CN109033575B - 一种复杂孔隙结构储层的含水饱和度计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复杂孔隙结构储层的含水饱和度计算方法,包括以下具体步骤:S1、理论依据和基础;S2、解释模型的建立;S3、关键参数微孔隙体积含量Vm及等效地层水电导率Cwe的求取;S4、将已得到的参数代入解释模型,运用迭代的方法即可得到地层的含水饱和度,输出最终的计算结果。该模型很好的解决了现有饱和度模型难以在复杂孔隙结构地层有效评价地层含水饱和度及流体识别精度低的问题,所用方法理论可靠,计算结果准确、适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探技术领域,尤其是一种复杂孔隙结构储层的含水饱和度计算方法。
背景技术
迄今为止,评价泥质砂岩地层的含水饱和度解释模型已超过30种,由此衍生的解释方程有近百个,这些解释模型被广泛地应用于测井评价中,每种模型各有其优缺点和适用条件。其中,双水模型认为泥质砂岩可等效为“自由水”及“粘土水”两部分水的并联导体,其弱点在于所提出的“粘土水”概念并没有明确的地质-物理意义,其中重要参数的求解十分困难且带有很大的随意性与假设性。而作为双水模型理论的延伸,双孔隙度模型在确定各部分孔隙体积的几何因子时,同样难以避免计算过程中的假设与随意性。
传统的饱和度解释模型由于受制于以下几个条件,其解释结果往往与实际情况相差甚远。第一,较难求准泥质含量,虽然目前测井分析用于计算泥质含量的方法种类繁多,但客观地说还未形成一种准确有效的方法;第二,模型中的泥质特征参数,诸如泥质电阻率,多种泥质骨架参数等,经常需要借用临井泥岩的平均特征数值,被认为影响模型的求解精度;第三,没有一种单一或组合的测井方法能求准阳离子交换容量及单位体积的阳离子交换容量,当缺少分析数据时,只能借用经验公式;第四,模型的设计过于集中在粘土矿物的微观导电机理的描述上,而对于泥质砂岩这样一个地质体的宏观导电特性分析较少,过多地引入一些假设,增加了模型的随意性及偏离实际的可能性。
因此,现有的评价泥质砂岩地层的含水饱和度解释模型已不能完全满足复杂储层测井评价的要求,针对以上的问题,在此我们提出一种复杂孔隙结构储层的含水饱和度计算方法。
发明内容
本发明为解决上述现象,采用以下改性的技术方案,一种复杂孔隙结构储层的含水饱和度计算方法,包括以下具体步骤:S1、理论依据和基础;
S2、解释模型的建立;
S3、关键参数微孔隙体积含量Vm及等效地层水电导率Cwe的求取;
S4、将已得到的参数代入解释模型,运用迭代的方法即可得到地层的含水饱和度,输出最终的计算结果。
作为本发明的进一步优选方式,步骤S1中,模型认为泥质砂岩作为一个地质体,宏观上服从阿尔奇定律,微观的导电空间由两部分组成,各有其几何因子,包括:
(1)地层总的导电体积由两类渗流特性及导电特性完全不同的孔隙导电体所组成,总体效应为二者共同贡献,各有其不同的几何因子;
(2)所述导电体积包括以下:
①完全由束缚水占据的微孔隙:流体在这个孔隙中不能渗流,工程上定义为孔喉半径小于0.1μm的孔隙体积,体积占地层总孔隙体积的百分比为微孔隙含量,定义为Vm,认为微孔隙中充满了束缚水;
②地层有效孔隙中的导电孔隙:地层有效孔隙中充满油、气、水,导电孔隙指被水占据的那部分体积,包括可动水和束缚水;
③所述束缚水由两部分所组成,一部分为微孔隙中的水;另一部分是亲水岩石孔壁及孔角上的薄膜滞流水;
(3)微孔隙中的水与有效孔隙中的可动水的导电能力不一样,泥岩成岩过程中发生的最主要的化学变化就是蒙脱石向伊利石的转化。
作为本发明的进一步优选方式,步骤S2中,所建立的饱和度模型采用双水模型的表达形式:
按照地层水的组成,有以下方程式:
将Cwe代入阿尔奇方程,得
式中:Sw为地层总的含水饱和度,%;
Vm为微孔隙体积含量,%;
Cwm为微孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cw为有效孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cwe为等效地层水电导率,mS/m;
Ct为地层电导率,mS/m;
φ为地层总孔隙度,%;a、b、m、n为泥质砂岩的岩电参数。
作为本发明的进一步优选方式,步骤S3中,由模型方程式可以看到,整个模型的关键就在于微孔隙体积含量Vm及等效地层水电导率Cwe的求取,
Vm=-46.474LN(POR)+180.23
式中:Vm为地层微孔隙体积含量,%;POR为地层总孔隙度,%。
对于纯水层,其含水饱和度认定为1,只要知道Cw和Vm,就可以求出水层微孔隙系统中水的电导率Cwm,具体的公式推导如下:
邻近水层中的Cwm可以认为与油层中的Cwm相等,将Cwm代入解释模型主方程式即可求得Cwe。
作为本发明的进一步优选方式,还包括,基于双孔隙水并联导电模型的含水饱和度计算模型:
以及确定模型中Vm、Cwe和Cwm等储层参数,其中,
Vm=-46.474LN(POR)+180.23
对于纯水层其含水饱和度为1,只要知道Cw和Vm,就可以求出水层微孔隙系统中水的电导率Cwm,具体的公式推导如下:
式中:Sw为地层总的含水饱和度,%;
Vm为微孔隙体积含量,%;
Cwm为微孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cw为有效孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cwe为等效地层水电导率,mS/m;
Ct为地层电导率,mS/m;
φ为地层总孔隙度,%;
a、b、m、n为泥质砂岩的岩电参数。
邻近水层中的Cwm可以认为与油层中的Cwm相等,将Cwm代入解释模型主方程式即可求得Cwe,联合上式运用迭代的方法即可得到基于双孔隙水并联导电模型的含水饱和度模型,输出最终的计算结果。
本发明提出了一种双孔隙水导电体积解释模型,该模型即考虑了成岩过程中储层孔隙结构、地层水的变化,也考虑了阳离子的交换吸附作用,模型的所有特征参数均可由测井解释获得,并有明确的地质和物理意义,该模型很好的解决了现有饱和度模型难以在复杂孔隙结构地层(包括泥质砂岩、低孔低渗、低阻储层等)有效评价地层含水饱和度及流体识别精度低的问题,所用方法理论可靠,计算结果准确、适用范围广。
附图说明
图1为本发明本发明实际工作流程详图。
图2为测井处理解释成果图发明应用实例。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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做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。
本发明提供一种技术方案:一种复杂孔隙结构储层的含水饱和度计算方法,包括以下具体步骤:S1、理论依据和基础;
S2、解释模型的建立;
S3、关键参数微孔隙体积含量Vm及等效地层水电导率Cwe的求取;
S4、将已得到的参数代入解释模型,运用迭代的方法即可得到地层的含水饱和度,输出最终的计算结果。
作为本发明的进一步优选方式,步骤S1中,模型认为泥质砂岩作为一个地质体,宏观上服从阿尔奇定律,微观的导电空间由两部分组成,各有其几何因子,包括:
(1)地层总的导电体积由两类渗流特性及导电特性完全不同的孔隙导电体所组成,总体效应为二者共同贡献,各有其不同的几何因子;
(2)所述导电体积包括以下:
①完全由束缚水占据的微孔隙:流体在这个孔隙中不能渗流,工程上定义为孔喉半径小于0.1μm的孔隙体积,体积占地层总孔隙体积的百分比为微孔隙含量,定义为Vm,认为微孔隙中充满了束缚水;
②地层有效孔隙中的导电孔隙:地层有效孔隙中充满油、气、水,导电孔隙指被水占据的那部分体积,包括可动水和束缚水;
③所述束缚水由两部分所组成,一部分为微孔隙中的水;另一部分是亲水岩石孔壁及孔角上的薄膜滞流水;
(3)微孔隙中的水与有效孔隙中的可动水的导电能力不一样,泥岩成岩过程中发生的最主要的化学变化就是蒙脱石向伊利石的转化。
步骤S2中,所建立的饱和度模型采用双水模型的表达形式:
按照地层水的组成,有以下方程式:
将Cwe代入阿尔奇方程,得
式中:Sw为地层总的含水饱和度,%;
Vm为微孔隙体积含量,%;
Cwm为微孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cw为有效孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cwe为等效地层水电导率,mS/m;
Ct为地层电导率,mS/m;
φ为地层总孔隙度,%;a、b、m、n为泥质砂岩的岩电参数。
步骤S3中,由模型方程式可以看到,整个模型的关键就在于微孔隙体积含量Vm及等效地层水电导率Cwe的求取,Vm=-46.474LN(POR)+180.23
式中:Vm为地层微孔隙体积含量,%;POR为地层总孔隙度,%。
对于纯水层,其含水饱和度认定为1,只要知道Cw和Vm,就可以求出水层微孔隙系统中水的电导率Cwm,具体的公式推导如下:
邻近水层中的Cwm可以认为与油层中的Cwm相等,将Cwm代入解释模型主方程式即可求得Cwe。
还包括,基于双孔隙水并联导电模型的含水饱和度计算模型:
以及确定模型中Vm、Cwe和Cwm等储层参数,其中,
Vm=-46.474LN(POR)+180.23
对于纯水层其含水饱和度为1,只要知道Cw和Vm,就可以求出水层微孔隙系统中水的电导率Cwm,具体的公式推导如下:
式中:Sw为地层总的含水饱和度,%;
Vm为微孔隙体积含量,%;
Cwm为微孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cw为有效孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cwe为等效地层水电导率,mS/m;
Ct为地层电导率,mS/m;
φ为地层总孔隙度,%;
a、b、m、n为泥质砂岩的岩电参数。
邻近水层中的Cwm可以认为与油层中的Cwm相等,将Cwm代入解释模型主方程式即可求得Cwe,联合上式运用迭代的方法即可得到基于双孔隙水并联导电模型的含水饱和度模型,输出最终的计算结果。
综上,本发明提出了一种双孔隙水导电体积解释模型,该模型即考虑了成岩过程中储层孔隙结构、地层水的变化,也考虑了阳离子的交换吸附作用,模型的所有特征参数均可由测井解释获得,并有明确的地质和物理意义,该模型很好的解决了现有饱和度模型难以在复杂孔隙结构地层(包括泥质砂岩、低孔低渗、低阻储层等)有效评价地层含水饱和度及流体识别精度低的问题,所用方法理论可靠,计算结果准确、适用范围广。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.一种复杂孔隙结构储层的含水饱和度计算方法,其特征在于:包括以下具体步骤:
S1、理论依据和基础;模型认为泥质砂岩作为一个地质体,宏观上服从阿尔奇定律,微观的导电空间由两部分组成,各有其几何因子,包括:
(1)地层总的导电体积由两类渗流特性及导电特性完全不同的孔隙导电体所组成,总体效应为二者共同贡献,各有其不同的几何因子;
(2)所述导电体积包括以下:
①完全由束缚水占据的微孔隙:流体在这个孔隙中不能渗流,工程上定义为孔喉半径小于0.1μm的孔隙体积,体积占地层总孔隙体积的百分比为微孔隙含量,定义为Vm, 认为微孔隙中充满了束缚水;
②地层有效孔隙中的导电孔隙:地层有效孔隙中充满油、气、水,导电孔隙指被水占据的那部分体积,包括可动水和束缚水;
所述束缚水由两部分所组成,一部分为微孔隙中的水;另一部分是亲水岩石孔壁及孔角上的薄膜滞流水;
(3)微孔隙中的水与有效孔隙中的可动水的导电能力不一样,泥岩成岩过程中发生的最主要的化学变化就是蒙脱石向伊利石的转化;
S2、解释模型的建立;所建立的饱和度模型采用双水模型的表达形式:
按照地层水的组成,有以下方程式:
将Cwe代入阿尔奇方程,得
式中:Sw为地层总的含水饱和度,%;
Vm为微孔隙体积含量,%;
Cwm为微孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cw为有效孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cwe为等效地层水电导率,mS/m;
Ct为地层电导率,mS/m;
φ为地层总孔隙度,%;a、b、m、n为泥质砂岩的岩电参数;
S3、关键参数微孔隙体积含量Vm及等效地层水电导率Cwe的求取;由模型方程式可以看到,整个模型的关键就在于微孔隙体积含量Vm及等效地层水电导率Cwe的求取,
式中:Vm为地层微孔隙体积含量,%; POR为地层总孔隙度,%;
对于纯水层,其含水饱和度认定为1,只要知道Cw和Vm,就可以求出水层微孔隙系统中水的电导率Cwm,具体的公式推导如下:
邻近水层中的Cwm可以认为与油层中的Cwm相等,将Cwm代入解释模型主方程式即可求得Cwe;
S4、将已得到的参数代入解释模型,运用迭代的方法即可得到地层的含水饱和度,输出最终的计算结果。
2.根据权利要求1所述的一种复杂孔隙结构储层的含水饱和度计算方法,其特征在于,还包括,基于双孔隙水并联导电模型的含水饱和度计算模型:
以及确定模型中Vm、Cwe和Cwm等储层参数,其中,
对于纯水层其含水饱和度为1,只要知道Cw和Vm,就可以求出水层微孔隙系统中水的电导率Cwm,具体的公式推导如下:
式中:Sw为地层总的含水饱和度,%;
Vm为微孔隙体积含量,%;
Cwm为微孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cw为有效孔隙系统中水的电导率,mS/m;
Cwe为等效地层水电导率,mS/m;
Ct为地层电导率,mS/m;
φ为地层总孔隙度,%;
a、b、m、n为泥质砂岩的岩电参数;
邻近水层中的Cwm可以认为与油层中的Cwm相等,将Cwm代入解释模型主方程式即可求得Cwe,联合上式运用迭代的方法即可得到基于双孔隙水并联导电模型的含水饱和度模型,输出最终的计算结果。
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