CN102174888A - 一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，其属于储集岩岩性参数和地层数据的地球物理勘探与测井评价开发领域，包括利用地质勘探及开发设备采集地层岩性和流体信息；通过分析设备对采集的地层岩性及流体信息进行分析获得计算储集岩孔隙流体体积所需的基础参数，通过选取相应孔隙度和含油饱和度等储层参数，建立了储集岩孔隙中石油体积和石油地质储量计算方程。本发明适用于探明储量、控制储量和预测储量的储集岩石油资源评价，属于容积法储量计算范畴。本发明建立的容积法储量计算方程，消除了原容积法储量计算公式本身造成的***误差，使石油地质储量计算精度提高了6％～21％。

Description

一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探和测井评价开发方法，具体为一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，更进一步地通过基于储集岩岩性参数的地层数据处理来计算获得储集岩孔隙流体体积。

背景技术

石油是储集岩孔隙流体中的一种，计算石油地质储量有多种方法，其中计算的地质储量包括探明地质储量、控制地质储量和预测地质储量。探明地质储量是指在油藏评价阶段，经评价钻探证实油藏可提供开采并能获得经济效益后，估算求得的、确定性很大的地质储量。此外，客观准确地评价油藏地质储量规模一直是油田勘探开发科技人员要解决的技术难题。

目前计算油藏石油地质储量主要有三种方法：一是容积法，根据《石油天然气储量计算规范》提供的公式计算油藏石油地质储量；二是动态法，通过对生产一定阶段的油藏动态信息测试分析，获取地层孔隙流体的各类信息及地层温度和地层压力信息，依据对获取信息的规律性分析，采用相应技术方法计算油藏石油地质储量；三是概率法，通过获取的地质信息分析获取油藏石油地质储量。

众所周知，概率法确定石油地质储量主要应用于预测地质储量，精度要求低，应用范围有限；动态法计算油藏石油地质储量要求油藏的生产动态资料能反映整个油藏的生产能力，油藏生产到中后期时计算的石油地质储量才具有代表性。容积法计算石油地质储量适用于勘探开发的各个阶段，特别是油藏评价阶段和期其以后的各阶段。，例如在中国专利申请CN101937108A中使用的容积法储量计算公式N＝100A_ohφS_oi/B_oi，其要求计算的是理论静态石油地质储量，但是其计算的石油地质储量N是油藏实际石油地质储量的(100φ/φ_t)％或(100S_oi/S_oe)％，与实际石油地质储量存在***误差。《石油天然气储量计算规范》是经过专家学者多年努力总结的研究成果，也是勘探开发各个阶段都适用的油藏地质储量评价技术，但在应用中发现规范中的石油储量计算公式仍存在一些问题，需要进一步完善和改进，如地层有效孔隙度φ与原始含油饱和度S_oi的乘积并不等于储集岩孔隙中的石油体积百分比，再乘以含油面积和油层有效厚度，也不等于地层条件下储集岩孔隙中的石油体积，而是小于储集岩孔隙中的石油体积；由于应用习惯和管理上的周期性等诸多原因，目前一直在延用这一尚不完善的容积法石油地质储量计算公式。

综上所述，为了准确计算油藏石油地质储量，需要对现有技术中提供的容积法储量计算公式进行修正，进而克服因计算方法而造成的计算石油地质储量的***误差。

发明内容

为了解决上面背景技术中存在的问题，本发明提出一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，更进一步地通过基于储集岩岩性参数的地层数据处理来计算获得储集岩孔隙流体体积。

依据本发明提出的技术方案，提供一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，其包括以下步骤：

1)利用地质勘探开发设备，可以采集地层岩性、孔隙流体及测井信息；

2)基于采集到的地层岩性数据，通过岩性数据分析设备获得储集岩的地层总孔隙度φ_t、地层有效孔隙度φ、束缚水饱和度S_wi、有效含水饱和度S_we、有效束缚水饱和度S_wie和含水饱和度S_w；

3)基于采集到的孔隙流体和测井信息，结合岩性数据分析设备获得油层有效厚度h和含油面积A_o；

4)基于采集到的地层孔隙流体信息，通过流体分析设备获得原始原油体积系数B_oi；

5)根据在步骤2)中获得的储集岩地层总孔隙度φ_t、地层有效孔隙度φ、束缚水饱和度S_wi、有效含水饱和度S_we、有效束缚水饱和度S_wie和含水饱和度S_w，来获得储集岩孔隙中的石油体积百分比O_R(单位f)；

其中，O_R为石油体积百分比，指岩样孔隙中的石油所占据的孔隙体积与岩样总体积的比值，单位f；

6)根据得到的石油体积百分比O_R和在步骤3)中获得的油层有效厚度h(单位m)和含油面积A_o(单位km²)，来获得含油储集岩孔隙中的石油体积V_f(单位10⁴m³)；

7)根据得到的石油体积V_f和在步骤4)中获得的原始原油体积系数B_oi(无因次)，来获得油藏石油地质储量N′(单位10⁴m³)，石油地质储量N′分别为下面几种情形；

