CN116956643B - 一种烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法 - Google Patents

一种烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法，沿烃源岩纵向/横向均匀间隔距离取样，基于样本的三维数据计算得到各个样本的特征参数；基于各样本的特征参数与烃源岩非均质性表征的关联方向，采用不同的归一化方法对特征参数归一化处理；根据灰色关联度方法确定各个特征参数对烃源岩非均质性的权重系数，加权求和得到定量表征结果。本发明能够定量描述烃源岩在地层中的分布特征，为烃源岩的开发利用提供参考。

Description

一种烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法
技术领域
本发明涉及非均质储层定量表征技术领域，特别是涉及一种烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法。
背景技术
在烃源岩中常见到微细的层理或纹理构造,它们或是由不同的岩性组成,或由不同的颜色构成，在对这些不同岩性和颜色的微细纹层进行地球化学测试时,发现有机碳等指标差异较大,有时会相差两个数量级之多。有机质的这种不均匀分布给烃源岩的质量评价带来了严重影响。这是因为在资源预测或评价时,往往以有限的样品代表整套厚层烃源岩,掩盖了有机质丰度高或低层的贡献与影响,甚至还可能得出错误的结论。
现有技术中，研究储层层间非均质性，大多数采用单项参数评价储层层间差异，如分层系数、砂岩密度、层间渗透率变异系数等，或者将各层的储层参数罗列起来进行比较，这些方法从一定角度来讲，是反映了储层层间非均质性，但也存在一些不足之处：一是未将这些参数有机地结合起来，因为一个储层参数只能从一个方面反映储层的特性，而要全面的、科学地评价储层，仅根据一个相对独立的参数进行评价是不够严谨的；二是缺乏“量”的概念，不能准确定量储层层间差异。
当前对油田开发的地质研究，正在向精细化、定量化方向发展，因此，有必要对传统的方法进行丰富发展，定量评价储层层间非均质性，更好为油田勘探开发提供科学依据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法，结合多种特征参数对烃源岩储层进行非均质性定量表征，为油气资源整体开采提供参考依据，具体方案如下：
一种烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法，所述方法包括：
沿烃源岩纵向/横向均匀间隔距离取样，基于样本的三维数据计算得到各个样本的特征参数；所述特征参数包括烃源岩样本的孔隙度、渗透率、渗透率变异系数、渗透率突进系数、渗透率级差、以及有效厚度。
所述三维数据至少包括样本的弯曲毛细管束的总孔隙体积、累积孔隙数、孔隙直径、毛细管束的直径、三维空间中大于截止值的孔隙空间的分形维数、三维空间中大于截止值的孔隙空间的弯曲分形维数、以及可动流体饱和度。
进一步地，其计算过程包括：
步骤S1：计算烃源岩各个样本的孔隙度；所述孔隙度是弯曲毛细管束的总孔隙体积VW与三维空间孔隙长度LP的函数；
式中，为烃源岩中的多孔介质在三维空间中的孔隙度，/>为弯曲毛细管束的总孔隙体积，/>为孔隙的最大直径，/>为孔隙的最小直径，W1为三维空间中大于截止值的孔隙空间的分形维数，W2是三维空间中大于截止值的孔隙空间的弯曲分形维数。
孔隙长度LP的计算式为：。
步骤S2：计算烃源岩各个样本的渗透率；
式中，Q为可动流体的饱和度；
式中，W为三维空间中实际流体流线的弯曲分形维数。
步骤S3：计算各个样本的渗透率变异系数KB、渗透率突进系数KT和渗透率级差KS；所述渗透率变异系数KB是度量储层渗透率变化的程度，所述渗透率级差KS是表征储层渗透率两极分化的程度，所述渗透率突进系数KT是表征渗透率最大值超过平均水平的程度。
渗透率变异系数
