CN116146170A - 一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法和装置 - Google Patents

一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法和装置 Download PDF

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CN116146170A CN202111376522.8A CN202111376522A CN116146170A CN 116146170 A CN116146170 A CN 116146170A CN 202111376522 A CN202111376522 A CN 202111376522A CN 116146170 A CN116146170 A CN 116146170A
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李丽
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Abstract

本发明涉及一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法。主要解决现有技术无法准确通过电法测井对泥页岩低电阻储层进行饱和度计算的问题。该三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法包括：基于测井资料，建立泥页岩岩石等效物理体积模型；基于泥页岩岩石等效物理体积模型，建立泥页岩地层电阻率各向异性模型；基于泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型，建立电法含油饱和度计算模型。该三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法,提高了泥页岩储层测井饱和度计算的精度，可实现准确的页岩油储层含油性评价。

Description

一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法和 装置
技术领域：
本发明涉及石油勘探中的复杂储层流体性质测井评价技术领域，特别涉及一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法和装置。
背景技术：
泥页岩地层是一种有效源岩，富含有机质的泥岩、页岩或呈薄互层状的含油粉砂岩、泥灰岩储层，为典型的自生自储的储层；针对页岩储层测井评价技术均以砂岩或灰岩为主的页岩评价方法，还没有形成以泥页岩饱和度解释的评价方法。目前，国内页岩主要以泥岩为主，泥质含量大于85％，矿物组分多样,以粘土、石英为主，粘土含量40％，石英含量37％，夹层薄，受测井仪器分辨率限制，薄互层难以识别，对测井岩性解释评价提出了新挑战。当泥页岩油气层的岩性和流体性质同时对储层电性产生影响时,实际测量的电阻率绝对值无法正确反映储层性质，利用以砂岩或灰岩为主的泥页岩评价方法计算地层的含油气饱和度，会出现误判的现象，从而造成油气储量低估。现有电法测井技术对低电阻泥页岩储层无适用饱和度模型、电法测井无法表征泥页岩储层饱和度，而非电法TOC、S1求取饱和度对古龙页岩油(油气共存时)计算结果偏低，TOC、S1(测量液态烃)测量精度受油气扩散快慢及测量时间影响较大，且TOC、S1无法准确表征含气量。
发明内容：
本发明目的在于克服背景技术中存在的现有技术无法准确通过电法测井对泥页岩低电阻储层进行饱和度计算的问题，而提供一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法。该三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法,提高了泥页岩储层测井饱和度计算的精度，可实现准确的页岩油储层含油性评价。本发明还提供了一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算装置。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，该方法包括：
基于测井资料，建立泥页岩岩石等效物理体积模型；
基于泥页岩岩石等效物理体积模型，建立泥页岩地层电阻率各向异性模型；
基于泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型，建立电法含油饱和度计算模型。
进一步的，泥页岩岩石等效物理体积模型的建立方法，包括：
在泥页岩储层中，由砂岩体积、泥岩体积、钙质体积和孔隙体积组成岩石体积；
