CN112784404A - 一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，属于砂砾岩油气藏地层测井评价技术领域。包括：确定岩心样品的泥质含量、孔隙度、束缚水饱和度；通过岩心分析孔隙度刻度深度归位，对岩心样品在常规测井曲线上的响应特征进行分析，确定其泥质含量敏感曲线利用束缚水饱和度与泥质含量相关性确定其束缚水饱和度敏感曲线；利用岩心分析孔隙度建立岩心样品岩性孔隙度模型；依据电阻率和孔隙度与饱和度的关系，构建岩心样品的饱和强度指数公式；利用泥质含量敏感曲线构建泥质含量强度公式；4)根据岩性孔隙度模型、饱和强度指数公式和泥质含量强度公式构建岩心样品束缚水饱和度计算公式。该公式对应的计算方法具有推广性和通用性。
Description
技术领域
本发明属于砂砾岩油气藏地层测井评价技术领域，涉及一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法。
背景技术
在砂砾岩油气勘探中，测井流体性质判别的一个重要参数就是束缚水饱和度的定量计算。束缚水饱和度计算是砂砾岩流体性质判别的重要一环，是体积法计算储量时的重要参数之一，是计算油水相对渗透率和产水率的关键参数。因此在砂砾岩测井评价中束缚水饱和度的精确计算尤为重要。
随着油气勘探的不断深入，砂砾岩等复杂地层逐渐成为勘探重点，与常规碎屑岩油气藏相比，砂砾岩储集层一般母岩成分多样，岩石粒径类型变化快，非均质性强，孔隙结构更为复杂。目前国内外研究人员对砂砾岩的地层束缚水饱和度的计算多采用常规碎屑岩类似的测井曲线多参数拟合、核磁共振法、压汞实验法等，在砂砾岩束缚水饱和度评价方面也取得了一定的效果。但是常用方法计算砂砾岩束缚水饱和度仅适用于局部区域，方法不具有通用性和推广性，其他区域均需重新建立束缚水饱和度计算模型，缺乏统一的理论计算方法。因此需要从理论分析方面建立通用的砂砾岩束缚水饱和度计算模型。
发明内容
本发明的目的在于鉴于现有技术中存在的问题，提供了一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，以解决砂砾岩储层束缚水饱和度计算方法不具有推广性和通用性的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，包括以下步骤：
1)选取具有不同粒径、不同泥质含量的砂砾岩作为岩心样品，确定所选岩心样品的泥质含量实验数据、孔隙度实验数据和束缚水饱和度实验数据；
2)对步骤1)所得泥质含量实验数据在常规测井曲线上进行响应特征分析，确定所选岩心样品的泥质含量敏感测井曲线；根据泥质含量与束缚水饱和度的正相关性，确定所选岩心样品的束缚水饱和度敏感曲线；
3)利用步骤1)所得孔隙度实验数据，建立所选岩心样品的岩性孔隙度计算模型；
4)结合步骤3)所得岩性孔隙度计算模型，依据孔隙度-电阻率交会关系和束缚水饱和度的关系，结合步骤2)所得束缚水饱和度敏感曲线，构建所选岩心样品的饱和强度指数计算公式；
5)利用步骤2)得到的泥质含量敏感测井曲线，构建所选岩心样品的泥质含量强度计算公式；
6)根据步骤4)构建的饱和强度指数计算公式和步骤5)确定的泥质含量强度计算公式，结合测井理论，得到所选岩心样品的束缚水饱和度计算公式，实现基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法。
优选地，步骤1)中，所选岩心样品的束缚水饱和度实验数据通过油水相渗实验得到。
优选地，步骤2)中，利用岩心样品的泥质含量实验数据与电阻率、自然伽马、中子孔隙度、密度值和声波时差的影响关系，确认束缚水饱和度实验数据与泥质含量实验数据的正相关性关系。
优选地，步骤3)中，在孔隙度实验数据分析的基础上，采用体积密度模型定量计算孔隙度，建立所选岩心样品的岩性孔隙度计算模型。
优选地，步骤4)中，构建所选岩心样品的饱和强度指数计算公式Ss：
Ss＝Log(Rt)*PORa；
式中，a为常数，为了降低物性对束缚水饱和度的影响；Rt为深侧向测井值，单位Ω·m；POR为体积密度模型计算孔隙度，单位％。
优选地，步骤5)中，利用泥质含量敏感测井曲线分析，束缚水饱和度与自然伽马测井值、中子测井值、声波测井值正相关，构建所选岩心样品的泥质含量强度计算公式Shs：
Shc＝(GR*CNL*AC)b；
式中，b为常数，为了降低GR、CNL、AC的影响权重；GR为自然伽马测井值，单位API；CNL为中子测井值，单位％；AC为声波测井值，单位μs/ft。
优选地，步骤6)中，结合测井理论，当地层为纯泥岩时，束缚水饱和度为100％，当所选岩心样品的泥质含量强度越低、饱和强度指数越高时，束缚水饱和度越低，构建所选岩心样品的束缚水饱和度计算公式Swi：
