CN117386359A - 一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法 - Google Patents
一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及油气勘探技术领域，公开了一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，本发明方法创新性的提出利用工程录井参数和元素录井参数建议随钻孔缝参数，然后又根据岩石体积物理平衡方程结合随钻孔缝参数建立缝洞型储层的物理体积方程，最后利用录井参数的分形维数建立能够反应碳酸盐岩溶蚀孔隙结构发育特征的数学模型，通过求解得到孔隙度计算模型。本发明时效性好，并且计算结果更准确、更符合实际工况，为钻井轨迹调整与完井作业及时提供依据，辅助优化钻井轨迹。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探技术领域，尤其涉及储层评估领域，更具体的说涉及一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法及装置。
背景技术
随钻储层识别是随钻地质评价的重要内容，对于及时发现储层、避免泥浆污染、保护油气藏具有重要作用。孔隙度是储层识别的关键参数，要实现缝洞性随钻的储层识别，随钻定量计算孔隙度是其中质量较高的一种方式，不仅能够有效划分储层，还能够判断储层的等级，能够有力支撑钻井工程措施决策与调整。
近年来，随着油气勘探逐渐向超深层、复杂构造深入，以及新钻井工艺普遍使用，一些广泛应用的随钻储层识别方法的效果逐渐变差，如钻时-全烃交汇法、dc指数法等。这主要源于深部地层应力的变化以及高强度钻头破碎岩石机理的改变，工程参数的相互影响更加复杂，单一的录井参数已经无法有效响应储层，导致交汇法、函数法等一些简单的数学方法难以发挥作用。
现有公开号为CN116066064A的发明专利公开了一种利用元素录井计算页岩气储层孔隙度的方法，该专利计算孔隙度的方法只考虑了元素录井，从岩性成分上对孔隙度进行分析，但是忽略了工程参数对录井数据的影响，并且该计算方法适用于页岩。
又例如公开号为CN112343574A的发明专利公开了一种溶蚀型储层的孔隙度录井计算方法，该专利通过元素录井拟合视密度，通过密度计算孔隙度，同样只依赖了元素录井，在计算模型的建立时考虑的因素有限，忽略了工程、气测等对其的影响，并且该方法主要依赖研究区数据利用多元统计拟合，因此主要靠经验进行计算。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题和不足，本发明提出了一种适用于缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，本发明方法综合考虑工程录井参数和元素录井参数对孔隙度的影响，基于参数的分形维数建立了缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量计算模型。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，主要包括以下步骤：
基于元素录井计算研究井段碳酸盐岩不同岩性的相对体积；
基于工程录井参数和元素录井参数对孔隙度计算的影响，建立研究井段整个储层的孔缝参数；
根据分形理论计算研究井段各录井参数的分形维数；
根据岩石体积物理平衡方程，获得岩石不同岩性成分的孔缝参数，最后通过录井参数的分形维数计算得到碳酸盐岩的岩石分形体积模型；
基于碳酸盐岩岩石分形体积模型得到碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型，根据孔隙度随钻计算模型分析获得缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度。
进一步地，在本发明中，所述录井参数包括钻压、转速、扭矩、钻时、硫含量、钙含量和气测值。
进一步地，在本发明中，所述基于元素录井计算研究井段碳酸盐岩不同岩性的相对体积，包括：
根据研究区的元素录井参数测得镁元素和钙元素的值，通过下列计算表达式计算储层中白云岩相对体积和石灰岩相对体积：
式（1）；
式（2）；
其中，为白云岩相对体积；/>为石灰岩相对体积；B1和B2为根据碳酸盐岩分析结果拟合的区域经验系数；Cmg和Cca分别表示镁元素和钙元素的含量。
进一步地，在本发明中，所述研究井段储层的孔缝参数Y的计算表达式如下：
式（3）；
进一步地，上述计算表达式中的参数、/>、/>、/>、/>、/>和/>别通过以下计算表达式得到：
式（4）；
式（5）；
式（6）；
式（7）；
式（8）；
式（9）；
式（10）；
