CN113756796B - 一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法 - Google Patents

一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，基于岩心、薄片观察鉴定下不同类型岩相的垂向组合规律，以水相有效渗透率参数为定量评价标准，结合岩相的测井识别，对目标含水率下不同类型岩相垂向组合的厚度加权平均，解决了取心样品数量有限且样品实测渗流能力参数垂向分布不连续的问题，实现了基于岩相垂向分布规律的水相有效渗透率参数的连续表征；本发明通过在不同含水率的条件下评价碎屑岩油藏注水开发地层单元的水相渗流能力，实现了对任意注水开发阶段碎屑岩油藏注水地层单元水相渗流能力的定量对比和分析。

Description

一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法
技术领域
本发明涉及石油天然气开发领域，特别涉及一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法。
背景技术
注水开发技术是将处理合格的水通过注水井注入到油藏中的某一套地层，通过注入水将地层中的石油驱替到采油井，从而增加地层的产油量。碎屑岩油藏是我国重要的油藏类型之一，注水开发是提高碎屑岩油藏石油采收率的重要方法之一。碎屑岩油藏中一套地层单元通常由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩等多种岩性组成，且岩性的空间分布存在较强的非均质性。在油水两相情况下，由于不同岩性之间的水相渗流能力存在差异，导致碎屑岩油藏中一套地层单元的水相渗流能力存在明显的层间、层内和平面非均质性，进而导致在对碎屑岩油藏中的一套地层进行注水开发过程中会出现注入水沿水相高渗流带呈指状突进现象，加大石油开采难度，降低石油采收率。因此，正确认识和评价碎屑岩油藏中一套地层的水相渗流能力，明确水相高渗流带的分布特征及变化规律，对注水开发后期工作的开展及原油采收率的提高具有重要意义。
碎屑岩油藏中一套注水开发地层单元的水相渗流能力不仅受单一岩相水相渗流能力的控制，还受岩相组合、岩相厚度的控制。此外，注水开发过程中，碎屑岩油藏中一套注水开发地层单元的含水饱和度空间分布具有非均质性、且随时间持续变化，无法确定某一时期一套注水开发地层单元的具体含水饱和度值。含水率是注水开发过程中油井采出液体中水所占的体积百分数，反映注水开发地层单元的整体含水情况，可以借助含水率表征注水开发不同时期碎屑岩油藏中注水开发地层单元的综合含水饱和度。因此，评价碎屑岩油藏注水开发地层单元的水相渗流能力需要综合考虑岩石的孔喉结构、岩相、岩相厚度、岩相组合、含水率等因素。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，旨在解决现有技术中存在的问题。
具体的，一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，步骤如下：
(1)识别并划分岩相类型
通过岩心观察，得到碎屑岩的结构特征、沉积构造构造及杂基含量，初步识别和划分岩相类型；取不同垂向分布规律下的各类岩相岩心，制成岩石薄片；采用偏光显微镜及摄像系统获取薄片显微图像，明确杂基和胶结物的含量、类型及特征，修正初步识别的岩相类型，并总结岩相垂向分布规律。
优选的，所述岩心为柱状，直径为2.5cm、长度大于等于5cm。
(2)测定不同岩相的孔隙度、渗透率、渗流能力及孔喉结构特征参数
利用电子数显卡、气体孔隙度和渗透率测量仪测定孔隙度和绝对渗透率；利用油水相对渗透率测量装置，在25℃温度条件下开展油水相对渗透率实验，得到不同类型岩相的岩心样品的油水相对渗透率曲线及水相相对渗透率、水相有效渗透率参数；利用全自动压汞仪开展高压压汞毛细管压力测试，得到高压压汞毛细管压力曲线及孔喉结构参数。
其中，孔喉结构参数包括最大连通孔喉半径、中值孔喉半径、变异系数、均质系数和结构系数。
(3)优选对岩石水相渗流能力具有主要控制作用的孔喉结构参数
绘制各个孔喉结构参数与岩石绝对渗透率的交会图；在油水相对渗透率曲线上读取各含水饱和度下的水相相对渗透率值并计算水相有效渗透率值，依次绘制对应含水饱和度下各个孔喉结构参数与水相相对渗透率、水相有效渗透率间的交会图；对比分析各孔喉结构参数与岩石绝对渗透率、水相相对渗透率、水相有效渗透率间的相关关系，挑选出与岩石绝对渗透率、水相相对渗透率、水相有效渗透率间均符合地质规律且相关系数较高的孔喉结构参数作为对岩石水相渗流能力具有主要控制作用的孔喉结构参数。
(4)基于岩相垂向分布规律建立优选主控孔喉结构参数的垂向分布函数