式中，c为常数，根据相渗实验数据拟合或纯油层含油饱和度确定；Ss为饱和强度指数计算公式；Shs为泥质含量强度计算公式；a为常数，为了降低物性对束缚水饱和度的影响；Rt为深侧向测井值，单位Ω·m；POR为体积密度模型计算孔隙度，单位％；b为常数，为了降低GR、CNL、AC的影响权重；GR为自然伽马测井值，单位API；CNL为中子测井值，单位％；AC为声波测井值，单位μs/ft。
进一步优选地，利用步骤1)所得束缚水饱和度实验数据刻度所得束缚水饱和度计算公式中的系数c，通过参数拟合得到c的值。
进一步优选地，通过调整c的系数计算所选岩心样品所在油层的束缚水饱和度实验数据，直到所得束缚水饱和度实验数据与含油饱和度相近，确定c的值。
优选地，岩心样品包括砾岩、中砾岩、小砾岩和含砾砂岩中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，首先选取具有不同粒径、不同泥质含量的砂砾岩岩心，对岩心进行分类筛选，作为岩心样品；然后对岩心样品进行实验，确定其孔隙度实验数据、泥质含量实验数据、束缚水饱和度实验数据；对不同粒径、不同泥质含量的岩心样品的泥质含量实验数据在常规测井曲线上的响应特征进行分析，确定出反映泥质含量敏感测井曲线，而束缚水饱和度与泥质含量密切相关，进而得到影响束缚水饱和度的敏感曲线；再根据束缚水饱和度敏感曲线、并依据测井理论结合泥质含量敏感测井曲线，构建了饱和强度指数计算公式和泥质含量强度计算公式，最终构建一种砂砾岩束缚水饱和度计算公式。本发明解决了现有砂砾岩储层束缚水饱和度计算方法通用差、适用性不强的难点，通过引入泥质含量对常规测井资料的影响，构建了饱和强度指数和泥质含量强度，最终建立了通用的砂砾岩束缚水饱和度定量计算模型，理论上更符合实际地层和岩石物理特征，具有更高的计算精度和可靠的理论依据，通用性强，适用性广。
进一步地，通过利用束缚水饱和度与泥质含量的相关影响关系，得到影响束缚水饱和度的敏感曲线。其中，各类砂砾岩的岩心泥质含量的增加会导致：电阻率降低、自然伽马增大、中子孔隙度增大、密度值降低和声波时差增大。
进一步地，利用实验分析的束缚水饱和度数据或区域油层数据，确定公式中的常数系数，最后确定出束缚水饱和度计算公式。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法的流程图；
图2为本发明实施例的实验室测量的泥质含量与束缚水饱和度关系图；
图3为本发明实施例的砂砾岩计算束缚水饱和度和分析束缚水饱和度相关关系图；
图4为本发明的应用效果图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明实施例提供的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，包括如下步骤：
步骤101：选取具有不同粒径的砂砾岩作为岩心样品，包括砾岩、中砾岩、小砾岩、含砾砂岩等，对所选取的岩心样品进行孔隙度、全岩、X衍射、油水相渗实验，确定其泥质含量实验数据、孔隙度实验数据、束缚水饱和度实验数据等；
步骤102：通过岩心分析孔隙度刻度深度归位，对不同粒径、不同泥质含量的砂砾岩所得实验数据在常规测井曲线上的响应特征进行分析，确定出反映所选岩心样品的泥质含量敏感测井曲线；
步骤103：利用岩心分析孔隙度建立不同砂砾岩的岩性孔隙度计算模型；
步骤104：结合步骤103所得岩性孔隙度计算模型，依据电阻率和孔隙度与饱和度的关系，构建一条所选岩心样品的饱和强度指数计算公式；
步骤105：利用步骤102所得泥质含量敏感测井曲线构建一条泥质含量强度计算公式；
步骤106：根据步骤104所得饱和强度指数计算公式和步骤105所得泥质含量强度计算公式，构建一条所选岩心样品的束缚水饱和度计算公式，实现基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法。
下面，通过对本实施例的具体实施例做进一步详细说明，以支持本发明所要解决的技术问题。
1、根据砂砾岩地层段的岩心、测井数据资料，选取具有不同粒径的砂砾岩岩心样品，进行孔隙度、全岩、X衍射、油水相渗实验，确定其泥质含量实验数据、孔隙度实验数据、束缚水饱和度实验数据等；