式中，n为样本数量，,/>为所有样本的渗透率的平均值。
渗透率突进系数，式中，/>为所有样本的最大渗透率，/>为所有样本的最小渗透率。
渗透率级差。
步骤S4：计算烃源岩各个样本的有效厚度H；则样本的有效厚度为：
式中，为h为样本厚度，将样本按照横向和纵向的垂直交叉网格划分为小块，m为含油斑的网格数量，M为总网络数量为，m1表示在同一水平面方向含油斑的网格占比大于预设值的网格数量。
进一步地，基于各样本的特征参数与烃源岩非均质性表征的关联方向，采用不同的归一化方法对特征参数归一化处理。
所述基于各样本的特征参数与烃源岩非均质性表征的关联方向，采用不同的归一化方法对特征参数归一化处理，获得各个特征参数的归一化结果。
孔隙度和渗透率均与非均质特征呈负相关，其值越大代表烃源岩纵向/横向的非均质性越差，采用反向的归一化公式：
渗透率变异系数、渗透率突进系数和渗透率级差正向反映烃源岩纵向/横向的非均质性，值越大代表强非均质性越强，采用正向归一化公式：
有效厚度反映了烃源岩纵向/横向的储集能力，采用最大值标准化的方法进行归一化：
。
进一步地，根据灰色关联度方法确定各个特征参数对烃源岩非均质性的权重系数，加权求和得到定量表征结果。
所述根据灰色关联度方法确定各个特征参数对烃源岩非均质性的权重系数，加权求和得到定量表征结果，包括：
步骤S6：将归一化后的各个样本按照特征参数分类组成序列，选取渗透率级差作为母序列，其他5个样本序列作为子序列，记序列为，母序列记为/>，其中，n为样本数。
步骤S7：计算母序列与子序列之间各个元素的关联系数；
式中，为各个子序列与母序列中各个元素之间的差值的绝对值：
是各个元素之间的差值的绝对值的最小值，/>是各个元素之间的差值的绝对值的最大值，/>为分辨系数，取0.55。
步骤S8：计算母序列与子序列之间的关联度，得到各特征参数在烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征中的权重，加权求和得到定量表征结果。
母序列与各个子序列之间的关联度：
根据关联度，计算各个特征参数的权重：
加权求和得到定量表征结果Y：
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
本发明公开的烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法，综合多种特征参数，采用不同的归一化方法对特征参数进行处理，根据灰色关联度方法确定各个特征参数对烃源岩非均质性的权重系数进而获得定量结果，该方法简单、合理而有效，能够十分直观的反应烃源岩储层的非均质性。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例
本实施例提供一种烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法，包括：
沿烃源岩纵向/横向均匀间隔距离取样，基于样本的三维数据计算得到各个样本的特征参数；特征参数包括烃源岩样本的孔隙度、渗透率、渗透率变异系数、渗透率突进系数、渗透率级差、以及有效厚度。
三维数据至少包括样本的弯曲毛细管束的总孔隙体积、累积孔隙数、孔隙直径、毛细管束的直径、三维空间中大于截止值的孔隙空间的分形维数、三维空间中大于截止值的孔隙空间的弯曲分形维数、以及可动流体饱和度。
需要说明的是，所述纵向是指垂直于地面向下的方向，所述横向是指地下特定深度点位的与水平面平行方向。
基于样本的三维数据计算得到各个样本的特征参数，其计算过程包括以下步骤：
步骤S1：计算烃源岩各个样本的孔隙度；孔隙度是弯曲毛细管束的总孔隙体积VW与三维空间孔隙长度LP的函数；
式中，为烃源岩中的多孔介质在三维空间中的孔隙度，VW为弯曲毛细管束的总孔隙体积，/>为孔隙的最大直径，/>为孔隙的最小直径，w1为三维空间中大于截止值的孔隙空间的分形维数，w2是三维空间中大于截止值的孔隙空间的弯曲分形维数。
