CN105781539A - 一种致密油气储层饱和度测井计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种致密油气储层饱和度测井计算方法，该计算方法包括：针对致密碎屑岩油气储层采用电阻率测井资料根据阿尔奇方程难以求准饱和度的难题，利用岩心压汞资料和常规测井资料，通过划分岩心压汞资料毛管压力曲线形态类型，统计不同毛管压力曲线形态类型岩心孔隙度和渗透率分布特征，按孔隙度分布范围分类建立J函数与饱和度的关系式；利用常规测井资料计算出孔、渗物性参数后，最终利用物性参数和地层条件下的毛管压力算出J函数值进而求得油气饱和度。应用表明，本方法与阿尔奇变m指数法相比精度可提高一倍、与孔渗指数方法相比精度也显著提高，为准确求取低孔渗致密油气储层饱和度提供了切实可行的常规测井资料计算方法。

Description

一种致密油气储层饱和度测井计算方法

技术领域

本发明属于石油测井储层评价领域，尤其涉及利用岩心压汞资料和常规测井资料为致密油气储层提供高精度饱和度计算方法。

背景技术

油气饱和度是储层的重要参数，对于中高孔渗储层一般采用电阻率测井资料根据阿尔奇公式计算。低孔渗致密储层一般指孔隙度小于10％、渗透率低于0.1mD的储层，对于气层渗透率可降低到0.05mD，目前已成为我国主产储层。低孔渗致密储层具有孔隙度小、孔隙结构复杂、泥质含量高、束缚水饱和度大等特点，该类储层阿尔奇岩电参数m、n值变化大、存在非阿尔奇现象，很难用电阻率测井资料据阿尔奇公式求准含油气饱和度。

中国发明专利(200910087474.3：裂缝储层含油气饱和度定量计算方法)公开了一种裂缝储层含油气饱和度定量计算方法，特征是通过以下步骤完成：

(1)利用已知的全直径岩心资料得到基质的电阻率指数与含水饱和度之间的关系；利用已知的密闭取心资料得到裂缝储层原状地层真实的含油气饱和度；

(2)利用已知的成像测井资料得到裂缝储层不同深度的裂缝孔隙度；利用双侧向测井资料，结合岩心分析资料，计算不同深度的电阻率指数；

(3)根据已知的地区孔隙特征及孔隙度、渗透率资料，建立该地区的基质-裂缝结合的逾渗网络模型，通过油驱水过程，确定裂缝储层中电阻率指数与含水饱和度之间的关系；

(4)利用岩心实验和密闭取心资料刻度逾渗网络模型数值模拟结果；

(5)刻度之后通过数值模拟得到不同裂缝孔隙度下电阻率指数与含水饱和度之间的变化关系；

(5)通过插值方法，获得不同裂缝孔隙度下电阻率指数与含水饱和度之间的函数关系式；

(6)根据步骤(2)中得到的裂缝孔隙度，从步骤(6)中选定插值函数关系计算裂缝储层的含油气饱和度。

上述发明公开的裂缝储层含油气饱和度定量计算方法，可以在一定程度上提高裂缝储层油气饱和度计算精度，但对于低孔渗致密储层饱和度的计算，上述发明提供的计算方法很难用电阻率测井资料求取含油气饱和度。而在本发明中通过对致密储层岩心压汞毛管压力曲线形态进行分类，统计不同毛管压力曲线形态类型的孔隙度和渗透率分布特征，按孔隙度大小范围分类建立J函数与饱和度的回归关系式；利用常规测井资料计算出储层的孔、渗物性参数后，最终利用物性参数和地层条件下的毛管压力算出J函数值进而求得油气饱和度。实际应用表明该方法与阿尔奇变m指数法相比精度可提高一倍、与孔渗指数方法相比精度也显著提高，为准确求取低孔渗致密储层饱和度提供了切实可行的测井评价方法，克服了低孔渗致密储层饱和度难以求准的技术难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种致密油气储层饱和度高精度测井计算方法，该计算方法利用岩心压汞资料和常规测井资料为低孔渗致密油气储层提供高精度的饱和度测井评价方法，克服难以用电阻率测井资料求准低孔渗致密油气储层饱和度的难题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种致密油气储层饱和度测井计算方法，包括如下步骤：

1)获取常规测井资料和岩心压汞资料，所述常规测井资料包括自然伽马、密度、声波、中子；

2)利用常规测井资料计算储层物性参数，所述物性参数包括孔隙度、渗透率；

3)利用岩心压汞资料绘制毛管压力曲线，并划分毛管压力曲线形态类型，统计不同毛管压力曲线类型中岩心孔隙度和渗透率分布范围，按照不同孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度S_w的回归关系式；

4)利用储层物性参数和地层条件下的毛管压力计算J函数，根据储层孔隙度范围选择J函数与含水饱和度之间的不同回归关系式来计算油气储层含水饱和度S_w；

5)输出油气储层含水饱和度S_w或油气饱和度为S_h；所述S_h为1-S_w。

优选地，步骤3)中所述的按照不同孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度回归关系式的步骤如下：

