CN101487390A - 一种确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法。该确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法包括下列步骤：①考察油藏的构造、储层的地质条件，收集相关取芯数据；②对原始含油饱和度和原始含水饱和度数据进行校正；③按井内单砂层即小层计算原始含油饱和度或者含水饱和度平均值；④按上述单砂层即小层计算平均孔隙度平均值，并由测井曲线读取相应的地层深测向电阻率数据；⑤收集数据绘图；⑥将按具有相近储层沉积及油藏成藏特征的单层，建立不同储层类型的阿尔奇模式；⑦对于需要求取原始含油饱和度的未取心油层，运用阿尔奇饱和度公式就可以算出的原始含油饱和度。运用该方法求得的原始含油饱和度精度高。

Description

一种确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法

技术领域：

本发明涉及石油勘探和开发油层领域及石油地质储量计算的一种方法，尤其是一种确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法。

背景技术：

在岩石孔隙中，油的体积占有效孔隙体积的百分数称为含油饱和度，在原始状态下储层中油的体积占有效孔隙体积的百分数称为原始含油饱和度。由于油层的原始含油饱和度是一项评价油层及计算油藏地质储量的重要参数，历来受到国内外石油地质界的重视，在测量方法上也在不断发展。

首先是利用油基泥浆取芯直接测量原始含水饱和度，在欧美各国和前苏联都进行了油基泥浆取芯工作。后来欧美各国又发展了高压密闭取芯直接测定流体饱和度的工艺技术。

在我国，20世纪60年代初在大庆油田进行油基泥浆取芯直接测量原始含油饱和度获得成功，而且建立了旨在取芯、取样、化验分析的整个过程中，确保岩芯中含水的原始性以及一整套比较准确的化验分析方法。由于油基泥浆取芯和高压密闭取芯直接测定含油饱和度的方法费用昂贵，不可能大量进行。国外又开展了许多确定含油、气、水饱和度的间接方法，如含油饱和度与渗透率关系图法，毛管压力法(离心机和压汞法)以及地球物理测井解释访求。到20世纪70年代，特别是在美国，发展和完善了孔隙几何学，从油气二次运移的理论出发，在应用毛管压力曲线研究含油、气、水饱和度方面有了较大的进展。

目前，求取油藏含油饱和度主要有三种基本途径，岩芯直接测定，测井解释法和毛管压力资料计算。虽然岩芯直接测定的准确性较高，但资料数量的问题及实际应用受到限制，建立间接的计算原始含饱和度的方法应用最为普遍，常有三种方法：①经验统计法，就是利用油基泥浆或密闭取芯井的岩芯直接测定的原始含油饱和度数据，建立与常规物性(孔隙度、渗透率)的关系，或编制油柱高度与含油饱和度图版等。这种方法简单实用，但它依赖于密闭取芯井资料并仅适用于构造油藏，实际应用受局限。②地球物理测井方法，它是以阿尔奇公式为理论基础，通过电阻率测井数据建立与油层原始含油饱和度关系。常用的方法有阿尔奇公式法、短梯度视电阻率比值图版法、电阻率增大率图版法、修正阿尔奇法等。由于资料的原因，测井解释含油饱和度的方法最为广泛，一般需要取芯实测的饱和度数据标定，才能保证计算准确性和精度。③实验油藏工程方法，利用现代实验技术模拟油驱水的过程来分析油层的原始含油饱和度，常用的有压汞曲线和相渗透率曲线法。有J函数法、最小孔喉半径法、油柱高度法，产水率与原始含饱和度方程等方法，这些方法一般交适合构造油气藏。

总之，利用油基泥浆或密闭取芯井的岩芯直接测定的原始含油饱和度，目前被认为是最为准确的方法。在以岩性油气藏为主的勘探阶段，油基泥浆或密闭取芯井数量有限，岩性因素使得油层的原始含油饱和度与孔隙度不完全是正相关，使得实测的原始含油饱和度应用受到限制。过去在应用阿尔奇公式计算油层原始含油饱和度时，一般很大区域采用一个阿尔奇常数：即孔隙指数m、饱和指数n及岩性系数a阿尔奇参数，这样计算的原始含油饱和度精度较低。

发明内容：

本发明的目的是提供砂岩油田在勘探和开发的油层评价中，根据密闭取心井分析的含油饱和度数据，建立能够计算油层原始含油饱和度的阿尔奇模式，不同的模式有自己的阿尔奇常数：即孔隙指数m、饱和指数n及岩性系数a阿尔奇参数。这样使密闭取心资料实测的含油饱和度数据能得到更广泛的应用，计算的油层原始含油饱和度数据更准。