本实施例中选择一油田区块的砂砾岩地层段作为研究目的层，收集目的层段的岩心资料和测井资料，并根据这些资料选出了具有代表性的砂砾岩岩心样品42块，本实施例中，所谓代表性的岩心是指在该区建立的岩性识别图版的基础上，根据常规测井、录井、取心描述、特殊测井等资料所确定了岩性的砂砾岩样品；按照《全岩光片显微组分鉴定及统计方法(SY/T6414-2014)》、《沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X衍射分析方法(SY/T5163-2010)》、《岩心分析方法(SY/T5336-2006)》和《岩石中两相流体相对渗透率测定方法(SY/T5345-2007)》标准流程，确定其泥质含量实验数据、孔隙度实验数据、束缚水饱和度实验数据等。
2、测井响应是岩性、孔隙度、孔隙结构和流体性质的综合反映，当岩心泥质含量变化时，各种曲线特征会发生变化：各类岩性的岩心泥质含量的增加会导致：电阻率降低、自然伽马增大、中子孔隙度增大、密度值降低和声波时差增大，而束缚水饱和度与泥质含量密切相关(图2)，因此确定出自然伽马、电阻率、声波、密度、中子测井曲线作为束缚水饱和度敏感曲线。
3、利用岩心分析孔隙度建立不同砂砾岩岩心样品的岩性孔隙度计算模型，由于声波时差在不同岩性的砂砾岩中易沿砾石骨架传播，故声波时差变化不大，因此选用体积密度模型计算储层孔隙度。
不同岩性砂砾岩的骨架密度在2.65～2.68g/cm3，结合研究区砂砾岩平均骨架密度模型，砂砾岩骨架密度取值为2.68g/cm3，采用泥质单矿物模型，泥岩骨架密度取理论值2.35g/cm3，流体密度取研究区经验值1.02g/cm3，泥质含量利用自然伽马法计算，其孔隙度计算公式为：
式中，POR为测井密度计算孔隙度，单位％；
ρb为目的层密度测井值，单位g/cm3；
Vsh′为泥质含量指数，无量纲；
Vsh为泥质含量，单位％；
4、在岩性变化不大的前提下，电阻率的升高，孔隙度的变大均会导致计算的含油饱和度增大，因此依据孔隙度-电阻率交会关系，构建一条饱和强度指数计算公式Ss，同时为了降低物性对束缚水饱和度影响的权重，令a＝1/2，饱和强度指数计算公式Ss数学表达式演化为：
Rt为深侧向测井值，单位Ω·m；
POR为体积密度模型计算孔隙度，单位％；
5、针对不同粒径、不同泥质含量的砂砾岩在常规测井曲线上的响应特征进行分析，确定出反映岩心样品的泥质含量敏感测井曲线，利用泥质含量敏感测井曲线分析，束缚水饱和度与自然伽马、中子、声波曲线正相关，同时为了降低GR、CNL、AC对束缚水饱和度的影响权重，令b＝1/2，泥质含量强度计算公式Shs数学表达式演化为：
GR为自然伽马测井值，单位API；
CNL为中子测井值，单位％；
AC为声波测井值，单位μs/ft。
6、依据构建的饱和强度指数计算公式和泥质含量强度计算公式，再结合测井理论，当地层为纯泥岩时，束缚水饱和度为100％，当泥质含量强度越低、饱和强度指数越高时，束缚水饱和度越低，利用实验分析的束缚水饱和度数据或区域油层数据，确定公式中的常数系数c，本专利以实验数据刻度为例，得到c＝4000，最终出束缚水饱和度计算公式为：
黏土蚀变的火山岩校正前计算的孔隙度比实验分析孔隙度整体偏大(见图3)；该方法计算的束缚水饱和度与岩心分析的束缚水饱和度吻合较好(见图4)。
7、参见图4所示砂砾岩束缚水饱和度计算的效果图，图中第一道为自然伽马曲线，第二道为深度道，第三道为岩性剖面，第四道为深侧向电阻率曲线，第五道为三孔隙度曲线，第六道为计算的孔隙度曲线(圆状点为分析孔隙度)，第七道为经过本发明所述基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法计算得到的束缚水饱和度曲线(圆状点为分析束缚水饱和度)。图中，计算得到的束缚水饱和度与分析的束缚水饱和度一致性好，从而验证了本方法的可靠性。
综上所述，本发明公开了一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，包括：选取具有不同粒径的砂砾岩岩心样品，对所选取的岩心样品进行孔隙度、全岩、X衍射、油水相渗实验，确定其泥质含量、孔隙度、束缚水饱和度等的实验数据；通过岩心分析孔隙度刻度深度归位，对不同粒径、不同泥质含量的砂砾岩在常规测井曲线上的响应特征进行分析，确定出对泥质含量敏感的五条测井曲线，而束缚水饱和度与泥质含量密切相关，因此确定出的五条测井曲线作为束缚水饱和度的敏感曲线；利用岩心分析孔隙度建立不同砂砾岩岩性孔隙度计算模型；再依据电阻率和孔隙度与饱和度的关系，构建一条饱和强度指数计算公式；利用对泥质含量敏感的三条测井曲线构建一条泥质含量强度计算公式；最后根据所确定的孔隙度、饱和强度指数计算公式和泥质含量强度计算公式构建一条束缚水饱和度计算公式。本发明在砂砾岩岩石物理实验的基础上，利用常规测井资料结合理论知识，实现了束缚水饱和度定量计算，与岩心分析的束缚水饱和度一致性好。该方法克服了常用方法计算砂砾岩束缚水饱和度缺乏通用性和推广性的局限，同时可提高砂砾岩流体性的质判别精度。
