CN109375283A - 一种砂岩储层3d渗透率演化史的分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，属于低渗透‑致密储层的成岩数值模拟技术研究领域。包括以下内容：井位选取和整理资料；在低渗透‑致密储层中建立包含粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型，采用6种测井曲线组合刻度评价目标层段上6种岩相类型的分布；基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分编制出逼近地质实际的6种岩相类型；植入基于核磁共振和储层物性资料的孔隙度‑深度和孔隙度‑渗透率数学方程，进而重现3D埋藏史和热史约束下目标层段上6种岩相类型3D渗透率演化史；结合6种岩相类型的百分含量评价出目标层段整体3D渗透率演化史。并且进行实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，属于属于低渗透-致密储层的成岩数值模拟技术研究领域。
背景技术
在以往常规砂岩储层质量评价时，一般采用孔隙度作为主要指标来确定有效储层研究的分类指标。而对于强非均质性低渗透-致密砂岩储层来讲，采用孔隙度指标进行储层评价结果通常与实际生产状况具有较大差异。因而，非常有必要深入开展低渗透-致密砂岩储层的渗透率评价方法研究，来提供一个更为有效的能够反映低渗透-致密砂岩储层质量的基本评价指标。
低渗透-致密砂岩储层渗透率研究已经被学者们广泛关注，然而以往研究主要涉及以下几方面：1)测井评价解释渗透率；2)渗透率测定仪、X-ray CT测量系统等仪器以及自主创新研究的方法装置确定渗透率；3)裂缝-孔隙型渗流实验、高压压汞和核磁共振等先进的实验手段确定低渗透-致密砂岩储层渗透率；4)地质时期砂岩储层1D渗透率演化恢复方法；5)在低渗透石灰岩储层、高含水砂岩油藏储层、致密砂岩储层、不同温度梯度下砂岩油藏、水力压裂前后储层、高蒙皂石砂岩等特定条件下的渗透率评价方法；6)地质因素分析评价渗透率的方法，如综合岩心分析测试和测井资料识别流动单元而建立渗透率预测模型、不同类型砂岩的渗透率预测模型、基于分形几何学的分形结构及孔隙分形维数改进的Kozeny-Carman方程而确定渗透率方法、调整颗粒半径和有效孔隙半径从而建立了渗透率的分形模型、基于岩石物理相的储层渗透率解释方法等。显而易见，渗透率评价方法研究已经从典型地质条件下特定储层到测井解释评价、实验仪器及装置、先进实验评价渗透率、地质因素分析评价渗透率等方面取得了长足进展。
然而，针对强非均质低渗透-致密砂岩储层，以往学者多采用井上一个点或几个点代表目标层段的整体储层质量，没有考虑到不同岩相类型的3D渗透率演化史；强非均质低渗透-致密砂岩储层3D渗透率演化史研究方法鲜见报道。基于成岩数值模拟研究领域现状及存在问题，现有的技术不能满足当前低渗透-致密砂岩储层勘探开发的需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法。
一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，含有以下步骤；井位选取和收集整理资料；在低渗透-致密储层中建立包含粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型，采用6种测井曲线组合刻度评价目标层段上6种岩相类型的分布；基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分编制出逼近地质实际的6种岩相类型；植入基于核磁共振和储层物性资料的孔隙度-深度和孔隙度-渗透率数学方程，进而重现3D埋藏史和热史约束下目标层段上6种岩相类型3D渗透率演化史；结合6种岩相类型的百分含量评价出目标层段整体3D渗透率演化史；并且进行实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性分析。
一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，还含有以下步骤；
步骤1)、选取平面网格井，收集整理录井、测井、地震和分析测试等资料；
步骤2)、在强非均质低渗透-致密储层中建立包含粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的岩石物理模型，并且选用对不同岩相类型较为敏感的6种测井曲线组合刻度识别目标层段上粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布；
步骤3)、联合核磁共振资料和储层物性资料，采用分形分析方法，评价出不同岩相类型-孔隙结构约束下的孔隙度-渗透率数学模型；
步骤4)、编制出基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分的逼近地质实际的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型；同时，植入孔隙度-深度关系和不同岩相类型-孔隙结构约束下的孔隙度-渗透率数学方程，进而在3D埋藏史和热史约束下评价出粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的3D渗透率演化史；
