CN107808055B - 一种基于双重影响的页岩气饱和度测井计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于双重影响的页岩气饱和度测井计算方法，包括步骤一，收集工区内实验分析资料，为建模作准备；其中，含水饱和度量纲为％，粘土量纲为％，有机质量纲为％；步骤二，根据收集实验分析资料，提取相应岩心样品深度所对应的测井特征值；步骤三，利用多元拟合法，并结合步骤一和步骤二所提取的实验及测井信息，建立饱和度模型：Sw＝a*SH‑b*TOC+c，其中a、b、c参数有多元拟合法确定；以及步骤四、步骤五和步骤六。本发明以实验分析和测井数据为基础，通过对页岩气饱和度的影响因素分析，从非电法的角度，形成双重影响因素的计算方法，解决页岩气饱和度计算通用性问题，具有较高的计算精度。

Description

一种基于双重影响的页岩气饱和度测井计算方法
技术领域
本项技术涉及页岩气测井评价技术领域，主要涉及利用测井信息定量计算页岩气饱和度的技术方法。
背景技术
页岩气主要以吸附态、游离态和少量溶解态赋存于页岩孔隙-裂缝系统中，具有自生自储、无气-水界面、大面积连续成藏、低孔低渗等特征。随着页岩气储层勘探开发的快速发展，针对页岩气储层条件下的参数研究越来越受到重视；油气饱和度计算作为资源量评估中不可缺少的参数，如何精确求取饱和度显得尤为重要。
目前现有的饱和度模型均具有一定使用条件或地域局限性，如阿尔奇模型中求取储层含气饱和度的前提条件是，仅有地层水导电，构成地层骨架的矿物成分不导.电。然而，由于页岩储层中总是存在导电矿物黄铁矿及含量较高的地层束缚水或页岩部分“石墨化”等因素，使得页岩储层电阻率异常变小，计算得到的页岩储层含气饱和度准确度低、可靠性差。调研中有研究人员利用含气量、岩石密度和孔隙度反算地层饱和度，理论上可行，但含气量大小准确获取本身就存在较大误差；有学者创新性提出了基于孔隙度模型计算饱和度，但仍无法避开电法测井对含气饱和度的影响；同样基于密度或有机质的单一研究求取饱和度，虽然两者相关性较好，但应用到其它区块后效果并没那么显著，可能需要从饱和度大小形成机理上多元分析。总之，现有的饱和度模型对于不同的页岩对象没有通用的模型可以遵循，有必要更进一步开展新的计算模型。
本项技术利用测井信息并结合实验分析数据，对页岩饱和度进行双重影响分析并定量计算，形成更精确的计算模型。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用测井信息并结合实验分析数据，对页岩饱和度进行双重影响分析并定量计算，形成更精确的计算模型页岩气饱和度测井计算方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于双重影响的页岩气饱和度测井计算方法，它包括如下步骤：
步骤一，收集工区内实验分析资料，为建模作准备；
其中，含水饱和度量纲为％，粘土量纲为％，有机质量纲为％；
步骤二，根据收集实验分析资料，提取相应岩心样品深度所对应的测井特征值；
步骤三，利用多元拟合法，并结合步骤一和步骤二所提取的实验及测井信息，建立饱和度模型：Sw＝a*SH-b*TOC+c，其中a、b、c参数有多元拟合法确定；
步骤四，依据工区内测录丼资料，划分页岩气层段，定性识别储层，为下步储层定量参数计算准备；
步骤五，依据测井曲线计算储层孔隙度、粘土含量及有机质含量等参数，a、b、c参数均由测井曲线计算，为含水饱和度计算作准备；
步骤六，根据步骤五提供的孔隙度、粘土含量及有机质含量等参数，运用饱和度模型，计算储层段含水饱和度大小。
作为优选方式，实验分析资料包括：含水饱和度(Sw)、粘土(SH)、有机质(TOC)实验分析数据。
作为优选方式，储层划分依据：录井具有高全烃显示、甲烷明显异常，不含重烃；测井特征表现为高伽马，低密度，低中子，高声波，高电阻特征。
