基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法制造技术

本发明专利技术公开了基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，包括：(1)将岩石样品切割为A段、B段和C段，对A段进行岩电实验和核磁共振实验，对B段进行润湿性测量，对C段进行扫描电镜实验；(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系；(3)计算常数C1和C2，C1、C2反映了双重介质储层基质孔隙的孔喉特征和电阻率性质；(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ；(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定溶孔系统的配位数z；(6)确定B′的取值以及获取双重介质储层岩石含水饱和度Sw。本发明专利技术完善了地球物理电法测井的解释方法，弥补了储层岩石电学性质的理论认识以及岩石含水饱和度计算方法上的不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双重介质油气储层岩石电学性质以及储层岩石含水饱和度的计算方法，特别是根据岩石电性实验数据和电法测井数据，实现对油气储层岩石含水饱和度的定量计算，是一种地球物理电法测井数据解释方法。
技术介绍
油气资源主要蕴藏在地下岩层中，这些岩层包括砂岩和碳酸盐岩等。砂岩和碳酸盐岩储层岩石都可以发育成为单一介质或双重介质储层。这里，储层岩石孔隙类型主要有孔隙、裂缝、溶孔三种。在本专利技术中，单一介质指孔隙空间中只有孔隙的岩石，双重介质是指岩石孔隙空间中有孔隙和溶孔两种孔隙类型的岩石，其中仅有孔隙的岩块称为基质岩块。在双重介质中，孔隙存在于岩石基质骨架中，因此本专利技术中的双重介质又可称为基质-溶孔双重介质。不论是单一介质还是双重介质储层，它的油气含量都主要是通过地球物理方法进行探测和计算(石油工业用油气饱和度来度量地下油气含量的多少，饱和度定义为岩石中油气所占的体积与岩石中的有效孔隙体积之比，而油气饱和度等于一减去含水饱和度)。因此，只要测得含水饱和度，就可以得到含油气饱和度，其中应用最广泛的方法是通过电法测井技术结合岩石物理实验进行含油气饱和度评价，该方法获取的储层岩石含油气饱和度数值可应用于油气藏勘探开发的各个阶段。据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5385-2007《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法》和Q/SY1380-2011《特低渗油气藏室内岩石电阻率测定及计算方法空格删掉称重法》，饱和度解释方法大致为：对岩样进行选取、制备、洗油洗盐以及测量岩样的孔隙度，并进行岩样电阻率实验测量，最后根据常规电测井数据采用饱和度解释模型(阿尔奇公式)来计算含水饱和度。阿尔奇公式表达式如下：F=R0Rw=aφm---(1)]]>I=RtR0=bSwn---(2)]]>式中，F—地层因素，与地层水电阻率无关；I—电阻增大系数；a—与岩性有关的岩性系数；m—胶结指数，与岩石胶结情况和孔隙结构有关的指数；b—与岩性有关的系数；n—饱和度指数；Sw—岩石含水饱和度，小数；φ—岩石孔隙度，小数；Rt—岩石部分饱和地层水(盐水)时的电阻率，单位为欧姆米(Ω·m)；Rw—地层水电阻率，单位为欧姆米(Ω·m)；R0—岩石完全饱和地层水(盐水)时的电阻率，单位为欧姆米(Ω·m)。联立式(1)和式(2)，可以得到岩石含水饱和度计算公式为：Sw=(abRwRtφm)1n---(3)]]>通过阿尔奇公式进行岩电实验结果的拟合，可以得到4个岩电参数(a，b，m，n)。将这4个参数代入式(3)中，并结合常规电阻率测井得到的Rt和水分析资料得到的Rw，即可求出油气储层的含水饱和度。对阿尔奇公式的质疑主要来自两个方面：1)阿尔奇公式是通过拟合均质砂岩等单一介质的岩电实验数据得到的，均质单一介质的岩电实验结果显示I-Sw双对数之间的关系是直线关系，而许多非均质性较强的单一介质和双重介质储层岩石的岩电实验结果显示出I-Sw关系在双对数坐标下并非一条直线(即“非阿尔奇”现象)。阿尔奇公式不适用于这些类型的岩石，这时采用该模型与方法计算的含水饱和度将与实际不符；2)当含水饱和度Sw为100％时，岩石电阻率应该与岩石100％完全饱和水时电阻率相等(即Rt＝R0)，但是根据式(2)可以得到Rt＝bR0。同理当岩石孔隙度接近1(当作一个水箱)，此时岩石100％完全饱和水时的电阻率应该与地层水电阻率相等(即R0＝Rw)，但是根据式(1)将得到R0＝aRw。显然，当参数a和b不为1时，式(1)和式(2)是不符合逻辑的，且这个经验公式中各个参数也没有明确的物理意义。通常情况下，碳酸盐岩的a和b都不等于1，I-Sw双对数关系也不是直线关系。综上所述，通过阿尔奇公式来计算岩石含水饱和度的方法在理论和逻辑上都存在诸多缺陷，导致其对碳酸盐岩的电法测井适应性较差，即用于碳酸盐岩油气饱和度解释时会产生较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，该方法完善了地球物理电法测井的解释方法和技术，弥补和解决了现有技术中储层岩石电学性质的理论认识以及岩石含水饱和度计算方法上的不足。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。据文献(Y.B.Tang等.Anewelectricalformationfactormodelforbimodalcarbonates:Numericalstudiesusingdual-porepercolationnetwork.GeophysicalJournalInternational,2015,doi:10.1093/gji/ggv073)，基质-溶孔双重介质100％完全饱和地层水时的地层因素F为：1F=C(rHl)2(z-zc)γ+10.6Fm---(4)]]>式中，γ＝1.2903+0.045527σ+0.8239σ2rH—溶孔水力半径，溶孔孔隙体积Vp与溶孔内表面积Ap比值的二倍(rH＝2Vp/Ap)，单位为微米；Vp—溶孔孔隙空间体积，单位为微米立方；Ap—溶孔孔隙空间表面积，单位为微米平方；l—溶孔孔喉长度，单位微米；z—溶孔平均配位数，描述溶孔的连通性；zc—临界配位数，三维孔隙空间中zc＝1.5；C—与溶孔孔隙形状和溶孔孔喉半径分布有关的系数；γ—与溶孔孔喉半径分布有关的系数；σ—溶孔孔喉半径变异系数，即溶孔的孔喉半径分布标准偏差除以溶孔孔喉半径的平均值；Fm—基质地层因素。