绘制各优选主控孔喉结构参数与其数据点距离岩相组合分界面的距离间的关系图，按照数据点的分布趋势绘制趋势线，以及该趋势线对应的最小、最大包络线；对分布在趋势线上的数据点进行曲线拟合得到优选主控孔喉结构参数与优选主控孔喉结构参数数据点距离岩相组合分界面的距离的拟合函数，即为优选主控孔喉结构参数的垂向分布函数。
(5)计算目标含水率下优选主控孔喉结构参数对不同岩相水相渗流能力控制的权重系数
利用灰色关联数学分析方法进行计算，具体过程为：
首先根据油田的实际注水开发状态，确定目标含水率值；
在各岩相的油水相对渗透率曲线上读取目标含水率下各岩相对应的含水饱和度值，所述各岩相具有一个或者多个取样点，每个取样点均对应有各自的油水相对渗透率曲线，对每种岩相在目标含水率下的各个含水饱和度求平均值，作为该岩相在对应目标含水率下的最终含水饱和度值；
以最终含水饱和度下各岩相的水相有效渗透率作为母因子，优选主控孔喉结构参数作为子因子，根据优选主控孔喉结构参数与水相有效渗透率之间的正、负相关关系，采用极大值标准化法，得到对应含水饱和度下的水相有效渗透率及优选主控孔喉结构参数的标准化数值，将所述标准化数值的大小作为评分标准进行评分；
其中，所述标准化后的数值范围为0-1。
以水相有效渗透率标准化值作为母序列，优选主控孔喉结构参数标准化值作为子序列，建立标准化后数据分析矩阵；
对标准化后数据分析矩阵进行差序列计算得到差序列矩阵；
对差序列矩阵进行极值挑选，然后进行关联度计算，得到关联度矩阵，并求得各优选主控孔喉结构参数的平均关联度，所述极值包括极大值和极小值；
计算最终含水饱和度值下，各岩相的优选主控参数对水相有效渗透率控制的权重系数。
(6)岩相测井识别
对常规测井曲线进行测井曲线拼接、深度校正、岩心归位以及测井曲线标准化的预处理，消除各测井资料之间的深度误差、偏移误差，使岩心深度与测井深度相对应；
挑选不同类型的岩相响应幅度较大的较为敏感的测井曲线进行岩相测井识别，综合岩心观察和薄片鉴定的各数据点的深度、岩相类型，以及对各岩相类型较为敏感的对应深度点下各测井曲线的值建立岩相测井识别数据库；
基于岩相测井识别数据库，依次进行贝叶斯判别、交会图识别和结果检验；
所述贝叶斯判别为：利用挑选出的测井曲线值，建立不同岩相类型下的贝叶斯判别函数，判别各岩相类型；
所述交会图识别为：对于经贝叶斯判别后正确率小于80％的岩相类型，绘制与该岩相之间误判率高于10％的岩相的测井曲线值交会图，选择对误判岩相响应敏感度高的测井曲线进行二次交会，总结交会图中误判类型岩相的测井值范围，进行二次判别；
所述结果检验为：对岩心观察后已确定岩相类型的井段进行岩相测井识别，将测井识别结果与实际确定的岩相类型相对比，当测井识别正确率大于80％，则可用于实际工区。
(7)计算碎屑岩油藏注水地层单元单井各优选主控孔喉结构参数及水相有效渗透率值
对于单井中的某岩相组合，通过优选主控孔喉结构参数垂向分布函数得到各岩相不同深度的多个的优选主控孔喉结构参数值；
根据不同岩相在目标含水率下各优选主控孔喉结构参数对应的权重系数值，计算对应岩相在目标含水率下的水相渗流能力综合得分值；
绘制各岩相的取样数据点在目标含水率下不同岩相的水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率间的交会图，明确目标含水率下不同岩相水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率值间的函数关系；
对单井各深度点的优选主控孔喉结构参数值进行标准化后，计算目标含水率下各岩相优选主控孔喉结构参数对应的权重系数值和水相渗流能力综合得分值，根据目标含水率下不同岩相水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率值间的函数关系计算各深度点的水相有效渗透率值；
对不同岩相组合中相同岩相的水相有效渗透率求平均值，并采用厚度加权平均计算出碎屑岩油藏单井注水地层单元在目标含水率下的水相有效渗透率值，以定量分析和评价碎屑岩油藏注水地层单元水相渗流能力。
优选的，泥岩相的水相渗流能力综合得分与水相有效渗透率值为0。
本发明的有益效果在于：基于岩心、薄片观察鉴定下不同类型岩相的垂向组合规律，以水相有效渗透率参数为定量评价标准，基于岩相的测井识别，通过对目标含水率下不同类型岩相垂向组合的厚度加权平均计算，解决了取心样品数量有限且样品实测渗流能力参数垂向分布不连续的问题，实现了基于岩相垂向分布规律的水相有效渗透率参数的连续表征；本发明方法通过在不同含水率条件下评价碎屑岩油藏注水开发地层单元的水相渗流能力，实现了对任意注水开发阶段碎屑岩油藏注水地层单元水相渗流能力的定量对比和分析。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本专利中孤岛油田碎屑岩油藏馆陶组注水开发Ng35层岩相垂向组合规律示意图；
图2为本专利的实施例1中所述孔喉结构参数与岩石绝对渗透率交会图；
