CN111426617A - 一种地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法 - Google Patents
一种地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法。该方法包括：测定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度；确定所述不同压力对应的地层的温度；根据测定的不同压力条件下的孔隙度拟合孔隙度随压力变化的关系式；根据孔隙度随压力变化的关系式以及不同压力对应的地层的温度，拟合得到孔隙度随压力、温度变化的关系式；根据孔隙度随压力、温度变化的关系式即可预测不同地层温压条件下的孔隙度，从而实现地质条件下待预测储层孔隙度的定量预测。本发明针对陆相湖盆致密储层，建立准确定量评价陆相致密储层孔隙度的方法，通过拟合建立不同温压条件下孔隙度变化曲线定量预测地质背景下致密储层页岩孔隙度变化规律。
Description
技术领域
本发明涉及一种陆相湖盆致密(页岩)油储层孔隙度评价的新方法，具体涉及一种一种地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法。
背景技术
中国页岩油资源丰富，目前可采储量位居世界第三位。我国陆相湖盆广泛发育，大范围展布的优质页岩蕴含巨大资源潜力，页岩油可采资源量高达(30-60)×108t。页岩油或致密油储层孔隙度研究是储层有效评价的核心，是甜点评价的重要指标，是计算资源量、含油饱和度等的关键参数。目前围绕海相页岩储集空间、孔隙度、资源潜力等方面的研究已获得一定成果，而针对陆相泥页岩孔隙度的定量评价方法相对缺乏，特别是未开展针对地质条件背景下页岩/致密储层孔隙度的精确评价，无法准确评价地质历史时期储层储集空间。因此，开展地质条件下陆相页岩孔隙度评价，将对陆相页岩油气勘探开发和资源评价具有重要作用。
影响低孔隙度页岩/致密储层储集空间的因素较多，如岩性、成岩作用、有效厚度、渗透率、孔隙度、孔隙结构参数等。储层性能的评价通常基于孔隙度、渗透率等参数指标进行不同等级的划分。对于陆相湖盆页岩(致密)油储层，准确的地下实际孔隙度参数能够较好地反映页岩储层的孔隙度。页岩(致密)储层中存在大量纳米级孔隙，孔喉结构复杂，孔隙度一般小于10％，部分甚至小于5％。目前页岩孔隙度比较常用的测定方法有压汞法、气体膨胀法、密度法、核磁共振法和气体吸附法。现行国家标准为氦气法，是依据波义尔定律利用一定压力的氦气测得岩石骨架体积和孔隙体积。氦气膨胀法、气体(氮气)吸附法等测试方法中涉及的压力条件主要考虑注入压力和平衡压力，而非模拟地层的围岩压力。实际地质条件中，页岩、致密砂岩随着埋藏深度的增加，孔隙遭受上覆载荷的压实作用，大孔径会一定程度转变为更小孔径，孔隙中流体压力也会影响孔隙形态和丰度。已有不少研究表明注入压力对储集层的流动孔隙度具有明显的控制作用，而上覆压力(围压)的变化对储集层孔隙度的影响还缺乏相关实验模拟研究。因此，建立不同覆压条件模拟地下环境测试体系，对于恢复地质历史时期储层孔隙度，落实孔隙度有重要作用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够实现地质背景下的致密储层的孔隙度的定量预测的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法，其中，该方法包括：
测定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度；
确定所述不同压力对应的地层的温度；
根据测定的不同压力条件下的孔隙度拟合孔隙度随压力变化的关系式；
根据孔隙度随压力变化的关系式以及不同压力对应的地层的温度，拟合得到孔隙度随压力、温度变化的关系式；
根据孔隙度随压力、温度变化的关系式即可预测不同地层温压条件下的孔隙度，从而实现地质条件下待预测储层的孔隙度的定量预测。
在上述定量预测方法中，所述孔隙度可以是总孔隙度也可以是特定尺寸孔喉的孔隙度。
在上述定量预测方法中，优选地，所述孔隙度包括特定尺寸的孔喉的孔隙度。
在一具体实施方式中，所述地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法包括：测定待测储层岩样在特定压力条件下的特定尺寸孔喉的孔隙度；确定所述特定压力对应的地层的温度；根据测定的特定压力条件下的特定尺寸孔喉的孔隙度拟合特定尺寸孔喉的孔隙度随压力变化的关系式；根据特定尺寸孔喉的孔隙度随压力变化的关系式以及特定压力对应的地层的温度，拟合得到特定尺寸孔喉的孔隙度随压力、温度变化的关系式；根据特定尺寸孔喉的孔隙度随压力、温度变化的关系式即可预测特定地层温压条件下的特定尺寸孔喉的孔隙度，从而实现地质条件下待预测储层的孔隙度的定量预测。