利用地层元素测井资料处理模块计算得到砂岩、钙质、泥岩体积占比含量；利用核磁资料处理模块计算得到岩石总孔隙度
Figure BDA0003364100620000021
有效孔隙度φe两个孔隙体积参数；
根据得到的砂岩、钙质、泥岩体积占比含量及岩石总孔隙度
Figure BDA0003364100620000022
建立泥页岩岩石等效物理体积模型。/>
进一步的，泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型建立方法，包括：
在泥页岩储层中，电阻率各向异性是由岩性各向异性与流体各向异性组成，所述电阻率各向异性通过岩石的垂直地层测得的垂直电阻率与平行地层测得的水平电阻率比值的平方根得到；
利用岩石电阻率各向异性物理实验得到不同岩性的电阻率各向异性；利用地层元素测井资料处理模块计算得到砂岩、钙质、泥岩体积占比含量；
通过三维感应成像测井测得的电阻率各向异性；
对三维感应成像测井测得的电阻率各向异性进行岩性各向异性影响消除校正，得到泥页岩地层含油性电阻率各向异性值。
进一步的，电法含油饱和度计算模型的确定方法，包括：
利用岩心实验室分析的泥页岩含油饱和度与泥页岩地层含油性电阻率各向异性值关系，确定泥页岩油饱和度模型；
使用建立的泥页岩油饱和度模型对储层条件下的饱和度进行计算，生成不同测井深度对应的泥页岩饱和度。
进一步的，泥页岩岩石等效物理体积模型为：
Figure BDA0003364100620000031
泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型：
λoil＝λL-(λsandVsand+λshaleVshale+λcalcVcalc) (2)
泥页岩油饱和度模型：
Figure BDA0003364100620000032
式中：Vsand为砂岩体积占比；Vshale为泥岩体积占比；Vcalc为岩石中流体体积占比；
Figure BDA0003364100620000033
为岩石总孔隙度，单位为小数；λsand为砂岩电阻率各向异性；λshale为泥页岩电阻率各向异性；λcalc为钙质电阻率各向异性；λL为三维感应测井得到电阻率各向异性；λoil为泥页岩地层含油性电阻率各向异性值；Δλ为单位孔隙体积三维感应电阻率变化量；So为含油气饱和度，单位为小数；φe为有效孔隙度，单位为小数；k为刻度转换系数，单位为小数；n为指数系数，单位为小数。
进一步的，所述测井资料包括电性参数、岩性矿物组分参数、岩石孔隙度参数；所述电性参数为垂直电阻率、水平电阻率；岩性矿物参数为矿物组分、矿物含量；矿物组分包括砂岩、泥岩、钙质；矿物含量包括砂岩体积、泥岩体积、钙质体积；岩石孔隙度参数为岩石总孔隙度、有效孔隙度；岩石总孔隙度包括基质孔隙、次生孔隙。
为了实现上述目的，本发明另一方面，提供了一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算装置，该装置包括：
表征模块：基于岩性扫描测井资料确定的砂岩体积占比、泥岩体积占比及钙质层体积占比(Vsand，Vshale，Vcalc)，用来表征泥页岩岩石等效物理体积模型中的砂岩体积占比、泥岩体积占比及钙质层体积占比(Vsand，Vshale，Vcalc)；基于核磁共振测井资料确定的泥页岩储层的岩石总孔隙度
Figure BDA0003364100620000041
有效孔隙度φe，用于表征泥页岩岩石等效物理体积模型中的岩石孔隙度、岩石总孔隙度/>
Figure BDA0003364100620000042
有效孔隙度φe；使用基于三维感应成像测井测得的水平电阻率、垂直电阻率曲线，表征泥页岩储层电阻率各向异性值λL；
标定模块：选择目的层典型岩样，通过电阻率三维各向异性实验测试标定确定砂岩、钙质、泥岩电阻率各向异性值(λsand，λshale，λcalc)，并通过岩心实验分析泥页岩油含油性与泥页岩地层含油性电阻率各向异性值关系标定确定k和n值；
计算模块：根据标定模块生成的砂岩、钙质、泥岩电阻率各向异性值求取泥页岩地层含油性电阻率各向异性值λoil，并将标定模块确定的k和n值代入如下饱和度计算公式，计算出泥页岩储层的含油饱和度。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：
本发明三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，通过建立了泥页岩电阻率各向异性等效岩石物理模型和泥页岩含油饱和度计算模型，在岩心分析实验的基础上消除岩性各向异性影响、确定计算模型相关参数，进而实现泥页岩储层含油饱和度的准确求取。本发明所表征饱和度定量计算方法，解决了现有技术无法准确通过电法测井对泥页岩低电阻储层进行饱和度计算的问题，提高了泥页岩储层测井饱和度计算的精度，可实现准确的泥页岩油储层含油性评价。现场应用表明，模型稳定可靠、适用性强，能够快速准确地对泥页岩储层定量计算含油饱和度。