图3为本专利的实施例1中所述油水相对渗透率曲线；
图4为本专利的实施例1中所述孔喉结构参数与水相相对渗透率交会图(含水饱和度60％)；
图5为本专利的实施例1中孔喉结构参数与水相有效渗透率交会图(含水饱和度60％)；
图6为本专利的实施例1中块状构造砂岩相与交错层理砂岩相模型优选主控孔喉结构参数垂向分布趋势线；
图7为本专利的实施例1中粉砂岩相模型优选主控孔喉结构参数垂向分布趋势线；
图8为本专利的实施例1中钙质胶结岩相模型优选主控孔喉结构参数垂向分布趋势线；
图9为本专利的实施例1中类型2、类型3、类型8进行交会图判别；
图10为本专利的实施例1中类型2、类型3进行交会图判别；
图11为本专利的实施例1中类型4、类型6、类型7进行交会图判别；
图12为本专利的实施例1中孤岛油田碎屑岩油藏馆陶组注水开发取心井X4J13-Ng35层1233m-1238m段岩相测井识别；
图13为本专利的实施例1中X4N16井-Ng35层测井识别岩相类型；
图14为本专利的实施例1中X4N16井-Ng35层95％含水率时优选主控孔喉结构参数值；
图15为本专利的实施例1中95％含水率下不同岩相水相渗流能力评价图版；
图16为本专利的实施例1中X4N16井-Ng35层95％含水率时水相有效渗透率值。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
本实施例中的水相渗流能力的评价主要是通过单井水相有效渗透率值作为主要定量参数，岩石的水相有效渗透率为岩石水相相对渗透率与岩石绝对渗透率的乘积。岩石绝对渗透率主要受孔喉结构控制，孔喉半径越粗、连通性越好、均质性越强，岩石绝对渗透率越高。岩石水相相对渗透率主要受孔喉结构和含水饱和度的控制，相同孔喉结构的岩石，随含水饱和度增加，水相相对渗透率增加；不同孔喉结构的岩石，在含水饱和度相同的情况下，孔喉结构越好，水相相对渗透率越高。
一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，以孤岛油田碎屑岩油藏馆陶组注水开发Ng35层的水相渗流能力评价为具体对象，包括以下步骤：
(1)识别并划分岩相类型
通过岩心观察，得到碎屑岩的结构特征、沉积构造构造及杂基含量，依据沉积学相关基础知识中碎屑岩的结构、沉积构造及杂基含量等岩相划分标准(表1)，初步识别和划分岩相类型；
取不同垂向分布规律下的各类岩相岩心，制成岩石薄片。优选的，所述岩心为柱状，直径为2.5cm、长度大于等于5cm。
之后采用偏光显微镜及蔡司Axioscope A1 APOL摄像系统获取薄片显微图像，明确杂基和胶结物的含量、类型及特征，修正初步识别的岩相类型，并总结岩相垂向分布规律。
表1碎屑岩岩相类型划分标准
本实施例中，识别和划分出孤岛油田碎屑岩油藏馆陶组注水开发Ng35层取心井段8种岩相类型(表2)，依据地层的垂向叠置特征相关理论知识，总结出岩相垂向组合规律模型主要有3种，如图1所示，分别为：组合1为块状砂岩+交错层理岩相模型，组合2为粉砂岩相模型，组合3为钙质胶结岩相模型。
表2孤岛油田碎屑岩油藏馆陶组注水开发Ng35层取心井段岩相类型
(2)测定不同岩相的孔隙度、渗透率、渗流能力及孔喉结构特征参数
采用电子数显卡、气体孔隙度和渗透率测量仪，基于SY/T 5336-2006国家执行标准，对不同类型岩相的岩石样品进行孔隙度和绝对渗透率测试；
然后，采用油水相对渗透率测量装置，基于SY/T 5345-1999国家执行标准，选取与待测岩相相同粘度、密度的水，在25℃的条件下，对不同类型岩相的样品开展油水相对渗透率实验，本实施例中对8种不同类型岩相的样品进行油水相对渗透率实验，得到不同类型岩相样品的油水相对渗透率曲线及水相相对渗透率、水相有效渗透率参数；
之后，采用AutoPore IV 9500全自动压汞仪，基于SY/T 5346-2005国家执行标准，对不同类型岩相的样品进行高压压汞毛细管压力测试，具体的，本实施例中对8种不同类型岩相的样品进行高压压汞毛细管压力测试，得到不同类型岩相的高压压汞毛细管压力曲线及相关孔喉结构特征参数(表3)，所述孔喉结构特征参数包括最大连通孔喉半径、中值孔喉半径、变异系数、均质系数和结构系数。
表3 8种岩相的孔隙度、渗透率、渗流能力及孔喉结构特征参数测定数据表
(3)优选对岩石水相渗流能力具有主要控制作用的孔喉结构参数
分析孔喉结构参数与岩石绝对渗透率、不同含水饱和度下水相相对渗透率、水相有效渗透率间的相关性，判断其相关关系是否与地质规律相匹配，并比较各相关系数的大小，挑选出符合地质规律且相关系数较高的孔喉结构参数作为评价水相有效渗透率的主要孔喉结构参数。
绘制各个孔喉结构参数与岩石绝对渗透率的交会图，如图2所示；
