CN110826016A - 一种基于微观非均质性表征的饱和度和自由水面计算预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于微观非均质性表征的饱和度和自由水面计算预测方法。主要解决了现有常规方法不能精确计算油藏过渡带原始饱和度的问题。主要步骤包括：1）对目标油藏收集相关资料；2）实现了Thomeer函数曲线拟合压汞曲线获得微观非均质性表征参数；3）对比、分析核磁资料等确认微观孔喉结构表征参数；4）通过取芯井压汞曲线样品点深入研究，实现了非线性回归，获得利用常规测井资料预测微观孔喉结构表征参数的公式；5）输入相关数据，迭代计算含水饱和度及自由水面深度；6）统计、分析预测结果，对本技术应用进行质量控制和确认。该方法可精确计算储层饱和度和自由水面深度，建立了一种由微观到宏观认识，由静态到动态认识的桥梁。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探开发技术领域，特别涉及一种致密储层岩石油水饱和度赋存孔径分布的分析方法。
背景技术
目前国内油田大多属于高含水砂岩油藏开发后期，而碳酸盐岩油藏缺少对孔隙型碳酸盐岩成熟的储层表征技术，随着中资石油企业步入中东波斯湾盆地石油高端市场，储层评价及表征技术愈发重要而迫切，如何由微观非均质性表征到测井含油饱和度和自由水面的计算，这对储量复算，储层的分类，水淹层的识别和分类，储层增产措施等具有重要意义。此微观非均质性表征下的测井饱和度和自由水面计算方法具有高分辨率、高精度，可靠地表征地下油藏油水分布及变化状态的优势，能够为提高储层动用程度，优化油藏开发提供技术策略。
目前发表的文献及专利中与微观非均质性表征下的饱和度和自由水面计算方法存在以下不足：(1)微观非均质性表征上，未建立量化的数学模型以参数表征为基础精确地描述微观非均质性，不能综合基础的薄片、CT、压汞、离心机毛管力等资料，以及电测井自身的局限性，导致饱和度计算结果在微孔层、过渡带具有极大的不确定性，与实际试油或生产动态有较大偏差；(2)常规测井电测饱和度计算依赖于阿尔奇公式，而此公式来源于砂岩油藏的经验回归，在微观孔喉结构复杂的储层及厚过渡带储层，常规方法遇到了极大的挑战，导致饱和度计算结果极度的偏差；(3)常规方法例如J函数等在面对微观和宏观非均质性复杂的油藏计算饱和度时，平均方法掩盖了储层非均质性，认为自由水面是常数，但实际油气运移或充填可能进行数次，可能存在多重的古自由水面。因此，如何通过微观非均质性表征为基础，综合可用电测井、核磁等资料确定钻测时自由水面的位置，精确计算油藏原始饱和度是亟需解决的问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种基于微观非均质性表征的饱和度和自由水面计算预测方法，充分利用了压汞曲线纳米级高精度、测井资料丰富而广泛以及油藏整体认识等优势，能够精确计算预测储层饱和度和自由水面深度，建立了一种由微观到宏观认识，由静态到动态过渡认识的桥梁，同时对于油藏一次、二次开发生产、稳产增效有重要的参考价值和技术意义。
本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的常规方法不能精确计算油藏过渡带原始饱和度的问题。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种基于微观非均质性表征的饱和度和自由水面计算预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、对目标油气藏收集钻、测井及解释成果资料，压汞曲线资料，油藏流体常规或特殊PVT实验资料，射孔及试油试采资料，油水井动态资料；
步骤2、对步骤1收集的压汞曲线资料进行数据质量的控制及三次样条插值处理，然后利用Thomeer函数对处理后的压汞曲线资料进行最小二乘法微观非均质参数的拟合及提取，分别获得单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd和Bvinf；
步骤3、对比和分析步骤2提取的单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd、Bvinf与核磁测井对微观孔喉非均质性表征的可靠程度，以此确立高精度的微观孔喉结构表征模型；
