CN110219643B - 油藏含水饱和度确定方法及装置 - Google Patents

油藏含水饱和度确定方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种油藏含水饱和度确定方法及装置，方法包括：从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；根据地震数据确定纵波速度场；根据油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度。本发明利用岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录，结合Biot方程中，除饱和度以外，其它与纵波速度有关的岩石物理参数及渗流参数，含水饱和度与纵波速度的关系，从而确定油藏含水饱和度。本方法用时短，可操作性强，具有大规模应用的技术前景。

Description

油藏含水饱和度确定方法及装置
技术领域
本发明涉及石油勘探技术，具体的讲是一种油藏含水饱和度确定方法及装置。
背景技术
研究含水饱和度的分布，对了解石油储量的分布、确定油水、油气过渡带有很重要的意义。在石油开采的过程中，油藏中的含水饱和度时刻都在变化，这必将导致油藏纵波速度变化。这同时也意味着可以通过纵波速度的变化，监测含水饱和度的变化。
由于油藏渗流场参数众多，且每个参数的变化都可以导致纵波速度的变化，这便使Biot方程变成了不定方程，也便造成了反演的多解性。这也是目前工业界尚缺乏依据纵波速度来反演含水饱和度方法的原因。
发明内容
为确定含水饱和度，提高确定含水饱和度的效率，本发明实施例提供了一种油藏含水饱和度确定方法，包括：
从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；
根据地震数据确定纵波速度场；
根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度。
本发明实施例中，所述的油藏资料包括：岩石物理实验数据、岩心实验数据以及井的生产记录数据；
所述的岩石物理参数包括：岩石基质的体积模量，岩石骨架体积模量；
所述的渗流参数包括：流体等效体积模量，孔隙度，曲折度参数，孔隙流体密度，水的密度、含水饱和度。
本发明实施例中，所述的根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度包括：
根据Biot方程确定纵波速度与岩石物理参数、渗流参数的关系；
根据含水饱和度与岩石物理参数、渗流参数的关系确定纵波速度与Biot方程中的含水饱和度的关系；
根据所述的纵波速度场、确定的纵波速度与Biot方程中的含水饱和度的关系确定油藏的含水饱和度。
本发明实施例中，所述的Biot方程为：
Figure SMS_1
其中，Δ＝Pρ22+Rρ11-2Qρ12；
ρ11为固相有效质量密度、ρ22为流相有效质量密度、ρ12为耦合质量密度、P、R和Q为流相参数。
进一步，本发明还提供一种油藏含水饱和度确定装置，包括：
参数获取模块，用于从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；
纵波速度场确定模块，用于根据地震数据确定纵波速度场；
饱和度确定模块，用于根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度。
本发明实施例中，所述的饱和度确定模块包括：
纵波速度与油藏参数关系确定单元，用于根据Biot方程确定纵波速度与岩石物理参数、渗流参数的关系；
纵波速度与含水饱和度关系确定单元，用于根据含水饱和度与岩石物理参数、渗流参数的关系确定纵波速度与Biot方程中的含水饱和度的关系；
含水饱和度确定单元，用于根据所述的纵波速度场、确定的纵波速度与Biot方程中的含水饱和度的关系确定油藏的含水饱和度。
同时，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法。
同时，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明利用岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录，结合Biot方程中，除饱和度以外，其它与纵波速度有关的岩石物理参数及渗流参数，含水饱和度与纵波速度的关系，从而确定油藏含水饱和度。本方法用时短，可操作性强，具有大规模应用的技术前景。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的油藏含水饱和度确定方法的流程图；
图2为本发明一实施例中数字岩心实验中得到的岩石骨架与孔隙图像；
图3为本发明一实施例中利用地震数据通过速度拾取便可以得到纵波速度谱；
图4为本发明一实施例中反演得到的饱和度散点图及拟合直线；
图5为本发明公开的油藏含水饱和度确定装置的框图；
图6为本发明实施例提供的计算机设备的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
现有技术中，并没有直接依据纵波速度来反演含水饱和度这一问题，本发明提出利用纵波速度反演含水饱和度这一方法，以提供一种确定含水饱和度的技术方案。
本发明提供一种油藏含水饱和度确定方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S101，从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；