作为优选方式，步骤二中根据步骤一提供的岩心样品点，分析饱和度、粘土、有机质所对应的测井特征及测值大小。
作为优选方式，采用多元拟合建立的饱和度模型如下：
SW＝27.78-6.62*TOC+0.86*SH R＝0.95，其中R为相关系数。
本发明的有益效果是：本项技术以实验分析和测井数据为基础，通过对页岩气饱和度的影响因素分析，从非电法的角度，形成双重影响因素的计算方法，解决页岩气饱和度计算通用性问题，具有较高的计算精度。
附图说明
图1为本发明专利实施的流程图；
图2为岩心分析饱和度与粘土关系示意图；
图3为岩心分析饱和度与有机质关系示意图；
图4为测井计算饱和度与岩心分析对比图；
图5为××井计算饱和度与岩心分析数据对比。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
页岩储层中，由于裂缝、黏土矿物、岩石结构、成熟度、黄铁矿物等综合因素影响，加之水的赋存状态和矿物度等，造成了优质页岩层段电阻率测井值严重偏低，未真实反应储层含气性。基于阿尔奇公式、西门杜公式、印度尼西公式或改进的模型均需要电阻率资料，使得该类模型计算饱和度时均受到挑战，可以说无法从电法角度精确计算。从非电法的角度，可以运用含气量反算饱和度，但含气量获取本身误差较大；运用密度或有机质大小求取饱和度，忽略了粘土对饱和度的影响，有必要从多种影响因素综合求取。
机理分析：
页岩有机质与无机矿物亲水能力不同，导致页岩整体表现为复杂混合润湿特征。
a.粘土对饱和度的影响
页岩储层一般在水动力条件弱的环境中沉积，其粘土含量较高。由于岩石颗粒细小，导致表面可以吸附大量的水分子，成为薄膜滞留水。在大多数情况下，原始地层是亲水的，而任何细颗粒都有较大的比表面积，吸附水分子的能力较强，因此可以吸附大量的地层水而使之成为束缚水。在粘土含量增加时，同时也会导致储层孔隙结构的复杂化，总体表现为较强的亲水性。一般，随着粘土含量增加，页岩含水饱和度增大。
b.有机质对饱和度的影响
优质页岩一般具有较高的有机质含量，实验证实有机质是油湿性的，具有明显的亲油特性。实验研究表明有机孔是页岩储层的主要储集空间，大量纳米级有机孔的存在决定了优质页岩具有极大的比表面积，可以吸附大量天然气，同时有机孔因其明显的亲油特性还可以储集大量游离天然气。一般，随着有机质含量增加，页岩含气饱和度增大，含水饱和度降低。
如图1所示，一种基于双重影响的页岩气饱和度测井计算方法，它包括如下步骤：
步骤一，收集工区内实验分析资料，为建模作准备；
其中，含水饱和度量纲为％，粘土量纲为％，有机质量纲为％；
步骤二，根据收集实验分析资料，提取相应岩心样品深度所对应的测井特征值；
步骤三，利用多元拟合法，并结合步骤一和步骤三所提取的实验及测井信息，建立饱和度模型：Sw＝a*SH-b*TOC+c，其中a、b、c参数有多元拟合法确定；
步骤四，依据工区内测录丼资料，划分页岩气层段，定性识别储层，为下步储层定量参数计算准备；
储层划分依据：录井具有高全烃显示、甲烷明显异常，不含重烃；测井特征表现为高伽马，低密度，低中子(“挖掘效益”影响)，高声波，高电阻(黄铁矿影响除外)等特征；
步骤五，依据测井曲线计算储层孔隙度、粘土含量及有机质含量等参数，a、b、c参数均由测井曲线计算，为含水饱和度计算作准备；
步骤六，根据步骤五提供的孔隙度、粘土含量及有机质含量等参数，运用饱和度模型，计算储层段含水饱和度大小。
在一个优选实施例中，实验分析资料包括：含水饱和度(Sw)、粘土(SH)、有机质(TOC)等实验分析数据。
在一个优选实施例中，储层划分依据：录井具有高全烃显示、甲烷明显异常，不含重烃；测井特征表现为高伽马，低密度，低中子，高声波，高电阻等特征。