本发明的技术方案是：该确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法包括下列步骤：

①考察油藏的构造、储层的地质条件，收集取芯测得的油层的有效孔隙度和空气渗透率、试油数据、测井的深测向电阻率参数、密闭取心分析的原始含油饱和度及原始含水饱和度数据；

②对密闭取心分析的原始含油饱和度和原始含水饱和度数据进行校正；

③对校正后的原始含油饱和度数据，按井内单砂层即小层计算原始含油饱和度或者含水饱和度平均值；

④按上述单砂层即小层计算平均孔隙度平均值，并由测井曲线读取相应的地层深测向电阻率数据；

⑤由取芯井完井报告收集上述单砂层即小层的沉积微相，区域油柱高度、油藏的流体性质，绘制C-M图、砂岩概率曲线、峰点孔喉半径图、四性关系图；

⑥将按具有相近储层沉积及油藏成藏特征的单层，统计含水饱和度、平均孔隙度、油层真电阻率、地层水电阻率数据，并分别代入阿尔奇饱和度公式，从而求出储层的孔隙指数m、饱和指数n及岩性系数a阿尔奇参数，建立不同储层类型的阿尔奇模式；

⑦对于需要求取原始含油饱和度的未取心油层，通过与阿尔奇模式层的特征相比对，选取接近的阿尔奇模式层的m、n、a参数，利用本层的平均孔隙度、油层真电阻率、地层水电阻率数据，运用阿尔奇饱和度公式就可以算出的原始含油饱和度；

上述在求出不同储层类型的m、n、a阿尔奇参数时，通过下列公式计算确定：

$\log S_w=\frac{1}{n}\log R_w-\frac{1}{n}\log R_t-\frac{m}{n}\log \mathrm{\φ}+\frac{1}{n}\log a.$

阿尔奇模式是以一个单砂体为基本单元。首先用直接实测的含油饱和度资料，运用修正阿尔奇法计算出该砂体的阿尔奇参数，主要是孔隙指数m、饱和度指数n、岩性指数a，这是建模的重要目的之一。然后对该砂体的储层特征用岩芯分析、电测井及一些综合研究成果，进行全面刻画和描述，主要采用以下内容：

第一类 油层油藏数据

①油层的区域背景：构造位置、储层的沉积微相、断层性质、区域油柱高度。

②储层参数：有效孔隙度、油层真电阻率、地层水电阻率、原始含油饱和度。

③油藏特征：地温梯度、压力梯度。

④原油高压物性：原油密度、原油粘度、体积系数、油气比、饱和压力。

第二类 成果图件

①四性关系图：反映电性、物性、岩性和含油性的最好图件。

②储层的沉积条件图：C--M图、砂岩概率曲线图、粘土矿物含量分布图。

③储层的孔隙结构图：峰点孔喉半径及压汞曲线图

④取芯井位置图：直观反映该井在盆地中的构造位置。

本发明所具有的有益效果是：本发明是在密闭取芯或油基泥浆取芯井资料中的油层上来建立起来的，通过密闭取心分析的实测油层含流体饱和度数据为基础，运用测井地质学原理及阿尔奇饱和度公式，通过求取单个储层的m、n、a阿尔奇参数来建立阿尔奇模式。建立的阿尔奇模式既能成为综合评价油层的直观模型，又是计算新油层含油饱和度的正演模型。确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法，由于考虑了不同储层和油藏条件，根据砂体的微相分别建立了模式，使得m、n、a阿尔奇参数在选取上更具体，所以计算的油层原始含油饱和度精度更高，尤其是拓展了阿尔奇法计算含流体饱和度方法的适用范围，更适合区域构造不明显，以岩性油藏为主导的油区。

附图说明：

图1DQ地区F层Z262井3号层四性关系图；

图2DQ地区F层Z262井3号层峰点孔吼半径图；

图3DQ地区F层Z262井3号层砂岩概率图；

图4DQ地区F层Z262井3号层C-M图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明：该确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法包括下列步骤：