对于纯油层：N′＝100A_ohφ_tS_oi/B_oi；或N′＝100A_ohφS_oie/B_oi；

对于含可动水油层：N′＝100A_ohφ_tS_o/B_oi；或N′＝100A_ohφS_oe/B_oi。

优选地，石油体积百分比O_R分别为下列情况：

纯油层为：O_R＝φt(1-S_wi)；或O_R＝φ(1-S_wie)；或O_R＝φ_tS_oi；或O_R＝φS_oie；

含可动水油层为：O_R＝φ_t(1-S_w)；或O_R＝φ(1-S_we)；或O_R＝φ_tS_o；或O_R＝φS_oe；

其中，φ为地层有效孔隙度(指岩样的有效孔隙体积与岩样总体积的比值)，单位f；φ_t为地层总孔隙度(指岩样的总孔隙体积与岩样总体积的比值)，单位f；S_oi为在纯油层中对应地层总孔隙度φ_t的原始含油饱和度(在纯油层中，指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样总孔隙体积的比值)，并有S_oi＝1-S_wi，单位f；S_oie为在纯油层中对应地层有效孔隙度φ的有效原始含油饱和度(在纯油层中，指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样有效孔隙体积的比值)，并有S_oie＝1-S_wie，单位f；S_o为在含可动水油层中对应地层总孔隙度φ_t的含油饱和度(在含可动水油层中，指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样总孔隙体积的比值)，并有S_o＝1-S_w，单位f；S_oe为在含可动水油层中对应地层有效孔隙度φ的有效含油饱和度(在含可动水油层中，指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样有效孔隙体积的比值)，并有S_oe＝1-S_we，单位f。

更优选地，储集岩孔隙中的石油体积V_f分别为下列情况：纯油层时为V_f＝100A_ohφ_tS_oi；或V_f＝100A_ohφS_oie；含可动水油层时为V_f＝100A_ohφ_tS_o；或V_f＝100A_ohφS_oe。

使用本发明所述的基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，利用计算储集岩孔隙流体体积来计算油藏石油地质储量，实现了储量计算的客观性和合理性。本发明消除了原有容积法储量公式本身产生的***误差，提高了探明石油地质储量计算精度。

附图简要说明

图1为饱和砂岩油藏地层脱气原油密度与地层油密度关系示意图；

图2为饱和砂岩油藏原始溶解气油比与与地层油密度关系示意图；

图3为单位岩石体积模型示意图；

图4为饱和砂岩油藏体积系数与原始溶解气油比关系示意图。

具体实施方式

依据本发明所述的一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，利用计算储集岩孔隙流体体积来计算油藏石油地质储量，具有客观、合理、无***误差的优点。该地层岩性、孔隙流体信息采集处理方法和地层测井信息主要基于以下事实进行研究来获得的。

在相同油藏地质条件下，利用地层有效孔隙度和有效含油饱和度(或有效原始含油饱和度)，或利用地层总孔隙度和原始含油饱和度(或含油饱和度)计算储集岩孔隙中的石油体积是恒定的。也就是说，针对某一油藏而言，无论采用地层有效孔隙度还是采用地层总孔隙度计算石油地质储量，只要选用的含油饱和度与地层孔隙度相匹配，计算的石油地质储量是恒定不变的。

本发明采用如下技术方案来计算油藏石油地质储量，即一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，利用计算储集岩孔隙流体体积来计算油藏石油地质储量，其包括以下步骤：

1)利用地质勘探开发设备，可以采集地层岩性、孔隙流体及测井信息；

2)基于采集到的地层岩性数据，通过岩性数据分析设备获得储集岩的地层总孔隙度、地层有效孔隙度、束缚水饱和度、有效含水饱和度、有效束缚水饱和度和含水饱和度；

3)基于采集到的孔隙流体和测井信息，结合岩性数据分析设备获得油层有效厚度和含油面积；

4)基于采集到的地层孔隙流体信息，通过流体分析设备获得原始原油体积系数；

5)根据在步骤2)中获得的储集岩地层总孔隙度、地层有效孔隙度、束缚水饱和度、有效含水饱和度、有效束缚水饱和度和含水饱和度，来获得储集岩孔隙中的石油体积百分比；

在纯油层中：

O_R＝φ_t(1-S_wi)               (1)

或O_R＝φ(1-S_wie)             (2)

或O_R＝φ_tS_oi                 (3)

或O_R＝φS_oie                 (4)

在含可动水油层中：

O_R＝φ_t(1-S_w)                (5)

或O_R＝φ(1-S_we)              (6)

或O_R＝φ_tS_o                  (7)

或O_R＝φS_oe                      (8)