根据油水相对渗透率实验数据分析各样品点的含水饱和度值，发现所测样品的含水饱和度值均分布在40％-80％范围内，因此以10％为间隔选取了40％、50％、60％、70％、80％五个含水饱和度值，如图3所示，以孤岛油田馆35层X4-J13井-1224.97m深度下的油水相对渗透率曲线，含水饱和度60％为例，在油水相对渗透率曲线上读取各含水饱和度下的水相相对渗透率值并计算水相有效渗透率值，依次绘制对应含水饱和度下各个孔喉结构参数与水相相对渗透率、水相有效渗透率间的交会图，分别如图4和图5所示；
对比分析各孔喉结构参数与岩石绝对渗透率、水相相对渗透率、水相有效渗透率间的相关关系(表4)，挑选出与岩石绝对渗透率、水相相对渗透率、水相有效渗透率间均符合地质规律且相关系数较高的孔喉结构参数(表5)作为对岩石水相渗流能力具有主要控制作用的孔喉结构参数。本实施例中最终优选出的主控孔喉结构参数分别为：最大连通孔喉半径、中值孔喉半径、变异系数。
表4孔喉结构参数与岩石绝对渗透率、水相相对渗透率、水相有效渗透率的相关关系
表5优选主控孔喉结构参数与岩石绝对渗透率、水相相对、有效渗透率的相关关系
(4)基于岩相垂向分布规律建立优选主控孔喉结构参数的垂向分布函数
本实施例中，基于岩相垂向分布规律建立最大连通孔喉半径、中值孔喉半径、变异系数的垂向分布函数。
如图6所示，针对组合1中部分结构，以块状构造砂岩相与交错层理砂岩相的垂向组合模式为例，利用Excel软件绘制满足块状构造砂岩相+交错层理砂岩相组合的最大连通孔喉半径、中值孔喉半径、变异系数与其数据点距离岩相组合分界面的距离间的关系图，在CorelDraw 2018软件中按照数据点的分布趋势绘制趋势线，以及该趋势线对应的最小、最大包络线；
在此基础上，如图7和图8所示，绘制粉砂岩相模型和钙质胶结岩相模型的优选主控孔喉结构参数分布的趋势线。
在此基础上，对分布在块状构造砂岩相与交错层理砂岩相的垂向组合模式趋势线上的数据点进行曲线利用SPSS11.0软件拟合优选主控孔喉结构参数与优选主控孔喉结构参数数据点距离岩相组合分界面的距离间的拟合函数(表6)，其中拟合函数以优选主控孔喉结构参数为横坐标，以优选主控孔喉结构参数数据点距离岩相组合分界面的距离为纵坐标。
表6不同岩相组合优选主控孔喉结构参数向分布规律拟合公式
(5)计算目标含水率下优选主控孔喉结构参数对不同岩相水相渗流能力控制的权重系数
利用灰色关联数学分析方法进行计算，具体过程为：
1.首先根据油田的实际注水开发状态，确定目标含水率值，本实施例中以目标含水率为95％为例；
2.通过各岩相的油水相对渗透率曲线(以图3为例)读取95％含水率下各岩相对应的含水饱和度值，对每种岩相在95％含水率下的各含水饱和度值求平均值，作为该岩相在95％含水率下的最终含水饱和度值。以块状构造细砂岩相为例，含水率95％条件下，块状构造细砂岩相的含水饱和度值为58.4％(表7)。
表7 95％含水率下块状构造细砂岩相含水饱和度数据统计
3.以目标含水率为95％，最终含水饱和度58.4％的8种岩相的水相有效渗透率作为母因子，优选主控孔喉结构参数作为子因子，建立95％含水率下各岩相优选主控孔喉结构参数的原始数据表(表8)，根据优选主控孔喉结构参数与水相有效渗透率之间的正、负相关关系，采用极大值标准化法消除不同因素间量纲影响，得到对应最终含水饱和度下的水相有效渗透率及优选主控孔喉结构参数的标准化数值(表9)，将所述标准化数值的大小作为评分标准进行评分，所述标准化后的数值范围为0-1；其中，极大值标准化法的计算公式如下：
正相关参数＝参数值/同类参数极大值(公式1)负相关参数＝(同类参数极大值-参数值)/(同类参数极大值-同类参数极小值)(公式2)
表8含水饱和度58.4％(含水率95％)时优选主控孔喉结构参数原始数据表
表9含水饱和度58.4％(含水率95％)时优选主控孔喉结构参数标准化数值表
4.以水相有效渗透率标准化值作为母序列，优选主控孔喉结构参数标准化值作为子序列，建立标准化后数据分析矩阵(表10)。
表10含水饱和度为58.4％(含水率95％)时主控因素权重分析极大值标准化数据分析矩阵
5.对所述标准化后数据分析矩阵进行子因子与母因子的差序列计算得到差序列矩阵(表11)，其中，差序列计算公式如下：
Δi(k)＝|x′0(k)-x′i(k)|,Δi＝(Δi(1)，Δi(2),...,Δi(n))i＝1,...,q；k＝1,...,n  (公式3)
x′0(k)—指水相有效渗透率的标准化值；
x′i(k)—指优选主控孔喉结构参数的标准化值；
Δi(k)—指水相有效渗透率标准化值与优选主控孔喉结构参数标准化值之差的绝对值；
n—是母序列中标准化值的总个数；
q—是子序列中所选参数的个数。
表11含水饱和度为58.4％(含水率95％)时主控因素权重分析差序列矩阵
6.对差序列矩阵进行极值挑选后进行关联度计算并得到关联度矩阵(表12)，由此求得各优选主控孔喉结构参数的平均关联度(表13)，其中，所述极值包括极大值和极小值；
极值挑选的公式为：
M—指差序列矩阵中挑选出的最大值；
m—指差序列矩阵中挑选出的最小值；