需要说明的是，烃源岩储层中往往发育大量的纳米级孔隙，孔径分布非均质性强，孔喉配置关系复杂，并非所有孔隙空间都能参与流体的流动，结合分形几何理论来定量表征孔隙空间分布非均质性，分形几何的定量评价参数用分形维数来表示，它可以作为固体表面粗糙度或结构不规则性的指标，分形维数越大，烃源岩孔隙形状越不规则，孔径分布越不均匀，分形维数的范围介于0~3 之间。
孔隙长度LP的计算式为：。
步骤S2：计算烃源岩各个样本的渗透率K；
式中，Q为可动流体的饱和度；
式中，W为三维空间中实际流体流线的弯曲分形维数。
需要说明的是，通过核磁共振烃源岩岩心实验与气水离心结合，可以获取烃源岩的物性参数（孔隙度和渗透率）和可动流体饱和度等参数，烃源岩储层的可动流体主要赋存在大孔隙中，而束缚流体赋存于小孔隙中，在核磁实验中，孔径大小可用截止值来反映，小于截止值对应小孔隙，该部分代表束缚流体，大于截止值则对应大孔隙，代表可动流体。
步骤S3：计算各个样本的渗透率变异系数KB、渗透率突进系数KT和渗透率级差KS；渗透率变异系数KB是度量储层渗透率变化的程度，渗透率级差KS是表征储层渗透率两极分化的程度，渗透率突进系数KT是表征渗透率最大值超过平均水平的程度。
渗透率变异系数
式中，n为样本数量，,/>为所有样本的渗透率的平均值。
渗透率突进系数，式中，/>为所有样本的最大渗透率，/>为所有样本的最小渗透率。
渗透率级差。
步骤S4：计算烃源岩各个样本的有效厚度H；则样本的有效厚度为：
式中，为为样本厚度，将样本按照横向和纵向的垂直交叉网格划分为小块，m为含油斑的网格数量，M为总网络数量为，m1表示在同一水平面方向含油斑的网格占比大于预设值的网格数量。一般认为网格占比大于15%具可开采价值，可以设置预设值为25%或50%。
基于各样本的特征参数与烃源岩非均质性表征的关联方向，采用不同的归一化方法对特征参数归一化处理。
基于各样本的特征参数与烃源岩非均质性表征的关联方向，采用不同的归一化方法对特征参数归一化处理，获得各个特征参数的归一化结果。
孔隙度和渗透率均与非均质特征呈负相关，其值越大代表烃源岩纵向/横向的非均质性越差，采用反向的归一化公式：
渗透率变异系数、渗透率突进系数和渗透率级差正向反映烃源岩纵向/横向的非均质性，值越大代表强非均质性越强，采用正向归一化公式：
有效厚度反映了烃源岩纵向/横向的储集能力，采用最大值标准化的方法进行归一化，以最大有效厚度来代表标准变化的最大值：
根据灰色关联度方法确定各个特征参数对烃源岩非均质性的权重系数，加权求和得到定量表征结果。
根据灰色关联度方法确定各个特征参数对烃源岩非均质性的权重系数，加权求和得到定量表征结果，包括：
步骤S6：将归一化后的各个样本按照特征参数分类组成序列，选取渗透率级差作为母序列，其他5个样本序列作为子序列，记序列为，母序列记为/>，其中，n为样本数。
步骤S7：计算母序列与子序列之间各个元素的关联系数；
式中，为各个子序列与母序列中各个元素之间的差值的绝对值：
是各个元素之间的差值的绝对值的最小值，/>是各个元素之间的差值的绝对值的最大值，/>为分辨系数，取0.55。
步骤S8：计算母序列与子序列之间的关联度，得到各特征参数在烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征中的权重，加权求和得到定量表征结果。
母序列与各个子序列之间的关联度：
根据关联度，计算各个特征参数的权重qj：
加权求和得到定量表征结果Y：
。
例如，在对某烃源岩储层进行研究时，沿纵向均匀间隔距离取样，基于样本的三维数据计算得到各个样本的特征参数，采用本实施例的方法获得关联度为（1.000,0.654,0.437,0.876,0.679,0.455），进一步计算得到各个特征参数的权重qj为（0.2438,0.1596,0.1065,0.2136,0.1656,0.1109）。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (3)

