CN103291287A - 一种孔洞型储层有效性级别测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种孔洞型储层有效性级别测定方法，所述方法包括以下步骤：基于电阻率成像测井识别孔洞型储层；根据地层组分分析模型建立测井响应方程组，并通过所建立的测井响应方程组计算所述孔洞型储层的孔隙度；根据计算出的所述孔洞型储层的孔隙度计算所述孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度；以及基于孔洞型储层有效性级别测定模型以及所述孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度来确定所述孔洞型储层有效性级别。

Description

一种孔洞型储层有效性级别测定方法

技术领域

本发明涉及一种孔洞型储层有效性级别测定方法，更具体地，涉及利用测井计算的累计有效孔隙厚度、平均有效孔隙度对碳酸盐岩、火山岩等非均质孔洞型储层进行有效性级别测定的方法。

背景技术

碳酸盐岩油气藏是全球油气资源的重要组成部分，其常规油气资源约占世界的60%，产量约占50%，是目前油气勘探的热点，同时也是储层测井测定的难点。大量研究证明，储层有效性直接关系到流体的分布与储层产能，准确测定储层有效性是碳酸盐岩储层研究的一项关键内容，因此如何利用测井资料准确进行碳酸盐岩储层有效性测定，进而为油田开发方案的编制提供必要的技术支持已经成为碳酸盐岩储层测井解释测定的基础和关键。

有效储层是指在现有经济、工程技术条件下能够达到工业产能的储层。不同的油田对于储层有效性标准的制定也不尽相同，例如在塔里木油田碳酸盐岩储层深度大于4000m、产量达到日产油10方以上才为工业产能层，而在大庆深层火山岩储层同样深度仅日产气4万方就可以成为有效储层。关于储层有效性级别的确定方案目前主要依据当前的经济、工程技术条件与储层产能情况。现在塔里木油田根据是否采用工程技术与能否获得工业产能的关系将有效储层划分为四类。由于碳酸盐岩储层的强非均质性，储层纵、横向变化大，往往出现测井测定储层有效性、有效性级别判断失误的情况，造成巨大的经济损失，因此准确测定储层的有效性及有效性级别已然成为制约碳酸盐岩油气勘探成败最关键的环节之一，对于减少直接经济损失、储量计算都至关重要。

通过文献调研发现，虽然国内外诸多测井学者已经对碳酸盐岩储层测定做了大量研究工作，并且随着核磁共振、成像测井等测井新技术的广泛应用，对碳酸盐岩的测井测定工作越来越精细，但目前在储层有效性认识问题上，仍然停留在主要依靠孔隙度判断的标准上面，已经很难满足勘探开发的要求，并且众多勘探实践越来越体现出它的局限性，经常导致储层有效性判断错误。究其原因主要是在孔隙度测定的基础上没有展开详细、深入的研究，对碳酸盐岩储层的认识不够***全面、对储层产能的影响因素认识不够全面。

发明内容

因此，本发明致力于一种孔洞型储层有效性级别测定方法，其基本上避免了由于现有技术的限制和缺陷所导致的一个或更多个问题。

为了实现这些目标和其它优点，并且根据本发明的目的，如本文具体实施和广泛描述的，本发明提供了一种孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，包括以下步骤：基于电阻率成像测井识别孔洞型储层；根据地层组分分析模型建立测井响应方程组，并通过所建立的测井响应方程组计算所述孔洞型储层的孔隙度；根据计算出的所述孔洞型储层的孔隙度计算所述孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度；以及基于孔洞型储层有效性级别测定模型以及所述孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度来确定所述孔洞型储层有效性级别，其中，所述孔洞型储层有效性级别测定模型包含n_max个级别，各级别与累计有效孔隙厚度的数值范围和平均有效孔隙度的数值范围具有如下的对应关系：