步骤5)、基于步骤4)获取的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的百分含量，结合各岩相类型的3D渗透率演化史评价出目标层段整体3D渗透率演化史；
步骤6)、对比分析实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性，当相关系数ε达到0.75以上，误差小于1个数量级，实现低渗透-致密储层3D渗透率演化史评价。
本发明具有操作可行、计算简单方便的特征，具备以下几方面创新性：
1)采用砂岩结构和砂岩组分数据建立逼近地质实际的不同岩相类型，突出了砂岩粒径、岩石密度和矿物组分等信息编制不同岩相类型；
2)本发明克服了地质时期井上非取芯井段和井间渗透率预测难的问题，可以较好地评价出粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩3D渗透率演化史及目标层段整体3D渗透率演化史；
3)本发明采用6种测井曲线0-1标准化、蛛网模式建立、测井-岩心相互标定、测井评价岩性评价方法体系，确定目标层段上不同岩相类型空间分布及其所占百分比例。本发明能很好地满足当前勘探开发的需求，对今后的强非均质低渗透-致密砂岩储层油气勘探开发具有一定指导意义。
本发明是依据层序地层格架/沉积微相控制下综合不同岩相类型的砂岩粒径、岩石密度和矿物组分内部因素和温度条件、压力条件外部因素的3D渗透率演化史的分析方法；本发明较好地细分了强非均质低渗透-致密砂岩储层内粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型，可以较好地评价出目标层段不同岩相类型砂岩3D渗透率演化史、以及目标层段整体3D渗透率演化史；一定程度上满足了当前强非均质性低渗透-致密砂岩储层勘探开发的需求，重现了3D渗透率演化过程，为低渗透-致密砂岩储层精细评价、“甜点”评价和勘探开发提供了理论基础。
附图说明
当结合图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1研究区目标层段3D渗透率演化史的技术路线图；
图2研究区的井位图；
图3 X2井目标层段测井评价不同岩相类型砂岩的综合评价图；
图4平均孔喉半径累计概率分布图；
图5不同孔隙结构类型约束下的孔隙度-渗透率关系图；
图6粗砂岩的渗透率演化史图；
图7中砂岩的渗透率演化史图；
图8细砂岩的渗透率演化史图；
图9粉砂岩的渗透率演化史图；
图10砂质砾岩的渗透率演化史图；
图11泥岩的渗透率演化史图；
图12目标层段整体渗透率演化史图；
图13不同岩相类型砂岩实测渗透率值与模拟渗透率值对比分析图；
图14 XX盆地XX凹陷目标层段快速沉降阶段末期渗透率平面分布图；
图15 XX盆地XX凹陷目标层段抬升剥蚀阶段末期渗透率平面分布图；
图16 XX盆地XX凹陷目标层段区域稳定沉降阶段末期渗透率平面分布图。
下面结合图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。
实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15及图16所示，一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，包括以下步骤：
步骤1)、井位选取：以研究区探井为基础，建立出一个基于研究区勘探资料的平面井位网格，该井位网格应基于研究区现有资料丰富程度较好地反映构造变化幅度；
步骤2)、整理资料：收集整体研究区目标层段录井、测井、地震和分析测试等资料；其中，测井资料包括中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线；地震资料包括研究区目标层段顶底面构造图；分析测试资料包括粉末粒度分析、铸体薄片分析、常规岩心分析、全岩X衍射资料、扫描电镜和核磁共振等资料；
步骤3)、建立目标层段的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的岩石物理模型：在强非均质低渗透-致密砂岩储层中，不同岩相类型划分可以提高储层非均质性评价，进而提高砂岩储层渗透率评价精度；根据粉末粒度分析和铸体薄片分析资料在低渗透-致密砂岩储层中识别出粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩，建立一个目标层段砂岩储层的岩石物理模型；
步骤4)、根据不同岩相类型实测资料和较为敏感的6种测井曲线组合评价出目标层段的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布及其百分含量：采用中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线组合刻度、标定粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩不同岩相类型砂岩，进而采用测井评价方法评价出目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布；并且评价出粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩不同岩相类型的百分含量；