Δi(k)—指水相有效渗透率标准化值与优选主控孔喉结构参数标准化值之差的绝对值。
优选主控孔喉结构参数关联度矩阵的计算公式为：
roi(k)—指优选主控孔喉结构参数权重分析关联度矩阵中的关联度值；
M—指差序列矩阵中挑选出的最大值；
m—指差序列矩阵中挑选出的最小值；
Δi(k)—指水相有效渗透率标准化值与优选主控孔喉结构参数标准化值之差的绝对值；
n—是母序列中标准化值的总个数；
q—是子序列中所选参数的个数。
其中ε值根据地质规律等因素选取，本实施例中ε值取0.5。
平均关联度的计算公式为：
roi—指各优选主控孔喉结构参数对应的平均关联度。
n—是母序列中标准化值的总个数；
q—是子序列中所选参数的个数。
表12含水饱和度为58.4％(含水率95％)时主控因素权重分析关联度矩阵
表13含水饱和度58.4％(含水率95％)时的主控因素影响因子平均关联度计算
7.计算权重系数，其具体计算公式为；
q—指优选主控孔喉结构参数的个数；
roi—指各优选主控孔喉结构参数对应的平均关联度
Pi—指某岩相在目标含水率下某优选主控孔喉结构参数对应的权重系数值。
本实施例中计算出在含水饱和度为58.4％、含水率95％时，块状构造细砂岩相的优选主控参数：最大孔喉半径、中值孔喉半径和变异系数对水相有效渗透率控制的权重系数分别为0.36820381、0.359827602、0.272。各岩相在含水率95％时的权重系数如表14所示：
表14含水率95％时各岩相的权重系数
(6)岩相测井识别
1.对孤岛油田碎屑岩油藏馆陶组注水开发Ng35层取心井的常规测井曲线进行测井曲线拼接、深度校正、岩心归位以及测井曲线标准化等预处理，以消除各测井资料之间的深度误差、偏移误差，保证岩心深度与测井深度相对应，此步骤为测井曲线常规处理过程，在此不再赘述。
2.由于测井曲线对不同类型岩相的响应幅度值越大越易识别，挑选对已识别简化后不同类型的岩相较为敏感的测井曲线进行岩相测井识别，不同测井曲线类型在不同岩相的测井响应特征如表15所示，
表15不同岩相的测井响应特征
本实施例中分别选取了对泥质含量响应敏感的自然伽马(GR)曲线、反映储层渗透性发育的微系列(ML1、ML2)曲线、有效区分砂泥岩段的自然电位(SP)曲线及感应电导率曲线(COND)、声波时差(AC)五条测井曲线。
基于以上五条测井曲线，选取取心井的97个样品点，在岩心观察和薄片分析的基础上，确定各样品点的岩相类型，提取不同岩相类型样品点的自然电位测井值(SP)、声波测井值(AC)、自然伽马测井值(GR)、电导率测井值(COND)和微电位和微电极值之差(|ML1-ML2|)，建立岩相测井识别数据库(表16)。
表16岩相测井识别数据库数据展示
基于岩相测井识别数据库，依次进行贝叶斯判别、交会图识别和结果检验；
①贝叶斯判别：建立各岩相的贝叶斯判别函数，8种岩相的贝叶斯判别函数分别为：Y1＝-17.19SP+9.094GR+1.525AC+0.543COND-104.689|ML1-ML2|-841.816Y2＝-17.727SP+7.166GR+1.549AC+0.456COND-51.506|ML1-ML2|-707.011Y3＝-16.773SP+7.276GR+1.626AC+0.438COND-64.983|ML1-ML2|-724.104Y4＝-12.52SP+9.823GR+1.407AC+0.519COND-154.338|ML1-ML2|-807.579Y5＝-12.617SP+9.262GR+1.406AC+0.502COND-F3|ML1-ML2|-754.614Y6＝-10.998SP+9.639GR+1.484AC+0.511COND-152.839|ML1-ML2|-813.599Y7＝-11.276SP+8.382GR+1.508AC+0.478COND-123.268|ML1-ML2|-711.76Y8＝-15.482SP+6.664GGR+1.518AC+0.413COND-48.269|ML1-ML2|-625.08
各类型岩相的贝叶斯判别正确率如表17所示：
表17 8种岩相类型贝叶斯判别正确率
虽然贝叶斯判别后整体识别正确率为81.4％，但存在部分岩相类型判别正确率偏低的情况，如类型8容易被误判为类型2和类型3，类型3容易被误判为类型2，类型4容易被误判为类型6和类型7。
因此在SPSS 11.0软件进行贝叶斯判别的基础上，还需要通过测井曲线交会图判别法将容易误判的类型进行进一步区分识别。
②交会图判别：如图9所示，对类型2、类型3和类型8进行交会判别，根据测井曲线对划分出的岩相的敏感程度，首先以SP-|ML1-ML2|、SP-GR交会图明显识别类型8；其次，如图10所示，对容易发生误判的类型2和类型3，继续以SP-GR、SP-|ML1-ML2|交会图进行区分。通过统计类型2、类型3、类型8的测井值范围(SP、GR、|ML1-ML2|)可以定量判别各类型(表18)。