在上述定量预测方法中，优选地，所述测定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度通过如下方式进行：通过测定饱和水后的待测储层岩样在不同压力下的T2谱，利用T2谱确定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度。
在一具体实施方式中，通过测定待测储层岩样在不同压力下的T2谱，利用T2谱确定待测储层岩样的特定尺寸孔喉在不同压力条件下的孔隙度和/或待测储层岩样在不同压力条件下的总孔隙度。更优选地，利用T2谱确定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度通过下述方式实现：1)建立核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式；2)利用测得的T2谱结合建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式确定测定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度。
在一具体实施方式中，利用T2谱确定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度通过下述方式实现：1)建立核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式；2)利用测得的T2谱结合建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式确定待测储层岩样的特定尺寸孔喉在不同压力条件下的孔隙度和/或待测储层岩样在不同压力条件下的总孔隙度。当利用测得的T2谱结合建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式确定待测储层岩样的特定尺寸孔喉在不同压力条件下的孔隙度时通过如下方式实现：基于测得的T2谱结合T2弛豫时间与孔喉尺寸的关系，建立特定尺寸孔喉与立核磁共振信号强度的关系谱图，在利用核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式确定待测储层岩样的特定尺寸孔喉在不同压力条件下的孔隙度。
在一具体实施方式中，所述测定饱和水后的待测储层岩心在不同压力下的T2谱通过如下方式实现：对饱和水后的待测储层岩心依次施加不同压力值的围压，并分别测定饱和水后的待测储层岩心在不同压力值的围压下的T2谱，其中所述施加不同压力值的围压包括升压过程和保压过程。保压过程的时间可以但不限于1小时，升压过程可以但不限于1小时。该施加围压的方式有助于充分模拟不同压力环境。
在一具体实施方式中，所述饱和水采用真空加压饱和水方式进行。例如，利用真空加压饱和装置对岩心实施饱水，抽真空时间8h，压力15MPa，饱和时间12h，使岩心饱水。
在一具体实施方式中，可以选用外部模拟夹持器进行围压施加。
在上述定量预测方法中，优选地，所述不同压力包括常压。更优选地，所述不同压力进一步包括各关键埋藏时期对应的压力。
在一具体实施方式中，不同压力包括常压(即0MPa)、3MPa、6MPa、9MPa、12MPa。
在上述定量评价方法中，优选地，确定所述不同压力对应的地层的温度可以通过下述方式实现：根据压力值的大小以及待测储层的地层压力梯度确定该压力值所对应的地层深度，然后根据确定的地层深度结合待测储层的地温梯度确定出该深度的地层对应的地层温度。
在上述定量评价方法中，优选地，压力值不高于岩石破裂压力。
在上述定量评价方法中，优选地，所述地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法包括：
步骤1：利用标准刻度样品实现致密储层孔隙度与核磁共振信号的标定，建立核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式；
步骤2：常压环境中，对待测储层岩心进行真空加压饱和水处理(例如可以采用真空加压饱和装置进行饱水处理，抽空时间8h，压力15MPa，饱和时间12h)；然后测定常温常压下饱和水后的待测储层岩心的T2谱；根据测得的常压下饱和水后的待测储层岩心的T2谱结合步骤1建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式计算常压下待测储层岩心的孔隙度；
步骤3：对饱和水后待测储层岩心依次施加不同的围压(例如围压值依次为3MPa、6MPa、9MPa、12MPa)；在施加各个压力值时包括升压过程和保压过程(例如，可以持续施加压力1h，然后保压1小时)；并分别测定饱和水后待测储层岩心在不同围压下的T2谱；根据测得的待测储层岩心在不同围压下的T2谱结合步骤1建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式确定不同围压下待测储层岩心的孔隙度；
步骤4：根据步骤3测定的饱和水后待测储层岩心在不同围压下的孔隙度以及步骤2测定的饱和水后的待测储层岩心在常压下的孔隙度拟合孔隙度随压力变化的关系式；