步骤4、通过对步骤2、步骤3取芯井压汞曲线资料的微观孔喉表征认识，对步骤2中的单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd、Bvinf参数和常规测井解释成果进行非线性相关性公式回归，以得到回归微观孔喉结构表征参数的计算公式，或通过KNN算法建立孔喉表征参数计算预测的数据库，实现由取芯井到非取芯井的微观非均质性表征参数的计算预测；
步骤5、输入步骤1中油藏流体常规或特殊PVT实验资料中的油藏条件下流体密度、润湿性参数界面张力、润湿角；及测井及解释成果资料中的古今油水界面深度初值、测井解释孔隙度、电测饱和度；及步骤4微观非均质表征Thomeer参数，以实现毛管力及重力作用下油气充填能力计算；
步骤6、统计、分析步骤5所有井饱和度、自由水面深度计算预测结果，以直方图、平面图对自由水面深度结果进行质量控制及确认，结合步骤1收集的射孔及试油试采资料、油水井动态资料对储层饱和度进行分析、确认，获得饱和度和自由水面深度计算预测结果，以进一步证实此技术的可靠性。
所述步骤2)中Thomeer函数公式为：
Bvocc＝BV∞·e[-G/log(Pc/Pd)]
So＝(Bvocc/POR)
其中：Bvocc为非润湿相进入孔隙空间体积；BV∞为无穷大毛管力对应的孔隙体积；G为形状因子，表示微观非均质程度；Pc为毛管力；Pd为驱替门槛启动压力；So为非润湿相饱和度；POR为测井解释确认孔隙度。
所述步骤5)具体实现过程为：首先，基于古、今油水界面深度初值计算每一井点深度处的饱和度，得到古、今油水界面深度初值对应下的首次含油饱和度计算值，随后将全井段单井与电测饱和度进行对比，计算方差值，迭代计算优化古自由水面初值使同一油藏储层测点方差值最小，可确定古自由水面深度；迭代计算优化今自由水面初值，使方差值最小，可初步确定所有井古、今平均自由水面深度。其次，单井在优化后古、今自由水面深度下，迭代优化今自由水面深度，进一步实现单井同一油气藏储层饱和度方差值最小，为此确定此每一单井饱和度计算结果。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：
通过本发明基于微观非均质性表征的饱和度和自由水面计算方法，与常规测井计算方法相比，优势在于能够充分发挥微观孔喉结构非均质性表征与油藏全局流体界面、电测或核磁等资料综合协同优势，使饱和度、自由水面计算预测结果更加精细而可靠，有助于提升储层非均质性认识及表征、储量动用程度、措施增产效果等，可提高油气、藏的开发生产效果。
本发明方法能够定量预测储层纳米、微米尺度微观孔喉结构的非均质性、饱和度分布、自由水面深度及变化等油藏珍贵信息，提升油藏储层及流体认识，针对性的措施建议以提高储量动用程度和勘探开发生产的效益与效果，有利于储层评价及油田高效稳产上产，对于国内或国外碳酸盐岩油藏的开发生产具有极大的实用价值，同样也适用于砂岩油藏开发生产。
附图说明
附图1是本发明的方法流程图；
附图2是本发明的实施例中Thomeer函数示意图；
附图3是本发明在HFY油田M316井取芯样品中压汞曲线单峰及多峰微观非均质性Thomeer模型表征拟合效果图；
附图4是本发明在HFY油田M316井的实施中微观非均质性表征效果(第6道)与核磁测井(第2道)的对比；
附图5是本发明在HFY油田M316井的实施中单井Thomeer参数计算预测图(第5,7,8道)；
附图6是本发明在HFY油田M324井的实施中本发明方法计算的饱和度与电测解释对比图(第8道)；
附图7是本发明在HFY油田M075井的实施例中本发明方法计算的单井今自由水面位置图(3050mSSTVD处)；
附图8是本发明在HFY油田M064井的实施例中本发明方法计算与生产动态一致(第4道，油水分布比例关系，投产含水30％)。
具体实施方式：
下面结合附图及其具体实施例将对本发明作进一步说明：
实施例1
对伊拉克哈法亚油田(HFY)开发井M316、井M324，井M075、井M064处理为例，应用本发明提供的一种含油饱和度和自由水面的计算预测方法的具体实施过程包括以下步骤：
步骤1、对目标油气藏收集钻、测井及解释成果资料，压汞曲线资料，油藏流体常规或特殊PVT实验资料，射孔及试油试采资料，油水井动态资料。
