发明内容
本发明的目的是提供一种基于核磁共振测井资料划分储层流动单元的方法,解决了现有方法无法精确的对水平井储层进行流动单元评价的问题,能够提高储层评价的精度,为同类储层水平井储层品质评价和开发方案的制定提供技术参考。
为了达到上述目的,本发明提供了一种基于核磁共振测井资料划分储层流动单元的方法,该方法包含:建立进汞压力Pc与横向弛豫时间T2的转换关系,通过横向弛豫时间T2计算进汞压力Pc,通过中值压力P50、排驱压力Pd、排驱压力对应的饱和度值SHgd建立偏离程度系数N指数和M指数,通过N指数和M指数划分流动单元;所述N指数代表中值压力相对排驱压力的偏离程度,在M值为固定值条件下,若N值越小,中值压力与排驱压力接近,则岩样的渗流能力强,储层流动性越好,若N值越大,则岩样的渗流能力较差;所述M指数代表岩样进汞饱和所需的压力强弱程度,在N值为固定值条件下,若M值越小,则岩样进汞饱和所需的压力强度小,岩样的孔喉半径值大,流动性越好,若M值越大,则岩样的孔喉半径值越小,流动性越差。
其中,所述建立进汞压力Pc与横向弛豫时间T2的转换关系的方法,为:确定压汞实验中进汞压力Pc与孔喉半径rc的对应关系,分析压汞孔喉分布曲线与核磁共振测井的横向弛豫时间T2之间存在的对应关系,从而建立横向弛豫时间T2与孔喉半径rc的关系,同时确定转换系数m、n值,进而建立进汞压力Pc与横向弛豫时间T2的转换关系。
所述进汞压力Pc与孔喉半径rc的关系为:
式(1)中,a为压汞实验系数;rc为孔喉半径;
所述横向弛豫时间T2与孔喉半径rc的关系为:
rc=m×T2 n (2)
式(2)中,m、n均为转换系数;
所述进汞压力Pc与横向弛豫时间T2的转换关系为:
其中,所述建立偏离程度系数N指数和M指数的方法,为:
(S1)计算横向弛豫时间T
2的每一个数据点对应的可动流体饱和度,第i点的可动流体饱和度用S
Wgi,设定共有q个数据点,将每个可动流体饱和度S
Wgi反向叠加,为
建立可动流体饱和度S
Wg数据,完成伪毛管压力曲线横坐标S
Wg的计算,伪毛管压力曲线的纵坐标用进汞压力P
c表示,从而建立伪毛管压力曲线;
(S2)在伪毛管压力曲线中选取曲线平滑段做切线,切线与Y轴的交点为排驱压力Pd的值,与Pd值对应的SWg值为排驱压力对应的饱和度值SHgd值;
(S3)设定SWg=50%,在伪毛管压力曲线值所对应的Pc值作为中值压力P50值,同时计算最大孔喉半径和中值孔喉半径,所述中值孔喉半径为中值压力P50值对应的孔喉半径,所述最大孔喉半径为最大进汞压力对应的孔喉半径;
(S4)利用确定的Pd值、SHgd值和P50值,建立偏离程度系数N指数和M指数,利用N指数、M指数划分流动单元。
在步骤(S4)中,在伪毛管压力曲线中,选取中值压力P50、排驱压力Pd建立偏离程度指数函数,为:
引入中值压力P50、排驱压力Pd、排驱压力对应的饱和度值SHgd,获得偏离程度系数N指数、M指数的计算公式为:
优选地,所述Ⅰ类流动单元的N指数小于0.025,M指数为0.05~0.73;所述II类流动单元的N指数大于0.025,M指数为0.05~0.73;所述III类流动单元的N指数为0.04,M指数为0.05;所述IV类流动单元的N指数为0.025~0.055,M指数大于0.73。
优选地,所述m为0.0006~0.003,n为0.8~0.98。
优选地,该方法还包含:根据待分析的岩石气藏的岩心实验资料分析该岩石气藏的储集空间类型及其孔隙结构特征,利用压汞资料划分待分析的岩石气藏的流动单元,通过该流动单元结合N指数和M指数划分流动单元。
优选地,利用岩心实验资料分析雷四段白云岩气藏储集空间类型及其孔隙结构特征,在岩心资料分析的基础上,利用压汞资料建立雷四气藏的流动单元划分方案,将雷四段白云岩储层划分为4类流动单元:Ⅰ类流动单元、II类流动单元、III类流动单元和IV类流动单元;其中,所述Ⅰ类流动单元的排驱压力Pd为0.07~0.7,中值压力为0.08~2.2;所述II类流动单元的排驱压力Pd为0.2~1.0,中值压力为2.0~7.0;所述III类流动单元的排驱压力Pd小于0.02,中值压力为0.1~10;所述IV类流动单元的排驱压力Pd为0.7~2.0,中值压力为7.0~30.0。
