CN104991280B - 一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法及装置 - Google Patents
一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法及装置，其中，方法包括：建立核磁共振横向弛豫时间分布数据和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式；选取目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据；根据目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据获得地层孔隙度；利用目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据获得目标层段的孔喉半径分布数据；利用目标层段的孔喉半径分布数据确定目标层段的最大孔喉半径和孔喉半径中值；根据地层孔隙度、最大孔喉半径和孔喉半径中值建立孔喉品质指数；根据孔喉品质指数值对目标层段进行分类，对比不同层段的孔喉品质指数差异，选择值大的处理层段作为射孔层段。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探技术领域，特别涉及一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法及装置。
背景技术
随着世界能源需求的增加，非常规油气资源越来越受到重视。致密油气是非常规油气资源中比较现实的部分，也是未来油气增储上产的重要接替资源。我国致密油气资源分布广泛，潜力巨大，是目前最具现实意义和勘探开发价值的油气资源。致密油气储层孔渗低、非均质性强，致密油气储层的微观孔喉结构与产能密切相关，储层品质测井定量评价以及储层测井精细分类已经成为提高勘探开发效益的关键。因此，开展致密储层微观孔喉结构研究，提出合理有效的致密储层微观孔喉结构评价与分类方法，对于发现有利勘探目标，有效开展储层品质评价，实现致密油气规模效益开发具有重大意义。
致密储层孔隙结构复杂，储层性质差异大，依靠传统的岩石物理分类方法很难有效地进行储层分类。目前通常依据孔隙度、渗透率等物性特征以及铸体薄片、压汞毛管压力曲线得到的孔隙类型和孔隙结构信息，如面孔率、平均孔径、分选系数、孔隙组合类型、排驱压力可动流体饱和度等来建立储层分类标准，但在没有岩心分析资料时，则难以应用该方法对储层进行有效分类。在实际应用中，通常需要采用测井资料进行储层分类。考虑到岩心压汞实验和铸体薄片周期长且不能应用于地层连续评价，常规的以孔隙度为主的测井评价方法在致密油气储层分类中应用效果不理想，当前缺乏应用测井资料开展致密油气储层微观孔喉结构定量评价及在此基础上优选射孔层段的有效方法。核磁共振测井能连续反映储层孔径分布，如何通过核磁共振测井提取储层微观孔喉信息的表征参数并构建储层微观孔喉结构定量评价参数是致密油气储层品质测井评价的重点，以此为基础，实现致密油气储层分类以及射孔层段优选。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提出一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法及装置，利用核磁共振测井资料计算储层孔喉半径分布，提取微观孔喉信息，构建储层微观孔喉品质指数PTI，实现对致密油气储层微观孔喉结构的定量评价、储层分类与射孔层段优选。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法，包括：
确定岩心样本的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和孔喉半径分布数据，并建立核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式；
选取目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2；
根据目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得地层孔隙度φ；
根据核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式，利用目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得目标层段的孔喉半径分布数据；
利用目标层段的孔喉半径分布数据确定目标层段的最大孔喉半径和孔喉半径中值；
根据地层孔隙度φ、最大孔喉半径和孔喉半径中值建立孔喉品质指数PTI；
根据孔喉品质指数PTI值对目标层段进行分类，对比不同层段的孔喉品质指数PTI差异，选择PTI值大的处理层段作为射孔层段。
优选地，所述核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式为：
其中，A、B、C、D、E为实验室配套实验资料刻度确定；T2为核磁共振横向弛豫时间分布数据，Rpt为孔喉半径分布数据。
优选地，所述地层孔隙度φ的表达式为：
其中，BIN为孔隙度分量个数，即核磁共振T2分布的布点数，Ami为T2分布第i个分量的幅度值。
优选地，所述孔喉品质指数PTI的表达式为：
PTI＝ω1*f1(Rp max)+ω2*f2(Rp50)+ω3*f3(φ)
其中，w1、w2、w3均为权重系数，通过层次分析法确定；Rpmax表示最大孔喉半径，为非润湿相流体进入孔隙网络时最先突入的喉道值；Rp50表示孔喉半径中值，为孔喉半径分布累积频率为50％处所对应的孔喉半径值；f1、f2、f3均为孔喉参数的归一化函数；
min(Rp max)表示研究区最大孔喉半径分布的极小值；max(Rp max)表示研究区最大孔喉半径分布的极大值；min(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极小值；max(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极大值；min(φ)表示研究区孔隙度分布的极小值；max(φ)表示研究区孔隙度分布的极大值。
为实现上述目的，本发明还提供了一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择装置，包括：
关系式建立单元，用于确定岩心样本的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和孔喉半径分布数据，并建立核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式；