式中O_R-石油体积百分比(指岩样孔隙中的石油所占据的孔隙体积与岩样总体积的比值)，f；φ-地层有效孔隙度(指岩样的有效孔隙体积与岩样总体积的比值)，f；φ_t-地层总孔隙度(指岩样的总孔隙体积与岩样总体积的比值)，f；S_oi-在纯油层中对应地层总孔隙度φ_t的原始含油饱和度，S_oi＝1-S_w1，f；S_oie-在纯油层中对应地层有效孔隙度φ的有效原始含油饱和度，S_oie＝1-S_wie，f；S_o-在含可动水油层中对应地层总孔隙度φ_t的含油饱和度，S_o＝1-S_w，f；S_oe-在含可动水油层中对应地层有效孔隙度φ的有效含油饱和度，S_oe＝1-S_we，f。

6)根据上面得到的石油体积百分比O_R(单位，f)和在步骤3)中获得的油层有效厚度h(单位m)和含油面积A_o(单位km²)，来获得含油储集岩孔隙中的石油体积V_f(单位10⁴m³)；

在纯油层中：

V_f＝100A_ohφ_tS_oi                 (9)

或V_f＝100A_ohφS_oie               (10)

在可动水油层中：

V_f＝100A_ohφ_tS_o                  (11)

或V_f＝100A_ohφS_oe                (12)

7)根据上面得到的石油体积V_f(单位10⁴m³))和在步骤4)中获得的原始原油体积系数B_oi(无因次)，来获得油藏石油地质储量N′(单位10⁴m³)；

在纯油层中：

N′＝100A_ohφ_tS_oi/B_oi            (13)

或N′＝100A_ohφS_oie/B_oi          (14)

在可动水油层中：

N′＝100A_ohφ_tS_o/B_oi             (15)

或N′＝100A_ohφS_oe/B_oi           (16)

为了更进一步详细说明本发明的技术方案，即一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，利用计算储集岩孔隙流体体积来计算油藏石油地质储量，下面详细描述如何得到本发明中采用的地层岩性、孔隙流体和测井信息相关参数。但是本领域技术人员应当清楚，下面对各种相应参数的解释和说明仅仅是示例性的；不应当将本发明限制到具体实施例，本领域技术人员也可以经过创造性劳动，通过其他途径来获得储集岩地层总孔隙度、地层有效孔隙度、束缚水饱和度、有效束缚水饱和度、有效含水饱和度、含水饱和度、含油面积、油层有效厚度和原始原油体积系数等。

1地层参数

1.1岩石孔隙度(或称为，地面孔隙度或岩层孔隙度或地层孔隙度)

岩石孔隙度分有效孔隙度和总孔隙度，有效孔隙度是指岩样的有效孔隙体积与岩样总体积的比值；总孔隙度是指岩样的总孔隙体积与岩样总体积的比值。有效孔隙度又包括地面有效孔隙度和地层有效孔隙度；总孔隙度又包括地面总孔隙度和地层总孔隙度。

(1)地层总孔隙度φ_t

对固结岩石而言，可直接采用岩心孔隙压缩性样品分析结果确定地层总孔隙度；还可根据1986年J.P.Martin等人提出的声波地层因素方程求取地层总孔隙度：

${\mathrm{\φ}}_t=1-{\left(\frac{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ma}}}{\mathrm{\Δt}}\right)}^{1/x}---\left(17\right)$

式中：φ_t-地层总孔隙度，f；Δt-测井声波时差，μs/m；Δt_ma-骨架时差，μs/m；x-岩性系数。

根据固结岩石有限的岩心分析地层总孔隙度φ_t和对应的实测声波时差Δt，由(17)式变形后回归求得骨架时差Δt_ma和岩性系数x。

logΔt＝logΔt_ma-xlog(1-φ_t)                (18)

再根据声波时差Δt，由(17)式计算固结岩石的地层总孔隙度φ_t。

对疏松岩石而言，实验室分析的地面总孔隙度φ_a需要校正为地层总孔隙度，分岩性后的孔隙度校正方程分别为：

细砾状砂岩：

φ_t＝φ_a[0.381+0.619(P_e+1)^-0 1628]          (19)

不等粒砂岩：

φ_t＝φ_a[0.381+0.619(P_e+1)-^0 1169]          (20)

中-粗砂岩：

φ_t＝φ_a[0.381+0.619(P_e+1)^-0 0907]            (21)

中-细砂岩：

φ_t＝φ_a[0.381+0.619(P_e+1)^-0 0675]            (22)

细砂岩：

φ_t＝φ_a[0.381+0.619(P_e+1)^-0 0481]            (23)

粉-细砂岩：

φ_t＝φ_a[0.381+0.619(P_e+1)^-0 0298]            (24)

净上覆岩层压力P_e(单位MPa)可根据样品埋深D，由下式求得：

P_e＝0.01Dρ_b-P_f                               (25)

式中ρ_b-上覆岩石平均密度，取2.30g/cm³；P_f-实测地层孔隙流体压力，MPa。

疏松岩石采用(19)～(25)式即可求得地层总孔隙度φ_t。

(2)地层有效孔隙度φ

在实验室采用煤油法分析的孔隙度为地面有效孔隙度。对固结岩石而言，地层有效孔隙度可采用孔隙压缩性岩心分析结果直接计算石油地质储量；对疏松岩石而言，地面有效孔隙度需经孔隙压缩性研究后由下列方程形式回归求取地层有效孔隙度φ：