表18类型2、类型3、类型8各测井值范围统计
岩相类型 SP GR |ML1-ML2|
类型2 [-16.128,-13.988] [56.435,61.475] [0.109,0.342]
类型3 [-14.636,-13.204] [62.313,67.775] [0,0.25]
类型8 [-13.462,-10.481] [58.39,61.935] [0.17,0.3]
如图11所示，对类型4、类型6、类型7的交会判别，首先，以SP-GR交会图区明显识别类型7；其次，以SP-AC交会图区分类型4和类型6。通过统计类型4、类型6、类型7的测井范围值(SP、AC、GR)可定量判别各类型(表19)。
用交会处理后的岩相类型和测井数据再进行贝叶斯判别，最终判别结果达92.8％，最低判别结果为83.3％(表20)。
表19类型4、类型6、类型7各测井值范围统计
岩相类型 SP AC GR
类型4 [-4.46,-2.145] [390,406.5] [89.5,92.361]
类型6 [-1.225,-0.808] [383.481,403.224] [89.157.92.921]
类型7 [-5.453,-3.416] [378.613,408.973] [71.042,83.565]
表20 8种岩相类型贝叶斯判别和交会图识别后判别正确率统计
③结果检验：对岩心详细观察描述后已确定岩相类型的井段进行岩相测井识别，将测井识别结果与实际确定的岩相类型相对比，识别正确率＝测井识别正确岩相段的厚度/识别岩心段总厚度×100％，若测井识别正确率大于80％，即可在工区进行实际应用。
本实施例中，如图12所示，X4J13-Ng35层共三段取心，以1233m-1238m段的实际岩心观察描述结果和岩相测井识别结果对比为例，分别统计不同段的岩相识别正确厚度值，最后综合两口取心井的结果得到最终的岩相识别准确率。两口取心井取心段总长65m，最终识别正确深度段为56.05m，岩相识别准确率为86.23％，可以在工区进行实际应用。
(7)计算碎屑岩油藏注水地层单元单井各优选主控孔喉结构参数及水相有效渗透率值
1.首先计算单井的优选主控孔喉结构参数
对于单井中的某岩相组合，各岩相厚度自上而下分别为H1、H2、H3...Hn，利用第四步中的优选主控孔喉结构参数垂向分布函数计算出各岩相不同深度点的某优选主控孔喉结构参数值，如岩相1、岩相2、岩相n对应的各深度点某优选主控孔喉结构参数值分别为：Rm11，Rm12,...,Rm1i；Rm21，Rm22,...,Rm2j；Rmn1，Rmn2,...,Rmnt，i、j、t分别指岩相组合中岩相1、岩相2、岩相n的深度数据点的个数，其根据对应测井曲线的数据点间隔确定。对单井中的所有岩相组合采用相同的方法计算各深度点的优选主控孔喉结构参数值。
本实施例中，X4N16井-Ng35层识别出的岩相，如图13所示，该段主要识别出的岩相类型有块状构造细砂岩相、交错层理砂岩相、块状构造泥岩相、块状构造泥质粉砂岩相、块状构造泥岩相、钙质胶结类岩相，利用优选主控孔喉结构参数垂向分布函数计算出各深度点对应的优选主控孔喉结构参数值，如图14。
2.计算95％含水率下X4N16井-Ng35层的水相有效渗透率值
基于表8中含水率95％时优选主控孔喉结构参数原始数据表，根据计算得到的不同岩相的权重系数值，计算对应岩相在目标含水率下的水相渗流能力综合得分值，具体计算公式如下：
水相渗流能力综合值＝∑(标准化后某岩相的优选主控孔喉结构参数值*某岩相优选主控孔喉结构参数对应的权重系数值)(公式8)
本实施例中，以含水率95％时深度1244.72m块状构造细砂岩相的水相有效渗透率值计算为例。1244.72m块状构造细砂岩相在95％含水率下各优选主控孔喉结构参数对应的权重系数分别为0.36820381、0.359827602、0.272，根据公式8计算出其对应的水相渗流能力综合得分值为0.941885，同时根据其他岩相的权重系数值计算出不同岩相在含水率95％(含水饱和度58.4％)时对应深度下的水相渗流能力综合得分值(表21)。
表21含水率95％(含水饱和度58.4％)时各岩相的水相渗流能力综合得分值
在此基础上，如图15所示，在Excel软件中绘制各岩相的取样数据点在95％含水率下不同岩相的水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率间的交会图，明确95％含水率下不同岩相水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率值间的函数关系。
通过建立95％含水率下各岩相水相有效渗透率和水相渗流能力综合得分值之间的函数关系，表明其相关程度较高，进而验证了上述方法评价岩石渗流能力的可靠性(表22)。
表22 95％含水率下不同岩相水相有效渗透率与水相渗流能力综合得分值间相关性分析表