核磁共振横向弛豫时间分布数据选取单元，用于选取目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2；
地层孔隙度获取单元，用于根据目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得地层孔隙度φ；
孔喉半径分布数据获取单元，用于根据核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式，利用目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得目标层段的孔喉半径分布数据；
最大孔喉半径和孔喉半径中值获取单元，用于利用目标层段的孔喉半径分布数据确定目标层段的最大孔喉半径和孔喉半径中值；
孔喉品质指数建立单元，用于根据地层孔隙度φ、最大孔喉半径和孔喉半径中值建立孔喉品质指数PTI；
射孔层段选择单元，用于根据孔喉品质指数PTI值对目标层段进行分类，对比不同层段的孔喉品质指数差异，选择孔喉品质指数差异最大的处理层段作为射孔层段。
优选地，所述关系式建立单元建立的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式为：
其中，A、B、C、D、E为实验室配套实验资料刻度确定；T2为核磁共振横向弛豫时间分布数据，Rpt为孔喉半径分布数据。
优选地，所述地层孔隙度获取单元得到的地层孔隙度φ的表达式为：
其中，BIN为孔隙度分量个数，即核磁共振T2分布的布点数，Ami为T2分布第i个分量的幅度值。
优选地，所述孔喉品质指数建立单元获得的孔喉品质指数PTI的表达式为：
PTI＝ω1*f1(Rp max)+ω2*f2(Rp50)+ω3*f3(φ)
其中，w1、w2、w3均为权重系数，通过层次分析法确定；Rpmax表示最大孔喉半径，为非润湿相流体进入孔隙网络时最先突入的喉道值；Rp50表示孔喉半径中值，为孔喉半径分布累积频率为50％处所对应的孔喉半径值；f1、f2、f3均为孔喉参数的归一化函数；
min(Rp max)表示研究区最大孔喉半径分布的极小值；max(Rp max)表示研究区最大孔喉半径分布的极大值；min(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极小值；max(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极大值；min(φ)表示研究区孔隙度分布的极小值；max(φ)表示研究区孔隙度分布的极大值。
上述技术方案具有如下有益效果：本技术方案根据核磁共振横向弛豫时间分布数据计算孔喉半径分布以及地层孔隙度，构建表征储层微观孔喉结构的孔喉品质指数，利用孔喉品质指数实现储层微观孔喉结构参数的定量计算、储层孔喉品质指数定量计算和射孔层段优选，对优选层段进行射孔试油。具有简单、直观、区分度高、可靠性好等优点，具有明显的实际应用效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法流程图；
图2是利用本实施例1分别对两口井的储层微观孔喉品质指数计算结果对比图与射孔层段选择实例；
图3是本发明实施例1提供的一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择装置框图；
图4是本发明实施例2提供的储层微观孔喉品质指数计算模块结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明提出的一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法流程图。包括：
步骤101)：确定岩心样本的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和孔喉半径分布数据，并建立核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式；
步骤102)：选取目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2；
步骤103)：根据目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得地层孔隙度φ；
在步骤103中，所述地层孔隙度φ的表达式为：
其中，BIN为孔隙度分量个数，即核磁共振T2分布的布点数，Ami为T2分布第i个分量的幅度值。
步骤104)：根据核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式，利用目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得目标层段的孔喉半径分布数据；
在步骤104中，所述核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式为：
其中，A、B、C、D、E为实验室配套实验资料刻度确定；T2为核磁共振横向弛豫时间分布数据，Rpt为孔喉半径分布数据。
步骤105)：利用目标层段的孔喉半径分布数据确定目标层段的最大孔喉半径和孔喉半径中值；
步骤106)：根据地层孔隙度φ、最大孔喉半径和孔喉半径中值建立孔喉品质指数PTI；
在步骤106中，所述孔喉品质指数PTI的表达式为：
PTI＝ω1*f1(Rp max)+ω2*f2(Rp50)+ω3*f3(φ)
其中，w1、w2、w3均为权重系数，通过层次分析法确定；Rpmax表示最大孔喉半径，为非润湿相流体进入孔隙网络时最先突入的喉道值；Rp50表示孔喉半径中值，为孔喉半径分布累积频率为50％处所对应的孔喉半径值；f1、f2、f3均为孔喉参数的归一化函数；
min(Rp max)表示研究区最大孔喉半径分布的极小值；max(Rp max)表示研究区最大孔喉半径分布的极大值；min(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极小值；max(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极大值；min(φ)表示研究区孔隙度分布的极小值；max(φ)表示研究区孔隙度分布的极大值。
对于本技术方案来说，步骤106具体包括：
S1：计算权重系数w1、w2、w3。
采用层次分析法，确定权重系数w1、w2、w3。