附图说明：
附图1为本发明实施例提供的一种泥页岩储层饱和度定量计算方法流程图；
附图2为本发明通过实验室泥页岩含油性分析得到的泥页岩储层解释模型图；
附图3为本发明实施例提供的一种三维感应测井仪实测测井资料解释成果图。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
图1示出根据本发明实施例提供的一种通过实验室泥页岩含油性分析得到的泥页岩储层解释模型图；如图1所示，该计算方法的流程主要由4个环节组成，主要包括下述步骤：原始测井数据输入建立等效物理体积模型S101、测井预处理消除岩性电阻率各向异性S202、泥页岩储层饱和度模型表征S302、砂泥岩地层饱和度计算S302。
图2为通过实验室泥页岩含油性分析得到的泥页岩储层解释模型图，利用4口井940块岩心实验室分析泥页岩油含油性与泥页岩地层含油性电阻率各向异性值关系，确定泥页岩油饱和度模型，使用建立的饱和度模型对该储层条件下的饱和度进行计算。纵坐标为密闭取心现场岩心分析一维核磁饱和度，横坐标为单位有效孔隙体积含油泥页岩电阻率各向异性变化量。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，该方法包括：
1、建立泥页岩岩石等效物理体积模型；其方法包括：
1)在泥页岩储层中，由砂岩体积、泥岩体积、钙质体积和孔隙所占体积组成岩石体积；
2)利用地层元素测井资料处理模块计算得到砂岩、钙质、泥岩体积占比含量；利用核磁资料处理模块计算得到岩石总孔隙度
Figure BDA0003364100620000061
有效孔隙体积度φe
3)根据得到的砂岩、钙质、泥岩体积占比含量及岩石总孔隙度
Figure BDA0003364100620000062
建立泥页岩岩石等效物理体积模型。得到的泥页岩岩石等效物理体积模型如公式1：
Figure BDA0003364100620000063
其中：Vsand为砂岩体积占比；Vshale为泥岩体积占比；Vcalc为岩石中流体体积占比；
Figure BDA0003364100620000064
为岩石孔隙度，单位为小数；
2、基于泥页岩岩石等效物理体积模型，建立泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型；其方法包括：
1)在泥页岩储层中，电阻率各向异性是由岩性各向异性与流体各向异性组成，所述电阻率各向异性通过岩石的垂直地层测得的垂直电阻率与平行地层测得的水平电阻率比值的平方根得到；
2)利用岩石电阻率各向异性物理实验得到不同岩性的电阻率各向异性；利用地层元素测井资料处理模块计算得到砂岩、钙质、泥岩体积占比含量；
3)通过三维感应成像测井测得的电阻率各向异性；
4)对三维感应成像测井测得的电阻率各向异性进行岩性各向异性影响消除校正，得到泥页岩地层含油性电阻率各向异性值。
泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型如下列公式2：
λoil＝λL-(λsandVsand+λshaleVshale+λcalcVcalc) (2)
式中：λsand为砂岩电阻率各向异性；λshale为泥页岩电阻率各向异性；λcalc为钙质电阻率各向异性；λL为三维感应测井得到电阻率各向异性；λoil为泥页岩地层含油性电阻率各向异性值；
3、基于泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型，建立电法含油饱和度计算模型；其方法包括：
1)利用岩心实验室分析的泥页岩油含油饱和度与泥页岩地层含油性电阻率各向异性值关系(见图2)，确定泥页岩油饱和度模型；
2)使用建立的饱和度模型对储层条件下的饱和度进行计算，生成不同测井深度对应的泥页岩饱和度。
电法含油饱和度计算模型如下列公式3：
Figure BDA0003364100620000071
式中，Δλ为单位孔隙体积三维感应电阻率变化量，
Figure BDA0003364100620000072
So为含油气饱和度，单位为小数；φe为有效孔隙度，单位为小数；k为刻度转换系数，单位为小数；n为指数系数，单位为小数。/>
三个模型中各参数的确定方法为：
①Vsand，Vshale，Vcalc可通过地层元素测井资料处理模块计算得到砂岩、泥岩、钙质夹层体积占比；
②λsand，λshale，λcalc可通过岩石电阻率各向异性物理实验测试得到；
③λL可通过三维感应成像测井资料测得的Rh水平，Rv垂直曲线求取；所述电阻率各向异性是指岩石的垂直与地层测得的电阻率与平行地层测得的电阻率比值的平方根。
④k值通过多个样品含油性实验数据统计分析而来；
⑤φe可以采用核磁资料处理模块计算得到；
⑥n值通过多个样品含油性实验数据统计分析而来；
