CN111622750A - 一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，首先通过拟合方法建立孔隙度、束缚水饱和度的计算模型，然后利用体积模型计算声波孔隙度及中子孔隙度。在此基础上，基于缩小型、缩颈型、片状、弯片状以及管束状五种孔隙喉道类型孔隙的测井响应特征确定各组分孔隙计算公式，实现储层有效性精细刻画。本发明方法以常规测井资料为基础，在多个油、气田进行应用与推广，适用性较好。

Description

一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法

技术领域

本发明涉及测井技术领域，具体涉及一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法。

背景技术

砂砾岩在我国分布广泛，沉积特征主要以近源、快速堆积为主，具有矿物成分多变、成岩作用弱、非均质性强、孔隙结构复杂的特点，储层有效性评价困难。申辉林等(1998)认为砾石含量与粒度中值及泥质含量有较好的相关性，建立以粒度中值、孔隙度为变量的渗透率计算模型；张孝珍(2009)分析了不同类型岩性在测井信息上的响应差异，形成了基于多种岩石物理相模式下的储层参数评价方法；段亚男(2012)建立了多组分模型，采用最速下降法求取模型最优解，得到储层孔隙度和各组分含量；张晋言等(2012)利用核磁共振测井资料评价储层孔喉结构，构建的储层质量综合指数能够表征储层有效性。陈科贵(2015)及高阳(2016)分别尝试了神经网络、主成分分析等数学方法在砂砾岩储层评价中的应用。以上方法或为物性参数的拟合求解，或基于核磁共振等成像测井资料评价孔隙结构，在实际应用及地质理论结合中均表现一定的不适应性，测井资料评价砂砾岩储层有效性依旧有进步的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，以克服现有技术的缺点。本发明结合地质概念将孔隙按喉道控制类型分为缩小型、缩颈型、片状、弯片状以及管束状孔隙，利用各组分测井响应特征差异进行定量计算，对砂砾岩储层孔隙结构实现精细评价，在多个油、气田进行应用与推广，适用性较好。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，包括以下步骤：

S1，建立孔隙度的计算模型和束缚水饱和度的计算模型；

S2，计算声波孔隙度及中子孔隙度；

S3，基于空隙缩小型喉道、缩颈型喉道、片状喉道、弯片状喉道以及管束状喉道孔隙的测井响应特征，确定各组分孔隙计算公式；

S4，通过孔隙度的计算模型、束缚水饱和度的计算模型、声波孔隙度、中子孔隙度以及各组分孔隙计算公式，利用常规测井资料逐点计算各组分孔隙大小，实现砂砾岩储层孔隙结构有效性评价。