步骤5)、采用储层物性参数和能够反映孔隙结构的平均孔喉半径参数，建立不同孔隙结构约束下的孔隙度-渗透率数学模型：利用压汞资料获取的各项参数中与储层物性关系最好的平均孔喉半径作为孔隙结构的表征参数，利用数据构形分形方法划分出4种孔隙结构类型；结合储层物性，拟合出不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率的数学方程；
步骤6)、编制及重现了基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分等信息的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型及其3D渗透率演化史：基于常规岩心分析、粉末粒度分析、铸体薄片观察和全岩X衍射分析获取粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩不同岩相类型的砂岩粒径、岩石密度和矿物组分等信息，建立逼近地质实际的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩不同岩相类型砂岩；并且植入目标层段不同岩相类型砂岩的实测孔隙度-深度关系和步骤5)中不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率数学方程；在3D埋藏史和热史的基础上评价出研究区目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的3D渗透率演化史；
步骤7)、联合步骤3)中强非均质低渗透-致密砂岩储层中粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型、步骤4)中目标层段不同岩相类型百分含量和步骤6)中不同岩相类型3D渗透率演化史，建立目标层段强非均质低渗透-致密砂岩储层的渗透率综合评价数学模型；进而评价出目标层段整体3D渗透率演化史；
步骤8)、对比分析井点上实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性：基于步骤7)中评价出的目标层段整体3D渗透率演化史，对比分析研究区目标层段井点上实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性；当相关系数ε达到0.75以上，误差小于1个数量级，为符合条件；否则返回步骤3)、步骤4和步骤6)，直到研究区目标层段的实测渗透率值与模拟渗透率值达到符合率(ε≥0.75)；
步骤9)、基于上述步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)、步骤7)和步骤8)的评价流程和评价方法，评价出目标层段3D渗透率演化史，建立了一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法。
在步骤3)中建立的强非均质低渗透-致密砂岩储层的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型，为后续渗透率演化史研究奠定基础。
在强非均质低渗透-致密砂岩储层中，建立同一套地层单元的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型，能较好地揭示储层非均质性；同时，该模型虽然简单，但却是从数理分析上对强非均质砂岩储层内部结构进行地质概念模型的定量评价，有效地区分强非均质低渗透-致密砂岩储层的非均质性及其定量评价。
在步骤4)中测井评价出目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布及其百分含量，为目标层段渗透率演化史分析奠定基础。
首先，对中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线进行0-1标准化处理(见公式1)，可以消除某一种或几种测井曲线值过大或过小造成的影响，有利于后续蛛网模式的建立；
其中：L’为0-1标准后的曲线值；L为原始测井数据点，取样点间隔为0.125m；Lmax为测井曲线数据点最大值，取样点间隔为0.125；Lmin为测井曲线数据点最小值，取样点间隔为0.125。
其次，基于中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线对岩性较敏感的0-1标准化曲线值；不同测井曲线能从不同角度较好地反映地层不同岩性特点，分析出泥岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩和砂质砾岩的测井响应值组合；组合起来能较好地识别不同岩相类型；因而，各岩相类型的测井响应值组合作为不同岩相类型的模式评价标准，形成了测井曲线0-1化-不同测井响应值组合的不同岩相类型的手段；在基础上，联合步骤1)中平面井位、步骤2)中粉末粒度分析数据、铸体薄片识别数据和测井资料，评价出研究区网格井的不同岩相类型的空间分布。
在步骤5)中建立了不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率数学模型；通过不同岩相类型-孔隙结构函数方程可以较好地评价低渗透-致密砂岩储层中粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的孔隙度-渗透率关系，并且为后续不同岩相类型的渗透率演化史评价奠定基础。