步骤5：根据步骤2、步骤3中测定T2谱时的压力值的大小以及待测储层的地层压力梯度确定压力值所对应的地层深度，然后根据确定的地层深度结合待测储层的地温梯度确定出该深度的地层对应的地层温度，从而完成不同压力对应的地层的温度的确定；
步骤6：根据步骤4确定的孔隙度随压力变化的关系式以及步骤5确定的不同压力对应的地层的温度，拟合得到孔隙度随压力、温度变化的关系式；
步骤7：根据步骤6确定的孔隙度随压力、温度变化的关系式即可预测不同地层温压条件下的孔隙度，从而实现地质条件下待预测储层的孔隙度的定量预测。
在一具体实施方式中，建立核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式通过下述方式实现：利用标准刻度样品实现致密储层孔隙度与核磁共振信号的标定，从而实现建立核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式。优选地，核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式为：
其中Φ为标准刻度样品的孔隙度，
为待测储层岩心的孔隙度，NS为标准刻度样品的累加次数，ns为待检测样品的累加次数，RG1、RG2分别为标准刻度样品的模拟增益(简称RG1)、数字增益(简称RG2)，rg1、rg2分别为待测储层岩心的模拟增益(简称RG1)、数字增益(简称RG2)，S为标准刻度样品的核磁信号强度值，s为待测储层岩心的核磁信号强度值；基于该公式对标准刻度样品的孔隙度与核磁共振信号强度进行线性拟合，确定核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式。
在一具体实施方式中，所述拟合得到孔隙度随压力、温度变化的关系式采用最小二乘法实现拟合。所谓最小二乘法可以利用一系列成对的数据(x1，y1；x2，y2；…xm，ym)探讨两个变量(x,y)之间的相互关系；在一具体实施方式中可以将上述成对的数据描绘在x-y直角坐标系中，如果发现这些点在一条直线附近，可以令这条直线方程如下述公式，y＝a0+a1x，其中：a0、a1是任意实数，最终基于最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得不同压力对应的孔隙度变化规律，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小，进一步提高准确度。
本发明中，所述致密储层指包含页岩储层、砂岩致密储层等在内的致密储层。
本发明针对陆相页岩油\致密油等低孔隙度储层，基于不同压力条件的重建，通过实验模拟和理论推导建立地质温压背景下的孔隙度定量计算方法。这一定量测定孔隙度随温度与压力条件变化的方法，不但可以有效反映致密储层在不同温压地质条件下的孔隙度特征，而且可以将多参数评价体系简化为相对单一的评价体系，消除多参数形成的多解性。该方法能够更好地满足陆相致密储层孔隙度定量评价方面的应用需求，具有良好应用前景。
本发明针对陆相页岩油\致密油储层，建立准确定量评价陆相页岩(致密)储层孔隙度的方法，改变了传统仅测试常温常压环境下储层孔隙度的理念，通过拟合建立不同温压条件下孔隙度变化曲线定量预测了地质背景下致密储层页岩孔隙度变化规律。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的技术方案实现了真实温压地质条件下的储层孔隙度定量预测，能够有效预测待测不同深度的储层在地质条件下的孔隙度，恢复地层温压条件下致密储层孔隙真实特征，陆相致密油甜点评价预测提供参数。
2、不同地质条件下的温压环境对致密储层储集空间与流动特征均有明显影响，本发明提供的技术方案充分考虑了温度、压力对孔隙度的影响，从而实现更准确的进行真实地层条件下储层孔隙度的预测。
附图说明
图1为定量预测地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的方法流程图。
图2为实施例1的样品孔隙度定标曲线图。
图3为实施例1的3号样品在不同压力下(0Mpa、3Mpa、6Mpa、9Mpa、12Mpa、卸压至0Mpa)样品弛豫时间T2谱值。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法(参见图1所示)，其中，该方法包括：
步骤1：利用标准刻度样品实现致密储层孔隙度与核磁共振信号的标定，建立核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式；
具体地，核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式为：
其中Φ为标准刻度样品的孔隙度，