φ＝A+Bφ_e                                    (26)

式中：A、B-回归系数；φ_e-实验室分析地面有效孔隙度，f。

1.2含油饱和度

含油饱和度分有效含油饱和度和原始含油饱和度，原始含油饱和度是指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样总孔隙体积的比值；有效含油饱和度是指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样有效孔隙体积的比值。

(1)原始含油饱和度

原始含油饱和度与束缚水饱和度的关系：

S_oi＝1-S_wi                                    (27)

原始含油饱和度利用压汞资料求取。首先利用J(S_w)函数对毛管压力曲线进行分类和平均：

$J\left(S_w\right)=\frac{P_c}{\mathrm{\σ}\cos \mathrm{\θ}}\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\φ}}}---\left(28\right)$

式中：σ，θ和P_c-分别为实验室内的界面张力、接触角和毛管压力；K-砂岩渗透率，mD；φ-地层有效孔隙度，f。

J(S_w)函数确定原始含油饱和度的具体步骤：

第一步，计算每块样品的C值。

对某一样品的毛管压力曲线而言，σ，cosθ，K和φ均为常数。为计算方便，令(28)式中的常数项为C，即：

$C=0.086\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\φ}}}---\left(29\right)$

第二步，计算岩样每个测压点的J(S_w)函数值。

J(S_w)＝CP_c                           (30)

第三步，统计不同饱和度区间的平均汞饱和度、平均J(S_w)函数和平均压力数据。

第四步，以纵坐标表示J(S_w)函数，横坐标表示汞饱和度S_Hg，点上J(S_w)点子。

如果点子集中，说明这些样品同属于一种孔隙结构类型，可以综合为一条代表该类储层的J(S_w)函数曲线。

第五步，求取该类储层的平均毛管压力曲线。

已知该类储层的平均渗透率和平均孔隙度，利用(29)式算出平均

而后将J(S_w)函数曲线上任一含汞饱和度对应的J(S_w)值乘以平均

值的倒数，即可得到该点对应的平均毛管压力值进而得出该类储层的平均毛管压力曲线。

${\stackrel{\‾}{P}}_c=\frac{1}{\stackrel{\‾}{C}}J\left(S_w\right)---\left(31\right)$

第六步，将实验室条件下的平均毛管压力曲线换算为油藏条件下的毛管压力曲线。

在实验室内测量的毛管压力曲线，虽然使用的样品是实际岩心，但非润湿相和润湿相流体不能直接采用油藏条件下的流体，而不同组合的流体界面张力和润湿接触角不同，测得的毛管压力也各不相同。因此无论采用油-水或水银-空气那个***测得的毛管压力曲线，在计算原始含油饱和度时，必须校正为油藏条件下的平均毛管压力曲线。

实验室毛管压力表达式和油藏毛管压力表达式分别为：

$P_c=\frac{2\mathrm{\σ}\cos \mathrm{\θ}}{r}---\left(32\right)$

$P_{\mathrm{cR}}=\frac{{2\mathrm{\σ}}_R\cos {\mathrm{\θ}}_R}{r}---\left(33\right)$

式中：σ，θ和P_c-分别为实验室内的界面张力、接触角和毛管压力；σ_R，θ_R和P_cR-分别为油藏条件下的界面张力、接触角和毛管压力。

由(32)、(33)式联立得：

$P_{\mathrm{cR}}=\frac{{\mathrm{\σ}}_R\cos {\mathrm{\θ}}_R}{\mathrm{\σ}\cos \mathrm{\θ}}{P}_c---\left(34\right)$

将实验室分析的参数(表1为界面张力、接触角实验室分析成果)代入(34)式得：

$P_{\mathrm{cR}}=\frac{P_c}{15.8403}---\left(35\right)$

表1界面张力、接触角实验室分析成果

第七步，将油藏条件下的毛管压力换算为油柱高度。

油藏的毛管压力由油水的重力差来平衡，而毛管压力可表示为：

P_cR＝10^-3H(ρ_wf-ρ_of)g                    (36)

式中：H-油藏的自由水面以上高度，m；g-重力加速度，9.80m/s²。

将(36)式简化后得：

$H=\frac{102.0408P_{\mathrm{cR}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{wf}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{of}}}---\left(37\right)$

式中：P_cR-油藏毛管压力，MPa；ρ_wf、ρ_of-分别为油藏条件下地层水密度和地层油密度，g/cm³。

第八步，求取原始含油饱和度。

将(35)式代入(37)式得：

$H=\frac{6.4418P_c}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{wf}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{of}}}---\left(38\right)$

由(38)式和油藏平均毛管压力曲线即可得到原始含油饱和度与油藏高度关系，进而求得不同油藏高度下的原始含油饱和度和束缚水饱和度。上式中的地层油密度ρ_of和地层水密度ρ_wf采用下列方法求取。