在步骤6)中编制及重现了基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分等信息的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型及其3D渗透率演化史；
创新地建立了在砂岩粒径、矿物组分和岩石密度基础上逼近地质实际的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩，突出了不同岩相类型砂岩的砂岩粒径、矿物组分和岩石密度内部因素，避免以往采用经验砂岩和泥岩的弊端。
在此基础上，植入目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩的孔隙度-深度关系，结合步骤5)中不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率数学模型，在3D埋藏史和热史基础上评价出研究区目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩3D渗透率演化史。
在步骤7)中评价出目标层段3D渗透率演化史；
针对研究区目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种不同岩相类型的岩石物理模型，如公式(1)
Pcos+Pmes+Pfis+Psis+Psac+Pms＝1 (1)
式中：Pcos是指粗砂岩的百分含量，％；Pmes是指中砂岩的百分含量，％；Pfis是指细砂岩的百分含量，％；Psis是指粉砂岩的百分含量，％；Psac是指砂质砾岩的百分含量，％；Pms是指泥岩的百分含量，％；
根据目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的百分含量及其3D渗透率演化史，建立了目标层段整体3D渗透率评价公式(2)，如下
Kt,i＝Kcos,i×Pcos+Kmes,i×Pmes+Kfis,i×Pfis+Ksis,i×Psis+Ksac,i×Psac+Kms,i×Pms (2)
式中：Kcos,i是指粗砂岩的渗透率，mD；Kmes,i是指中砂岩的渗透率，mD；Kfis,i是指细砂岩的渗透率，mD；Ksis,i是指粉砂岩的渗透率，mD，％；Ksac,i是指砂质砾岩的渗透率，mD；Kms,i是指泥岩的渗透率，mD；Pcos是指粗砂岩的百分含量，％；Pmes是指中砂岩的百分含量，％；Pfis是指细砂岩的百分含量，％；Psis是指粉砂岩的百分含量，％；Psac是指砂质砾岩的百分含量，％；Pms是指泥岩的百分含量，％；Kt,i是指目标层段整体渗透率，mD；i是指不同演化时期，反映地质时期。
步骤8)中对比分析实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性，相关系数ε达到0.75以上，误差小于1个数量级，为符合条件，否则返回步骤3)、步骤4)和步骤6)，直到研究区目标层段井点上实测渗透率值与模拟渗透率值相关性系数ε≥0.75；为研究区目标层段3D渗透率演化史评价奠定基础；
在步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)、步骤7)和步骤8)组合创新，评价出不同构造阶段的渗透率时空分布。
实施例2：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15及图16所示，本发明实施例的目的在于提供一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，旨在解决强非均质的、低渗透-致密砂岩储层的勘探开发需求。
本发明实施例是这样实现的，一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，基于目标层段不同岩相类型及其百分含量、基于砂岩内部因素建立逼近地质实际的不同岩相类型和不同岩相类型3D渗透率演化史相结合的低渗透-致密砂岩储层3D渗透率评价方法。
本发明提供的3D渗透率演化史的分析方法，是通过目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩渗透率演化史揭示低渗透-致密砂岩储层非均质性，及依据不同岩相类型砂岩百分含量评价出目标层段整体3D渗透率演化史。
本发明是在强非均质性低渗透-致密砂岩储层非均质性评价上取得创新，并且集成了地质、测井、地震和分析测试等多种资料，形成了一种有效评价低渗透-致密砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法。填补了我国广大区域低渗透-致密砂岩储层3D渗透率评价方面的空白，解决了目标层段地质时期3D渗透率评价难的问题，且可根据油田科研人员的需求，精细到亚砂岩/小层的3D渗透率评价，该方法具有科学性和普适性。本发明实现了强非均质性低渗透-致密砂岩储层3D渗透率演化史的评价，给出了低渗透-致密储层3D渗透率的分析方法，提出了低渗透-致密储层3D渗透率演化史的具体评价流程，可以较好地为油田的低渗透-致密储层质量评价提供技术服务支持。