当n=1时,级别n对应于：(x≤a_n)∩(y≤b_n)；

当1<n<n_max时,级别n对应于：[(x≤a_n)∩(y≤b_n)]∩[(x>a_n-1)∪(y>b_n-1)]；

当n=n_max时,级别n对应于：(x>a_n-1)∪(y>b_n-1)，

其中，n≤n_max，x是累计有效孔隙厚度，y是平均有效孔隙度，a_n是级别n所对应的数值范围中的x的上限值，b_n是级别n所对应的数值范围中的y的上限值。

与前人研究的储层有效性测定的直接或间接技术方法对比，本发明具备两个显著特点：（1）立足于现有成熟的测井系列，资料易于获得，在技术上易于实现；（2）本发明所提出的孔洞型储层有效性级别测定技术，不仅考虑了常规的宏观储层孔隙度参数，而且融入了微观孔隙结构特征参数（排驱压力、平均孔喉半径），其次考虑了储层纵向发育规模对产能的影响，弥补了以往仅依靠单一孔隙度参数表征的不足，有效的将孔隙发育特征及储层发育规模特征结合在一起，实现孔洞型储层有效性级别的测定，为试油方案的制定提供可靠依据，对于油田开发工程具有较高的应用价值。利用该发明处理了塔里木油田新钻15口井资料，经24个孔洞型储层处理结果与试油成果对比，储层有效性级别测定符合率为91.7%，较以前提高了15%左右。

应理解的是，本发明以上的概括描述和以下的具体描述都是示例性和说明性的，并且旨在对如权利要求所保护的本发明提供进一步的解释。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是孔洞型储层典型电成像测井响应特征。

图2是基于Forward测井处理解释软件平台对储层孔隙度、平均有效孔隙度、累计有效孔隙厚度进行定量计算的流程图。

图3是引入试油成果后根据样本数据分布特征划分的4个储层有效性级别区带二维平面图，其中，实心黑色圆点为Ⅱ类储层样本点，实心黑色方框点为Ⅲ类储层样本点，实心黑色菱形点为干层样本点。

图4是塔里木油田X井碳酸盐岩孔洞型储层有效性级别测定成果图，其中，右1道为试油成果，右2道为电成像测井成果，右3道为储层类型，右4道为储层有效性级别，左5道为储层孔隙度、累计有效孔隙厚度、累计有效厚度。

图5是塔里木油田Y井碳酸盐岩孔洞型储层有效性级别测定成果图，其中，右1道为试油成果，右2道为电成像测井成果，右3道为储层类型，右4道为储层有效性级别，左5道为储层孔隙度、累计有效孔隙厚度、累计有效厚度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行详细、清楚地描述。

首先介绍得到本发明的孔洞型储层有效性级别测定模型的具体方法。

基于电成像测井识别储层类型。利用斯伦贝谢公司FMI电阻率成像测井处理成果识别储层类型，孔洞型储层在FMI电成像测井处理成果图上的特征主要表现为“豹斑”状不规则黑色星点分布或黑色孤立的大孔、大洞。如图1所示。

通过在Forward测井处理解释平台上开发储层参数的计算模块，实现了利用常规测井曲线（自然伽马曲线、声波曲线、密度曲线、中子曲线）、地层组分分析模型约束下的储层孔隙度、平均有效孔隙度、累计有效孔隙厚度储层参数计算。如图2所示。

本发明定义了累计有效孔隙厚度、平均有效孔隙度的具体物理意义，即，累计有效孔隙厚度反映储层纵向发育规模程度，平均有效孔隙度表达储层孔隙结构特征，综合反映孔隙度的高低及孔隙连通性的优劣。

对储层孔隙度进行计算所必须的泥质含量通过以下公式（1）和（2）来计算：

$I_{\mathrm{sh}}=\frac{\mathrm{SHLG}-\mathrm{GMNi}}{\mathrm{GMXi}-\mathrm{GMNi}}---\left(1\right)$

$V_{\mathrm{sh}}=\frac{2^{I_{\mathrm{sh}}*\mathrm{GCUR}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}---\left(2\right)$

其中：SHLG为自然伽马或自然电位，GMXi、GMNi分别为纯泥岩处的测井值和纯岩石骨架测井值，GCUR为地区经验系数（对第三纪地层为3.7，对老地层为2，可以由本地区的实际资料统计获得），I_sh为确定泥质含量的中间参数，V_sh为泥质含量。

在地层组分分析模型的指导下，通过求解如下联立的测井响应方程组（3）来计算储层孔隙度：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{\mathrm{mai}}\&CenterDot;{\mathrm{AC}}_{\mathrm{mai}}+V_{\mathrm{sh}}\&CenterDot;{\mathrm{AC}}_{\mathrm{sh}}+\mathrm{\&phi;}\&CenterDot;{\mathrm{AC}}_f=\mathrm{AC}\\ \underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{\mathrm{mai}}\&CenterDot;{\mathrm{DEN}}_{\mathrm{mai}}+V_{\mathrm{sh}}\&CenterDot;{\mathrm{DEN}}_{\mathrm{sh}}+\mathrm{\&phi;}\&CenterDot;{\mathrm{DEN}}_f=\mathrm{DEN}\\ \underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{\mathrm{mai}}\&CenterDot;{\mathrm{CNL}}_{\mathrm{mai}}+V_{\mathrm{sh}}\&CenterDot;{\mathrm{CNL}}_{\mathrm{sh}}+\mathrm{\&phi;}\&CenterDot;{\mathrm{CNL}}_f=\mathrm{CNL}\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中：V_mai为第i种岩石骨架相对体积含量，AC_mai、DEN_mai、CNL_mai分别为第i种岩石骨架的声波、密度、中子测井值，V_sh为泥质含量，AC_sh、DEN_sh、CNL_sh分别为纯泥岩的声波、密度、中子测井值，φ为孔隙度，AC_f、DEN_f、CNL_f分别为孔隙流体的声波、密度、中子测井值，AC、DEN、CNL分别为声波、密度、中子曲线，m是地层组分中岩石骨架部分的组分个数。