优选的，S1中，通过拟合方法建立孔隙度

的计算模型和束缚水饱和度S_wi的计算模型，其中：

孔隙度

的计算模型为：

束缚水饱和度S_wi的计算模型为：S_wi＝g(φ，V_sh)；

式中：Δt是声波时差测井值，ρ是密度测井值，Cnl是补偿中子测井值，V_sh是泥质含量。

优选的，S2中，利用体积模型计算声波孔隙度

及中子孔隙度

其中：

声波孔隙度

为：

中子孔隙度

为：

式中，Δt是声波时差测井值，Cnl是补偿中子测井值；

Δt_ma是岩石骨架声波时差，Cnl_ma是岩石骨架中子测井值；

Δt_sh是泥岩声波时差，Cnl_sh是泥岩中子测井值；

Δt_f是流体声波时差，Cnl_f是流体中子测井值。

优选的，S3中：孔隙缩小型喉道及其控制的孔隙为

缩颈型喉道及其控制的孔隙为

片状喉道及其控制的孔隙为

弯片状喉道及其控制的孔隙为

管束状喉道及其控制的孔隙记为

其中

和

满足以下关系：

其中，为

孔隙度，S_wi为束缚水饱和度，

为中子孔隙度，

为声波孔隙度。

优选的，S3中，各组分孔隙计算公式为：

优选的，S1中，孔隙度为实验室氦气法孔隙度，该孔隙度与三孔隙度曲线间的拟合关系作为孔隙度的计算模型。

优选的，S1中，所述束缚水饱和度为核磁实验确定的束缚水饱和度，该束缚水饱和度与氦气孔隙度及泥质含量间的拟合关系作为束缚水饱和度的计算模型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法以常规测井资料为基础，利用各组分孔隙测井响应特征差异对储层孔喉结构进行精细评价，刻画储层有效性。计算流程及思路较前人研究均有所改变。具体体现在：强化喉道在沟通孔隙形成通道中所起的关键作用，以地质对喉道形态的分类为依托，给出了缩小型、缩颈型、片状、弯片状及管束状喉道控制孔隙的定义并分析其在岩心测试、测井响应中的差异，利用这种差异精细求解各组分孔隙大小，实现了地质概念与测井评价的有效结合；对没有条件采集成像测井资料的区块而言，技术方法进一步挖掘了常规测井资料潜能，促进油田降本增效。

附图说明

图1为本发明常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法的流程图；

图2为本发明中五种喉道及其控制孔隙对应特征分析；

图3为本发明声波测井常用体积模型；

图4为本发明声波测井调整后的体积模型；

图5本发明实施例目标工区目标井邻井对比分析图。

图6为本发明实施例目标工区利用常规测井资料评价储层有效性效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

本发明常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，包括以下步骤：

(1)通过拟合方法建立孔隙度

束缚水饱和度S_wi的计算模型；

(2)利用体积模型计算声波孔隙度

及中子孔隙度

(3)基于缩小型、缩颈型、片状、弯片状以及管束状五种孔隙喉道类型孔隙的测井响应特征确定各组分孔隙计算公式；

(4)利用常规测井资料逐点计算各组分孔隙大小。

具体的，首先，通过拟合方法建立孔隙度

的计算模型和束缚水饱和度S_wi的计算模型，具体见式(1)和(2)：

其中，孔隙度指实验室氦气法孔隙度，其与三孔隙度曲线间的拟合关系作为孔隙度

的计算模型，束缚水饱和度指核磁实验确定，其与氦气孔隙度及泥质含量间的拟合关系作为束缚水饱和度S_wi的计算模型，Δt是声波时差测井值，ρ是密度测井值，Cnl是补偿中子测井值，V_sh是泥质含量；由体积模型可知声波在岩石中传播满足如下公式(3)：

推导可得：

同理，中子孔隙度如式(5)

式中，Δt是声波时差测井值，Cnl是补偿中子测井值；

Δt_ma是岩石骨架声波时差，Cnl_ma是岩石骨架中子测井值；

Δt_sh是泥岩声波时差，Cnl_sh是泥岩中子测井值；

Δt_f是流体声波时差，Cnl_f是流体中子测井值。

喉道在沟通孔隙形成通道中起着关键性的作用，是油气渗滤的重要通道。喉道大小和形状的差异产生的毛管压力不同，进而影响岩石的储集性能。喉道按形态分为孔隙缩小型喉道、缩颈型喉道、片状喉道、弯片状喉道以及管束状喉道。

孔隙缩小型喉道对应的储层孔隙结构好。喉道是孔隙的缩小部分，孔喉比较小，岩石的孔隙几乎都是有效的。常见于飘浮状颗粒接触、胶结物少、杂基含量低的储层中。孔隙缩小型喉道及其控制的孔隙记为

缩颈型喉道为颗粒间可变断面的收缩部分，孔喉比大。缩颈型喉道有效性视喉道大小而定，喉道大则有效，喉道小则无效。常见于分选差，以颗粒支撑、接触式、点接触类型为主的储层。缩颈型喉道及其控制的孔隙记为