实施例3：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15及图16所示，一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，基于砂岩结构和砂岩组分建立逼近地质实际的不同岩相类型、测井评价不同岩相类型及根据其百分含量采用加权求和评价出目标层段整体3D渗透率的分析方法，提供一套详细的3D渗透率评价流程(图1)，包括以下步骤：
(1)井位选取：以XX盆地XX凹陷目标层段探井为基础，建立一个基于研究区勘探资料的平面井位网格(图2)，该井位网格应能反映研究区构造变化幅度，或基于地震资料确定；
如图2，该区钻井数量比较少，研究区构造变化幅度主要受3D地震资料控制，而钻井资料主要为测井评价井上岩相类型奠定基础；
(2)整理资料：收集整理XX盆地XX凹陷目标层段录井、测井、地震和分析测试等资料；其中，在研究区范围内挑选出对岩相类型敏感的中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度测井曲线组合(表1)；地震资料包括研究区目标层段顶底面构造图；分析测试资料包括粉末粒度分析、铸体薄片分析、常规岩心分析、全岩X衍射分析、扫描电镜和核磁共振等资料；录井资料是指研究区目标层段的岩性情况；其中，测井曲线统计筛选见表1；部分常规岩心分析资料见表2；
表1目标层段测井曲线统计表
表2目标层段常规岩心分析测试数据表
(3)在XX盆地XX凹陷目标层段强非均质砂岩储层中，为提高砂岩储层渗透率评价精度；根据目标层段粉末粒度分析和铸体薄片分析数据在低渗透-致密砂岩储层中建立了包含粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型；
(4)根据不同岩相类型实测资料和较为敏感的6种测井曲线组合评价出目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布及其百分含量；
采用中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线组合刻度、标定粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩，进而采用测井评价方法评价出目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布(图3)；并且评价出粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩不同岩相类型的百分含量，见表3；
表3目标层段不同岩相类型统计表
(5)建立基于不同岩相类型-孔隙结构约束下的孔隙度-渗透率函数方程：孔隙度是影响储层渗透率的一个重要因素，主要体现在孔隙的大小及数量上；然而，对于相同孔隙度的砂岩储层而言，其渗透率又存在很大差异，因而又联系到孔隙结构上。综合分析孔隙结构各参数与储层物性参数相关性，分析结果表明，平均孔喉半径与渗透率相关性较高，相关系数达到0.8683；毛管弯曲度次之，相关系数达到0.8299；因此将平均孔喉半径作为孔隙结构分类的参数。
采用平均孔喉半径和储层物性参数，结合数据构形分析方法编制了平均孔喉半径累计概率分布图(图4)；分别根据孔喉半径0.8、2.0、4.0位界限将其分为四类孔隙结构，见表4；在此基础上，建立不同岩相类型-孔隙结构约束下的孔隙度-渗透率函数方程(图5)；不同岩相类型与4类孔隙结构关系见表5。
表4不同孔隙结构类型的孔隙度-渗透率关系统计表
| 孔隙结构类型 | I类型孔隙结构 | II类孔隙结构 | III类孔隙结构 | IV孔隙结构 |
| 孔隙度-渗透率关系式 | y＝0.135e<sup>0.3712x</sup> | y＝0.135e<sup>0.2598x</sup> | Y＝0.4518e<sup>0.2751x</sup> | Y＝0.5207e<sup>0.357x</sup> |
| 相关系数 | R2＝0.7245 | R2＝0.7278 | R2＝0.807 | R2＝0.7739 |
表5主要孔隙结构类型及其特征
(6)重现研究区目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩3D渗透率演化史；首先编制基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分等信息的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型(表6和表7)；植入粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的孔隙度与深度关系和步骤5)中确定的不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率数学模型；在此基础上，基于3D埋藏史和热史评价出研究区目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的3D渗透率演化史(图6、图7、图8、图9、图10、图11)；
表6不同岩相类型砂岩粒径和岩石密度统计表
表7不同岩相类型的矿物组分统计表
(7)联合步骤(3)中粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型、步骤(4)中不同岩相类型百分含量和步骤(6)中不同岩相类型3D渗透率演化史，评价出目标层段整体渗透率演化史(图12)；
