CN107152277B - 一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法及系统，通过进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境、井眼环境下的不同孔隙度对应的碳氧比值，拟合孔隙度与碳氧比值的关系曲线，归纳孔隙度与碳氧比值的函数关系，利用泥质模型对碳氧比测井中实际测量的地层碳氧比曲线进行校正，根据校正后的碳氧比曲线及纯油层和纯水层的碳氧比差值进行刻度计算得到剩余油饱和度，该方法考虑到了泥质对实际结果的影响及碳氧比测井中套管尺寸这个影响因子，使得实际得到的剩余油饱和度更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及碳氧比测井领域，尤其是涉及一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法及系统。
背景技术
在油田的生产时会向井眼下入各种管柱(油管、筛管、套管)，为了能够实现在套管井中测量到地层中的各个参数，从20世纪60年代开始，研究人员就进行了一系列理论及仪器的研发工作。早期出现的过套管测井仪器主要有热中子寿命和碳氧比测井。
碳氧比测井是利用脉冲中子源向地层发射能量为14MeV的高能快中子脉冲，当高能快中子射入地层之后，与地层中元素的原子核发生非弹性散射，致使原子核处于激发状态。当原子核从激发状态恢复到稳定状态时，将会放射出具有一定能量的伽马射线。对于不同元素的原子核来说，其非弹性散射伽马射线的能量不一样。因此可对地层中的非弹性散射伽马射线进行能量和强度分析(即能谱分析)，来确定地层中存在哪些元素及含量。石油中主要含碳元素和氢元素，水中主要含氧元素和氢元素，通过碳氧比能谱测井可以求出地层中碳氧相对含量比例，可以在已经下了套管的井中发现遗漏的油气层，在已采油的油井中确定油层的剩余饱和度。
碳氧比测井的主要优点是能穿透套管、水泥环而直接测量地层中的元素，不受地层水矿化度的影响，当地层水矿化度和注入水矿化度差别较大时该方法有着明显的优点，当在高孔隙度地层中进行测量时应用效果良好，解决了目前电法测井还不能够在套管井中评价储集层饱和度的难题，又弥补了中子寿命测井在低地层水矿化度区域测量效果差的不足。
目前该研究领域针对碳氧比测井提出了多种计算剩余油饱和度的方法。如庞巨丰针对碳氧比测井求取含油饱和度方法的研究(庞巨丰，施建华，王庆华.新碳氧比求含油饱和度的方法，原子能科学技术，2007)；张付明进行了套管井剩余油饱和度测井的研究(张付明.套管井剩余油饱和度测井新技术，测井技术，2003)；韩清忠对碳氧比测井确定剩余油饱和度进行了研究(韩清忠，雍世和.用碳氧比测井资料确定剩余油饱和度及评价水淹层，石油大学学报(自然科学版)，1993)；上述方法的计算结果都与实际的剩余油饱和度存在一定偏差，因此在此基础上提出了一种改进型的确定剩余油饱和度的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法及系统，解决现有技术中的上述技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，包括：
S1、得到探测地区的总孔隙度Φt、有效孔隙度Φε和不同深度段的碳氧比值；
S2、设置截面参数、曲面参数、元素参数，建立蒙特卡洛模拟模型，进行蒙特卡洛模拟，以所述有效孔隙度与所述碳氧比值分别为自变量和因变量，拟合所述有效孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线，归纳所述有效孔隙度与所述碳氧比值的函数关系CO；
S3、进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境为纯油层和纯水层时的不同有效孔隙度对应的碳氧比值，得到纯油层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COO和纯水层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COW，COO与COW相减，得到碳氧比差值ΔC/O；
S4、对所述有效孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO进行泥质校正；得到校正后的碳氧比曲线CCO；
S5、根据套管外径D，实验室刻度得到碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子MDCO，根据校正后的碳氧比曲线CCO及碳氧比差值ΔC/O，进行刻度计算得到剩余油饱和度，剩余油饱和度SO的计算公式为
本发明的技术方案还提供一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统，包括：
测量模块：检测并计算出研究地区的总孔隙度Φt、有效孔隙度Φε和不同深度段的碳氧比值；
蒙特卡洛模拟模块：设置截面参数、曲面参数、元素参数，建立蒙特卡洛模拟模型，进行蒙特卡洛模拟，以所述有效孔隙度与所述碳氧比值分别为自变量和因变量，拟合所述有效孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线，归纳所述有效孔隙度与所述碳氧比值的函数关系CO；
碳氧比差值计算模块：进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境为纯油层和纯水层时的不同有效孔隙度对应的碳氧比值，得到纯油层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COO和纯水层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COW，COO与COW相减，得到碳氧比差值ΔC/O；