本发明的基于核磁共振测井资料划分储层流动单元的方法,解决了现有方法无法精确的对水平井储层进行流动单元评价的问题,具有以下优点:
本发明的方法,利用岩心实验数据分析、常规测井资料分析雷四段白云岩气藏储层流动单元类别及其孔隙结构特征,选用核磁共振测井资料构建伪毛管压力曲线,核磁测井数据可以连续测量,而压汞实验是无法对地下岩石进行连续取样的,因此本发明通过将核磁T2谱与压汞孔喉曲线建立对应关系,为定量、连续计算孔隙结构参数提供数据基础,核磁共振测井中的T2谱信息可以提供连续有效的孔吼分布信息,并从伪毛管压力曲线中提取出拟合度较高的中值压力、排驱压力作为依靠测井资料评价储层孔隙结构的桥梁。
本发明的方法,基于核磁T2谱与压汞孔喉曲线存在对应关系,建立基于中值、排驱压力的偏离程度系数N指数、M指数作为定量评价储层孔隙结构的参数,为碳酸盐岩储层流动单元的有效划分进行了有益的探索。
目前,普遍采用声波时差+核磁共振的孔隙度测井系列,给大斜度井、水平井的白云岩储层评价和流动单元评价带来较大的困难。探井是用于取心(从地下取岩心)做实验,和研究该区块具有优势(产油气潜力)储层的井。而在直井(斜井)探井中,孔隙度测井系列是测完了的,它就可以计算出较为准确的孔隙度值,可以利用孔隙度来评价储层。但是,在水平井里面,就是用的声波+核磁共振的孔隙度测井(水平井怕掉源,中子、密度测井里面都有放射源,因此不能采用),在这种情况下,只依靠声波计算的孔隙度不够准确。而本发明利用核磁资料来评价储层流动单元,解决了前述大斜度井、水平井的白云岩储层评价和流动单元评价困难的问题,实现了沿水平井连续、准确评价白云岩储层孔隙结构,定量区分流动单元的目的,同时,对比只用声波计算出来的孔隙度评价储层的准确度更高,提高了储层评价的精度,支撑了完井测试选层方案的确定。
具体实施方式
下面将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。
实施例1
一种基于核磁共振测井资料划分储层流动单元的方法,该方法包含:
(S100)利用岩心实验资料,分析雷四段白云岩气藏储集空间类型及其孔隙结构特征,在岩心资料分析的基础上,利用压汞资料建立了雷四气藏的流动单元划分方案,将雷四段白云岩储层划分为4类流动单元;
(S200)确定实验室压汞实验(毛管压力曲线图中横坐标为进汞饱和度SHg,纵坐标是进汞压力Pc)中进汞压力Pc与孔喉半径rc的对应关系,分析压汞孔喉分布曲线(横坐标为孔喉半径rc,纵坐标为进汞饱和度分量)与核磁共振测井的横向弛豫时间T2之间存在的对应关系,建立横向弛豫时间T2与孔喉半径rc的关系,同时确定转换系数m、n值,进而建立进汞压力Pc与横向弛豫时间T2的转换公式;
(S300)计算可动流体饱和度SWg,先计算每一个数据点对应的可动流体饱和度,第i点的可动流体饱和度为SWgi,之后将每个可动流体饱和度反向叠加,建立SWg数据,进而完成伪毛管压力曲线的计算;第i点的可动流体饱和度为SWgi与第i点的进汞饱和度SHgi对应;
(S400)计算排驱压力Pd值和排驱压力值Pd对应的饱和度值SHgd值,在伪毛管压力曲线中选取曲线平滑段做切线,切线与Y轴(Pc刻度轴)的交点即为Pd值,而在伪毛管压力曲线中与Pd值对应的SWg值,即为SHgd值;
(S500)计算中值压力P50值,选取当SWg=50%时,伪毛管压力曲线值所对应的Pc值作为中值压力值,同时计算最大孔喉半径和中值孔喉半径(可简称中值半径);
(S600)利用确定的Pd值、SHgd值和P50值,建立偏离程度系数-N指数,并结合4类流动单元,建立利用N指数、M指数划分流动单元的方法。
上述步骤(S100)中,针对的雷四段白云岩,该白云岩是雷口坡组的地层岩石。雷口坡组是四川盆地海相碳酸盐岩勘探的重点之一,雷四上亚段包括:上储层段和下储层段(参见图2),在成岩过程中,受到多期构造运动作用影响,整体岩性表现出较强的纵向非均质性。从岩心及薄片资料来看,川西气田雷四上亚段岩石类型多样,以白云岩、灰质(含灰质)白云岩和灰岩为主。其中,上储层段的岩性以藻粘结(残余藻、藻砂屑)灰岩、泥-微晶灰岩、云质(含云质)灰岩为主,灰质白云岩次之,含少量微-粉晶白云岩和砂屑白云岩。下储层段的岩性以粉晶白云岩、(藻纹层、藻砂屑、藻凝块)白云岩为主。