片状或弯片状喉道为颗粒间的长条状通道。孔喉比较大，常见于接触式、线接触、凹凸接触式储层类型。片状、弯片状喉道及其控制的孔隙分别记为

管束状喉道主要由杂基及胶结物中的微孔隙组成，孔隙就是喉道，孔喉比较小，常见于杂基支撑、基底式及孔隙式、缝合接触式储层类型中。管束状喉道及其控制的孔隙记为

依据各组分孔隙测井的响应特征，确定计算方程。

补偿中子测井测量地层含氢指数，响应特征与喉道类型无关，具体表述见公式(6)：

氦气孔隙度的测量以波尔定律为基本原理，测量具有气体渗滤能力的孔隙度，管束状孔隙以微孔形式镶嵌于杂基中，一般不在测量范围之内，表述见式(7)：

岩心核磁共振实验以氢核与外加磁场的相互作用为基础，不受岩石骨架矿物的影响，孔隙尺寸越大，T2谱越靠后，孔隙尺寸越小，T2谱越靠前。核磁束缚水孔隙主要以片状、弯片状以及管束状喉道控制孔隙为主，见式(8)。

声波在岩石中传播，遵循费马定率最小时差原理，表征的是骨架及孔隙度的综合响应。相比缩颈型及管束状喉道控制孔隙，声波优先选择速度更快的岩石骨架作为传播路径，测量主要以缩小型、片状、弯片状喉道控制孔隙为主，见式(9)：

联立公式(6)、(7)、(8)、(9)求解可得

利用前述方法及公式对测井资料进行处理，计算各组分孔隙大小，实现砂砾岩储层孔隙结构评价。

实施例

本实施例以某油田为实施例，目标储层岩性为砂砾岩，测井曲线对比度低，难以反映目标层段纵向上物性、含油性的差异；氦气孔隙度表征储层有效性存在明显局限性，孔隙结构评价是测井研究的重点。工区共计4口井在目的层段进行核磁共振测井，资料受扩径影响严重，信噪比低，难以满足孔喉结构评价及规模应用的需要。下面结合附图和具体实施方式对本实施例进行详细的说明，具体步骤如图1所示：

步骤S101、通过拟合方法建立孔隙度

束缚水饱和度S_wi的计算模型；具体如式(1)、(2)，

式中：Δt是声波时差测井值，ρ是密度测井值，Cnl是补偿中子测井值，V_sh是泥质含量。

步骤S102、利用体积模型计算声波孔隙度

及中子孔隙度φ_cnl；

由体积模型可知声波在岩石中传播满足如下公式(3)：

推导可得：

同样，中子孔隙度计算如式(5)

式中，Δt是声波时差测井值，Cnl是补偿中子测井值；

Δt_ma是岩石骨架声波时差，Cnl_ma是岩石骨架中子测井值；

Δt_sh是泥岩声波时差，Cnl_sh是泥岩中子测井值；

Δt_f是流体声波时差，Cnl_f是流体中子测井值。

步骤S103、基于缩小型、缩颈型、片状、弯片状以及管束状五种孔隙喉道类型孔隙的测井响应特征确定各组分孔隙计算公式；

以地质对喉道形态的分类为依托，定义孔隙缩小型喉道及其控制的孔隙为

缩颈型、片状、弯片状、管束状喉道及其控制的孔隙分别记为

五种喉道及其控制孔隙对应特征如图2所示，具体如下：

补偿中子测井测量地层含氢指数，响应特征与喉道类型无关，具体表述见公式(6)，

氦气孔隙度的测量以波尔定律为基本原理，测量具有气体渗滤能力的孔隙度，管束状孔隙以微孔形式镶嵌于杂基中，一般不在测量范围之内，表述见式(7)，

岩心核磁共振实验以氢核与外加磁场的相互作用为基础，不受岩石骨架矿物的影响，孔隙尺寸越大，T2谱越靠后，孔隙尺寸越小，T2谱越靠前。核磁束缚水孔隙主要以片状、弯片状以及管束状喉道控制孔隙为主。