(1)划分岩心毛管压力曲线形态类型，统计不同毛管压力曲线形态类型岩心孔隙度和渗透率分布范围；

(2)根据岩心压汞资料计算不同含水饱和度下的实验J函数，按一定孔隙度刻度间隔分类标记样本、绘制实验J函数和含水饱和度之间的交会图或Z值图；所述Z值图的孔隙等级为Z；

(3)分析J函数与含水饱和度之间的孔隙度分类关系与不同形态毛管压力曲线类型对应孔隙度范围是否一致；

(4)如果所述J函数与含水饱和度S_w之间的孔隙度分类关系与不同形态毛管压力曲线类型对应孔隙度范围不一致，则根据J函数与含水饱和度S_w的交会图合并毛管曲线类型及孔隙度分布范围，然后再根据孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度S_w之间的回归关系式；如果所述J函数与含水饱和度S_w之间的孔隙度分类关系与不同形态毛管压力曲线类型对应孔隙度范围一致，则直接根据孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度S_w之间的回归关系式。

优选地，所述毛管压力曲线类型的划分是按照曲线歪度、排驱压力和退汞效率进行划分的。

优选地，所述统计不同毛管压力曲线形态类型岩心孔隙度和渗透率分布范围采用直方图进行统计。

与现有技术对比，本发明产生的有益效果：

(1)本发明提供的一种致密油气储层饱和度测井计算方法，与阿尔奇变m指数法相比计算的油气储层饱和度精度提高一倍、与孔渗指数方法相比精度也显著提高，并且为获得高准确度的低孔渗致密油气储层饱和度提供了切实可行的常规测井资料计算方法；

(2)本发明提供的一种致密油气储层饱和度测井计算方法，可以利用岩心常规物性分析和压汞资料、根据常规测井资料获得较高精度的低孔渗致密油气储层饱和度，减少了对昂贵的核磁测井资料的依赖。

附图说明

图1是本发明提供的一种致密油气储层饱和度测井计算方法的流程图；

图2是本发明中按照不同孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度回归关系式的流程图；

图3是本发明中毛管压力曲线形态不同划分方法示例图；

图4是本发明不同毛管压力曲线形态类型岩心孔隙度、渗透率分布范围统计示例图；

图5是本发明参考实验J函数与含水饱和度交会图而确定的孔隙度分类范围示例图；

图6是本发明根据孔隙度分布范围确定的含水饱和度与J函数的回归关系实施示例图；

图7是本发明油气储层饱和度计算效果实施示例。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细的说明。

本发明的目的在于利用岩心压汞资料和常规测井资料为低孔渗致密储层提供高精度的饱和度测井评价方法，克服难以用电阻率测井资料求准低孔渗致密油气储层饱和度的难题。

为解决上述技术难题，本发明提供的致密油气饱和度测井计算方法利用常规测井资料计算储层物性参数，同时利用岩心压汞资料绘制毛管压力曲线，通过划分毛管压力曲线形态类型来表征储层不同孔喉结构类型；通过统计不同毛管压力曲线形态类型岩心孔隙度和渗透率分布范围，依据孔隙度分布范围分类建立J函数与饱和度的关系式；利用常规测井资料计算出孔渗物性参数后，根据孔渗物性参数和地层条件下的毛管压力算出J函数值，进而求得油气储层含水饱和度。图1是本发明提供的一种致密油气饱和度测井计算方法的流程图，具体包括如下步骤：

1)获取常规测井资料和岩心压汞资料，其中常规测井资料包括自然伽马及密度、声波、中子等，密度为首选；

2)利用常规测井资料计算储层物性参数，其中物性参数包括孔隙度、渗透率；

3)按照图2所示流程图，根据不同孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度回归关系式，具体内容如下：

(1)一般按照曲线歪度、排驱压力和退汞效率来划分岩心毛管压力曲线形态类型，不同毛管压力曲线类型划分实施示例如图3所示；在图3所示的毛管压力曲线类型划分实施示例中，可以得出不同的毛管压力曲线形态类型表征出储层不同孔喉结构类型，即毛管压力曲线形态类型反映着储层孔喉结构类型；

不同毛管压力曲线形态类型岩心孔隙度和渗透率分布范围采用直方图统计，简单直观；图4为某地区不同毛管压力曲线类型岩心孔隙度和渗透率分布范围统计示例，岩心实验数据统计结果如表1所示。

表1不同毛管压力曲线岩样特征参数范围

(2)利用岩心压汞资料根据如公式(1)计算不同含水饱和度下的实验J函数，按一定孔隙度刻度间隔分类标记样本、绘制实验J函数和含水饱和度之间的交会图，并根据岩心孔隙度等级标记样本数据，综合J函数与含水饱和度交会图中的样本分布特征和根据毛管压力曲线形态分类得出的孔隙度范围、对相近的毛管压力曲线类型及其孔隙度分布范围进行适当合并，最终确定需要建立的J函数与含水饱和度S_w之间不同回归关系式的孔隙度分布范围，具体实施示例如图5所示。不同饱和度下的实验J函数计算所依据的公式(1)如下：