在根据测井响应方程组计算出储层孔隙度之后，引入累计有效孔隙厚度表征储层纵向发育规模程度，用平均有效孔隙度表征微观孔隙结构特征及孔隙连通情况。某个深度处采样点的累计有效孔隙厚度、平均有效孔隙度可用以下公式（4）和（5）进行计算：

${\mathrm{\&phi;}}_h=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&phi;}}_j\&times;\mathrm{Rlev}---\left(4\right)$

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&phi;}}=\frac{100*{\mathrm{\&phi;}}_h}{\mathrm{Rlev}\&times;N}---\left(5\right)$

其中：φ_j为有效孔隙度，N表示孔隙度值为有效孔隙度的采样点的个数，Rlev为测井曲线采样间隔，φ_h为累计有效孔隙厚度，

为平均有效孔隙度。有效孔隙度是大于孔洞型储层的孔隙度的下限值的孔隙度。Rlev一般是0.125米，但是Rlev的值不限于此，还可以是0.0625米或0.03125米。

本发明提出在累计有效孔隙厚度、平均有效孔隙度构成的二维平面上进行储层有效性级别测定，其中X坐标轴为累计有效孔隙厚度，Y坐标轴为平均有效孔隙度。本领域技术人员应理解的是，本发明不限于二维平面的实现形式，并且可以是其它直观的形式。在此基础上，本发明引入试油成果作为第三维信息，提出了4级别分类测定方法。本领域技术人员应理解的是，级别的数目并不限于4，并且可以是其它数目。

在根据步骤2计算出累计有效孔隙厚度、平均有效孔隙度之后，引入第三维信息：试油成果，在由累计有效孔隙厚度与平均有效孔隙度构建的二维平面内进行储层有效性级别识别。

具体地，首先将试油层段（X、Y参数）的计算结果（一个试油层段一个X、Y值）做交会图，然后根据试油层段所采取的改造措施和试油日产量的不同，将原来二维平面上的该试油层段点重新标记，例如，如图3所示，某个层段试油，采取工程改造，日产量达到工业产能，就将此储层段在二维平面上对应的点改为黑色圆圈；某个层段试油，采取工程改造，能产出少量油气，但日产量达不到工业产能，就将此储层段在二维平面上对应的点改为黑色方块；某个层段试油，采取工程改造，不能产出油气，就将此储层段在二维平面上对应的点改为黑色菱形。

图3中的样本点来自于塔里木油田14口井23个孔洞型储层，从图中可以看出，在根据试油成果对这些孔洞型储层的样本点在图中的对应点进行重新标记之后，储层有效性级别清晰的处于4个不同的分布区带。Ⅳ区：平均有效孔隙度小于3，累计有效孔隙厚度小于0.4；Ⅲ区：平均有效孔隙度大于3而小于4，累计有效孔隙厚度大于0.4而小于1；Ⅱ区：平均有效孔隙度大于4而小于6，累计有效孔隙厚度大于1而小于4；Ⅰ区：平均有效孔隙度大于6，累计有效孔隙厚度大于4。4个区域的特征明显，可以清楚阐述储层有效性的级别：样本点落在Ⅳ区表明该储层段孔隙度成分少、连通性很差、储层纵向不发育，储层性质多为干层，酸化、压裂措施效果不明显；样本点落在Ⅲ区表明该储层段主要发育小孔隙成分、连通性一般、储层纵向规模发育不大，酸化、压裂措施在一定程度上可以沟通孔隙空间，能够获得一定量油气，但达不到工业产能；样本点落在Ⅱ区表明该储层段大孔隙成分逐渐增多、连通性变好、储层纵向发育一定规模，酸化、压裂措施在很大程度上改善储层连通性能，形成工业产能层；样本点落在Ⅰ区表明该储层段不仅大孔隙成分多、而且连通性好、储层纵向发育规模大，即使不采取任何工程措施，也能达到工业产能，为自然工业产层。由此，得到了根据本发明的实施方式的孔洞型储层有效性级别测定模型。