第一步，考察油藏的构造、储层的地质条件，收集取芯测得的油层的渗透率、深侧向电阻率、密闭取心分析含流体饱和度等数据；

DQ油田的f油层，是河流相沉积为主的储层沉积环境，构造幅度小，单层薄等特点。油层的原始含油饱和度变化大，主要受储层砂体物性、油柱高度等因素影响。

我们对密闭取芯和油基泥浆取芯井按层位依据不同地区的油层有效厚度、物性、电性标准进行了有效厚度划分。然后再根据小层进行原始含油饱和度统计。对资料较全的15口井的取芯层位、层数及有效层数等汇总。统计结果表明，15口密闭取芯或油基泥浆取芯井，共152层，共分析含油饱和度的有效层46层(表1)。

油基泥浆取心和密闭取芯井资料表   表1

 

序号	年度	井号	取心层位	层数	有效层数	无效层数及原因
							1	1994	ta212	S.P.FY	11	6	5个层含水饱和度偏高。
2	2000	gu148	H.P	11	0	11个层含水饱和度偏高。
							3	2000	gu151	H.P	10	0	7个层含水饱和度偏高，3层未取心。
4	1998	gu933	G	17	3	14个层含水饱和度偏高。
							5	1999	Gu139	H.P	14	1	10个层含水饱和度偏高，3层干。
6	1997	long10-08	S.P.G	8	0	7个层含水饱和度偏高，1层未取心。
							7	1993	yuan158	FY	5	2	2个层含水饱和度偏高，1层油偏高。
8	1989	zh251	P.FY	6	3	3个层含水饱和度偏高。
							9	1992	mao503	F	11	3	2个层含水饱和度偏高，3层油偏高，3层未取心。
10	1989	shu131	F	12	3	1个层含水饱和度偏高，4层干，4层未取心。
							11	1990	shu113	P.F	14	3	6个层含水饱和度偏高，5层干。
12	1996	tai106	P.FY	9	8	1个层含水饱和度偏高。
							13	1997	zhao262	P.F	5	5	但含油饱和度偏高。
14	1995	da424	H.P	9	5	3个层含水饱和度偏高，1层无样品。
							15	1992	chao964	FY	10	4	6个层含水饱和度偏高。
				152	46

第二步，对密闭取心分析含流体饱和度等数据进行校正；

对15口密闭取芯或油基泥浆取芯井的含油饱和度和含水饱和度输入数据库，并用计算机软件进行校正校正后含油饱和度和含水饱和度之和为100％，以DQ油田Y158井部分数据为例，DQ油田Y158井密闭取心井油水饱和度数据表(表2)。

DQ油田Y158井密闭取心井油水饱和度数据表     表2

 

样品号	孔隙度(％)	渗透率(md)	实测含水饱和度	实测含油饱和度(％)	校后含水饱和度(％)	校后含油饱和度(％)
							1	11.67	0.27	16.8	65.7	22.39	77.61
2	14.57	6.23	8.6	65.5	12.90	87.10
							3	14.86	0.84	22.4	53	32.29	67.71
4	13.02	0.44	31.8	53.7	40.05	59.95
							5	16	1.47	20	50.4	30.92	69.08
6	15.86	1.97	21	53.1	30.85	69.15
							7	13.82	2.88	26.4	49.4	37.61	62.39
8	13.81	2.94	20.4	56.5	28.94	71.06
							9	12.54	1.95	26.3	57.9	33.88	66.12
10	15.35	1.41	40.6	32.6	58.42	41.58
							11	14.46	3.23	21.3	58	29.29	70.71
12	13.94	2.09	34.3	43.8	46.91	53.09
							13	13.7	1.16	22.9	58.8	30.52	69.48
14	13.86	2.53	28.6	51.2	38.66	61.34
							15	13.82	1.39	18.8	61.7	25.58	74.42
16	13.35	0.37	22.5	58.5	30.26	69.74
							17	12.79	2.68	26	57	33.97	66.03
18	12.79	0.49	25.9	59	33.12	66.8R
							19	15.55	2.78	10.6	56.1	17.57	82.43

第三步，对校正后的数据，按井内单砂层(小层)统计平均原始含油饱和度、或者含水饱和度；

对15口密闭取心井进行有效厚度划分，按单层统计了孔隙度、渗透率、原始含油饱和度共46层(表3)。

第四步，按上述单砂层(小层)统计平均孔隙度，并读取相应层的深测向电阻率数据；对分析含油饱和度的有效层46层，读取了深侧向电阻率、平均孔隙度(表3)。

DQ油田密闭取心井单层含油饱和度与电阻率数据表      表3

 

井号	层号	孔隙度(％)	渗透率(md)	深侧向电阻率(Ωm)	校后含油饱和度(％)
						Y158	13	15.5	2.63	63.0	82.4
Y158	15	13.3	0.56	40.0	69.7
						Y158	16	12.5	1.95	38.0	66.12
Y158	18	16.3	1.46	42.0	69.3
						Ta212	29	10.86	0.8	38.0	55.3
Ta212	30	10.7	0.62	30.0	71.0
						Ta212	32	11.96	0.87	60.0	71.0
Ta212	40	10.10	0.52	30.0	63.5
						Mao503	21	11.63	0.70	19.0	58.3
Mao503	22	13.13	1.81	30.0	75.0
						Mao503	23	13.37	0.71	17.0	66.6
...	....