在此基础上，基于步骤七中的单井各深度点优选主控孔喉结构参数值，重复步骤五的公式1和公式2依次对单井各深度点的优选主控孔喉结构参数值进行标准化、再利用第五步公式7计算目标含水率下各岩相优选主控孔喉结构参数对应的权重系数值、通过公式8计算目标含水率下单井各深度点的水相有效渗流能力综合得分值，然后根据目标含水率下不同岩相水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率值间的函数关系计算各深度点的水相有效渗透率值，如图16所示。
在此基础上，通过公式9对单井某岩相组合中相同岩相的水相有效渗透率值求平均值，利用公式10，采用厚度加权平均的方法计算出碎屑岩油藏单井注水地层单元在目标含水率下的水相有效渗透率值(表23)。
表23目标含水率下碎屑岩油藏单井注水地层单元水相有效渗透率值计算参数表
Rnni—为第n种岩相的第n个孔喉结构参数值；
sni—为第n种岩相的第n个孔喉结构参数对应的权重系数值
Qni—为第n种岩相的水相渗流能力综合得分值。
Kni—为第n种岩相的水有效渗透率值；
—为第n种岩相水有效渗透率值的平均值；
Hn—为第n种岩相的厚度。
水相的有效渗透率求平均值，具体公式如下：
p为岩相n对应深度数据点的个数，根据对应测井曲线的数据点间隔确定；
Kni为单井中某岩相某深度的水相有效渗透率；
为单井某岩相组合中相同岩相的水相有效渗透率的平均值。
其中，水相有效渗透率K1i、K2i...Kni值由目标含水率下不同岩相水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率值间的函数关系计算得到。
对碎屑岩油藏单井注水地层单元在目标含水率下的水相有效渗透率值计算公式如下：
K—指碎屑岩油藏单井注水地层单元在目标含水率下的水相有效渗透率值；
H—指碎屑岩油藏单井注水地层单元各岩相厚度。
本实施例中，通过公式9对X4N16井-Ng35层不同岩相组合中相同岩相的水相有效渗透率求平均值，并利用公式10采用厚度加权平均的方法计算出X4N16井-Ng35层在95％含水率时的水相有效渗透率值(表24)。经过以下计算，本实施例中，X4N16井-Ng35层在95％含水率时的水相有效渗透率值为17.86483489，计算公式为：
表24 95％含水率下X4N16井-Ng35层水相有效渗透率数据表
此外，本实施例中，考虑到泥岩相孔喉参数的特殊性及其在注水开发过程中对碎屑岩油藏注水地层单元的水相渗流能力评价没有贡献，因此，在计算过程中本专利将泥岩相的水相渗流能力综合得分与水相有效渗透率值赋值为0。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）识别并划分岩相类型；
（2）测定不同岩相的孔隙度、渗透率、渗流能力及孔喉结构特征参数；
（3）选择对岩石水相渗流能力具有主要控制作用的孔喉结构参数；
（4）基于岩相垂向分布规律建立所选择主控孔喉结构参数的垂向分布函数；
（5）计算目标含水率下所选择主控孔喉结构参数对不同岩相水相渗流能力控制的权重系数，利用灰色关联数学分析方法进行计算，具体过程为：
首先确定油田的目标含水率值；
在各岩相的油水相对渗透率曲线上读取目标含水率下各岩相对应的含水饱和度值，所述各岩相具有一个或者多个取样点，每个取样点均对应有各自的油水相对渗透率曲线，对每种岩相在目标含水率下的各个含水饱和度值求平均值，作为该岩相在对应目标含水率下的最终含水饱和度值；
以最终含水饱和度下各岩相的水相有效渗透率作为母因子，所选择主控孔喉结构参数作为子因子，根据所选择主控孔喉结构参数与水相有效渗透率之间的正、负相关关系，采用极大值标准化法，得到对应含水饱和度下的水相有效渗透率及所选择主控孔喉结构参数的标准化数值，将所述标准化数值的大小作为评分标准进行评分；
以水相有效渗透率标准化值作为母序列，所选择主控孔喉结构参数标准化值作为子序列，建立标准化后数据分析矩阵；
对标准化后数据分析矩阵进行差序列计算得到差序列矩阵；
对差序列矩阵进行极值挑选，然后进行关联度计算，得到关联度矩阵，并求得各所选择主控孔喉结构参数的平均关联度，所述极值包括极大值和极小值；
计算最终含水饱和度值下，各岩相的所选择主控参数对水相有效渗透率控制的权重系数；
（6）岩相测井识别，具体过程为：
对常规测井曲线进行测井曲线拼接、深度校正、岩心归位以及测井曲线标准化的预处理，消除各测井资料之间的深度误差、偏移误差，使岩心深度与测井深度相对应；
挑选不同类型的岩相响应幅度较大的较为敏感的测井曲线进行岩相测井识别，综合岩心观察和薄片鉴定的各数据点的深度、岩相类型，以及对各岩相类型较为敏感的对应深度点下各测井曲线的值建立岩相测井识别数据库；
基于岩相测井识别数据库，依次进行贝叶斯判别、交会图识别和结果检验；
所述贝叶斯判别为：利用挑选出的测井曲线值，建立不同岩相类型下的贝叶斯判别函数，判别各岩相类型；