为待测储层岩心的孔隙度，NS为标准刻度样品的累加次数，ns为待测标准刻度样品的累加次数，RG1、RG2分别为标准刻度样品的模拟增益、数字增益，rg1、rg2分别为待测储层岩心的模拟增益、数字增益，S为标准刻度样品的核磁信号强度值，s为待测储层岩心的核磁信号强度值；基于上述公式对标准刻度样品的孔隙度与核磁共振信号强度进行线性拟合，确定核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式如图2所示，y＝360.72x+123.06；x为孔隙度，y为核磁共振信号强度；
步骤2：常压下对待测储层岩心进行饱和水处理，具体为采用真空加压饱和装置进行饱水处理，抽真空时间8h，压力15MPa，饱和时间12h(岩心数据参见表1)；然后测定常温常压下饱和水后的待测储层岩心的T2谱；根据测得的常压下饱和水后的待测储层岩心的T2谱结合步骤1建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式计算常压下待测储层岩心的孔隙度；
表1常温常压饱和水条件下样品孔隙度值
步骤3：利用外部模拟夹持器对饱和水后待测储层岩心依次施加由小到大的围压，围压值依次为3MPa、6MPa、9MPa、12MPa，充分模拟不同地质环境；在施加各个压力值时，压力持续施加时间为1h，保压1小时、15小时；分别测定饱和水后待测储层岩心在不同围压下的T2谱(其中，测得的3号样品的T2谱如图3所示，只有12Mpa在保压不同时间存在孔隙度的变化，3MPa、6MPa、9MPa围压下不同保压时间的T2谱曲线重合)；根据测得的待测储层岩心在不同围压下的T2谱结合步骤1建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式确定不同围压下待测储层岩心的孔隙度，其中孔隙度包括总孔隙度、介孔孔隙度和宏孔孔隙度(其中，3号样品的结果如表2所示)；
表2不同地层条件下样品孔隙结构变化幅度
步骤4：根据步骤3测定的饱和水后待测储层岩心在不同围压下的孔隙度以及步骤2测定的饱和水后的待测储层岩心在常压下的孔隙度利用最小二乘法拟合得到孔隙度随压力变化的关系式；所述关系式为：
P＝-0.0967X总+14178，R2＝0.9468；
P＝-0.0002X宏 2+0.0054X宏+2.075，R2＝0.7703；
P＝--0.0993X介+11.758，R2＝0.9461；
其中，X总为总孔隙度，X宏为宏孔对应的孔隙度，X介为介孔对应的孔隙度，P为压力。
步骤5：根据步骤2、步骤3中测定T2谱时的压力值的大小以及待测储层的地层压力梯度确定压力值所对应的地层深度，然后根据确定的地层深度结合待测储层的地温梯度确定出该深度的地层对应的地层温度，从而完成不同压力对应的地层的温度的确定；
待测储层压力梯度为0.0112MPa/m,实验模拟压力分别为3MPa、6MPa、9MPa与12MPa，根据压力梯度＝地层压力÷深度，计算对应深度值分别为：267.86m、535.71m、803.57m与1071.43m；利用待测储层区域中Q1钻井实测深度与地层温度数据，拟合出温度与深度的关系式：y＝0.0218x+27.092，y＝地层温度(摄氏度)，x＝深度(米)；根据温度与深度的关系式，计算实验模拟压力对应的深度267.86m、535.71m、803.57m与1071.43m处的地层温度分别为：32.93℃、38.777℃、44.61℃与50.45℃；
步骤6：根据步骤4确定的孔隙度随压力变化的关系式以及步骤5确定的不同压力对应的地层的温度，拟合得到孔隙度随压力、温度变化的关系式；
H1＝1.0×105(2.750221387786269-0.000740394786990X-0.203401744859514Y-0.014248465435826X2+0.003760915418931Y2)；拟合误差为Err＝[0 0 0 0 0]
H2＝1.0×105(2.748406352710938-0.000745844878309X-0.203271439372712Y-0.014239542194408X2+0.003758561083666Y2)；拟合误差为Err＝[0 0 0 0 0]
H3＝1.0×102(1.874078513855246+0.005435441816391X-0.13492359858732Y-0.009246669339721X2+0.002439704359400Y2)；拟合误差为Err＝[0 0 0 0 0]
其中，H1为总孔隙度，H2为介孔孔隙度(即微孔对应孔隙度)，H3为宏孔孔隙度(即宏孔对应的孔隙度)，X为地层压力(MPa)，Y为地层温度(℃)；
步骤7：根据步骤6确定的孔隙度随压力、温度变化的关系式即可预测不同地层温压条件下的孔隙度，从而实现地质条件下待预测储层的孔隙度的定量预测。
对拟合得到的孔隙度随压力、温度变化的关系式函数模型进行检验，具体地：
在待测区域中另外选取16个岩心样品(这16个岩心样品独立于本实施例中拟合得到的孔隙度随压力、温度变化的关系式所用到的岩心样品)进行误差分析；孔隙度预测值与实测值相关系数为0.78，表明此方法能够教准确的实现不同条件下陆相湖盆致密(页岩)油储层孔隙度的预测。