1)地层油密度计算方法

地层油密度是指在原始地层条件下，单位体积石油的质量(g/cm³)。

根据辽河油区已录取的数据，将地面脱气原油密度转换为地层温度下的地层脱气原油密度，从而使地层油密度与地层脱气原油密度具有统一的对比基础，提高了统计分析的相关性。分别建立了不同油藏地质条件下地层油密度统计方程。

饱和砂岩油藏地层油密度统计方程(图1为饱和砂岩油藏地层脱气原油密度与地层油密度关系示意图、图2为饱和砂岩油藏原始溶解气油比与与地层油密度关系示意图)

ρ_of＝1.7527ρ_ot-0.7298，n＝280，r＝0.9380                     (39)

ρ_of＝1.3486-0.3116logR_si，n＝280，r＝0.9962                   (40)

前第三系及高凝油不饱和油藏地层油密度ρ_of统计方程：

ρ_of＝0.7997ρ_ot+0.1855，n＝44，r＝0.90896                     (41)

其中(39)式和(41)式中的地层脱气原油密度ρ_ot(指地层温度t)是通过地面分析20℃时脱气原油密度ρ_o求取：

ρ_ot＝ρ_o+(13.560-0.191ξ)×10^-3-(63.900-0.870ξ)×10^-5t¹⁰²    (42)

ξ＝INT[100(ρ_o-0.8001)]                                       (43)

2)地层水密度计算方法

采用S-K系列方程计算地层水密度ρ_wf：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{wf}}^{\′}=1.02238-2.959\×{10}^{-4}t+5.10\×{10}^{-4}{P}_i-\frac{3.30707+3.3620\×{10}^{-3}{P}_i}{200-t}---\left(44\right)$

当S·C≤12964.28mg/L时：

ρ_wf＝1.00249ρ′_wf+1.3094×10^-6S·C-4.7710×10^-7ρ′_wfS·C-0.00236       (45)

当S·C＞12964.28mg/L时：

ρ_wf＝1.02827ρ′_wf+5.3106×10^-8S·C+6.3135×10^-7ρ′_wfS·C-0.02376       (46)

当Cl^-1≤8000mg/L时：

ρ_wf＝1.00249ρ′_wf+2.1219×10^-6Cl^-1-7.7316×10^-7ρ′_wfCl--0.00236        (47)

当Cl^-1＞8000mg/L时：

ρ_wf＝1.64215ρ′_wf-8.6060×10^-8Cl^-1-1.0231×10^-6ρ′_wfCl^-+0.02788           (48)

式中的地层水矿化度S·C(单位mg/L)为实测值；ρ′_wf为纯水密度(单位g/cm³)；Cl^-1为氯离子浓度(单位mg/L)；地层温度t(单位℃)是根据研究地区的实测地层温度与垂直深度D(单位m)建立的统计方程计算；地层压力P_i(单位MPa)是根据实测地层压力与垂直深度D建立的统计方程计算。

$t=10+\frac{3.2D}{100}---\left(49\right)$

P_i＝a+bD                 (50)

式中a、b是回归系数。

(2)有效含油饱和度

有效含油饱和度与有效含水饱和度关系式为：

S_oe＝1-S_we               (51)

根据原始含油饱和度与有效含油饱和度的关系式求取有效含油饱和度。

储集岩含油体积是指具有工业性开采价值的含油储集岩总体积，为含油面积与油层有效厚度的乘积；而石油体积是指在地层条件下含油储集岩中石油所占据的孔隙体积。石油体积与原始原油体积系数的比值即为地面脱气状态下的石油地质储量。

由单位岩石体积模型(图3为单位岩石体积模型示意图)可推导出地层孔隙中石油体积与地层总孔隙度、地层有效孔隙度及相应饱和度间的关系方程，推导过程如下：

V_ma＝V_sma+V_shma               (52)

V_p＝V_shwi+V_swi+V_sb+V_sf        (53)

V＝V_ma+V_p＝1                  (54)

式中V-单位岩石体积，V＝1m³；V_ma-单位岩石骨架体积，m³；V_p-单位岩石孔隙体积，m³；V_shma-单位岩石泥质骨架体积，m³；V_sma-单位岩石砂岩骨架体积，m³；V_shwi-单位岩石泥质或粘土中的流体体积，m³；V_swi-单位岩石泥质以外无效孔隙中的束缚水体积，m³；V_sb-单位岩石有效孔喉中薄膜水体积，m³；V_sf-单位岩石有效孔喉中可动流体体积，m³；V_f-地层条件下的石油体积，m³。

根据单位岩石体积模型，结合孔隙度定义，建立地层总孔隙度φ_t和地层有效孔隙度φ理论表达式：

${\mathrm{\φ}}_t=\frac{V_p}{V}---\left(55\right)$

$\mathrm{\φ}=\frac{V_{\mathrm{sb}}+V_{\mathrm{sf}}}{V}---\left(56\right)$

对纯油层而言，与地层总孔隙度φ_t对应的束缚水饱和度S_wi理论表达式，以及与原始含油饱和度S_oi的理论关系式为：

$S_{\mathrm{wi}}=\frac{V_{\mathrm{shwi}}+V_{\mathrm{swi}}+V_{\mathrm{sb}}}{V_p}---\left(57\right)$