通过取心井640个岩心样品分析资料统计,雷四上亚段储层孔隙类型以针孔状溶孔为主,局部可见零星小尺寸溶洞与溶缝,孔隙度0.24%-23.7%,储层平均孔隙度为6.01%,其中孔隙度小于2%的样品占28%。孔隙度2%-5%之间约占35%;孔隙度5%-10%的占27.5%,孔隙度大于10%的样品最少,只占9.5%(参见图3)。储层渗透率主要介于0.001-18.4mD,平均值为1.352mD,渗透率小于0.01mD的样品占19.5%,渗透率0.01-0.1mD的样品占26%,渗透率在0.1-1mD之间的和1-10mD的样品分别占19%、24.6%。渗透率变化范围大、非均质性强(参见图4)。
川西气田雷四段潮坪相白云岩储层受复杂沉积环境、成藏机制与构造、成岩作用影响,使得雷四段储层的储集空间类型复杂,主要发育孔隙、溶蚀洞穴、裂缝等三类。其中,裂缝主要受到构造运动和溶蚀作用影响,分为:构造缝、溶蚀缝、压实压溶缝。孔隙则主要受到压实作用、压溶作用、胶结作用和溶蚀作用影响,分为:晶间孔、粒间孔、残余粒内孔、铸模孔(参见图5)。
以岩心资料、录井资料、地震资料及开发数据分析为基础,利用实验室压汞资料和岩心资料,将雷四上亚段储层划分为4类流动单元,参见图5。雷四上亚段碳酸盐岩层段,因其复杂的储集空间结构,使得其压汞曲线表现出差异较大的特征。排驱压力分布在0.005~7.34MPa,中值压力分布在0.07~167.06MPa,最大进汞饱和度分布在1.96~99.29%,表明该区域孔隙结构的复杂性和多样性。
4类流动单元包含:Ⅰ类流动单元、II类流动单元、III类流动单元和IV类流动单元(参见表1)。其中,Ⅰ类流动单元(参见图6的a),储集空间以裂缝、溶蚀孔洞为主,且孔隙之间的连通性好。整体物性属于中-低孔高渗,多发育在藻白云岩、白云岩中。毛管压力曲线中,排驱压力值(Pd)低,分布在0.07-0.7MPa之间,表明其孔吼多为大孔粗喉、大孔中喉。中值压力值(Pc50)低,分布在0.08-2.2MPa之间,表明其孔隙结构的分选性好。且其最大进汞饱和度值表现出高值特征。II类流动单元(见图6的b),储集空间以粒间溶孔、晶间溶孔为主。整体物性属于中-高孔中渗,多发育在藻粘结白云岩、含灰白云岩中。毛管压力曲线中,排驱压力值(Pd)偏低,分布在0.2-1.0MPa之间,孔吼多为中孔中喉。中值压力值(Pc50)偏低,分布在2.0-7.0MPa之间,表明其孔隙结构的分选性良好。III类流动单元(见图6的c),储集空间以构造缝、溶蚀缝为主。整体物性属于低孔高渗,多发育在灰质白云岩、白云质灰岩中。毛管压力曲线中,排驱压力值(Pd)很低,小于0.02。中值压力值(Pc50)分布范围较广,分布在0.1-10.0MPa之间。表明其孔隙结构的分选性很差,主要为小孔中喉。IV类流动单元(见图6的d),储集空间以不规则溶孔、孤立溶孔为主。整体物性属于中-低孔低渗,多发育在残余藻粘结白云岩、藻纹层白云岩、微-细晶白云岩中。毛管压力曲线中,排驱压力值(Pd)较高,分布在0.7-2.0MPa之间,孔吼多为中孔细喉、小孔细喉。中值压力值(Pc50)较高,分布在7.0-30.0MPa之间。基岩的物性表现为极低孔极低渗,岩性多为灰岩或白云质灰岩,毛管压力曲线中,表现出较高的排驱压力,且其最大进汞饱和度(SHgmax)一般小于等于50%,表明其孔隙空间的连通性很差。
表1研究区储层流动单元各参数分析统计
上述步骤(S200)中,进汞压力Pc与孔喉半径rc存在的关系(参见图7)为:
式(1)中,a为压汞实验系数,a=0.7354;rc为孔喉半径,单位为μm。
以PZ1井样品31911号(深度为5820.6m)为例,将深度对应的磁共振T2谱与压汞数据中的孔喉分布曲线进行对比分析,发现其分布特征存在明显的对应关系(图8),进而根据其对应关系建立核磁T2谱计算孔喉分布的公式:
rc=m×T2 n (2)
式(2)中,m、n均为转换系数。
联立式(1)和(2)可以得出:
依据研究区共计27个样品,分析得知,m分布在0.0006~0.003之间,n分布在0.8~0.98之间。选用m=0.0009,n=0.89,计算伪毛管压力曲线,所计算出来的伪毛管压力曲线对比实际压汞毛管压力曲线的具有较好的一致性,以样品31911号为例,如图9所示。
上述步骤(S300)中,每个可动流体饱和度反向叠加建立SWg数据,核磁T2谱与Pc及SWg数据对应如下表1,以横向弛豫时间T2为0.5ms-5000ms为例,假设总的计数量是55个,把T2谱转换成Pc压力,0.5ms对应计算出来的是压力最高值,反向叠加就是把每一个深度的横向数据从5000ms向0.5ms叠加,即从压力小的地方向压力大的地方把SWgi叠加起来。
表1为核磁T2谱与Pc及SWg数据对应(深度2000.1m)
上述步骤(S600)中,伪毛管压力曲线属于单对数坐标系,在伪毛管压力曲线中,选取中值压力P50、排驱压力Pd建立偏离程度指数函数(以样品31911号为例,如图10所示),如下式:
引入中值压力P50、排驱压力Pd、排驱压力对应的饱和度值SHgd,可以推出偏离程度系数N指数、M指数的计算公式如下:
式(6)中,P50表示中值压力,MPa;Pd表示排驱压力,MPa;SHgd表示排驱压力对应的饱和度值,%。
偏离程度系数-N指数,代表中值压力相对排驱压力的偏离程度,如图11。在M值为固定值条件下,N指数越大,偏离程度指数曲线越陡峭,表明N值越小,中值压力与排驱压力接近,即该岩样的渗流能力强(物性好、渗透率值高),即储层流动性越好;而N值越大,则该岩样的渗流能力较差。
偏离程度系数-M指数,反映了岩样进汞饱和所需的压力强弱程度,如图12。在N值为固定值条件下,M指数越大,偏离程度指数曲线整体值越高,表明M值越小,岩样进汞饱和所需的压力强度较小,即该岩样的孔喉半径值大,且连通性好,即流动性越好;而M值越大,则该岩样的孔喉半径值越小,流动性越差。
上述步骤(S600)中,利用实验室压汞实验资料,分别计算4类流动单元的偏离程度系数-N指数、M指数,对研究区储层的流动单元进行分析,见图13。其中,I类流动单元数据位于交会图左侧,表现出低N指数,较高M指数特征。II类流动单元数据位于交会图中部,表现出中等N指数,中等M指数特征。III类流动单元数据位于交会图右下方,表现出高N指数,极低M指数特征。IV类流动单元数据位于交会图中部上方方,表现出中等N指数,极高M指数特征,具体数值分布范围见表2。
表2研究区储层流动单元各参数分析统计
应用实例
针对具有压汞实验、岩心实验数据的直井YS1井进行流动单元分类(如图14),发现在雷四上亚段中,上储层(5719-5733m)主要以III类流动单位为主,占上部储层的71.4%,II类流动单元少量分布,占上部储层的28.6%。在下储层5756.5-5836.5m中,I类流动单元占下部储层的21.3%,II类流动单元占23.8%,III类流动单元占13.8%,IV类流动单元占41.3%。同时,在下储层上部(5756.5-5798.5m)以I类、II类流动单元为主,III类流动单元少量分布;下储层下部(5798.5-5836.5m)则以IV类流动单元为主,局部分布III类流动单元。
针对雷四上亚段储层流动单元分布的特征,建议在雷四上亚段下储层的上部开展水平井钻井作业,以PZ3-4D井为例(图15),其6165-6400m层段属于雷四上亚段下储层的上部。依据N指数、M指数划分其流动单元类别,发现其主要以I类、II类流动单元为主,III类、IV类流动单元少量分布。
故而,对雷四上亚段下储层的上部6165-6247m、6280-6355、6355-6400m三个层段进行重点推荐,对其进行联合测试。测试结果表明,该井在Φ16.76mm油嘴×35mm孔板×2条工作制度下,稳定油压28.48MPa,上流压力1:3.05MPa、上流压力2:3.13MPa,上流温度24℃,计算天然气产量115.4195Х104m3/d。由此可证明,利用N指数、M指数可以在川西气田雷四段潮坪相白云岩储层大斜度井、水平井中有效的划分储层流动单元类别,能提高储层评价的精度,并为同类储层水平井储层品质评价和开发方案的制定提供技术参考。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。