在一个优选实施例中，步骤二中根据步骤一提供的岩心样品点，分析饱和度、粘土、有机质所对应的测井特征及测值大小(包括测井特征值)。
在一个优选实施例中，纵向上具有随深度增加粘土含量相对降低，有机质含量逐渐增大的趋势。从图2和图3可以看出，随着粘土含量增加，含水饱和度不断加大；有机质含量增加，含水饱和度不断减小。虽然有机质与饱和度呈线性关系明显，但粘土表现为非线性，可见龙马溪页岩储层饱和度受双重影响，两者双重影响加剧了研究饱和度的复杂程度，有必要从双重角度综合建模分析。
基于饱和度的复杂变化，采用多元拟合对饱和度模型进行建立，形成以下关系式：
SW＝27.78-6.62*TOC+0.86*SH R＝0.95
本发明的核心技术问题存在以下两点：一、页岩储层饱和度的影响因素有哪些；二、如何建立主要影响因素与饱和度的关系，从而建立较精确的饱和度计算模型。
基于建立的页岩气饱和度计算模型，利用测井数据计算了饱和度大小，计算成果与实测岩心分析饱和度具有很好的相关关系，相关系数R2＝0.9025，如图4。采用页岩双重影响的饱和度计算模型，对四川盆地多口页岩气饱和度进行了计算。从应用结果来看，本申请的方法在实际计算中具有较高的精度，应用效果较好。如图4为川南某区块龙马溪页岩气储层计算成果与岩心分析数据对比图，结果表明基于双重影响的饱和度计算模型与实验分析成果均较吻合。
图5为川南某区块某页岩气井基于电法模型，分别应用阿尔奇与西门度模型进行处理；同时采用非电法模型，基于双重影响的饱和度模型进行对比分析。结果表明：阿尔奇模型、西门度模型与本申请的模型在3810.0m以上井段差异相对较小；而3810.0m-3852.5m优质储层段，差异非常大，具体表现为局部出现特低含气饱和度，与实际岩心分析不吻合，对测井解释造成一定假象。基于双重影响的饱和度模型绕开电阻率偏低的影响，结合粘土、有机质混合润湿特征，考虑两者对饱和度的双重影响，得到较可靠的计算结果，与实际地质情况符合。该井采用6×10mm油嘴*21.1mm孔板工作制度，测试页岩气产量达到15.32万方/天，本发明的计算结果与实际情况吻合，表明本发明的方法技术可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于双重影响的页岩气饱和度测井计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，收集工区内实验分析资料，为建模作准备；所述实验分析资料包括：含水饱和度Sw、粘土SH、有机质TOC；其中，含水饱和度量纲为％，粘土量纲为％，有机质量纲为％；
步骤二，根据收集的实验分析资料，提取相应岩心样品深度所对应的测井特征值，根据提取的岩心样品点，分析含水饱和度、粘土、有机质所对应的测井特征及测值大小，其中，测井特征表现为高伽马，低密度，低中子，高声波，高电阻特征；
步骤三，利用多元拟合法，并结合步骤一和步骤二所提取的实验分析资料及测井信息，根据粘土和有机质对饱和度的影响，建立饱和度模型：Sw＝a*SH-b*TOC+c，其中参数a、b、c由多元拟合法确定；其中，粘土和有机质对饱和度的影响为：随着粘土含量增加，含水饱和度加大；随着有机质含量增加，含水饱和度减小；
步骤四，依据工区内测录丼资料，划分页岩气层段，定性识别储层，为下步储层参数定量计算准备；其中，储层划分依据为：录井具有高全烃显示、甲烷明显异常，不含重烃；
步骤五，依据测井曲线计算储层孔隙度、粘土含量、有机质含量以及参数a、b、c，为含水饱和度计算作准备；
步骤六，根据步骤五提供的孔隙度、粘土含量及有机质含量，运用饱和度模型，计算储层段含水饱和度大小，其中，采用多元拟合建立的饱和度模型如下：Sw＝27.78-6.62*TOC+0.86*SH，R＝0.95，其中R为相关系数。
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