S_oi＝1-S_wi                  (58)

根据地层总孔隙度和原始含油饱和度可导出对应纯油层石油体积百分比O_R(单位f)：

$O_R=\frac{V_{\mathrm{sf}}}{V}={\mathrm{\φ}}_t(1-S_{\mathrm{wi}})---\left(59\right)$

对纯油层而言，与地层有效孔隙度对应的有效束缚水饱和度S_wie理论表达式，以及与有效原始含油饱和度S_oie的理论关系式为：

$S_{\mathrm{wie}}=\frac{V_{\mathrm{sb}}}{V_{\mathrm{sb}}+V_{\mathrm{sf}}}---\left(60\right)$

S_oie＝1-S_wie                (61)

根据地层有效孔隙度φ和有效原始含油饱和度S_oie可导出对应纯油层石油体积百分比：

$O_R=\frac{V_{\mathrm{sf}}}{V}=\mathrm{\φ}(1-S_{\mathrm{wie}})---\left(62\right)$

由(58)、(59)、(61)、(62)式联立得纯油层地层总孔隙度φ_t与地层有效孔隙度φ理论关系式：

φ_t(1-S_wi)＝φ(1-S_wie)      (63)

或φ_tS_oi＝φS_oie            (64)

对含可动水油层而言，与地层总孔隙度φ_t对应的含水饱和度S_w表达式，以及与含油饱和度S_o和可动水饱和度S_wf等饱和度参数的理论关系式为：

$S_w=\frac{V_{\mathrm{shwi}}+V_{\mathrm{swi}}+V_{\mathrm{sb}}+V_{\mathrm{wf}}}{V_p}---\left(65\right)$

S_o＝1-S_w            (66)

S_w＝S_wi+S_wf         (67)

S_o＝S_oi-S_wf         (68)

式中的含油饱和度S_o可通过实验室岩心分析直接获取。

根据地层总孔隙度φ_t和含油饱和度S_o可导出对应含可动水油层石油体积百分比：

$O_R=\frac{V_{\mathrm{sf}}-V_{\mathrm{wf}}}{V}={\mathrm{\φ}}_t(1-S_w)---\left(69\right)$

对含可动水油层而言，与地层有效孔隙度φ对应的有效含水饱和度S_we定义，以及与有效含油饱和度S_oe和有效可动水饱和度S_wfe等饱和度参数的理论关系式为：

$S_{\mathrm{we}}=\frac{V_{\mathrm{sb}}+V_{\mathrm{wf}}}{V_{\mathrm{sb}}+V_{\mathrm{sf}}}---\left(70\right)$

S_we+S_oe＝1          (71)

S_we＝S_wie+S_wfe      (72)

S_oe＝S_oie-S_wfe      (73)

根据地层有效孔隙度和有效含油饱和度可导出对应含可动水油层石油体积百分比：

$O_R=\frac{V_{\mathrm{sf}}-V_{\mathrm{wf}}}{V}=\mathrm{\φ}(1-S_{\mathrm{we}})---\left(74\right)$

由(66)、(69)、(71)、(74)式联立得含可动水油层地层总孔隙度φ_t与地层有效孔隙度φ理论关系式：

φ_t(1-S_w)＝φ(1-S_we)          (75)

或φ_tS_o＝φS_oe                (76)

1.3油层有效厚度

(1)有效厚度标准确定

分别制定油层划分和夹层扣除标准；以岩心分析资料和测井解释资料为基础，测试资料为依据，在研究岩性、物性、电性与含油性关系后，确定其有效厚度划分的岩性、物性、电性下限标准；储层特征和流体性质相近的多个小型油藏，可分别制定统一的标准；借用邻近油藏下限标准应论证类比依据和标明参考文献；有效厚度标准图版符合率大于80％。

(2)有效厚度划分

以测井解释资料划分有效厚度时，应对有关测井曲线进行必要的井筒环境(如井径变化、泥浆侵入等)校正和不同测井系列的归一化处理；以岩心分析资料划分有效厚度时，油气层段应取全岩心，收获率不低于80％；有效厚度的起算厚度为0.2～0.4m，夹层起扣厚度为0.2m。

(3)计算单元有效厚度取值

计算储量需要取得代表储量计算单元的油层有效厚度。计算单元油层有效厚度取值方法与油田地质条件和井点分布情况有关。归纳起来有两种方法：算术平均和面积权衡。

1)算术平均值

井点分布较均匀的勘探开发区，储量计算单元油层有效厚度采用算术平均值：

$\stackrel{\‾}{h}=\frac{1}{n}\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{h}_k---\left(77\right)$

式中

计算单元有效厚度平均值，m；h_k-第k口井的油层有效厚度，m；n-计算单元井数，口。

2)面积权衡值

井点分布不均匀的评价钻探区，油层有效厚度采用面积权衡值，分以下两种形式：

①等值线面积权衡

将井与井之间的油层厚度视为线性变化，采用直线内插法绘制油层有效厚度等值图。

$\stackrel{\‾}{h}=\left\{\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i\left(\frac{h_i+h_{i+1}}{2}\right)\right\}/\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i---\left(78\right)$