步骤2、对压汞曲线资料进行数据质量的控制及三次样条插值处理，然后利用Thomeer函数对处理后的压汞曲线资料进行最小二乘法微观非均质参数的拟合及提取，分别获得单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd和Bvinf。图2是1960年专家Thomeer提出的描述毛管力与进汞体积的一种理论双曲函数。图3是步骤2实现了对M316取芯井3个样品压汞曲线的Thomeer函数拟合、参数提取，图中展示了单峰、双峰、三峰最小二乘法的拟合及参数提取效果。
其中Thomeer函数公式为：
Bvocc＝BV∞·e[-G/log(Pc/Pd)]
So＝(Bvocc/POR)
其曲线分布见图2，Bvocc为非润湿相进入孔隙空间体积，由步骤1中压汞曲线资料中获得；BV∞为无穷大毛管力对应的孔隙体积，由步骤2曲线拟合获得；G为形状因子，表示微观非均质程度，由步骤2曲线拟合获得；Pc为毛管力，由步骤1中压汞曲线毛管力获得；Pd为驱替门槛启动压力，步骤2中曲线拟合获得；So为非润湿相饱和度；POR为测井解释确认孔隙度。
步骤3、对比和分析步骤2提取的单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd和Bvinf与核磁测井对微观孔喉非均质性表征的可靠程度，确立了高精度的微观孔喉结构表征模型，图4表示了取芯井M316井微观孔喉技术实施效果，是步骤3实现的对比图，由于核磁T2谱可间接反映吼道半径的大小，与本技术方法具有很高的趋势及一致性。
步骤4、通过对步骤2、步骤3取芯井压汞曲线资料的微观孔喉表征认识，对步骤2中的单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd和Bvinf参数和常规测井解释成果进行非线性相关性公式回归，以得到的回归微观孔喉结构表征参数的计算公式，或通过KNN算法建立孔喉表征参数计算预测的数据库，实现由取芯井到非取芯井的微观非均质性表征参数的计算预测。见图5是M316井随深度变化Thomeer参数预测曲线图(第9道)，可从微观上量化储层的孔喉结构，计算孔喉半径分布。
步骤5、输入步骤1中油藏流体常规或特殊PVT实验资料中的油藏条件下流体密度、润湿性参数界面张力、润湿角；及步骤4微观非均质表征Thomeer参数、步骤1中测井及解释成果资料中的古今油水界面深度初值、测井解释孔隙度、电测饱和度，以实现毛管力及重力作用下油气充填能力计算。具体实现过程为：首先，基于古、今油水界面深度初值计算每一井点深度处的饱和度，得到古、今油水界面深度初值对应下的首次含油饱和度计算值，随后将全井段单井与电测饱和度进行对比，计算方差值，迭代计算优化古自由水面初值使同一油藏储层测点方差值最小，可确定古自由水面深度；迭代计算优化今自由水面初值，使方差值最小，可初步确定所有井古、今平均自由水面深度。其次，单井在优化后古、今自由水面深度下，迭代优化今自由水面深度，进一步实现单井同一油气藏储层饱和度方差值最小，为此确定此每一单井饱和度计算结果。见图6、图7是对井M324，井M075利用本发明计算的饱和度、自由水面深度图，并与电测解释进行了对比，在纯油储层段达到较好的一致性，过渡段具有自身的优势，尤其是对于微孔储层及过渡带储层，具有非常好的开发生产指导意义。
在实现技术路线图1及此步骤5计算饱和度和自由水界面深度的过程中具体一次迭代公式计算过程公式如下，
A.今自由水面FWL和古自由水面Paleo_FWL，则基于的高度为h_FWL和h_Paleo；
B.油藏毛管力Pcres＝h_FWL*3.28083*0.433*(1.11-0.93)
C.油藏毛管力到压汞毛管力转化Pchg＝(367/12.88)*Pcres
D.压汞孔隙度及测井解释孔隙度校正，公式为：
Phicorr＝0.51+0.62*(1-exp(12*PORO)；
Bvinf＝Bvinf1+Bvinf2；
Bv_Corr＝Phicorr*(POR/Bvinf)；
Bv1＝Bv_Corr*Bvinf1；Bv2＝Bv_Corr*Bvinf2；
E.今自由水面之上h_FWL油气充填体积Thomeer函数计算：
第一部分：BVOCC1＝BV1*power(10,-0.434*G1/log(Pchg/Pd1))；
第二部分：BVOCC2＝BV2*power(10,-0.434*G2/log(Pchg/Pd2))；
总计为BVO＝(BVOCC1+BVOCC2)；
饱和度为So＝(BVO/PORO)。
F.古自由水面之上h_Paleo油气充填体积Thomeer函数计算：
第一部分：BVOCC1＝BV1*power(10,-0.434*G1/log(Pchg/Pd1))；