Claims (10)
1.一种地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法，其中，该方法包括：
测定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度；
确定所述不同压力对应的地层的温度；
根据测定的不同压力条件下的孔隙度拟合孔隙度随压力变化的关系式；
根据孔隙度随压力变化的关系式以及不同压力对应的地层的温度，拟合得到孔隙度随压力、温度变化的关系式；
根据孔隙度随压力、温度变化的关系式预测不同地层温压条件下的孔隙度，从而实现地质条件下待预测储层的孔隙度的定量预测。
2.根据权利要求1所述的定量预测方法，其中，所述测定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度通过如下方式进行：
测定饱和水后的待测储层岩样在不同压力下的T2谱，利用T2谱确定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度。
3.根据权利要求2所述的定量预测方法，其中，所述不同压力包括常压以及待测储层在主要成藏时期对应的压力，且压力不超过岩石破裂压力。
4.根据权利要求2所述的定量预测方法，其中，所述测定饱和水后的待测储层岩心在不同压力条件下的T2谱通过如下方式实现：
对饱和水后的待测储层岩心依次施加不同压力值的围压，并分别测定饱和水后的待测储层岩心在不同压力值的围压下的T2谱。
5.根据权利要求2-4任一项所述的定量预测方法，其中，利用T2谱确定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度通过下述方式实现：
1)建立核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式；
2)利用测得的T2谱结合建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式确定测定待测储层岩样在不同压力条件下的孔隙度。
6.根据权利要求5所述的定量预测方法，其中，所述饱和水采用真空加压饱和水方式进行。
7.根据权利要求1所述的定量预测方法，其中，确定所述不同压力对应的地层的温度可以通过下述方式实现：
根据压力值的大小以及待测储层的地层压力梯度确定该压力值所对应的地层深度，然后根据确定的地层深度结合待测储层的地温梯度确定出该深度的地层对应的地层温度。
8.根据权利要求1所述的定量预测方法，其中，所述地质条件下陆相湖盆致密储层孔隙度的定量预测方法包括：
步骤1：利用标准刻度样品实现致密储层孔隙度与核磁共振信号的标定，建立核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式；
步骤2：常压环境中，对待测储层岩心进行真空加压饱和水处理；然后测定常温常压下饱和水后的待测储层岩心的T2谱；根据测得的常压下饱和水后的待测储层岩心的T2谱结合步骤1建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式计算常压下待测储层岩心的孔隙度；
步骤3：对饱和水后待测储层岩心依次施加不同围压；在施加各个压力值时包括升压过程和保压过程；并分别测定饱和水后待测储层岩心在不同围压下的T2谱；根据测得的待测储层岩心在不同围压下的T2谱结合步骤1建立的核磁共振信号强度与孔隙度之间的关系式确定不同围压下待测储层岩心的孔隙度；
步骤4：根据步骤3测定的饱和水后待测储层岩心在不同围压下的孔隙度以及步骤2测定的饱和水后的待测储层岩心在常压下的孔隙度拟合孔隙度随压力变化的关系式；
步骤5：根据步骤2、步骤3中测定T2谱时的压力值的大小以及待测储层的地层压力梯度确定压力值所对应的地层深度，然后根据确定的地层深度结合待测储层的地温梯度确定出该深度的地层对应的地层温度，从而完成不同压力对应的地层的温度的确定；
步骤6：根据步骤4确定的孔隙度随压力变化的关系式以及步骤5确定的不同压力对应的地层的温度，拟合得到孔隙度随压力、温度变化的关系式；
步骤7：根据步骤6确定的孔隙度随压力、温度变化的关系式即可预测不同地层温压条件下的孔隙度，从而实现地质条件下待预测储层的孔隙度的定量预测。
9.根据权利要求1-8任一项所述的定量预测方法，其中，所述拟合得到孔隙度随压力、温度变化的关系式采用最小二乘法实现拟合。
10.根据权利要求1-8任一项所述的定量预测方法，其中，所述孔隙度包括特定尺寸的孔喉的孔隙度。
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| CN112504933B (zh) * | 2020-11-19 | 2023-09-26 | 西安润丰源石化科技有限公司 | 一种页岩油地质甜点预测的孔隙度测量装置 |
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