层次分析法又称AHP构权法(Analytic hierarchy process，简写为AHP)，是将复杂的评价对象排列为一个有序的递阶层次结构的整体，然后在各个评价项目之间进行两两的比较、判断，计算各个评价项目的相对重要性系数，即权重。AHP构权法又分为单准则构权法和多准则构权法，在此介绍单准则构权法及具体步骤。
(1)确定指标的量化标准
层次分析法的核心问题是建立一个构造合理且一致的判断矩阵，判断矩阵的合理性受到标度的合理性的影响。所谓标度是指评价者对各个评价指标(或者项目)重要性等级差异的量化概念。确定指标重要性的量化标准常用的方法有：比例标度法和指数标度法。比例标度法是以对事物质的差别的评判标准为基础，一般以5种判别等级表示事物质的差别。当评价分析需要更高的精确度时，可以使用9种判别等级来评价，见表1。
表1 比例标度值体系表(重要性分数xij)
(2)确定初始权数
初始权数的确定常常采用定性分析和定量分析相结合的方法。具体操作为：根据分析研究的目的、已经建立的评价指标体系和初步确定的指标重要性的量化标准给出各个指标的权重，分别计算各个指标权重的平均数和标准差，通过不断优化得到初始权数。
(3)对初始权数进行处理
第一步，建立判断矩阵A。通过对评价指标的评价，进行两两比较，其初始权数形成判断矩阵A，见下表。判断矩阵A中第i行和第j列的元素xij表示指标xi与xj比较后所得的标度系数。
表2 参数的判断矩阵A
| 指标 | Rpmax | Rp50 | φ |
| Rpmax | 1 | 1/5 | 1/3 |
| Rp50 | 5 | 1 | 3 |
| φ | 3 | 1/3 | 1 |
第二步，计算判断矩阵A中的每一行各标度数据的几何平均数，记作wi。
第三步，进行归一化处理。归一化处理是利用公式计算，依据计算结果确定各个指标的权重系数。
Σwi＝w1+w2+w3＝3.8717
w1＝0.1047
w2＝0.6370
w3＝0.2583
S2：计算孔喉参数的归一化函数f1、f2、f3。
选取工区储层最小和最大的Rpmax、Rp50、φ，即：min(Rp max)、max(Rp max)，min(Rp50)、max(Rp50)，min(φ)、max(φ)，采用下面的公式得到归一化函数f1、f2、f3：
其中：max(Rp max)＝0.75、min(Rp max)＝0.3、max(Rp50)＝0.25、min(Rp50)＝0.1、max(φ)＝12、min(φ)＝4。
S3：计算孔喉品质指数PTI。
根据所述最大孔喉半径Rpmax、孔喉半径中值Rp50和孔隙度φ的权重系数以及归一化函数建立孔喉品质指数PTI，其表达式为：
PTI＝ω1*f1(Rp max)+ω2*f2(Rp50)+ω3*f3(φ)
步骤107)：根据孔喉品质指数PTI值对目标层段进行分类，对比不同层段的孔喉品质指数PTI差异，选择PTI值大的处理层段作为射孔层段。
如图4所示，为本发明提出的一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择装置框图。包括：
关系式建立单元401，用于确定岩心样本的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和孔喉半径分布数据，并建立核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式；
核磁共振横向弛豫时间分布数据选取单元402，用于选取目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2；
地层孔隙度获取单元403，用于根据目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得地层孔隙度φ；
孔喉半径分布数据获取单元404，用于根据核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式，利用目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得目标层段的孔喉半径分布数据；
最大孔喉半径和孔喉半径中值获取单元405，用于利用目标层段的孔喉半径分布数据确定目标层段的最大孔喉半径和孔喉半径中值；
孔喉品质指数建立单元406，用于根据地层孔隙度φ、最大孔喉半径和孔喉半径中值建立孔喉品质指数PTI；
射孔层段选择单元407，用于根据孔喉品质指数PTI值对目标层段进行分类，对比不同层段的孔喉品质指数差异，选择孔喉品质指数差异最大的处理层段作为射孔层段。
对于本实施例来说，利用本技术方案获得的射孔层段进行射孔试油来验证本技术方案的优越性。
通常情况下，所选层段计算的PTI值越大，说明储层孔喉品质越好，储层品质越好。因此，根据PTI值，对储层进行分类(表3)，并优选Ⅰ、Ⅱ类储层作为射孔层段试油开发。
表3 基于储层微观孔喉品质指数PTI的储层分类表
如图2所示，为利用本技术方案获得的A1井的不同层段的孔喉品质指数结果图。如图3所示，为利用本技术方案获得的A2井的不同层段的孔喉品质指数结果图。根据计算结果，A1井45号层、46号层的PTI值分别为0.24～0.57(平均值0.39)、0.14～0.46(平均值0.32)，测井评价结果为差储层(Ⅳ类)。A2井104号层、105号层、106号层的PTI值分布为0.57～0.87(平均值0.73)、0.29～0.66(平均值0.51)、0.51～1.00(平均值0.75)，测井评价104号层、106号层为较好储层(Ⅱ类)，说明A2井104号层、106号层储层品质较好，故优选这两层段进行射孔试油，试油结果为日产油13.35吨，产能较好。
应用本发明方法实现了对储层进行有效分类和射孔层段优选，具有简单、直观、区分度高、可靠性好等优点，具有明显的实际应用效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择方法，其特征在于，包括：
确定岩心样本的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和孔喉半径分布数据，并建立核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式；
选取目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2；
根据目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得地层孔隙度φ；
根据核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式，利用目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得目标层段的孔喉半径分布数据；
