粘土矿物含量与测井自然伽马值拟合得到束缚水饱和度计算公式；

第一曲线模块，用于根据所述毛管压力曲线获得毛管可动水压力曲线；

第二曲线模块，用于对所述毛管可动水压力曲线进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式；

第一计算模块，用于根据有效储层段各数据点气柱高度值与所述不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度；

第二计算模块，用于根据所述束缚水饱和度计算公式获得有效储层段束缚水饱和度；

第三计算模块，用于根据所述有效储层段束缚水饱和度和所述有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含气饱和度。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括：预处理模块，所述预处理模块用于在所述测量模块获得砂岩样品的毛管压力曲线、束缚水饱和度与粘土矿物含量之前，对所述砂岩样品进行洗油、洗盐和烘干。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述测量模块具体用于：

对所述砂岩样品在不同转速条件下进行离心处理，获得所述砂岩样品的毛管压力曲线和束缚水饱和度；

对所述砂岩样品进行X衍射分析，获得所述砂岩样品的粘土矿物含量。

18.根据权利要求15-17任一项所述的装置，其特征在于，所述第二曲线模块具体用于：

利用核磁共振分析获得所述砂岩样品的横向弛豫时间谱图分布；

根据所述横向弛豫时间谱图分布与所述测井自然伽马值获得储层类型与划分界限；

将所述毛管可动水压力曲线根据所述储层类型与所述划分界限进行归一化处理，以获得不同类型储层毛管可动水饱和度计算公式。

19.根据权利要求15-17任一项所述的装置，其特征在于，还包括：气柱高度测量模块，所述气柱高度测量模块用于在所述第一计算模块根据有效储层段各数据点气柱高度值与所述不同类型毛管可动水饱和度计算公式获得有效储层段各数据点毛管可动水饱和度之前，获取有效储层段各数据点气柱高度值。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述气柱高度获取模块具体用于：

测试砂岩样品的孔隙度和渗透率；

以圈闭溢出面为基础获得自由水面海拔的合理值；

根据所述自由水面海拔的合理值获得所述有效储层段各数据点气柱高度值。

21.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第二曲线模块在利用核磁共振分析获得所述砂岩样品的横向弛豫时间谱图分布之前，还用于：将所述砂岩样品进行饱和地层水处理。

22.根据权利要求15-17任一项所述的装置，其特征在于，所述毛管压力曲线为离心毛管压力曲线。

23.根据权利要求15-17任一项所述的装置，其特征在于，所述拟合模块具体用于：

利用所述粘土矿物含量与所述束缚水饱和度的相关性，建立所述粘土矿物含量与所述束缚水饱和度的定量关系式；

依据岩心扫描自然伽马值、所述测井自然伽马值与所述粘土矿物含量的相关性，分别建立所述岩心扫描自然伽马值与所述粘土矿物含量的定量关系式，以及所述岩心扫描自然伽马值与所述测井自然伽马值的定量关系式；

根据所述粘土矿物含量与所述束缚水饱和度的定量关系式、所述岩心扫描自然伽马值与所述粘土矿物含量的定量关系式以及所述岩心扫描自然伽马值与所述测井自然伽马值的定量关系式，得到所述束缚水饱和度计算公式。

24.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第二曲线模块具体用于根据横向弛豫时间谱图中短弛豫时间孔隙所占比例获得所述储层类型与所述划分界限。

25.根据权利要求15-17任一项所述的装置，其特征在于，所述第二曲线模块具体用于根据公式对所述毛管可动水压力曲线进行归一化处理；

其中，S_wi毛管'为归一化后所述毛管可动水饱和度，S_wi为含水饱和度，S_wir为所述束缚水饱和度。

26.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述气柱高度获取模块具体用于：以所述圈闭溢出面作为自由水面的下限，获得所述圈闭溢出面的概率分布特征，再确定所述自由水面的波动范围和所述自由水面海拔的上限，从而获取所述自由水面海拔的合理值。

27.根据权利要求15-17任一项所述的装置，其特征在于，所述第三计算模块具体用于：根据所述有效储层段束缚水饱和度和所述有效储层段各数据点毛管可动水饱和度获得有效储层段原始含水饱和度；根据所述有效储层段原始含水饱和度获得所述有效储层段原始含气饱和度。