CN109931057A - 一种改进的中子寿命测井解释模型及基于模型的储层含油饱和度求解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的中子寿命测井解释模型及基于模型的储层含油饱和度求解方法，采用蒙特卡罗模拟定性的分析在地层条件下，含油饱和度、地层水矿化度、泥质含量及孔隙度对地层俘获截面的影响，其中泥质含量、地层水矿化度直接影响到油、水的区分，所以针对实际地层情况，校正泥质与地层水矿化度的影响。本发明基于传统的体积模型，结合蒙特卡罗模拟与参数敏感性分析，提出双因子校正，校正泥质与矿化度(地层水)的影响，提升中子寿命测井解释精度。

Description

一种改进的中子寿命测井解释模型及基于模型的储层含油饱 和度求解方法

技术领域

本发明属于石油地质勘探开发领域，具体涉及一种改进的中子寿命测井解释模型及基于模型的储层含油饱和度求解方法。

背景技术

近年来剩余油饱和度测井技术在国内得到广泛应用，采用俘获测量模式的测井技术有奥地利HOTWELL公司的PNN、国产的注硼中子寿命测井、俄罗斯的宽能域-氯能谱测井、加拿大GPN公司的过套管成像储层流体评价系统TNIS等。中子寿命测井在定量计算剩余油饱和度时，基本采用传统的体积模型公式，即将储层看成是由泥质、骨架和孔隙组成的简单结构，骨架常包括不同岩性组分，孔隙中含有油气、水等流体，储层总的俘获截面等于各组成部分的俘获截面之和，这便是体积模型的基本原理。

从公式中可看出：要准确地计算出储层的含水饱和度，必须准确地确定四个解释参数(Σma、Σo、Σsh、Σw)和三条解释曲线(泥质含量Vsh、孔隙度Φ、Σlog曲线)。该方法只适用于已经详细获取地层岩性参数及地层流体的俘获特性才能进行准确计算。而在实际的测井解释中，上述的参数往往是难以取准，解释精度也因此大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的中子寿命测井解释模型及基于模型的储层含油饱和度求解方法，以克服现有技术的缺点，本发明基于传统的体积模型，结合蒙特卡罗模拟与参数敏感性分析，提出双因子校正，校正泥质与矿化度(地层水)的影响，提升中子寿命测井解释精度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改进的中子寿命测井解释模型，采用蒙特卡罗模拟定性的分析在地层条件下，含油饱和度、地层水矿化度、泥质含量及孔隙度对地层俘获截面的影响，其中泥质含量、地层水矿化度直接影响到油、水的区分，所以针对实际地层情况，校正泥质与地层水矿化度的影响，改进的模型如下：

其中，Σ为宏观俘获截面；V_sh为泥质含量；为孔隙度；∑_ma为岩石骨架俘获截面；K₁为泥质校正系数；∑_sh为泥岩俘获截面；K₂为地层水校正系数；S_w为含水饱和度；∑_w为地层水俘获截面；∑_h为烃类俘获截面。

进一步地，含水饱和度S_w具体表述为：

进一步地，通过选取两段水层，解二元一次方程组，即能够得出：

其中，为水层1的孔隙度；∑₁为水层1的宏观俘获截面；V_sh1为水层1的泥质含量；为水层2的孔隙度；∑₂为水层2的宏观俘获截面；V_sh2为水层2的泥质含量。

一种储层含油饱和度的求解方法，基于上述中子寿命测井解释模型，包括以下步骤：

步骤一：在中子寿命测井解释过程中，先在测量井段内选取两段纯水层，分别读取两段纯水层测量的泥质含量V_sh1和V_sh2、孔隙度和宏观俘获截面数值∑₁和∑₂，并优选区域解释参数∑_ma、∑_sh、∑_w和∑_h，计算出区域泥质校正系数K₁及地层水校正系数K₂；