泥质校正模块：对所述孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO进行泥质校正；得到校正后的碳氧比曲线CCO；
剩余油饱和度计算模块：根据校正后的碳氧比曲线CCO及纯油层和纯水层的碳氧比差值ΔC/O，进行刻度计算剩余油饱和度。
本发明的有益效果是：通过蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境、井眼环境下的不同孔隙度对应的碳氧比值，拟合孔隙度与碳氧比值的关系曲线，归纳孔隙度与碳氧比值的函数关系，利用泥质模型对碳氧比测井中实际测量的地层碳氧比值进行校正，根据校正后的碳氧比曲线及纯油层和纯水层的碳氧比差值进行刻度计算得到剩余油饱和度，该方法考虑到了泥质对实际结果的影响及碳氧比测井中套管尺寸这个影响因子，使得实际得到的剩余油饱和度更加准确。
附图说明
图1是本发明提供的一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法流程图；
图2是本发明提供的一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统结构框图；
图3是图2中碳氧比差值计算模块的结构框图；
图4是图2中泥质校正模块的结构框图；
图5是图2中剩余油饱和度计算模块的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种碳氧比测井剩余油饱和度的方法，包括：
S1、在裸眼井中，通过测井仪器测量并计算出研究地区的总孔隙度Φt、有效孔隙度Φε和不同深度段的碳氧比值；
S2、设置截面参数、曲面参数、元素参数，建立蒙特卡洛模拟模型，进行蒙特卡洛模拟，以所述有效孔隙度与所述碳氧比值分别为自变量和因变量，拟合所述有效孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线，归纳所述有效孔隙度与所述碳氧比值的函数关系CO；
S3、进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境为纯油层和纯水层时的不同有效孔隙度对应的碳氧比值，得到纯油层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COO和纯水层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COW，COO与COW相减，得到碳氧比差值ΔC/O；
S4、对所述孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO进行泥质校正；得到校正后的碳氧比曲线CCO；
S5、根据校正后的碳氧比曲线CCO及碳氧比差值ΔC/O，进行刻度计算剩余油饱和度。
本发明所述的一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，步骤S2中：
所述截面参数描述碳氧比测井时地层横截面的几何单元，所述地层横截面包括地层、测量设备、井眼环境构成的横截面，所述曲面参数描述截面的曲面，所述元素参数描述地层横截面的元素组分。
本发明所述的一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，步骤S3中得到碳氧比差值ΔC/O的步骤包括：
S31、根据孔隙度与碳氧比值在纯油和纯水情况下的模拟图版，归纳出纯油层碳氧比值COO和纯水层碳氧比值COW，
COO＝a1Φ2+b1Φ+COMA，COW＝a2Φ2+b2Φ+COMA，
其中，COMA为模拟图版中Φ为零时的碳氧比值，a1＝0.18272，
a2＝-0.03016，b1＝0.959616，b2＝-0.1509；
S32、根据COW和COO计算碳氧比差值ΔC/O，ΔC/O＝COO-COW；
本发明所述的一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，步骤S4中泥质校正的步骤包括：
S41、通过总孔隙度Φt和有效孔隙度Φε计算得到束缚水所占孔隙度Φwb，Φwb＝Φt-Φε；
S42、通过束缚水所占孔隙度Φwb和所述孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO建立碳氧比校正模型，校正后的碳氧比值
其中CCO为校正后的碳氧比值，A1＝-0.03016，B1＝-0.1509。
本发明所述的一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，步骤S5中刻度计算剩余油饱和度的步骤包括：
S51、根据不同套管的不同外径D，由实验室刻度得到的表征碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子MDCO，其中，当D小于或等于6.625时，
当D大于6.625时，
D为套管的外径；
S52、通过孔隙度与碳氧比值关系建立碳氧比解释模型，根据简单线性解释方法剩余油饱和度的归一化，得到剩余油饱和度SO的计算公式为：
其中，CCO为校正后的碳氧比值，MDCO为表征碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子，SO为剩余油饱和度。
本发明还提供一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统1，包括：测量模块11：测量并计算出研究地区的总孔隙度Φt、有效孔隙度Φε和不同深度段的碳氧比值。
蒙特卡洛模拟模块12：设置截面参数、曲面参数、元素参数，建立蒙特卡洛模拟模型，进行蒙特卡洛模拟，以所述有效孔隙度与所述碳氧比值分别为自变量和因变量，拟合所述有效孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线，归纳所述有效孔隙度与所述碳氧比值的函数关系CO；