电法含油饱和度计算模型验证：
如图3所示，依据大庆油田古龙页岩油区块一口重点井古页2HC井进行验证。
通过在大庆古龙泥页岩古页1井区三口取芯资料分析，获得k＝20.574，n＝-0.635，取k＝20.574，n＝-0.635，利用如下公式计算大庆泥页岩含油饱和度，
Figure BDA0003364100620000081
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算装置，该装置包括：
表征模块：使用岩性扫描测井资料确定砂岩体积占比、泥岩体积占比及钙质层体积占比(Vsand，Vshale，Vcalc)，用于表征泥页岩岩石等效物理体积模型中的砂岩体积占比、泥岩体积占比及钙质层体积占比(Vsand，Vshale，Vcalc)；使用核磁共振测井资料确定泥页岩储层的岩石孔隙度
Figure BDA0003364100620000082
有效孔隙度φe，用于表征泥页岩岩石等效物理体积模型中的岩石孔隙度、/>
Figure BDA0003364100620000091
有效孔隙度φe；使用三维感应成像测井测得的水平电阻率、垂直电阻率曲线表征泥页岩储层电阻率各向异性值λL；
标定模块：选择目的层典型岩样，通过电阻率三维各向异性实验测试确定砂岩、钙质、泥岩电阻率各向异性值(λsand，λshale，λcalc)，并通过岩心实验分析泥页岩油含油性与泥页岩地层含油性电阻率各向异性值关系确定k和n值；
计算模块：根据标定模块生成的砂岩、钙质、泥岩电阻率各向异性值求取泥页岩地层含油性电阻率各向异性值λoil，并将标定模块确定的k和n值代入如下饱和度计算公式，计算出泥页岩储层的含油饱和度。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下针对大庆油田古龙泥页岩油区块，提出一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法和装置。在下文对本方法的细节描述中，详尽描述了一些特定的步骤细节。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解。
实施例1
图3为本发明实施例提供一种三维感应测井仪实测资料处理结果，首先利用地层元素测井资料处理模块对古页2HC井地层元素测井资料处理得到砂岩、钙质、泥岩体积占比含量，即Vsand，Vshale，Vcalc值；利用核磁资料处理模块对古页2HC井核磁测井资料处理得到岩石总孔隙度
Figure BDA0003364100620000101
有效孔隙体积度φe，利用古页2HC井三维感应成像测井测得的电阻率各向异性λL，通过计算得到λoil，利用建立三维感应各向异性泥页岩储层饱和度模型
Figure BDA0003364100620000102
生成古页2HC井泥页岩储层的含油饱和度。古页2HC井综合解释对比图中，第一道是地质分层道，目的层为青二段；第二道是岩性曲线道，GR曲线呈微齿状分布，为泥页岩的典型曲线特征；第三道为深度道，选取井段在2200-2320m之间；第四、五道为岩心归位剖面道；第六道为侧向测井曲线道，深、浅侧向在渗透性较差的泥页岩储层段基本重合；第七道为三维感应测井得到的水平和垂直电阻率，黄色填充是以水平电阻率为左曲线、垂直电阻率为右曲线填充的，黄色填充代表水平与垂向电阻率差异，在储层中不同方向电阻率对流体性质反应明显，单一流体电阻率差异小，混相流体差异大，青二段整体表现出较大的各向异性。第八为储层评价道，由核磁资料处理得到的总孔隙度及有效孔隙度均表明泥页岩储层的物性较差，总孔隙度平均在10-12％之间；岩性扫描测井中显示青二段储层由砂质、钙质和大量泥质组成。第九道为含油性评价道，其中前两个支道为电阻率各向异性与S1含量和全烃含量对比道，可以看出电阻率各向异性与S1含量除了在90号储层时有一定差异之外，其余储层段相关性较好；而与全烃含量对比结果表明，整个储层段的吻合度较高，结果较为一致，具有一定的相关性；第三支道为核磁共振资料处理得到的含油饱和度和利用三维感应计算得到的含油饱和度对比道，两者计算结果也具有一定的相关性，证实了利用此方法计算的含油饱和度的准确性。使用建立的饱和度模型对该储层条件下的饱和度计算模型，生成不同测井深度对应的泥页岩储层含水饱和度。/>

Claims (7)

1.一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，其特征在于：包括：
基于测井资料，建立泥页岩岩石等效物理体积模型；
基于泥页岩岩石等效物理体积模型，建立泥页岩地层电阻率各向异性模型；
基于泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型，建立电法含油饱和度计算模型。