其中，为第/>个录井取样点的钻压；/>为第/>个录井取样点的转速；/>为第/>个录井取样点的扭矩；/>为第/>个录井取样点的钻时；/>为第/>个录井取样点的钙元素测量值；/>为第/>个录井取样点的硫元素测量值；/>为第/>个录井取样点的全烃测量值；/>为计算井段钻压平均值；/>为计算井段转速平均值；/>为计算井段扭矩平均值；/>为计算井段钻时平均值；/>为计算井段钙元素平均值；/>为计算井段硫元素平均值；/>为计算井段全烃平均值；/>、/>、/>、/>、/>和/> 为判别函数系数。
进一步地，在本发明中，根据岩石体积物理平衡方程，获得岩石不同岩性成分的孔缝参数，最后通过录井参数的分形维数计算得到碳酸盐岩的岩石分形体积模型，包括：
按照碳酸盐岩的成分组成，碳酸盐岩通常由白云岩和石灰岩构成，因此根据岩石体积物理平衡方程，可以通过以下计算表达式获得储层中不同岩石组分的孔缝参数：
式（11）；
式（12）；
式（13）；
其中，为白云岩中的孔缝参数；/>为石灰岩中的孔缝参数；/>为孔隙中的孔缝参数；/>为白云岩相对体积；/>为石灰岩相对体积；
进一步地，所述碳酸盐岩的岩石分形体积模型的计算表达式如下：
式（14）；
其中，为碳酸盐岩储层孔隙度；/>为分形标度；/>、/>、/>和/>分别为储层岩石结构分形维数、白云岩结构分形维数、石灰岩结构分形维数和孔隙结构分形维数。
进一步地，在本发明中，所述基于岩石分形体积模型得到碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型，根据孔隙度随钻计算模型分析获得缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度，包括：
根据碳酸盐岩的岩石分形体积模型的计算表达式，可以得到如下碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型的计算表达式：
式（15）；
进一步地，根据分形维数的定义，当时，分形维数才有固定值，因此孔隙度随钻计算模型可以进一步表示为：
式（16）；
分别取不同的值代入上式计算获得不同的孔隙度，最后将计算得到的孔隙度值作线性回归，截距为所求的孔隙度，最终实现缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价。
基于同一发明构思，本发明还提出了一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价装置，所述装置用于实现上述孔隙度随钻定量评价方法，包括：
分形维数计算模块，根据分形理论计算研究井段各录井参数的分形维数；
岩性相对体积计算模块，基于元素录井计算研究井段碳酸盐岩不同岩性的相对体积；
储层孔缝参数建立模块，基于工程录井参数和元素录井参数对孔隙度计算的影响，建立研究井段整个储层的孔缝参数；
岩石分形体积模型计算模块，根据岩石体积物理平衡方程，获得岩石不同岩性成分的孔缝参数，最后通过录井参数的分形维数计算得到碳酸盐岩的岩石分形体积模型；
孔隙度随钻定量评价模块，基于碳酸盐岩岩石分形体积模型得到碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型，根据孔隙度随钻计算模型分析获得缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器中运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述孔隙度随钻定量评价方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机处理器中执行时，实现上述孔隙度随钻定量评价方法的步骤。
本发明的有益效果：
本发明综合考虑了工程录井参数和元素录井参数对孔隙度的影响，基于以上两类录井参数的分形维数最终建立了适用于缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度的随钻定量计算模型，通过该计算模型能够定量计算整个缝洞型碳酸盐岩储层的随钻孔隙度，计算结果能够准确反映地层的孔隙度发育特征，更符合实际工况，为轨迹调整与完井作业及时提供依据，辅助及时优化钻井轨迹。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明装置结构示意图；
图3为裂缝段的录井剖面图；
图4为本发明实施例2计算孔隙度和测井孔隙度比较图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将通过具体的实施例来进一步说明实现本发明发明目的的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
实施例1
随钻储层识别是随钻地质评价的重要内容，对于及时发现储层、避免泥浆污染、保护油气藏具有重要作用。孔隙度是储层识别的关键参数，要实现缝洞性随钻的储层识别，随钻定量计算孔隙度是其中质量较高的一种方式，不仅能够有效划分储层，还能够判断储层的等级，能够有力支撑钻井工程措施决策与调整。