步骤二：利用计算的区域校正系数K₁、K₂，计算出测量井段内所有储层的含水饱和度S_W；

步骤三：利用含水饱和度S_W计算储层含油饱和度So，So＝1-S_W。

进一步地，步骤一中计算区域泥质校正系数K₁及地层水校正系数K₂的公式为：

其中，为水层1的孔隙度；∑₁为水层1的宏观俘获截面；V_sh1为水层1的泥质含量；为水层2的孔隙度；∑₂为水层2的宏观俘获截面；V_sh2为水层2的泥质含量。

进一步地，步骤二中计算含水饱和度S_W的公式为：

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明改进的解释模型可以提高低矿化度油藏的解释精度，路X井地层水矿化度为1823ppm，该井23号层泥质含量是邻层的两倍。完井解释为油层，TNIS利用通用体积模型计算S_o＝20.9％，解释为含油水层。由于泥质中含有硼、锂热中子强俘获剂，矿化度越低，泥质对解释影响越大。综合分析认为：该井23号层受泥质影响，解释结论偏低。利用改进的解释模型，计算该井K₁＝0.86，K₂＝1.30，S_o＝37.9％，为油水同层，与综合分析结果一致，本发明利用双因子校正，校正泥质与矿化度(地层水)的影响，提升中子寿命测井解释精度。

本发明利用改进的中子寿命测井解释模型能够计算储层含水饱和度和含油饱和度，通过含水饱和度和含油饱和度即能够对测井结果进行解释，利用双因子校正，校正泥质与矿化度(地层水)的影响，提升中子寿命测井解释精度。

附图说明

图1为路X井解释成果图；

图2为四种影响因素蒙特卡罗模拟成果图，其中(a)为含油饱和度和俘获截面关系图；(b)为地层水矿化度与俘获截面关系图；(c)为泥质含量对俘获截面关系图；(d)为孔隙度与俘获截面关系图；

图3为改进体积模型在华北油田留107、路3区块应用时各个研究区块K值分布图，其中(a)为高44区块k1分布直方图；(b)为高44区块k2分布直方图；(c)为路3区块k1分布直方图；(d)为路3区块k2分布直方图；(e)路10区块k1分布直方图；(f)为10区块k2分布直方图；(g)为高30区块k1分布直方图；(h)为高30区块k2分布直方图；(i)为路23区块k1分布直方图；(j)为路23区块k2分布直方图；(k)为留70区块k1分布直方图；(l)为留70区块k2分布直方图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细说明：

为了通过中子寿命测井准确评价储层剩余油饱和度，更好地评价剩余油富集层段、识别水淹层，为提高采收率开发措施的实施决策提供帮助，本发明结合蒙特卡罗模拟与参数敏感性分析，针对实际地层情况，基于传统的体积模型，提出双因子校正，校正泥质与矿化度(地层水)的影响。

采用蒙特卡罗数值模拟方法通过模拟单一因素和记录单个粒子在理想地层条件下的反应过程来求解问题。蒙特卡罗模拟定性的分析在地层条件下，四种影响因素(含油饱和度、地层水矿化度、泥质含量、孔隙度)对地层俘获截面的影响，其中泥质含量、矿化度直接影响到油、水的区分。针对实际地层情况，基于传统的体积模型，提出双因子校正，校正泥质与矿化度(地层水)的影响，改进的模型如下：

含水饱和度：

选取两段水层，解二元一次方程组，得出：

在路X井选取两段纯水层，分别读取两段纯水层测量的泥质含量、孔隙度、宏观俘获截面数值，并优选区域解释参数，代入式2和式3联立方程组计算区域校正系数K₁和K₂。计算该井K₁＝0.86，K₂＝1.30。再利用计算的区域校正系数K₁和K₂通过改进的中子寿命解释模型式1计算路X井22-24号层含水饱和度，再用1减去含水饱和度得到储层含油饱和度。

利用改进的体积模型计算的路X井23号层含油饱和度由20.90％提升到37.98％，解释结论由含油水层提升为油水同层，与试油结论相吻合。说明利用改进的体积模型，可以有效提高中子寿命测井的解释精度。

表1路X井改进体积模型与通用体积模型解释对比表

由图2可以看出，①孔隙度一定，随着含油饱和度S_o增加,俘获截面呈线性降低。②随着地层水矿化度的增加，热中子衰减加快，地层宏观俘获截面线性增大，有利于区分地层孔隙流体。③不同泥质含量的地层宏观吸收截面随孔隙度变化的快慢相同，即泥质含量只影响骨架宏观截面值，地层油水反映的宏观截面差值不变，对区分地层的油水性不利。④S_o不变时，随孔隙度增加，俘获截面增加。