式中A_i-第i条与第i+1条等值线间的含油面积，km²；h_i、h_i+1-第i条与第i+1条等值线的油层有效厚度，m。

②井点面积权衡

这一方法的基础是：单井控制面积为该井至邻井距离二分之一范围内的面积，各井所能控制的面积大小随井距变化而异，每口井所钻遇的油层有效厚度代表该井控制面积内的油层有效厚度。

具体做法：首先将邻近的井点依次连成三角网，然后取锐角三角形的中垂线(钝角三角形取中点连线)划分的单井控制含油面积。油水过渡带厚度取邻井厚度之半，岩性边界至油井距离二分之一处取相邻油井厚度之半，纯油区和油层厚度稳定区域平均油层有效厚度取井点面积权衡值，计算公式为：

$\stackrel{\‾}{h}=\left(\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_k{h}_k\right)/\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_k---\left(79\right)$

式中A_k-第k口井控制的含油面积，km²。

1.4含油面积

已开发探明储量的含油面积，根据生产井静态和动态资料综合圈定。

未开发探明储量的含油面积，各种边界的确定需达到以下条件：

1)用以圈定含油面积的流体界面，应经测井或测试资料，或钻井取心资料证实，或可靠的压力测试资料确定。

2)未查明流体界面的油藏，应以测试证实的最低的出油层(或井段)底界，或有效厚度累计值或集中段高度外推圈定含油面积。

3)油藏断层(或地层)遮挡边界，宜以油层顶(底)面与断层(或地层不整合)面相交的外含油边界圈定含油面积。

4)油藏储层岩性(或物性)遮挡边界，用有效厚度零线或渗透储层厚度线圈定含油面积；未查明边界时以开发井距的1～1.5倍外推划计算线。

5)在储层厚度和埋藏深度等条件下，高分辩率地震解释预测的流体界面和岩性边界，经钻井资料约束解释时，可作为圈定含油面积的依据。

6)在确定的含油边界内，边部油井到含油边界的距离大于3倍开发井距时，可按照油藏开发井距的1～1.5倍外推划计算线。

1.5原始原油体积系数

原始原油体积系数B_oi是指在原始地层条件下的石油体积V_f(单位m³)与地面标准条件下脱气原油体积V_s(单位m³)之比：

$B_{\mathrm{oi}}=\frac{V_f}{V_s}---\left(80\right)$

确定计算单元原油体积系数有三种方法：

一是取样分析法，这是最准确、最有效的方法，但对多数计算单元而言都难以实现。

二是类比法，通过与已知油藏的地质条件和原油性质等相关参数类比分析，直接选择类似油藏的原始原油体积系数，这种方法更适合于欠饱和油藏及特殊类型油藏，当然饱和油藏也适用。

三是经验方程计算法，这种方法不适合特殊类型油藏。

辽河油区依据已录取的数百口井的原油高压物性分析数据，分岩性、分区带建立了原油体积系数统计方程。

①辽河油区饱和砂岩油藏原油体积系数B_oi统计方程：

$B_{\mathrm{oi}}=1+0.01176{\mathrm{\ρ}}_o^{-1622}+0.01589{\left(\frac{D}{1000}\right)}^{327},n=292,r=0.9645---\left(81\right)$

②辽河油区前第三系不饱和油藏原油体积系数B_oi统计方程：

$B_{\mathrm{oi}}=1+0.00169{\mathrm{\ρ}}_o^{-1769}+0.01894{\left(\frac{D}{100}\right)}^{193},n=46,r=0.9107---\left(82\right)$

③西部凹陷潜山(Pt、Ar)油藏原油体积系数B_oi统计方程：

$B_{\mathrm{oi}}=1+0.00073{\mathrm{\ρ}}_o^{-204465}+0.003306{\left(\frac{D}{1000}\right)}^{4287},n=22,r=0.9523---\left(83\right)$

④大民屯凹陷潜山(Pt、Ar)油藏原油体积系数B_oi统计方程：

$B_{\mathrm{oi}}=1+0.00201{\mathrm{\ρ}}_o^{-204465}+0.000707{\left(\frac{D}{1000}\right)}^{4287},n=15,r=0.9544---\left(84\right)$

⑤辽河油区饱和砂岩油藏体积系数B_oi与原始溶解气油比R_si统计方程(图4为饱和砂岩油藏体积系数与原始溶解气油比关系示意图)：

R_si＝321(B_oi-1)^1 02，n＝307，r＝0.9868          (85)

⑥辽河油区前第三系不饱和油藏体积系数B_oi与原始溶解气油比R_si统计方程：

R_si＝280(B_oi-1)^1 02，n＝43，r＝0.9524           (86)

2石油体积及石油地质储量计算

2.1储集岩孔隙中的石油体积V_f(单位10⁴m³)