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 (10)
1.一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选取具有不同粒径、不同泥质含量的砂砾岩作为岩心样品，确定所选岩心样品的泥质含量实验数据、孔隙度实验数据和束缚水饱和度实验数据；
2)对步骤1)所得泥质含量实验数据在常规测井曲线上进行响应特征分析，确定所选岩心样品的泥质含量敏感测井曲线；根据泥质含量与束缚水饱和度的正相关性，确定所选岩心样品的束缚水饱和度敏感曲线；
3)利用步骤1)所得孔隙度实验数据，建立所选岩心样品的岩性孔隙度计算模型；
4)结合步骤3)所得岩性孔隙度计算模型，依据孔隙度-电阻率交会关系和束缚水饱和度的关系，结合步骤2)所得束缚水饱和度敏感曲线，构建所选岩心样品的饱和强度指数计算公式；
5)利用步骤2)得到的泥质含量敏感测井曲线，构建所选岩心样品的泥质含量强度计算公式；
6)根据步骤4)构建的饱和强度指数计算公式和步骤5)确定的泥质含量强度计算公式，结合测井理论，得到所选岩心样品的束缚水饱和度计算公式，实现基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法。
2.根据权利要求1所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，步骤1)中，所选岩心样品的束缚水饱和度实验数据通过油水相渗实验得到。
3.根据权利要求1所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，步骤2)中，利用岩心样品的泥质含量实验数据与电阻率、自然伽马、中子孔隙度、密度值和声波时差的影响关系，确认束缚水饱和度实验数据与泥质含量实验数据的正相关性关系。
4.根据权利要求1所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，步骤3)中，在孔隙度实验数据分析的基础上，采用体积密度模型定量计算孔隙度，建立所选岩心样品的岩性孔隙度计算模型。
5.根据权利要求1所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，步骤4)中，构建所选岩心样品的饱和强度指数计算公式Ss：
Ss＝Log(Rt)*PORa；
式中，a为常数，为了降低物性对束缚水饱和度的影响；Rt为深侧向测井值，单位Ω·m；POR为体积密度模型计算孔隙度，单位％。
6.根据权利要求1所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，步骤5)中，利用泥质含量敏感测井曲线分析，束缚水饱和度与自然伽马测井值、中子测井值、声波测井值正相关，构建所选岩心样品的泥质含量强度计算公式Shs：
Shc＝(GR*CNL*AC)b；
式中，b为常数，为了降低GR、CNL、AC的影响权重；GR为自然伽马测井值，单位API；CNL为中子测井值，单位％；AC为声波测井值，单位μs/ft。
7.根据权利要求1所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，步骤6)中，结合测井理论，当地层为纯泥岩时，束缚水饱和度为100％，当所选岩心样品的泥质含量强度越低、饱和强度指数越高时，束缚水饱和度越低，构建所选岩心样品的束缚水饱和度计算公式Swi：
式中，c为常数，根据相渗实验数据拟合或纯油层含油饱和度确定；Ss为饱和强度指数计算公式；Shs为泥质含量强度计算公式；a为常数；Rt为深侧向测井值，单位Ω·m；POR为体积密度模型计算孔隙度，单位％；b为常数；GR为自然伽马测井值，单位API；CNL为中子测井值，单位％；AC为声波测井值，单位μs/ft。
8.根据权利要求7所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，利用步骤1)所得束缚水饱和度实验数据刻度所得束缚水饱和度计算公式中的系数c，通过参数拟合得到c的值。
9.根据权利要求7所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，通过调整c的系数计算所选岩心样品所在油层的束缚水饱和度实验数据，直到所得束缚水饱和度实验数据与含油饱和度相近，确定c的值。
10.根据权利要求1所述的一种基于常规测井资料的砂砾岩束缚水饱和度计算方法，其特征在于，岩心样品包括砾岩、中砾岩、小砾岩和含砾砂岩中的一种或几种。
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