近年来，随着油气勘探逐渐向超深层、复杂构造深入，以及新钻井工艺普遍使用，一些广泛应用的随钻储层识别方法的效果逐渐变差，如钻时-全烃交汇法、dc指数法等。这主要源于深部地层应力的变化以及高强度钻头破碎岩石机理的改变，工程参数的相互影响更加复杂，单一的录井参数已经无法有效响应储层，导致交汇法、函数法等一些简单的数学方法难以发挥作用。
基于此，本发明的实施例提出了一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法及装置，本发明方法，
为了便于对本发明技术方案的理解，本发明首先对缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法进行介绍和说明。
本实施例公开了一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，参照说明书附图1，所述方法主要包括以下步骤：
步骤S101.基于元素录井计算研究井段碳酸盐岩不同岩性的相对体积。
首先根据碳酸盐岩地层岩性组分，可以将碳酸盐岩大致分为白云岩和石灰岩，然后根据研究区的元素录井参数测得镁元素和钙元素的值，最后通过下列计算表达式计算储层中白云岩相对体积和石灰岩相对体积：
式（1）；
式（2）；
其中，为白云岩相对体积；/>为石灰岩相对体积；B1和B2为根据碳酸盐岩分析结果拟合的区域经验系数；Cmg和Cca分别表示镁元素和钙元素的含量。
步骤S102.基于工程录井参数和元素录井参数对孔隙度计算的影响，建立研究井段整个储层的孔缝参数。
在钻遇孔缝发育的储层时钻压、转速、扭矩、钻时等工程录井参数有着不同响应。在实钻过程中，受地层岩石强度，井筒污染影响，工程参数在一定程度上反应缝、洞储层的特征，其表现为岩石可钻性越强，缝洞越发育，反之缝洞不发育。除此之外，根据在元素录井参数中测得地层中各种元素的氧化还原性质，填充裂缝的次生矿物中易迁移的钙元素和硫元素含量明显增加（参照说明书附图1），因此通过工程录井参数和元素录井参数可得到如下研究井段整个储层的孔缝参数：
式（3）；
进一步地，上述计算表达式中的参数、/>、/>、/>、/>、/>和/>别通过以下计算表达式得到：
式（4）；
式（5）；
式（6）；
式（7）；
式（8）；
式（9）；
式（10）；
在以上表达式中，，为第/>个录井取样点的钻压，单位为KN；/>为第/>个录井取样点的转速，单位为r/min；/>为第/>个录井取样点的扭矩，单位为N/min；/>为第/>个录井取样点的钻时，单位为min/m；/>为第/>个录井取样点的钙元素测量值，无量纲；/>为第/>个录井取样点的硫元素测量值，无量纲；/>为第/>个录井取样点的全烃测量值；为计算井段钻压平均值；/>为计算井段转速平均值；/>为计算井段扭矩平均值；/>为计算井段钻时平均值；/>为计算井段钙元素平均值；/>为计算井段硫元素平均值；/>为计算井段全烃平均值；/>、/>、/>、/>、/>和/> 为判别函数系数，具体可以通过费歇尔判别原理确定。
在上述储层的孔缝参数中，Y是考虑工程，气测等多因素影响的碳酸盐岩孔隙度计算的数学模型，表示缝洞占岩样的体积百分数，其取值范围在[0,1]区间内，Y值越大，表示缝洞越发育。
步骤S103.根据分形理论计算研究井段各录井参数的分形维数。
由于大量研究证明岩石复杂孔隙结构具有分形特征，钻井过程中录井参数是最直观反应钻头破碎岩石的性质，因此求取录井参数的分形维并结合相应的孔缝参数更能够反应岩石结构复杂性。钻压，转速，扭矩，钻时，硫含量，钙含量，气测值的分形维数分别为、/>、/>、/>、/>和/> ，分形维数的可参照如下方式进行：
根据计算井段的录井曲线，定该段计算曲线的起始井深之间的录井数据进行计算分维度，步骤为：
将计算井段的录井参数曲线M个数据值记为/>
根据R/S分形维数理论，计算样点序列距离/>：
计算无量纲比值R/S
在双对数坐标系/>中进行线性回归，斜率为D，D即为为该录井曲线的分形维数。
计算分形维数的方法为本领域技术人员都知晓的常规手段，在此不再详细展开说明。
步骤S104.根据岩石体积物理平衡方程，获得岩石不同岩性成分的孔缝参数，最后通过录井参数的分形维数计算得到碳酸盐岩的岩石分形体积模型。
按照碳酸盐岩的成分组成，根据岩石体积物理平衡方程，可以通过以下计算表达式获得储层中不同岩石组分的孔缝参数：
式（11）；
式（12）；
式（13）；
其中，为白云岩中的孔缝参数；/>为石灰岩中的孔缝参数；/>为孔隙中的孔缝参数；/>为白云岩相对体积；/>为石灰岩相对体积；
进一步地，基于步骤S103计算获得的录井参数的分形维数，可以得到如下的碳酸盐岩的岩石分形体积模型的计算表达式：
式（14）；
其中，为碳酸盐岩储层孔隙度；/>为分形标度；/>、/>、/>和/>分别为储层岩石结构分形维数、白云岩结构分形维数、石灰岩结构分形维数和孔隙结构分形维数。