步骤S102，根据地震数据确定纵波速度场；
步骤S103，根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度。
本发明实施例中油藏资料包括：岩石物理实验数据、岩心实验数据以及井的生产记录数据；岩石物理参数包括：岩石基质的体积模量，岩石骨架体积模量；渗流参数包括：流体等效体积模量，孔隙度，曲折度参数，孔隙流体密度，水的密度、含水饱和度。
本发明的技术方案，利用Biot方程，建立包括岩石物理参数、渗流参数的油藏参数与纵波速度的函数关系，利用油藏参数与含水饱和度的关系，进一步确定纵波速度与含水饱和度的关系，利用获取的纵波速度场数据，确定油藏的含水饱和度。
本发明实施例中，利用岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录，得到Biot方程中，除饱和度以外，其它与纵波速度有关的岩石物理参数及渗流参数，反演问题便由不定方程变成确定方程。本发明通过将Biot方程便转化成关于饱和度的一元高次方程，通过求解这个方程，便可以得到含水饱和度。
本发明实施例中，通过关于饱和度的一元高次方程，确定含水饱和度的步骤简要描述如下：
1)利用岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录，得到Biot方程中，除饱和度以外，其它与纵波速度有关的岩石物理参数及渗流参数；
2)利用地震数据求取纵波速度场；
3)将Biot方程转化成仅关于饱和度的一元高次方程；
4)通过求解方程，便可以得到含水饱和度。
本实施例中，上述的步骤3)中，将Biot方程转化成仅关于饱和度的一元高次方程，即利用Biot波动方程建立了岩石物理参数及渗流参数与纵波速度Vp之间的关系。
与纵波速度有关的岩石物理参数主要包括：岩石骨架的等效体积模量和剪切模量及组成骨架的矿物基质的体积模量，组成骨架的矿物密度，扭转系数等；
与纵波速度有关的渗流参数主要包括：流体等效体积模量，孔隙度，渗透率，含水饱和度，孔隙流体的密度等。
本发明实施例中采用的Biot方程为：
Figure SMS_2
上式中，Δ＝Pρ22+Rρ11-2Qρ12
其中，ρ11为固相有效质量密度、ρ22为流相有效质量密度、ρ12为耦合质量密度、P、R和Q为流相参数。
本实施例中，进一步利用下式确定流相参数、固相有效质量密度、流相有效质量密度以及耦合质量密度，并结合上面关于纵波速度VP的Biot方程确定纵波速度与含水饱和度的关系：
Figure SMS_3
Figure SMS_4
Figure SMS_5
Figure SMS_6
Figure SMS_7
Figure SMS_8
ρf＝ρwSw+ρhc(1-Sw)
其中，Km为岩石基质的体积模量，Kf为孔隙中流体的体积模量，Kd为岩石骨架体积模量，
Figure SMS_9
为孔隙度，β为曲折度参数，ρf为孔隙流体密度，ρw为水的密度，Sw含水饱和度，ρhc为烃类密度，岩石基质体积模量、岩石骨架体积模量通过岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录数据中的岩石物理参数可获知，孔隙中流体的体积模量、孔隙度、曲折度参数、流体密度、含水饱和度通过岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录数据中的渗流参数可获得。
本发明利用岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录，得到Biot方程中，除饱和度以外，其它与纵波速度有关的岩石物理参数及渗流参数，这便将反演问题由不定方程变成确定方程。
同时利用地震数据求取纵波速度场，这样Biot方程便转化成仅关于饱和度的一元高次方程，对于转化的高次方程利用牛顿下山法，可以求出方程的所有可能近似解，根据饱和度的物理意义，确定方程的解的范围应该限制为0到1，在此范围内的解就是所要求的含水饱和度。
本方案利用岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录，获得Biot方程中，除饱和度以外，其它与纵波速度有关的岩石物理参数及渗流参数，这样反演问题便由不定方程变成确定方程，通过求解这个方程，便可以得到含水饱和度。本发明的方案在确定含水饱和度时，用时短，可操作性强，具有大规模应用的技术前景。
利用岩石物理实验、数字岩心实验及井的生产记录，得到Biot方程中，除饱和度以外，其它与纵波速度有关的岩石物理参数及渗流参数，如图2所示为本发明一实施方式中数字岩心实验中得到的岩石骨架与孔隙图像。
利用地震数据通过速度拾取便可以得到纵波速度谱，如图3所示。
利用纵波速度，通过Biot方程，反演得到的饱和度散点图及拟合直线，如图4所示。
同时，本发明还提供本发明还提供一种油藏含水饱和度确定装置，如图5所示，包括：
参数获取模块501，用于从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；
纵波速度场确定模块502，用于根据地震数据确定纵波速度场；
饱和度确定模块503，用于根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度。
同时，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法。如图6所示，为本实施例中提供的计算机设备的示意图。该计算机设备可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等，本实施例不限于此。在本实施例中，计算机电子设备可以参照前述的方法的实施，其内容被合并于此，重复之处不再赘述。