碳氧比差值计算模块13：进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境为纯油层和纯水层时的不同有效孔隙度对应的碳氧比值，得到纯油层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COO和纯水层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COW，COO与COW相减，得到碳氧比差值ΔC/O。
泥质校正模块14：对所述孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO进行泥质校正；得到校正后的碳氧比曲线CCO。
剩余油饱和度计算模块15：根据校正后的碳氧比曲线CCO及纯油层和纯水层的碳氧比差值ΔC/O，进行刻度计算剩余油饱和度。
本发明所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统1，蒙特卡洛模拟模块12中：
所述截面参数描述碳氧比测井时地层横截面的几何单元，所述地层横截面包括地层、测量设备、井眼环境构成的横截面，所述曲面参数描述截面的曲面，所述元素参数描述地层横截面的元素组分。
本发明所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统1，纯油层和纯水层的碳氧比差值ΔC/O计算模块13包括：
碳氧比值归纳单元131：根据孔隙度与碳氧比值在纯油和纯水情况下的模拟图版，归纳出纯油层碳氧比值COO和纯水层碳氧比值COW，
COO＝a1Φ2+b1Φ+COMA，COW＝a2Φ2+b2Φ+COMA，
其中，COMA为模拟图版中Φ为零时的碳氧比值，a1＝0.18272，
a2＝-0.03016，b1＝0.959616，b2＝-0.1509。
碳氧比差值计算单元132：根据COW和COO计算碳氧比差值ΔC/O，ΔC/O＝COO-COW。
本发明所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统1，泥质校正模块14包括：
孔隙度计算单元141：通过总孔隙度Φt和有效孔隙度Φε计算得到束缚水所占孔隙度Φwb，Φwb＝Φt-Φε。
碳氧比校正单元142：通过束缚水所占孔隙度Φwb和所述孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO建立碳氧比校正模型，校正后的碳氧比值为：
其中CCO为校正后的碳氧比值，A1＝-0.03016，B1＝-0.1509。
本发明所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统1，剩余油饱和度计算模块15包括：
乘法因子单元151：根据不同套管的不同外径D，由实验室刻度得到的表征碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子MDCO，其中，当D小于或等于6.625时，
当D大于6.625时，
D为套管的外径。
剩余油饱和度计算单元152：通过孔隙度与碳氧比值关系建立碳氧比解释模型，根据简单线性解释方法剩余油饱和度的归一化，得到剩余油饱和度SO的计算公式为：
中，CCO为校正后的碳氧比值，MDCO为表征碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子，SO为剩余油饱和度。
本发明的有益效果是：通过蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境、井眼环境下的不同孔隙度对应的碳氧比值，拟合孔隙度与碳氧比值的关系曲线，归纳孔隙度与碳氧比值的函数关系，从而得到剩余油饱和度，根据校正后的碳氧比曲线及碳氧比差值进行刻度计算得到剩余油饱和度，该方法考虑到了泥质对实际结果的影响及碳氧比测井中套管尺寸这个影响因子，使得实际得到的剩余油饱和度更加准确。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、得到探测地区的总孔隙度Φt、有效孔隙度Φε和不同深度段的碳氧比值；
S2、设置截面参数、曲面参数、元素参数，建立蒙特卡洛模拟模型，进行蒙特卡洛模拟，以所述有效孔隙度与所述碳氧比值分别为自变量和因变量，拟合所述有效孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线，归纳所述有效孔隙度与所述碳氧比值的函数关系CO；
S3、进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境为纯油层和纯水层时的不同有效孔隙度对应的碳氧比值，得到纯油层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COO和纯水层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COW，COO与COW相减，得到碳氧比差值ΔC/O；
S4、对所述有效孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO进行泥质校正；得到校正后的碳氧比曲线CCO；
S5、根据套管外径D，实验室刻度得到碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子MDCO，根据校正后的碳氧比曲线CCO及碳氧比差值ΔC/O，进行刻度计算得到剩余油饱和度，其包括以下步骤：
S51、根据不同套管的不同外径D，计算MDCO；MDCO为表征碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子，其中，当D小于或等于6.625时，
当D大于6.625时，
D为套管的外径；
S52、通过孔隙度与碳氧比值关系建立碳氧比解释模型，根据简单线性解释方法剩余油饱和度的归一化，得到剩余油饱和度SO的计算公式为：