(8)对比分析步骤(7)井点上实测渗透率值与模拟渗透率值，达到相关系数ε≥0.75(图13)，误差小于1个数量级(表8和图13)，符合精度要求；否则返回步骤(3)、步骤(4)和步骤(6)，直到研究区目标层段井点上实测渗透率值与模拟渗透率值达到符合率ε≥0.75；
表8目标层段井点上实测渗透率值与模拟渗透率值对比分析统计表
(9)基于本发明提出一种砂岩储层3D渗透率演化史的评价流程和评价方法，联合XX盆地XX凹陷目标层段的步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)、步骤(7)、步骤(8)评价过程，评价出地质时期目标层段3D渗透率演化史，其中，图14展示了XX盆地XX凹陷目标层段砂岩储层在快速沉降阶段末期渗透率平面分布图；图15展示了XX盆地XX凹陷目标层段砂岩储层在抬升剥蚀阶段末期渗透率平面分布图；图16展示了XX盆地XX凹陷目标层段砂岩储层在区域稳定沉降阶段末期的渗透率平面分布图。该方法创新形成了强非均质性低渗透-致密砂岩储层的3D渗透率演化史的分析方法，重现了地质时期3D渗透率演化过程，对推动、开发强非均质性低渗透-致密砂岩储层具有重要的意义，满足低渗透-致密砂岩储层精细评价的需求；同时，为后续低渗透-致密砂岩储层“甜点”区(段)空间形成分布研究提供技术支撑。
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，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 (9)
1.一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于含有以下步骤；井位选取和收集整理资料；在低渗透-致密储层中建立包含粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型，采用6种测井曲线组合刻度评价目标层段上6种岩相类型的分布；基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分编制出逼近地质实际的6种岩相类型；植入基于核磁共振和储层物性资料的孔隙度-深度和孔隙度-渗透率数学方程，进而重现3D埋藏史和热史约束下目标层段上6种岩相类型3D渗透率演化史；结合6种岩相类型的百分含量评价出目标层段整体3D渗透率演化史；并且进行实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性分析。
2.如权利要求1所述的一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于还包括以下步骤：
步骤1)、选取平面网格井，收集整理录井、测井、地震和分析测试资料；
步骤2)、在强非均质低渗透-致密储层中建立包含粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的岩石物理模型，并且选用对不同岩相类型较为敏感的6种测井曲线组合刻度识别目标层段上粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布；
步骤3)、联合核磁共振资料和储层物性资料，采用分形分析方法，评价出不同岩相类型-孔隙结构约束下的孔隙度-渗透率数学模型；
步骤4)、编制出基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分的逼近地质实际的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型；同时，植入孔隙度-深度关系和不同岩相类型-孔隙结构约束下的孔隙度-渗透率数学方程，进而重现3D埋藏史和热史约束下的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的3D渗透率演化史；
步骤5)、基于步骤4)获取的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的百分含量，结合各岩相类型的3D渗透率演化史评价出目标层段整体3D渗透率演化史；
步骤6)、对比分析实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性，当相关系数ε达到0.75以上，误差小于1个数量级，实现低渗透-致密储层3D渗透率演化史评价。
3.如权利要求2所述的一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于还包括以下步骤：
步骤1.1)、井位选取：以研究区探井为基础，建立出一个基于研究区勘探资料的平面井位网格，该井位网格应基于研究区现有资料丰富程度较好地反映构造变化幅度；
步骤1.2)、整理资料：收集整体研究区目标层段录井、测井、地震和分析测试资料；其中，测井资料包括中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线；地震资料包括研究区目标层段顶底面构造图；分析测试资料包括粉末粒度分析、铸体薄片分析、常规岩心分析、全岩X衍射资料、扫描电镜和核磁共振资料；