第五步，收集上述单砂层(小层)的沉积微相，区域油柱高度、油藏的流体性质、绘制C-M图、砂岩概率曲线、峰点孔吼半径图、四性关系图。

对有效层46层绘制四性关系图，峰点孔喉半径图等，统计了各油藏的单砂层的沉积微相，油柱高度(图1～图4)。

第六步，将按具有相近储层沉积及油藏成藏特征的单层，统计含水饱和度、平均孔隙度、油层真电阻率、地层水电阻率数据，并分别代入阿尔奇饱和度公式，从而求出不同储层类型的m、n、a等阿尔奇参数，建立阿尔奇模式库(表4)，该区地层水电阻率0.9Ωm。

DQ地区F油层阿尔奇模式及参数数据        表3

将有效层46层的含水饱和度、平均孔隙度、油层真电阻率、地层水电阻率数据分别代入阿尔奇饱和度公式，从而求出不同储层类型的m、n、a等阿尔奇参数，建立了不同储层的阿尔奇模式。

第七步，对于需要计算原始含油饱和度的未取心井层，通过与阿尔奇饱模式层的四性关系、油注高度等特征相比对，选取接近的阿尔奇模式层的m、n、a参数，结合本层的平均孔隙度、油层真电阻率、地层水电阻率数据，利用阿尔奇饱和度公式就可以算出未取心层的原始含油饱和度。

在bycg地区的F油层，ta211井的20号层是河流相砂体，该井所在油藏的油注高度为70m，孔隙度为12％。从各类比对图形来看与编号2相类似，所以，采用编号2的阿尔奇模式的参数m为2.25，n为1.9，a为0.56，电阻率为18，Rw为0.9Ωm。代入阿尔奇公式：

$\log S_w=\frac{1}{n}\log R_w-\frac{1}{n}\log R_t-\frac{m}{n}\log \mathrm{\φ}+\frac{1}{n}\log a$

得：Sw＝52

    So＝100-Sw＝48

所以，ta211井的20号层的原始含油饱和度是64％。

Claims (2)

1.一种确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

①考察油藏的构造、储层的地质条件，收集取心井油层的有效孔隙度和空气渗透率、测井资料的深测向电阻率参数、密闭取心分析的原始含油饱和度及原始含水饱和度数据；

②对密闭取心分析的原始含油饱和度和原始含水饱和度数据进行校正；

③对校正后的原始含油饱和度数据，按井内单砂层即小层计算原始含油饱和度或者含水饱和度平均值；

④按上述单砂层即小层计算平均孔隙度平均值，并由测井曲线读取相应的地层深测向电阻率数据；

⑤由取芯井完井报告收集上述单砂层即小层的沉积微相，区域油柱高度、油藏的流体性质，绘制C-M图、砂岩概率曲线、峰点孔喉半径图、四性关系图；

⑥将按具有相近储层沉积及油藏成藏特征的单层，统计含水饱和度、平均孔隙度、油层真电阻率、地层水电阻率数据，并分别代入阿尔奇饱和度公式，从而求出储层的孔隙指数m、饱和指数n及岩性系数a阿尔奇参数，建立不同储层类型的阿尔奇模式；

⑦对于需要求取原始含油饱和度的未取心油层，通过与阿尔奇模式层的特征相比对，选取接近的阿尔奇模式层的m、n、a参数，利用本层的平均孔隙度、油层真电阻率、地层水电阻率数据，运用阿尔奇饱和度公式就可以算出的原始含油饱和度。

2.根据权利要求1中所述的确定油层原始含油饱和度的阿尔奇模式方法，其特征在于：在求出不同储层类型的m、n、a阿尔奇参数时，通过下列公式计算确定：

$\log S_w=\frac{1}{n}\log R_w-\frac{1}{n}\log R_t-\frac{m}{n}\log \mathrm{\φ}+\frac{1}{n}\log a---\left(1\right).$

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