纯油层储集岩孔隙中的石油体积：

V_f＝100A_ohφ_tS_oi

或V_f＝100A_oh_φS_oie

含可动水油层储集岩孔隙中的石油体积：

V_f＝100A_ohφ_tS_o

或V_f＝100A_ohφS_oe

2.2地面脱气石油地质储量N′

纯油层石油地质储量计算方程：

N′＝100A_ohφ_tS_oi/B_oi

或N′＝100A_ohφS_oie/B_oi

含可动水油层石油地质储量计算方程：

N′＝100A_ohφ_tS_o/B_oi

或N′＝100A_ohφS_oe/B_oi

本发明技术方案中所述方法，经过实际资料验证，取得了明显的效果，具体为：上述系列容积法储量计算方程在辽河油田十个储量计算单元应用后，效果显著，使探明地质储量计算精度在原来基础上提高了6％～21％。下面列举实例加以说明。

实例

在辽河油区优选了10个不同孔隙度、饱和度区间的探明储量计算单元，并根据实际分析的孔隙度、饱和度数据，采用本发明和原来的容积法储量公式计算探明储量，其相对误差为-6.0％～-21.3％，平均为-11.0％(表2)，属***误差。

表2不同孔隙度和饱和度区间计算的地质储量误差分析

如上所述，已经清楚详细地描述了本发明提出的一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法来计算油藏石油地质储量。尽管本发明的优选实施例详细描述并解释了本发明，但是本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出多种修改。

Claims (3)

1.一种基于储集岩岩性参数的地层数据处理方法，包括以下步骤：

1)利用地质勘探开发设备，可以采集地层岩性、孔隙流体及测井信息；

2)基于采集到的地层岩性数据，通过岩性数据分析设备获得储集岩的地层总孔隙度φ_t、地层有效孔隙度φ、束缚水饱和度S_wi、有效含水饱和度S_we、有效束缚水饱和度S_wie和含水饱和度S_w；

3)基于采集到的孔隙流体和测井信息，结合岩性数据分析设备获得油层有效厚度h和含油面积A_o；

4)基于采集到的地层孔隙流体信息，通过流体数据分析设备获得原始原油体积系数B_oi；

5)根据在步骤2)中获得的储集岩地层总孔隙度φ_t、地层有效孔隙度φ、束缚水饱和度S_wi、有效含水饱和度S_we、有效束缚水饱和度S_wie和含水饱和度S_w，来获得储集岩孔隙中的石油体积百分比O_R；

其中，O_R为石油体积百分比，指岩样孔隙中的石油所占据的孔隙体积与岩样总体积的比值(单位f)；

6)根据得到的石油体积百分比O_R(单位f)和在步骤3)中获得的油层有效厚度h(单位m)和含油面积A_o(单位km²)，来获得含油储集岩孔隙中的石油体积V_f(单位10⁴m³)；

7)根据得到的石油体积V_f和在步骤4)中获得的原始原油体积系数B_oi(无因次)，来获得油藏石油地质储量N′(单位10⁴m³)，石油地质储量N′分别为下面几种情形；

对于纯油层：N′＝100A_ohφ_tS_oi/B_oi；或N′＝100A_ohφS_oie/B_oi；

对于含可动水油层：N′＝100A_ohφ_tS_o/B_oi；或N′＝100A_ohφS_oe/B_oi。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于石油体积百分比O_R分别为下列情况：

纯油层为：O_R＝φ_t(1-S_wi)；或O_R＝φ(1-S_wie)；或O_R＝φ_tS_oi；或O_R＝φS_oie；

含可动水油层为：O_R＝φ_t(1-S_w)；或O_R＝φ(1-S_we)；或O_R＝φ_tS_o；或O_R＝φS_oe；

其中，φ为地层有效孔隙度，是指岩样的有效孔隙体积与岩样体积的比值，单位f；φ_t为地层总孔隙度，是指岩样的总孔隙体积与岩样体积的比值，单位f；S_oi为在纯油层中对应地层总孔隙度φ_t的原始含油饱和度(在纯油层中，原始含油饱和度是指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样总孔隙体积的比值)，并有S_oi＝1-S_wi，单位f；S_oie为在纯油层中对应地层有效孔隙度φ的有效原始含油饱和度(在纯油层中，有效原始含油饱和度是指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样有效孔隙体积的比值)，并有S_oie＝1-S_wie，单位f；S_o为在含可动水油层中对应地层总孔隙度φ_t的含油饱和度(在含可动水油层中，含油饱和度是指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样总孔隙体积的比值)，并有S_o＝1-S_w，单位f；S_oe为在含可动水油层中对应地层有效孔隙度φ的有效含油饱和度(在含可动水油层中，有效含油饱和度是指岩样中石油所占据的孔隙体积与岩样有效孔隙体积的比值)，并有S_oe＝1-S_we，单位f。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于储集岩孔隙中的石油体积V_f分别为下列情况：纯油层时为V_f＝100A_ohφ_tS_oi；或V_f＝100A_ohφS_oie；含可动水油层时为V_f＝100A_ohφ_tS_o；或V_f＝100A_ohφS_oe。

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