步骤S105.基于碳酸盐岩岩石分形体积模型得到碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型，根据孔隙度随钻计算模型分析获得缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度。
基于步骤S104的碳酸盐岩岩石分形体积模型，可以得到如下碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型的表达式：
式（15）；
进一步地，根据分形维数的定义，当时，分形维数才有固定值，因此孔隙度随钻计算模型可以进一步表示为：
式（16）；
最后分别取不同的值代入公式（16）计算获得不同的孔隙度，最后将计算得到的孔隙度值作线性回归，截距即为所求的孔隙度，最终实现缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价。
进一步地，基于同一发明构思，本发明的实施方式中还提供了一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价装置，所述装置用于实现以上所述的地层压力预测方法，如下述的实施方式所述。以下所使用的，术语“单元”或“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。参照说明书附图2，具体的，该装置可以包括：岩性相对体积计算模块201、储层孔缝参数建立模块202、分形维数计算模块203、岩石分形体积模型计算模块204和孔隙度随钻定量评价模块205，下面将对该结构进行具体的说明。
岩性相对体积计算模块201，基于元素录井计算研究井段碳酸盐岩不同岩性的相对体积；
储层孔缝参数建立模块202，基于工程录井参数和元素录井参数对孔隙度计算的影响，建立研究井段整个储层的孔缝参数；
分形维数计算模块203，根据分形理论计算研究井段各录井参数的分形维数；
岩石分形体积模型计算模块204，根据岩石体积物理平衡方程，获得岩石不同岩性成分的孔缝参数，最后通过录井参数的分形维数计算得到碳酸盐岩的岩石分形体积模型；
孔隙度随钻定量评价模块205，基于碳酸盐岩岩石分形体积模型得到碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型，根据孔隙度随钻计算模型分析获得缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度。
需要说明的是，上述实施方式阐明的系统、装置、模型或者单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述方便，在本说明书中，描述以上装置时以功能分为各种单元分别进行描述。当然，在实施本发明时可以把各个单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
此外，在本说明书中，诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作进行区分，而不必要或暗示任何实际的这种关系或顺序。
进一步地，本发明的实施方式还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器中运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时，实现上述任一种方法的步骤。
进一步地，本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机处理器中执行时，实现上述任一种方法的步骤。
实施例2
本实施例以P井区为例，首先收集P井区内已试油井D层系的录井、测井数据和试油资料，根据分型理论计算录井参数的分形维数，录井参数由工程录井参数和元素录井参数组成，包括钻压、转速、扭矩、钻时、硫含量、钙含量和气测值，计算结果见表1；
然后参照实施例1所述的方法利用录井参数的分形维数，并结合整个储层的孔缝参数以及储层中不同岩石组分的孔缝参数对孔隙度进行定量计算，参照说明书附图4，P井区通过孔隙度分形公式计算的孔隙度与测井孔隙度基本符合。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于元素录井计算研究井段碳酸盐岩不同岩性的相对体积；
基于工程录井参数和元素录井参数对孔隙度计算的影响，建立研究井段整个储层的孔缝参数；
根据分形理论计算研究井段各录井参数的分形维数；
根据岩石体积物理平衡方程，获得岩石不同岩性成分的孔缝参数，最后通过录井参数的分形维数计算得到碳酸盐岩的岩石分形体积模型；
基于碳酸盐岩岩石分形体积模型得到碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型，根据孔隙度随钻计算模型分析获得缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度。