其中，CCO为校正后的碳氧比值，MDCO为表征碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子，SO为剩余油饱和度。
2.如权利要求1所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，其特征在于，步骤S2中：所述截面参数描述碳氧比测井时地层横截面的几何单元，所述地层横截面包括地层、测量设备、井眼环境构成的横截面，所述曲面参数描述截面的曲面，所述元素参数描述地层横截面的元素组分。
3.如权利要求1所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，其特征在于，步骤S3中得到碳氧比差值ΔC/O的步骤包括：
S31、进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境为纯油层和纯水层时的不同有效孔隙度对应的碳氧比值，得到纯油层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COO和纯水层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COW，
COO＝a1Φ2+b1Φ+COMA，COW＝a2Φ2+b2Φ+COMA，
其中，COMA为模拟图版中Φ为零时的碳氧比值，a1＝0.18272，a2＝-0.03016，b1＝0.959616，b2＝-0.1509；
S32、根据COW和COO计算碳氧比差值ΔC/O，ΔC/O＝COO-COW。
4.如权利要求1所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的方法，其特征在于，步骤S4中泥质校正的步骤包括：
S41、通过总孔隙度Φt和有效孔隙度Φε计算得到束缚水所占孔隙度Φwb，Φwb＝Φt-Φε；
S42、通过束缚水所占孔隙度Φwb和所述孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO建立碳氧比校正模型，校正后的碳氧比值
其中CCO为校正后的碳氧比值，A1＝-0.03016，B1＝-0.1509。
5.一种碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统，其特征在于，包括：
测量模块：得到探测地区总孔隙度Φt、有效孔隙度Φε和不同深度段的碳氧比值；
蒙特卡洛模拟模块：设置截面参数、曲面参数、元素参数，建立蒙特卡洛模拟模型，进行蒙特卡洛模拟，以所述有效孔隙度与所述碳氧比值分别为自变量和因变量，拟合所述有效孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线，归纳所述有效孔隙度与所述碳氧比值的函数关系CO；
碳氧比差值计算模块：进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境为纯油层和纯水层时的不同有效孔隙度对应的碳氧比值，得到纯油层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COO和纯水层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COW，COO与COW相减，得到碳氧比差值ΔC/O；
泥质校正模块：对所述孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO进行泥质校正；得到校正后的碳氧比曲线CCO；
剩余油饱和度计算模块，其包括：
乘法因子单元，其根据不同套管的不同外径D，计算MDCO；MDCO为表征碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子，其中，当D小于或等于6.625时，
当D大于6.625时，
D为套管的外径；
剩余油饱和度计算单元，其通过孔隙度与碳氧比值关系建立碳氧比解释模型，根据简单线性解释方法剩余油饱和度的归一化，得到剩余油饱和度SO的计算公式为：
其中，CCO为校正后的碳氧比值，MDCO为表征碳氧比值对地层孔隙度敏感度的乘法因子，SO为剩余油饱和度。
6.如权利要求5所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统，其特征在于，蒙特卡洛模拟模块中：
所述截面参数描述碳氧比测井时地层横截面的几何单元，所述地层横截面包括地层、测量设备、井眼环境构成的横截面，所述曲面参数描述截面的曲面，所述元素参数描述地层横截面的元素组分。
7.如权利要求5所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统，其特征在于，碳氧比差值计算模块包括：
碳氧比值归纳单元：进行蒙特卡洛模拟，模拟出设定地层环境为纯油层和纯水层时的不同有效孔隙度对应的碳氧比值，得到纯油层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COO和纯水层中有效孔隙度与碳氧比值的函数关系COW，
COO＝a1Φ2+b1Φ+COMA，COW＝a2Φ2+b2Φ+COMA，
其中，COMA为模拟图版中Φ为零时的碳氧比值，a1＝0.18272，a2＝-0.03016，b1＝0.959616，b2＝-0.1509；
碳氧比差值计算单元：根据COW和COO计算碳氧比差值ΔC/O，ΔC/O＝COO-COW。
8.如权利要求5所述的碳氧比测井计算剩余油饱和度的系统，其特征在于，泥质校正模块包括：
孔隙度计算单元：通过总孔隙度Φt和有效孔隙度Φε计算得到束缚水所占孔隙度Φwb，Φwb＝Φt-Φε；
碳氧比校正单元：通过束缚水所占孔隙度Φwb和所述孔隙度与所述碳氧比值的关系曲线CO建立碳氧比校正模型，校正后的碳氧比值为：
其中CCO为校正后的碳氧比值，A1＝-0.03016，B1＝-0.1509。
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