所述交会图识别为：对于经贝叶斯判别后正确率小于80%的岩相类型，绘制与该岩相之间误判率高于10%的岩相的测井曲线值交会图，选择对误判岩相响应敏感度高的测井曲线进行二次交会，总结交会图中误判类型岩相的测井值范围，进行二次判别；
所述结果检验为：对岩心观察后已确定岩相类型的井段进行岩相测井识别，将测井识别结果与实际确定的岩相类型相对比，当测井识别正确率大于80%，则可用于实际工区；
（7）计算碎屑岩油藏注水地层单井各所选择主控孔喉结构参数及水相有效渗透率值，具体过程为：
对于单井中的某岩相组合，通过所选择主控孔喉结构参数垂向分布函数得到各岩相不同深度的多个的所选择主控孔喉结构参数值；
根据不同岩相在目标含水率下各所选择主控孔喉结构参数对应的权重系数值，计算对应岩相在目标含水率下的水相渗流能力综合得分值；
绘制各岩相的取样数据点在目标含水率下不同岩相的水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率间的交会图，明确目标含水率下不同岩相水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率值间的函数关系；
对单井各深度点的所选择主控孔喉结构参数值进行标准化后，计算目标含水率下各岩相所选择主控孔喉结构参数对应的权重系数值和水相渗流能力综合得分值，根据目标含水率下不同岩相水相渗流能力综合得分值与水相有效渗透率值间的函数关系计算各深度点的水相有效渗透率值；
对不同岩相组合中相同岩相的水相有效渗透率求平均值，并采用厚度加权平均计算出碎屑岩油藏单井注水地层单元在目标含水率下的水相有效渗透率值，以定量分析和评价碎屑岩油藏注水地层单元水相渗流能力。
2.根据权利要求1所述的碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，其特征在于，识别并划分岩相类型的具体过程为：通过岩心观察，初步识别和划分岩相类型；取不同垂向分布规律下的各类岩相岩心，制成岩石薄片；采用偏光显微镜及摄像系统获取薄片显微图像，明确杂基和胶结物的含量、类型及特征，修正初步识别的岩相类型，并总结岩相垂向分布规律。
3.根据权利要求1所述的碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，其特征在于，测定不同岩相的孔隙度、渗透率、渗流能力及孔喉结构特征参数的具体过程为：对不同岩相的岩心样品依次开展孔隙度渗透率测定、渗流能力参数测定和岩石孔喉结构参数测定；利用电子数显卡、气体孔隙度和渗透率测量仪测定孔隙度和绝对渗透率；利用油水相对渗透率测量装置，在25℃温度条件下开展油水相对渗透率实验，得到不同类型岩相的岩心样品的油水相对渗透率曲线及水相相对渗透率、水相有效渗透率参数；利用全自动压汞仪开展高压压汞毛细管压力测试，得到高压压汞毛细管压力曲线及孔喉结构参数。
4.根据权利要求3所述的碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，其特征在于，所述孔喉结构参数包括最大连通孔喉半径、中值孔喉半径、变异系数、均质系数和结构系数。
5.根据权利要求1所述的碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，其特征在于，选择对岩石水相渗流能力具有主要控制作用的孔喉结构参数的具体过程为：绘制各个孔喉结构参数与岩石绝对渗透率的交会图；在油水相对渗透率曲线上读取各含水饱和度下的水相相对渗透率值并计算水相有效渗透率值，依次绘制对应含水饱和度下各个孔喉结构参数与水相相对渗透率、水相有效渗透率间的交会图；对比分析各孔喉结构参数与岩石绝对渗透率、水相相对渗透率、水相有效渗透率间的相关关系，挑选出与岩石绝对渗透率、水相相对渗透率、水相有效渗透率间均符合地质规律且相关系数较高的孔喉结构参数作为对岩石水相渗流能力具有主要控制作用的孔喉结构参数。
6.根据权利要求1所述的碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，其特征在于，基于岩相垂向分布规律建立所选择主控孔喉结构参数的垂向分布函数的具体过程为：绘制各所选择主控孔喉结构参数与其数据点距离岩相组合分界面的距离间的关系图，按照数据点的分布趋势绘制趋势线，以及该趋势线对应的最小、最大包络线；对分布在趋势线上的数据点进行曲线拟合得到所选择主控孔喉结构参数与所选择主控孔喉结构参数数据点距离岩相组合分界面的距离的拟合函数，即为所选择主控孔喉结构参数的垂向分布函数。
7.根据权利要求1所述的碎屑岩油藏注水开发地层单元水相渗流能力的定量评价方法，其特征在于，泥岩相的水相渗流能力综合得分与水相有效渗透率赋值为0。
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