下面参照图2并结合两种不同的储层段来描述根据本发明的实施方式的对孔洞型储层的有效性级别进行测定的方法。为了简明，对相同的公式和步骤将不再进行具体的描述。

在步骤S1，首先加载测井数据。测井数据取自塔里木盆地塔中地区X、Y井的常规测井成果，斯伦贝谢公司FMI电阻率成像测井处理解释成果。

在步骤S2，进行曲线校正。主要采用人机交互方式对井眼状况不规则或变化、仪器碰撞、遇卡等原因造成的测井曲线局部毛刺、尖峰等现象进行校正。

在步骤S3，对储层类型进行识别。利用斯伦贝谢公司FMI电阻率成像测井处理成果识别储层类型，如图1所示，孔洞型储层在FMI电成像测井处理成果图上的特征主要表现为“豹斑”状不规则黑色星点分布或黑色孤立的大孔、大洞。

在步骤S4，利用公式（1）和（2）来计算泥质含量。

在步骤S5，根据所计算出的泥质含量并结合岩心分析资料，在地层组分分析模型的指导下，通过建立并求解如公式（3）所示的方程组来计算储层孔隙度。

在步骤S6和S7，根据计算出的孔洞型储层的孔隙度，利用上述的公式（4）和（5）来计算孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度。

在步骤S8，利用所建立的如图3所示的孔洞型储层有效性级别测定模型，根据所计算出的孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度，并结合试油成果，对孔洞型储层的有效性级别进行综合测定。

在带有储层有效性级别区带划分的二维平面基础上，给出储层有效性级别测定结果。在图4和图5中，右2道为电成像测井成果，右3道为储层类型，右4道为储层有效性级别，左5道为储层孔隙度、累计有效孔隙厚度、累计有效厚度计算结果，右1道为试油成果。

对于图4中所示的5031m至5074m的储层段，根据测井数据所计算出的累计有效孔隙厚度为0.76m，平均有效孔隙度为3.1%，根据图3所示的储层有效性级别测定标准综合测定为Ⅲ类储层。由该层段的试油成果可见，采取工程改造技术，日产油8.2方、日产水0.2方，产出一定油气，但未达到工业产能，据此测定为Ⅲ类储层。因此，与根据本发明的孔洞型储层有效性级别测定模型所得到的测定结果相一致。

对于图5中所示的6649m至6661.6m的储层段，根据测井数据所计算出的累计有效孔隙厚度为0.25m，平均有效孔隙度为2.1%，根据图3所示的储层有效性级别测定标准综合测定为Ⅳ类储层；试油成果可见，采取工程改造技术，试油未出油气，据此测定为Ⅳ类储层。因此，与根据本发明的孔洞型储层有效性级别测定模型所得到的测定结果相一致。

前述的实施方式和优点只是示例性的，并不被解读为对本公开的限制。该说明书旨在用于说明，并不限制权利要求的范围。许多替代、修改以及变化对于本领域技术人员而言将是明显的。可以通过各种方式对本文所描述的示例性实施方式的特征、步骤、方法以及其它特点进行组合，以获得附加的和/或另选的示例性实施方式。

在不脱离本发明的特征的情况下，现有的特征可以实现为各种形式，还应当理解的是，除非另有说明，否则以上描述的实施方式不被以上描述的任何细节所限定，而应在由所附权利要求所限定的范围内进行宽广的解释，因此所附权利要求旨在包括落入权利要求的范围或这种范围内的等同物的所有的改变和修改，或者这种界限和范围的等效物包括在附加的权利要求中。

Claims (8)

1.一种孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于电阻率成像测井识别孔洞型储层；

根据地层组分分析模型建立测井响应方程组，并通过所建立的测井响应方程组计算所述孔洞型储层的孔隙度；

根据计算出的所述孔洞型储层的孔隙度计算所述孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度；以及

基于孔洞型储层有效性级别测定模型以及所述孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度来确定所述孔洞型储层有效性级别，