蒙特卡罗模拟定性的分析在地层条件下，四种影响因素对地层俘获截面的影响，其中泥质含量、矿化度直接影响到油、水的区分。

将改进体积模型应用在华北油田留107、路3区块，在两个研究区块6个次级断块(路3、高44、留70、路10、路23、高30)利用45口中子寿命测井资料，按照上文介绍的路X井应用方法，每口井在测量段内选取两段纯水层，分别读取两段纯水层测量的泥质含量、孔隙度、宏观俘获截面数值，并优选区域解释参数，代入式2和式3计算区域校正系数K₁和K₂，经计算后求出各个研究区块K值分布如图3所示，由图3可以看出，利用计算出的各断块K值分布直方图，选取频数分布最高段的K值数值，作为该断块今后中子寿命测井解释K值参数选取依据。

双因子K具体数值见表2。

表2各区块双K值表

区块	路3	高44	留70	路10	路23	高30
							地层	Nm<sub>下</sub>	Es1	Ed3	Ng	Ng	Es1
K1	0.86	0.73	0.91	0.35	0.35	0.67
							K2	1.30	1.08	1.51	1.28	1.52	1.33

由表2可以看出，利用改进的体积模型和计算方法，在华北油田留107、路3区块六个其次断块确定了区域校正系数K₁和K₂,作为该区块今后中子寿命测井解释K值参数选取依据。

Claims (6)

1.一种改进的中子寿命测井解释模型，其特征在于，采用蒙特卡罗模拟定性的分析在地层条件下，含油饱和度、地层水矿化度、泥质含量及孔隙度对地层俘获截面的影响，其中泥质含量、地层水矿化度直接影响到油、水的区分，所以针对实际地层情况，校正泥质与地层水矿化度的影响，改进的模型如下：

其中，Σ为宏观俘获截面；V_sh为泥质含量；为孔隙度；∑_ma为岩石骨架俘获截面；K₁为泥质校正系数；∑_sh为泥岩俘获截面；K₂为地层水校正系数；S_w为含水饱和度；∑_w为地层水俘获截面；∑_h为烃类俘获截面。

2.根据权利要求1所述的一种改进的中子寿命测井解释模型，其特征在于，含水饱和度S_w具体表述为：

3.根据权利要求2所述的一种改进的中子寿命测井解释模型，其特征在于，通过选取两段水层，解二元一次方程组，即能够得出：

其中，为水层1的孔隙度；∑₁为水层1的宏观俘获截面；V_sh1为水层1的泥质含量；为水层2的孔隙度；∑₂为水层2的宏观俘获截面；V_sh2为水层2的泥质含量。

4.一种储层含油饱和度的求解方法，基于权利要求1所述的中子寿命测井解释模型，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在中子寿命测井解释过程中，先在测量井段内选取两段纯水层，分别读取两段纯水层测量的泥质含量V_sh1和V_sh2、孔隙度和宏观俘获截面数值∑₁和∑₂，并优选区域解释参数∑_ma、∑_sh、∑_w和∑_h，计算出区域泥质校正系数K₁及地层水校正系数K₂；

步骤二：利用计算的区域校正系数K₁、K₂，计算出测量井段内所有储层的含水饱和度S_W；

步骤三：利用含水饱和度S_W计算储层含油饱和度So，So＝1-S_W。

5.根据权利要求4所述的一种储层含油饱和度曲线的求解方法，其特征在于，步骤一中计算区域泥质校正系数K₁及地层水校正系数K₂的公式为：

其中，为水层1的孔隙度；∑₁为水层1的宏观俘获截面；V_sh1为水层1的泥质含量；为水层2的孔隙度；∑₂为水层2的宏观俘获截面；V_sh2为水层2的泥质含量。

6.根据权利要求4所述的一种储层含油饱和度曲线的求解方法，其特征在于，步骤二中计算含水饱和度S_W的公式为：