该计算机设备包括：处理器401、存储器402和总线403；
其中，处理器401及存储器402分别通过总线403完成相互间的通信；处理器401用于调用存储器402中的程序指令，以执行上述实施例所提供的油藏含水饱和度确定方法，从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；根据地震数据确定纵波速度场；根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度。
处理器401从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；根据地震数据确定纵波速度场；根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种油藏含水饱和度确定方法，其特征在于，所述的方法包括：
从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；
根据地震数据确定纵波速度场；
根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度；
其中，所述的油藏资料包括：岩石物理实验数据、岩心实验数据以及井的生产记录数据；
所述的岩石物理参数包括：岩石基质的体积模量，岩石骨架体积模量；
所述的渗流参数包括：流体等效体积模量，孔隙度，曲折度参数，孔隙流体密度，水的密度、含水饱和度；
其中，所述的根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度包括：
根据Biot方程确定纵波速度与岩石物理参数、渗流参数的关系；
根据含水饱和度与岩石物理参数、渗流参数的关系确定纵波速度与Biot方程中的含水饱和度的关系；
根据所述的纵波速度场、确定的纵波速度与Biot方程中的含水饱和度的关系确定油藏的含水饱和度；
其中，所述Biot方程为：
Figure FDA0004181629950000011
其中，Δ＝Pρ22+Rρ11-2Qρ12；
VP为纵波速度、ρ11为固相有效质量密度、ρ22为流相有效质量密度、ρ12为耦合质量密度、P、R和Q为流相参数；
其中：
Figure FDA0004181629950000012
Figure FDA0004181629950000021
Figure FDA0004181629950000022
Figure FDA0004181629950000023
Figure FDA0004181629950000024
Figure FDA0004181629950000025
ρf＝ρwSw+ρhc(1-Sw)
其中，Km为岩石基质的体积模量，Kf为孔隙中流体的体积模量，Kd为岩石骨架体积模量，
Figure FDA0004181629950000026
为孔隙度，β为曲折度参数，ρf为孔隙流体密度，ρw为水的密度，Sw含水饱和度，ρhc为烃类密度。
2.一种油藏含水饱和度确定装置，其特征在于，所述的装置包括：
参数获取模块，用于从油藏资料中获取岩石物理参数、渗流参数；
纵波速度场确定模块，用于根据地震数据确定纵波速度场；
饱和度确定模块，用于根据所述油藏岩石物理参数、渗流参数、确定的纵波速度场利用Biot方程确定油藏的含水饱和度；
其中，所述的油藏资料包括：岩石物理实验数据、岩心实验数据以及井的生产记录数据；
所述的岩石物理参数包括：岩石基质的体积模量，岩石骨架体积模量；
所述的渗流参数包括：流体等效体积模量，孔隙度，曲折度参数，孔隙流体密度，水的密度、含水饱和度；
其中，所述的饱和度确定模块包括：
纵波速度与油藏参数关系确定单元，用于根据Biot方程确定纵波速度与岩石物理参数、渗流参数的关系；
纵波速度与含水饱和度关系确定单元，用于根据含水饱和度与岩石物理参数、渗流参数的关系确定纵波速度与Biot方程中的含水饱和度的关系；
含水饱和度确定单元，用于根据所述的纵波速度场、确定的纵波速度与Biot方程中的含水饱和度的关系确定油藏的含水饱和度；
其中，所述Biot方程为：
Figure FDA0004181629950000031
其中，Δ＝Pρ22+Rρ11-2Qρ12；
VP为纵波速度、ρ11为固相有效质量密度、ρ22为流相有效质量密度、ρ12为耦合质量密度、P、R和Q为流相参数；
其中：
Figure FDA0004181629950000032
Figure FDA0004181629950000033
Figure FDA0004181629950000034
Figure FDA0004181629950000035
Figure FDA0004181629950000036
Figure FDA0004181629950000037
ρf＝ρwSw+ρhc(1-Sw)
其中，Km为岩石基质的体积模量，Kf为孔隙中流体的体积模量，Kd为岩石骨架体积模量，
Figure FDA0004181629950000038
为孔隙度，β为曲折度参数，ρf为孔隙流体密度，ρw为水的密度，Sw含水饱和度，ρhc为烃类密度。
3.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1所述方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1所述方法的计算机程序。
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