2.根据权利要求1所述的三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，其特征在于：泥页岩岩石等效物理体积模型的建立方法，包括：
在泥页岩储层中，由砂岩体积、泥岩体积、钙质体积和孔隙体积组成岩石体积；
利用地层元素测井资料处理模块计算得到砂岩、钙质、泥岩体积占比含量；利用核磁资料处理模块计算得到岩石总孔隙度
Figure FDA0003364100610000011
有效孔隙度φe两个孔隙体积参数；
根据得到的砂岩、钙质、泥岩体积占比含量及岩石总孔隙度
Figure FDA0003364100610000012
建立泥页岩岩石等效物理体积模型。
3.根据权利要求1所述的三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，其特征在于：泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型建立方法，包括：
在泥页岩储层中，电阻率各向异性是由岩性各向异性与流体各向异性组成，所述电阻率各向异性通过岩石的垂直地层测得的垂直电阻率与平行地层测得的水平电阻率比值的平方根得到；
利用岩石电阻率各向异性物理实验得到不同岩性的电阻率各向异性；
利用地层元素测井资料处理模块计算得到砂岩、钙质、泥岩体积占比含量；
通过三维感应成像测井测得的电阻率各向异性；
对三维感应成像测井测得的电阻率各向异性进行岩性各向异性影响消除校正，得到泥页岩地层含油性电阻率各向异性值。
4.根据权利要求1所述的三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，其特征在于：电法含油饱和度计算模型的确定方法，包括：
利用岩心实验室分析的泥页岩含油饱和度与泥页岩地层含油性电阻率各向异性值关系，确定泥页岩油饱和度模型；
使用建立的泥页岩油饱和度模型对储层条件下的饱和度进行计算，生成不同测井深度对应的泥页岩饱和度。
5.根据权利要求1所述的三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，其特征在于：泥页岩岩石等效物理体积模型为：
Figure FDA0003364100610000021
以及/或，
泥页岩地层含油性电阻率各向异性模型：
λoil＝λL-(λsandVsand+λshaleVshale+λcalcVcalc) (2)
以及/或，
泥页岩油饱和度模型：
Figure FDA0003364100610000031
式中：Vsand为砂岩体积占比；Vshale为泥岩体积占比；Vcalc为岩石中流体体积占比；
Figure FDA0003364100610000032
为岩石总孔隙度，单位为小数；λsand为砂岩电阻率各向异性；λshale为泥页岩电阻率各向异性；λcalc为钙质电阻率各向异性；λL为三维感应测井得到电阻率各向异性；λoil为泥页岩地层含油性电阻率各向异性值；So为含油气饱和度，单位为小数；φe为有效孔隙度，单位为小数；k为刻度转换系数，单位为小数；n为指数系数，单位为小数。
6.根据权利要求1所述的三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算方法，其特征在于：所述测井资料包括电性参数、岩性矿物组分参数、岩石孔隙度参数；所述电性参数为垂直电阻率、水平电阻率；岩性矿物参数为矿物组分、矿物含量；矿物组分包括砂岩、泥岩、钙质；矿物含量包括砂岩体积、泥岩体积、钙质体积；岩石孔隙度参数为岩石总孔隙度、有效孔隙度；岩石总孔隙度包括基质孔隙、次生孔隙。
7.一种三维感应各向异性泥页岩储层饱和度定量计算装置，其特征在于，该装置包括：
表征模块：基于岩性扫描测井资料确定的砂岩体积占比、泥岩体积占比及钙质层体积占比，用来表征泥页岩岩石等效物理体积模型中的砂岩体积占比、泥岩体积占比及钙质层体积占比；基于核磁共振测井资料确定的泥页岩储层的岩石总孔隙度
Figure FDA0003364100610000033
有效孔隙度φe，用于表征泥页岩岩石等效物理体积模型中的岩石孔隙度、岩石总孔隙度/>
Figure FDA0003364100610000041
有效孔隙度φe；使用基于三维感应成像测井测得的水平电阻率、垂直电阻率曲线，表征泥页岩储层电阻率各向异性值λL；
标定模块：选择目的层典型岩样，通过电阻率三维各向异性实验测试标定确定砂岩、钙质、泥岩电阻率各向异性值，并通过岩心实验分析泥页岩油含油性与泥页岩地层含油性电阻率各向异性值关系标定确定k和n值；
计算模块：根据标定模块生成的砂岩、钙质、泥岩电阻率各向异性值求取泥页岩地层含油性电阻率各向异性值λoil，并将标定模块确定的k和n值代入如下饱和度计算公式，计算出泥页岩储层的含油饱和度。
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