2.根据权利要求1所述的一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，其特征在于，所述录井参数包括钻压、转速、扭矩、钻时、硫含量、钙含量和气测值。
3.根据权利要求1所述的一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，其特征在于，所述基于元素录井计算研究井段碳酸盐岩不同岩性的相对体积，包括：
根据研究区的元素录井参数获得镁元素和钙元素的值，通过下列计算表达式计算储层中白云岩相对体积和石灰岩相对体积：
式（1）；
式（2）；
其中，为白云岩相对体积；/>为石灰岩相对体积；B1和B2为根据碳酸盐岩分析结果拟合的区域经验系数；Cmg和Cca分别表示镁元素和钙元素的含量。
4.根据权利要求1所述的一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，其特征在于，所述研究井段储层的孔缝参数Y的计算表达式如下：
式（3）；
进一步地，
式（4）；
式（5）；
式（6）；
式（7）；
式（8）；
式（9）；
式（10）；
其中，为第/>个录井取样点的钻压；/>为第/>个录井取样点的转速；/>为第/>个录井取样点的扭矩；/>为第/>个录井取样点的钻时；/>为第/>个录井取样点的钙元素测量值；/>为第/>个录井取样点的硫元素测量值；/>为第/>个录井取样点的全烃测量值；/>为计算井段钻压平均值；/>为计算井段转速平均值；/>为计算井段扭矩平均值；为计算井段钻时平均值；/>为计算井段钙元素平均值；/>为计算井段硫元素平均值；为计算井段全烃平均值；/>、/>、/>、/>、/>和 /> 为判别函数系数。
5.根据权利要求1所述的一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，其特征在于，根据岩石体积物理平衡方程，获得岩石不同岩性成分的孔缝参数，最后通过录井参数的分形维数计算得到碳酸盐岩的岩石分形体积模型，包括：
按照碳酸盐岩的成分组成，根据岩石体积物理平衡方程，分别通过以下计算表达式获得储层中不同岩石组分的孔缝参数：
式（11）；
式（12）；
式（13）；
其中，为白云岩中的孔缝参数；/>为石灰岩中的孔缝参数；/>为孔隙中的孔缝参数；/>为白云岩相对体积；/>为石灰岩相对体积；
进一步地，所述碳酸盐岩的岩石分形体积模型的计算表达式如下：
式（14）；
其中，为碳酸盐岩储层孔隙度；/>为分形标度；/>、/>、/>和/>分别为储层岩石结构分形维数、白云岩结构分形维数、石灰岩结构分形维数和孔隙结构分形维数。
6.根据权利要求1所述的一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价方法，其特征在于，所述基于岩石分形体积模型得到碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型，根据孔隙度随钻计算模型分析获得缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度，包括：
根据碳酸盐岩的岩石分形体积模型的计算表达式，可以得到如下碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型的计算表达式：
式（15）；
根据分形维数的定义，孔隙度随钻计算模型可以进一步表示为：
式（16）；
分别取不同的值代入上式计算获得不同的孔隙度，最后将计算得到的孔隙度值作线性回归，截距为所求的孔隙度。
7.一种缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度随钻定量评价装置，其特征在于，所述装置用于实现上述权利要求1-6任意一项所述的定量评价方法，包括：
岩性相对体积计算模块，基于元素录井计算研究井段碳酸盐岩不同岩性的相对体积；
储层孔缝参数建立模块，基于工程录井参数和元素录井参数对孔隙度计算的影响，建立研究井段整个储层的孔缝参数；
分形维数计算模块，根据分形理论计算研究井段各录井参数的分形维数；
岩石分形体积模型计算模块，根据岩石体积物理平衡方程，获得岩石不同岩性成分的孔缝参数，最后通过录井参数的分形维数计算得到碳酸盐岩的岩石分形体积模型；
孔隙度随钻定量评价模块，基于碳酸盐岩岩石分形体积模型得到碳酸盐岩孔隙度随钻计算模型，根据孔隙度随钻计算模型分析获得缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器中运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机处理器中执行时，实现上述权利要求1-6任一项所述的方法。
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