由于岩石的电阻率取决于地层水(盐水)所占据孔隙空间的连通性和其孔喉半径及半径的频率分布，采用参考文献(M.Li等.Poreconnectivity,electricalconductivity,andpartialwatersaturation:Networksimulations,JournalofGeophysicalResearch,2015,doi:10.1002/2014JB011799)中的方法，可推导出双重介质部分饱和地层水时的视地层因素Fw。本专利技术中双重介质部分饱和地层水时，双重介质的溶孔系统也部分饱和地层水，而基质中完全饱和地层水(因基质孔隙很小，油较难侵入基质孔隙空间)，此时双重介质的视地层因素Fw计算公式可写成如下形式：1Fw=Cw(rHwl)2(zw-zc)γw+10.6Fm---(5)]]>式中，γw=1.2903+0.045527σw+0.8239σw2]]>rHw—地层水所占据溶孔孔隙空间的溶孔孔隙体积Vpw与水所占据的溶孔内表面积Apw比值的二倍(rHw＝2Vpw/Apw)，单位为微米；Vpw—地层水所占据的溶孔孔隙空间体积，单位为微米立方；Apw—地层水占据的溶孔孔隙空间表面积，单位为微米平方；zw—地层水所占据溶孔孔隙空间的配位数(水相配位数)，描述地层水在溶孔系统中的连通性；Cw、γw—与地层水在溶孔孔隙空间中的分布有关的系数；σw—地层水所占据溶孔孔隙空间的孔喉半径变异系数。再根据电阻增大系数的定义(I＝Fw/F)，得到双重介质电阻增大系数为：I=FwF=C(rHl)2(z-zc)γ+10.6FmCw(rHwl)2(zw-zc)γw+10.6Fm-本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，依次包括以下步骤：(1)对岩石样品进行制备、洗油洗盐、测量孔隙度、配置地层水，并切割为A段、B段和C段，对A段岩样进行岩电实验，得到岩样地层因素F、电阻增大系数I与含水饱和度Sw双对数关系曲线，对A段岩样进行核磁共振实验，得到岩样的T2谱，获取基质地层因素Fm；对B段岩样进行润湿性测量；对C段进行扫描电镜实验；(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系，该函数关系如下：F=φ-m=φ-(x1φ+y1)]]>式中，m为岩石胶结指数，x1、y1为拟合系数；(3)计算常数C1和C2，C1、C2反映了双重介质储层基质孔隙的孔喉特征和电阻率性质；(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ；(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定溶孔系统的配位数z；(6)通过网络模拟计算并确定B′的取值以及获取双重介质储层岩石含水饱和度Sw。

【技术特征摘要】
1.基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，依次包括以下步骤：(1)对岩石样品进行制备、洗油洗盐、测量孔隙度、配置地层水，并切割为A段、B段和C段，对A段岩样进行岩电实验，得到岩样地层因素F、电阻增大系数I与含水饱和度Sw双对数关系曲线，对A段岩样进行核磁共振实验，得到岩样的T2谱，获取基质地层因素Fm；对B段岩样进行润湿性测量；对C段进行扫描电镜实验；(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系，该函数关系如下：F=φ-m=φ-(x1φ+y1)]]>式中，m为岩石胶结指数，x1、y1为拟合系数；(3)计算常数C1和C2，C1、C2反映了双重介质储层基质孔隙的孔喉特征和电阻率性质；(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ；(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定溶孔系统的配位数z；(6)通过网络模拟计算并确定B′的取值以及获取双重介质储层岩石含水饱和度Sw。2.如权利要求1所述的基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，其特征在于，所述步骤(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系，过程如下：根据岩石胶结指数m的计算公式：m=-logFlogφ]]>再根据孔隙度φ与胶结指数m间的拟合关系式：m＝x1φ+y1式中，x1、y1为拟合系数，从而得到储层岩石地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系：F=φ-m=φ-(x1φ+y1)]]>式中，m为岩石胶结指数，x1、y1为拟合系数。3.如权利要求1所述的基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，其特征在于，所述步骤(3)计算常数C1和C2，包括以下内容：根据步骤(1)得到的岩样的基质地层因素Fm和地层因素F，采用下式计算C1和C2：C1=(1F-10.6Fm)/1F]]>C2=10.6Fm/1F.]]>4.如权利要求1所述的基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，其特征在于，所述步骤(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ，过程如下：根据步骤(1)核磁共振实验测得的岩样T2谱数据，将其转化为孔喉半径频率分布图，以频率分布图中双峰曲线凹处中间点为基质孔隙与溶孔孔隙的分界点，计算溶孔系统的孔喉半径变异系数σ，即溶孔的孔喉半径分布标准偏差除以溶孔孔喉半径的平均值。5.如权利要求1所述的基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，其特征在于，所述步骤(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李闽，唐雁冰，赵金洲，肖文联，王颖，李晓，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51