第二部分：BVOCC2＝BV2*power(10,-0.434*G2/log(Pchg/Pd2))；
总计为BVO＝(BVOCC1+BVOCC2)；
饱和度为So＝(BVO/PORO)。
G.饱和度选择，取E和F计算中的最大值为So_wet；
H.古、今自由水面取电测解释饱和度与So_wet方差最小值。
步骤6、统计、分析步骤5所有井饱和度、自由水面深度计算预测结果，以直方图、平面图对自由水面深度结果进行质量控制及确认，结合步骤1收集的射孔及试油试采资料，油水井动态资料对储层饱和度进行分析、确认，获得饱和度和自由水面深度计算预测结果，以进一步证实此技术的可靠性。图8是哈法亚油田中的一口生产井M064，初次射孔、试油试采情况进一步验证了此技术的可靠性和对油井生产指导的价值作用。此井射孔依据电测饱和度结果射孔，结果初期含水率达30％，再用此技术计算饱和度，可知已射孔位置与可动水垂向距离较近，极易引起底水锥进水淹，本发明技术可提供更优的射孔方案，能够极大提高单井及油藏开发生产的无水采油期，大大提高生产经济效益。
Claims (3)
1.一种基于微观非均质性表征的饱和度和自由水面计算预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、对目标油气藏收集钻、测井及解释成果资料，压汞曲线资料，油藏流体常规或特殊PVT实验资料，射孔及试油试采资料，油水井动态资料；
步骤2、对步骤1收集的压汞曲线资料进行数据质量的控制及三次样条插值处理，然后利用Thomeer函数对处理后的压汞曲线资料进行最小二乘法微观非均质参数的拟合及提取，分别获得单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd和Bvinf；
步骤3、对比和分析步骤2提取的单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd、Bvinf与核磁测井对微观孔喉非均质性表征的可靠程度，以此确立高精度的微观孔喉结构表征模型；
步骤4、通过对步骤2、步骤3取芯井压汞曲线资料的微观孔喉表征认识，对步骤2中的单峰、双峰、三峰孔喉半径表征参数G、Pd、Bvinf参数和常规测井解释成果进行非线性相关性公式回归，以得到回归微观孔喉结构表征参数的计算公式，或通过KNN算法建立孔喉表征参数计算预测的数据库，实现由取芯井到非取芯井的微观非均质性表征参数的计算预测；
步骤5、输入步骤1中油藏流体常规或特殊PVT实验资料中的油藏条件下流体密度、润湿性参数界面张力、润湿角；及测井及解释成果资料中的古今油水界面深度初值、测井解释孔隙度、电测饱和度；及步骤4微观非均质表征Thomeer参数，以实现毛管力及重力作用下油气充填能力计算；
步骤6、统计、分析步骤5所有井饱和度、自由水面深度计算预测结果，以直方图、平面图对自由水面深度结果进行质量控制及确认，结合步骤1收集的射孔及试油试采资料、油水井动态资料对储层饱和度进行分析、确认，获得饱和度和自由水面深度计算预测结果，以进一步证实此技术的可靠性。
2.根据权利要求1所述的一种基于微观非均质性表征的饱和度和自由水面计算预测方法，其特征在于：所述步骤2)中Thomeer函数公式为：
Bvocc＝BV∞·e[-G/log(Pc/Pd)]
So＝(Bvocc/POR)
其中：Bvocc为非润湿相进入孔隙空间体积；BV∞为无穷大毛管力对应的孔隙体积；G为形状因子，表示微观非均质程度；Pc为毛管力；Pd为驱替门槛启动压力；So为非润湿相饱和度；POR为测井解释确认孔隙度。
3.根据权利要求1所述的一种基于微观非均质性表征的饱和度和自由水面计算预测方法，其特征在于：所述步骤5)具体实现过程为：首先，基于古、今油水界面深度初值计算每一井点深度处的饱和度，得到古、今油水界面深度初值对应下的首次含油饱和度计算值，随后将全井段单井与电测饱和度进行对比，计算方差值，迭代计算优化古自由水面初值使同一油藏储层测点方差值最小，可确定古自由水面深度；迭代计算优化今自由水面初值，使方差值最小，可初步确定所有井古、今平均自由水面深度；其次，单井在优化后古、今自由水面深度下，迭代优化今自由水面深度，进一步实现单井同一油气藏储层饱和度方差值最小，为此确定此每一单井饱和度计算结果。
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