利用目标层段的孔喉半径分布数据确定目标层段的最大孔喉半径和孔喉半径中值；
根据地层孔隙度φ、最大孔喉半径和孔喉半径中值建立孔喉品质指数PTI；
根据孔喉品质指数PTI值对目标层段进行分类，对比不同层段的孔喉品质指数PTI差异，选择PTI值大的处理层段作为射孔层段；
其中，所述孔喉品质指数PTI的表达式为：
PTI＝w1*f1(Rpmax)+w2*f2(Rp50)+w3*f3(φ)
其中，w1、w2、w3均为权重系数，通过层次分析法确定；Rpmax表示最大孔喉半径，为非润湿相流体进入孔隙网络时最先突入的喉道值；Rp50表示孔喉半径中值，为孔喉半径分布累积频率为50％处所对应的孔喉半径值；f1、f2、f3均为孔喉参数的归一化函数；
min(Rpmax)表示研究区最大孔喉半径分布的极小值；max(Rpmax)表示研究区最大孔喉半径分布的极大值；min(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极小值；max(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极大值；min(φ)表示研究区孔隙度分布的极小值；max(φ)表示研究区孔隙度分布的极大值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式为：
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<mo>+</mo>
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</mfrac>
</mrow>
其中，A、B、C、D、E为实验室配套实验资料刻度确定；T2为核磁共振横向弛豫时间分布数据，Rpt为孔喉半径分布数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地层孔隙度φ的表达式为：
<mrow>
<mi>&phi;</mi>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>I</mi>
<mi>N</mi>
</mrow>
</munderover>
<msub>
<mi>Am</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
其中，BIN为孔隙度分量个数，即核磁共振T2分布的布点数，Ami为T2分布第i个分量的幅度值。
4.一种基于微观孔喉结构指数的射孔层段选择装置，其特征在于，包括：
关系式建立单元，用于确定岩心样本的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和孔喉半径分布数据，并建立核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式；
核磁共振横向弛豫时间分布数据选取单元，用于选取目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2；
地层孔隙度获取单元，用于根据目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得地层孔隙度φ；
孔喉半径分布数据获取单元，用于根据核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式，利用目标层段的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2获得目标层段的孔喉半径分布数据；
最大孔喉半径和孔喉半径中值获取单元，用于利用目标层段的孔喉半径分布数据确定目标层段的最大孔喉半径和孔喉半径中值；
孔喉品质指数建立单元，用于根据地层孔隙度φ、最大孔喉半径和孔喉半径中值建立孔喉品质指数PTI；
射孔层段选择单元，用于根据孔喉品质指数PTI值对目标层段进行分类，对比不同层段的孔喉品质指数差异，选择孔喉品质指数差异最大的处理层段作为射孔层段；
其中，所述孔喉品质指数建立单元获得的孔喉品质指数PTI的表达式为：
PTI＝w1*f1(Rpmax)+w2*f2(Rp50)+w3*f3(φ)
w1、w2、w3均为权重系数，通过层次分析法确定；Rpmax表示最大孔喉半径，为非润湿相流体进入孔隙网络时最先突入的喉道值；Rp50表示孔喉半径中值，为孔喉半径分布累积频率为50％处所对应的孔喉半径值；f1、f2、f3均为孔喉参数的归一化函数；
min(Rpmax)表示研究区最大孔喉半径分布的极小值；max(Rpmax)表示研究区最大孔喉半径分布的极大值；min(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极小值；max(Rp50)表示研究区孔喉半径中值分布的极大值；min(φ)表示研究区孔隙度分布的极小值；max(φ)表示研究区孔隙度分布的极大值。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述关系式建立单元建立的核磁共振横向弛豫时间分布数据T2和岩心样本孔喉半径分布数据之间的关系式为：
<mrow>
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<mi>p</mi>
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</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，A、B、C、D、E为实验室配套实验资料刻度确定；T2为核磁共振横向弛豫时间分布数据，Rpt为孔喉半径分布数据。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述地层孔隙度获取单元得到的地层孔隙度φ的表达式为：
<mrow>
<mi>&phi;</mi>
<mo>=</mo>
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<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
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2
其中，BIN为孔隙度分量个数，即核磁共振T2分布的布点数，Ami为T2分布第i个分量的幅度值。
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