步骤1.3)、建立目标层段的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的岩石物理模型：在强非均质低渗透-致密砂岩储层中，不同岩相类型划分可以提高储层非均质性评价，进而提高砂岩储层渗透率评价精度；根据粉末粒度分析和铸体薄片分析资料在低渗透-致密砂岩储层中识别出粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩，建立一个目标层段砂岩储层的岩石物理模型；
步骤1.4)、根据不同岩相类型实测资料和较为敏感的6种测井曲线组合评价出目标层段的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布及其百分含量：采用中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线组合刻度、标定粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩不同岩相类型砂岩，进而采用测井评价方法评价出目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布；并且评价出粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩不同岩相类型的百分含量；
步骤1.5)、采用储层物性参数和能够反映孔隙结构的平均孔喉半径参数，建立不同孔隙结构约束下的孔隙度-渗透率数学模型：利用压汞资料获取的各项参数中与储层物性关系最好的平均孔喉半径作为孔隙结构的表征参数，利用数据构形分形方法划分出4种孔隙结构类型；结合储层物性，拟合出不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率的数学方程；
步骤1.6)、编制及重现了基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分信息的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型及其3D渗透率演化史：基于常规岩心分析、粉末粒度分析、铸体薄片观察和全岩X衍射分析获取粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩不同岩相类型的砂岩粒径、岩石密度和矿物组分信息，建立逼近地质实际的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩；并且植入目标层段不同岩相类型砂岩的实测孔隙度-深度关系和步骤5)中不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率数学方程；在3D埋藏史和热史的基础上评价出研究区目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的3D渗透率演化史；
步骤1.7)、联合步骤1.3)中强非均质低渗透-致密砂岩储层中粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型、步骤1.4)中目标层段不同岩相类型百分含量和步骤1.6)中不同岩相类型3D渗透率演化史，建立目标层段强非均质低渗透-致密砂岩储层的渗透率综合评价数学模型；进而评价出目标层段整体3D渗透率演化史；
步骤1.8)、对比分析井点上实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性：基于步骤7)中评价出的目标层段整体3D渗透率演化史，对比分析研究区目标层段井点上实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性；当相关系数ε达到0.75以上，误差小于1个数量级，为符合条件；否则返回步骤1.3)、步骤1.4和步骤1.6)，直到研究区目标层段的实测渗透率值与模拟渗透率值达到符合率(ε≥0.75)；
步骤1.9)、基于上述步骤1.1)、步骤1.2)、步骤1.3)、步骤1.4)、步骤1.5)、步骤1.6)、步骤1.7)和步骤1.8)的评价流程和评价方法，评价出目标层段3D渗透率演化史，建立了一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法。
4.如权利要求3所述的一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于，在步骤1.3)中建立的强非均质低渗透-致密砂岩储层的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型，为后续渗透率演化史研究奠定基础；
在强非均质低渗透-致密砂岩储层中，建立同一套地层单元的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的岩石物理模型，能较好地揭示储层非均质性；同时，该模型虽然简单，但却是从数理分析上对强非均质砂岩储层内部结构进行地质概念模型的定量评价，有效地区分强非均质低渗透-致密砂岩储层的非均质性及其定量评价。
5.如权利要求3所述的一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于，在步骤1.4)中测井评价出目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的空间分布及其百分含量，为目标层段渗透率演化史分析奠定基础；