其中，所述孔洞型储层有效性级别测定模型包含n_max个级别，各级别与累计有效孔隙厚度的数值范围和平均有效孔隙度的数值范围具有如下的对应关系：

当n=1时,级别n对应于：(x≤a_n)∩(y≤b_n)；

当1<n<n_max时,级别n对应于：[(x≤a_n)∩(y≤b_n)]∩[(x>a_n-1)∪(y>b_n-1)]；

当n=n_max时,级别n对应于：(x>a_n-1)∪(y>b_n-1)，

其中，n≤n_max，x是累计有效孔隙厚度，y是平均有效孔隙度，a_n是级别n所对应的数值范围中的x的上限值，b_n是级别n所对应的数值范围中的y的上限值。

2.根据权利要求1所述的孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，在计算所述孔洞型储层的孔隙度的步骤中，计算泥质含量，并根据计算出的泥质含量来求解测井响应方程组。

3.根据权利要求2所述的孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，通过以下公式计算泥质含量：

$I_{\mathrm{sh}}=\frac{\mathrm{SHLG}-\mathrm{GMNi}}{\mathrm{GMXi}-\mathrm{GMNi}}$ 和 $V_{\mathrm{sh}}=\frac{2^{I_{\mathrm{sh}}*\mathrm{GCUR}}-1}{2^{\mathrm{GCUR}}-1}$

其中，SHLG为自然伽马或自然电位，GMXi、GMNi分别为纯泥岩处的测井值和纯岩石骨架测井值，GCUR为地区经验系数，I_sh为确定泥质含量的中间参数，V_sh为泥质含量。

4.根据权利要求1所述的孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，所述测井响应方程组为：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{\mathrm{mai}}\&CenterDot;{\mathrm{AC}}_{\mathrm{mai}}+V_{\mathrm{sh}}\&CenterDot;{\mathrm{AC}}_{\mathrm{sh}}+\mathrm{\&phi;}\&CenterDot;{\mathrm{AC}}_f=\mathrm{AC}\\ \underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{\mathrm{mai}}\&CenterDot;{\mathrm{DEN}}_{\mathrm{mai}}+V_{\mathrm{sh}}\&CenterDot;{\mathrm{DEN}}_{\mathrm{sh}}+\mathrm{\&phi;}\&CenterDot;{\mathrm{DEN}}_f=\mathrm{DEN}\\ \underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{\mathrm{mai}}\&CenterDot;{\mathrm{CNL}}_{\mathrm{mai}}+V_{\mathrm{sh}}\&CenterDot;{\mathrm{CNL}}_{\mathrm{sh}}+\mathrm{\&phi;}\&CenterDot;{\mathrm{CNL}}_f=\mathrm{CNL}\end{array}\right.$

其中：V_mai为第i种岩石骨架相对体积含量，AC_mai、DEN_mai、CNL_mai分别为第i种岩石骨架的声波、密度、中子测井值，V_sh为泥质含量，AC_sh、DEN_sh、CNL_sh分别为纯泥岩的声波、密度、中子测井值，φ为所述孔洞型储层的孔隙度，AC_f、DEN_f、CNL_f分别为孔隙流体的声波、密度、中子测井值，AC、DEN、CNL分别为声波、密度、中子曲线，m是地层组分中岩石骨架部分的组分个数。

5.根据权利要求1所述的孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，通过以下公式来计算所述孔洞型储层的累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度：

${\mathrm{\&phi;}}_h=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&phi;}}_j\&times;\mathrm{Rlev}$ 和 $\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&phi;}}=\frac{100*{\mathrm{\&phi;}}_h}{\mathrm{Rlev}\&times;N}$

其中：φ_j为有效孔隙度，N表示孔隙度值为有效孔隙度的采样点的个数，Rlev为测井曲线采样间隔，φ_h为累计有效孔隙厚度，

为平均有效孔隙度，其中，所述有效孔隙度是大于孔洞型储层的孔隙度的下限值的所述孔洞型储层的孔隙度。

6.根据权利要求5所述的孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，所述测井曲线采样间隔为0.125米、0.0625米或0.03125米。

7.根据权利要求1所述的孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，在所述孔洞型储层有效性级别测定模型中，所述n_max为4，其中，a₁=0.4，a₂=1，a₃=4，b₁=3，b₂=4，b₃=6。

8.根据权利要求7所述的孔洞型储层有效性级别测定方法，其特征在于，

级别1对应于：(x≤0.4)∩(y≤3)；

级别2对应于：[(x≤1)∩(y≤4)]∩[(x>0.4)∪(y>3)]；

级别3对应于：[(x≤4)∩(y≤6)]∩[(x>1)∪(y>4)]；

级别4对应于：(x>4)∪(y>6)，

其中，x是累计有效孔隙厚度，y是平均有效孔隙度。

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