1.一种烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
沿烃源岩纵向/横向均匀间隔距离取样，基于样本的三维数据计算得到各个样本的特征参数；
基于各样本的特征参数与烃源岩非均质性表征的关联方向，采用不同的归一化方法对特征参数归一化处理；
根据灰色关联度方法确定各个特征参数对烃源岩非均质性的权重系数，加权求和得到定量表征结果；
所述特征参数包括烃源岩样本的孔隙度、渗透率、渗透率变异系数、渗透率突进系数、渗透率级差、以及有效厚度;
所述三维数据至少包括样本的弯曲毛细管束的总孔隙体积、累积孔隙数、孔隙直径、毛细管束的直径、三维空间中大于截止值的孔隙空间的分形维数、三维空间中大于截止值的孔隙空间的弯曲分形维数以及可动流体饱和度；
所述基于样本的三维数据计算得到各个样本的特征参数包括：
步骤S1：计算烃源岩各个样本的孔隙度；所述孔隙度是弯曲毛细管束的总孔隙体积与三维空间孔隙长度/>的函数，
；
式中，为烃源岩中的多孔介质在三维空间中的孔隙度，/>为弯曲毛细管束的总孔隙体积，/>为孔隙的最大直径，/>为孔隙的最小直径，/>为三维空间中大于截止值的孔隙空间的分形维数，/>是三维空间中大于截止值的孔隙空间的弯曲分形维数；
孔隙长度的计算式为：/>；
步骤S2：计算烃源岩各个样本的渗透率；
；
式中，为可动流体的饱和度；
；
式中，为三维空间中实际流体流线的弯曲分形维数；
步骤S3：计算各个样本的渗透率变异系数、渗透率突进系数/>和渗透率级差/>；所述渗透率变异系数/>是度量储层渗透率变化的程度，所述渗透率级差/>是表征储层渗透率两极分化的程度，所述渗透率突进系数/>是表征渗透率最大值超过平均水平的程度；
渗透率变异系数；
式中，为样本数量，/>, />为所有样本的渗透率的平均值；
渗透率突进系数，式中，/>为所有样本的最大渗透率，/>为所有样本的最小渗透率；
渗透率级差；
步骤S4：计算烃源岩各个样本的有效厚度；则样本的有效厚度为：
；
式中，为样本厚度，将样本按照横向和纵向的垂直交叉网格划分为小块，/>为含油斑的网格数量，/>为总网络数量，/>表示在同一水平面方向含油斑的网格占比大于预设值的网格数量。
2.根据权利要求1所述的烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法，其特征在于，所述基于各样本的特征参数与烃源岩非均质性表征的关联方向，采用不同的归一化方法对特征参数归一化处理，获得各个特征参数的归一化结果，包括：
孔隙度和渗透率均与非均质特征呈负相关，其值越大代表烃源岩纵向/横向的非均质性越差，采用反向的归一化公式：
；
渗透率变异系数、渗透率突进系数和渗透率级差正向反映烃源岩纵向/横向的非均质性，值越大代表非均质性越强，采用正向归一化公式：
；
有效厚度反映了烃源岩纵向/横向的储集能力，采用最大值标准化的方法进行归一化：
。
3.根据权利要求2所述的烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征方法，其特征在于，所述根据灰色关联度方法确定各个特征参数对烃源岩非均质性的权重系数，加权求和得到定量表征结果，包括：
步骤S6：将归一化后的各个样本按照特征参数分类组成序列，选取渗透率级差作为母序列，其他5个样本序列作为子序列，记序列为，母序列记为/>，其中，/>为样本数；
步骤S7：计算母序列与子序列之间各个元素的关联系数；
;
式中，为各个子序列与母序列中各个元素之间的差值的绝对值：
;
是各个元素之间的差值的绝对值的最小值，/>是各个元素之间的差值的绝对值的最大值，/>为分辨系数，取0.55；
步骤S8：计算母序列与子序列之间的关联度，得到各特征参数在烃源岩纵向/横向非均质特征定量表征中的权重，加权求和得到定量表征结果；
母序列与各个子序列之间的关联度：
；
根据关联度，计算各个特征参数的权重：
；
加权求和得到定量表征结果：
。
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