首先，对中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线进行0-1标准化处理(见公式1)，可以消除某一种或几种测井曲线值过大或过小造成的影响，有利于后续蛛网模式的建立；
其中：L’为0-1标准后的曲线值；L为原始测井数据点，取样点间隔为0.125m；Lmax为测井曲线数据点最大值，取样点间隔为0.125；Lmin为测井曲线数据点最小值，取样点间隔为0.125；
其次，基于中子、声波时差、自然伽马、电阻率、自然电位和密度6种测井曲线对岩性较敏感的0-1标准化曲线值；不同测井曲线能从不同角度较好地反映地层不同岩性特点，分析出泥岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩和砂质砾岩的测井响应值组合；组合起来能较好地识别不同岩相类型；因而，各岩相类型的测井响应值组合作为不同岩相类型的模式评价标准，形成了测井曲线0-1化-不同测井响应值组合的不同岩相类型的手段；在基础上，联合步骤1.1)中平面井位、步骤1.2)中粉末粒度分析数据、铸体薄片识别数据和测井资料，评价出研究区网格井的不同岩相类型的空间分布。
6.如权利要求3所述的一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于，在步骤1.5)中建立了不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率数学模型；通过不同岩相类型-孔隙结构函数方程可以较好地评价低渗透-致密砂岩储层中粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩的孔隙度-渗透率关系，并且为后续不同岩相类型的渗透率演化史评价奠定基础。
7.如权利要求3所述的一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于，在步骤1.6)中编制及重现了基于砂岩粒径、岩石密度和矿物组分信息的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型及其3D渗透率演化史；其特征在于创新地建立了在砂岩粒径、矿物组分和岩石密度基础上逼近地质实际的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩，突出了不同岩相类型砂岩的砂岩粒径、矿物组分和岩石密度内部因素，避免以往采用经验砂岩和泥岩的弊端；
在此基础上，植入目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型砂岩的孔隙度-深度关系，结合步骤1.5)中不同岩相类型-孔隙结构的孔隙度-渗透率数学模型，在3D埋藏史和热史基础上评价出研究区目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩3D渗透率演化史。
8.如权利要求3所述的一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于，在步骤1.7)中评价出目标层段3D渗透率演化史；
针对研究区目标层段粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种不同岩相类型的岩石物理模型，如公式(1)
Pcos+Pmes+Pfis+Psis+Psac+Pms＝1 (1)
式中：Pcos是指粗砂岩的百分含量，％；Pmes是指中砂岩的百分含量，％；Pfis是指细砂岩的百分含量，％；Psis是指粉砂岩的百分含量，％；Psac是指砂质砾岩的百分含量，％；Pms是指泥岩的百分含量，％；
根据目标层位粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质砾岩和泥岩6种岩相类型的百分含量及其3D渗透率演化史，建立了目标层段整体3D 渗透率评价公式(2)，如下
Kt,i＝Kcos,i×Pcos+Kmes,i×Pmes+Kfis,i×Pfis+Ksis,i×Psis+Ksac,i×Psac+Kms,i×Pms (2)
式中：Kcos,i是指粗砂岩的渗透率，mD；Kmes,i是指中砂岩的渗透率，mD；Kfis,i是指细砂岩的渗透率，mD；Ksis,i是指粉砂岩的渗透率，mD，％；Ksac,i是指砂质砾岩的渗透率，mD；Kms,i是指泥岩的渗透率，mD；Pcos是指粗砂岩的百分含量，％；Pmes是指中砂岩的百分含量，％；Pfis是指细砂岩的百分含量，％；Psis是指粉砂岩的百分含量，％；Psac是指砂质砾岩的百分含量，％；Pms是指泥岩的百分含量，％；Kt,i是指目标层段整体渗透率，mD；i是指不同演化时期，反映地质时期。
9.如权利要求3所述的一种砂岩储层3D渗透率演化史的分析方法，其特征在于：步骤1.8)中对比分析实测渗透率值与模拟渗透率值的一致性，相关系数ε达到0.75以上，误差小于1个数量级，为符合条件，否则返回步骤1.3)、步骤1.4)和步骤1.6)，直到研究区目标层段井点上实测渗透率值与模拟渗透率值相关性系数ε≥0.75；为研究区目标层段3D渗透率演化史评价奠定基础。
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