$J\left(S_W\right)=\frac{P_c}{\mathrm{\σ}cos\mathrm{\θ}}\sqrt{\frac{k}{\mathrm{\φ}}}---\left(1\right)$

式中S_w为含水饱和度；P_c为实测毛管压力，单位为Mpa；σ为表面张力，单位为mN/m；θ为湿润角，单位为度；k为渗透率，单位为mD(毫达西)；φ为孔隙度，取小数；通常称为孔渗综合指数，主要反映孔隙结构。

表面张力和湿润角，可选用美国岩心公司提供的数据，如表2所示。

表2美国岩心公司实验数据

条件	系统	湿润角θ(度)	表面张力(mN/m)	σcosθ
					实验室	空气/水银	140	480	367
地层	水/气	0	50	50
					地层	油/水	88.35	30	0.866

(3)根据岩心孔隙度分布范围分类统计J函数与含水饱和度S_w的关系，建立J函数与含水饱和度S_w的分类回归关系式，图6为本发明实施例得出的回归关系与样本分布图，表3为其具体回归关系式。

表3S_w与J函数的回归关系

4)利用常规测井资料采用J函数计算储层含水饱和度S_w。根据实验室泥质、孔隙度、渗透率、密度、波速等岩心分析资料，建立物性变量与其它变量之间的回归关系式、利用常规测井资料得出储层孔隙度和渗透率等物性参数，根据如公式(2)得出地层条件下的毛管压力、由公式(1)求出J函数，根据孔隙度大小选择J函数与饱和度之间的回归关系式最终求出储层饱和度。所述公式(2)如下：

$P_c=({\mathrm{H\ρ}}_w-\underset{h_1}{\overset{h_2}{\∫}}{\mathrm{\ρ}}_{g}dh)g/1000---\left(2\right)$

其中，H为储层距自由水界面的高度，单位为m；其中h₁为油气层垂深，h₂为自由水界面垂深，单位为m；ρ_w为地层水密度，单位为g/cm³；ρ_g为储层温度和压力条件下的天然气密度，单位为g/cm³，可利用气体平衡方程根据标准条件下的密度换算得出。

图7为根据上述具体实施方式得出的计算结果实施例；表4为本发明方法与其它方法的计算结果误差对比。

表4本发明方法与其它方法误差对比

通过上述一种致密油气储层饱和度测井计算方法，计算得到的储层油气饱和度的精度与阿尔奇变m指数法相比精度提高一倍、与孔渗指数方法相对比精度提高了约30％，为获得高精度低孔渗致密油气储层饱和度提供了切实可行的常规测井资料计算方法。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种致密油气储层饱和度测井计算方法，其特征在于，此方法包括如下步骤：

1)获取常规测井资料和岩心压汞资料，所述常规测井资料包括自然伽马、密度、声波、中子；

2)利用常规测井资料计算储层物性参数，所述物性参数包括孔隙度、渗透率；

3)利用岩心压汞资料绘制毛管压力曲线，并划分毛管压力曲线形态类型，统计不同毛管压力曲线类型中岩心孔隙度和渗透率分布范围，按照不同孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度S_w的回归关系式；

4)利用储层物性参数和地层条件下的毛管压力计算J函数，根据储层孔隙度范围选择J函数与含水饱和度之间的不同回归关系式来计算油气储层含水饱和度S_w；

5)输出油气储层含水饱和度S_w或含油气饱和度S_h；所述S_h为1-S_w。

2.如权利要求1所述一种致密油气储层饱和度测井计算方法，其特征在于，步骤3)中所述的按照不同孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度回归关系式的步骤如下：

(1)划分岩心毛管压力曲线形态类型，统计不同毛管压力曲线形态类型岩心孔隙度和渗透率分布范围；

(2)根据岩心压汞资料计算不同饱和度下的实验J函数，按一定孔隙度刻度间隔分类标记样本、绘制实验J函数和含水饱和度之间的交会图或Z值图；所述Z值图的孔隙等级为Z；

(3)分析J函数与含水饱和度之间的孔隙度分类关系与不同形态毛管压力曲线类型对应孔隙度范围是否一致；

(4)如果所述J函数与含水饱和度S_w之间的孔隙度分类关系与不同形态毛管压力曲线类型对应孔隙度范围不一致，则根据J函数与含水饱和度S_w的交会图合并毛管曲线类型及孔隙度分布范围，然后再根据孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度S_w之间的回归关系式；如果所述J函数与含水饱和度S_w之间的孔隙度分类关系与不同形态毛管压力曲线类型对应孔隙度范围一致，则直接根据孔隙度分布范围分类建立J函数与含水饱和度S_w之间的回归关系式。

3.如权利要求2所述一种致密油气储层饱和度测井计算方法，其特征在于，所述毛管压力曲线类型的划分是按照曲线歪度、排驱压力和退汞效率进行划分的。

4.如权利要求2所述一种致密油气储层饱和度测井计算方法，其特征在于，所述统计不同毛管压力曲线形态类型岩心孔隙度和渗透率分布范围采用直方图进行统计。