声波在岩石中传播，遵循费马定率最小时差原理，表征的是骨架及孔隙度的综合响应，对于以缩小型、片状以及弯片状喉道为主的储层，常用体积模型(图3所示)能够表述时差与孔隙的对应关系；对于砂砾岩储层，缩颈型及管束状喉道控制的孔隙不能被忽略，声波优先选择速度更快的岩石骨架作为传播路径，一部分孔隙在时差方程中得不到体现，调整体积模型如图4所示，则有：

联立公式(6)、(7)、(8)、(9)可得

步骤S104、利用常规测井资料逐点计算各组分孔隙大小。

实施例油田为一构造控制的岩性油藏，图5所示B井位于油田中部，与其相邻的A井与C井均产纯油。B井构造高度与A井接近，远高于C井，1901-1924米井段孔隙度大于储层物性下限8％，电阻率较高，测井解释为大段油层。研究发现层段内含油性具有明显差异，含油岩心不足60％，孔隙度评价储层物性不适应性明显。

如图6所示，采用孔隙细分技术对目的层段进行重新分析，对四种类型喉道控制孔隙进行定量计算，精细评价储层孔隙结构。左起第十道所示，储层品质越好，泥质含量与缩小型喉道孔隙包络面积越大，隔夹层及非储层段则无包络。以此为据进行二次精细解释，结论如第六道所示，与岩心描述吻合较好。该井后期投入注水，射孔层段及吸水百分比如左起第八道、第九道所示，储层孔隙结构越好，吸水能力越强。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立孔隙度的计算模型和束缚水饱和度的计算模型；

S2，计算声波孔隙度及中子孔隙度；

S3，基于空隙缩小型喉道、缩颈型喉道、片状喉道、弯片状喉道以及管束状喉道孔隙的测井响应特征，确定各组分孔隙计算公式；

S4，通过孔隙度的计算模型、束缚水饱和度的计算模型、声波孔隙度、中子孔隙度以及各组分孔隙计算公式，利用常规测井资料逐点计算各组分孔隙大小，实现砂砾岩储层孔隙结构有效性评价。

2.根据权利要求1所述的一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，其特征在于，S1中，通过拟合方法建立孔隙度

的计算模型和束缚水饱和度S_wi的计算模型，其中：

孔隙度

的计算模型为：

束缚水饱和度S_wi的计算模型为：S_wi＝g(φ，V_sh)；

式中：Δt是声波时差测井值，ρ是密度测井值，Cnl是补偿中子测井值，V_sh是泥质含量。

3.根据权利要求1所述的一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，其特征在于，S2中，利用体积模型计算声波孔隙度

及中子孔隙度

其中：

声波孔隙度

为：

中子孔隙度

为：

式中，Δt是声波时差测井值，Cnl是补偿中子测井值；

Δt_ma是岩石骨架声波时差，Cnl_ma是岩石骨架中子测井值；

Δt_sh是泥岩声波时差，Cnl_sh是泥岩中子测井值；

Δt_f是流体声波时差，Cnl_f是流体中子测井值。

4.根据权利要求1所述的一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，其特征在于，S3中：孔隙缩小型喉道及其控制的孔隙为

缩颈型喉道及其控制的孔隙为

片状喉道及其控制的孔隙为

弯片状喉道及其控制的孔隙为

管束状喉道及其控制的孔隙记为

其中

和

满足以下关系：

其中，为

孔隙度，S_wi为束缚水饱和度，

为中子孔隙度，

为声波孔隙度。

5.根据权利要求4所述的一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，其特征在于，S3中，各组分孔隙计算公式为：

6.根据权利要求1所述的一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，其特征在于，S1中，孔隙度为实验室氦气法孔隙度，该孔隙度与三孔隙度曲线间的拟合关系作为孔隙度的计算模型。

7.根据权利要求1所述的一种常规测井资料评价砂砾岩储层有效性的计算方法，其特征在于，S1中，所述束缚水饱和度为核磁实验确定的束缚水饱和度，该束缚水饱和度与氦气孔隙度及泥质含量间的拟合关系作为束缚水饱和度的计算模型。

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