一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法
【專利摘要】本發明公開了一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法，包括以下步驟：對工區已鉆井的常規錄井、測井資料、巖心、成像測井以及地層綜合評價結果進行全面收集；基于錄井工程參數建立功指數計算模型，擬合出功指數趨勢線；建立功指數比值模型，獲取功指數比值的計算結果，結合監測的錄井工程參數對花崗巖儲集層進行定性識別；構建巖石完整性、儲集層發育程度和巖石穩定性3個儲集層發育表征系數計算模型；建立區域花崗巖儲集層識別與地層儲集性能定量評價標準；完成對新的探區或成熟的探區的儲層儲集性能的定量評價。本方法提高了花崗巖儲集層的識別精度，并且實現了對花崗巖儲層儲集性能的定量優化評價，滿足了實際地質應用中的需要。
【專利說明】一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油天然氣勘探開發【技術領域】，尤其涉及一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法。
【背景技術】
[0002]儲集層評價是油氣勘探開發中的一個重要環節，對于花崗巖地層而言，其儲集層的識別與儲層儲集性能的快速評價對于鉆井安全、開發方案編制等均有重要的指導意義。在過去對儲層儲集性能的評價方法中，測井、錄井采用了多種方式，但均存在自身的局限性:
[0003]目前對于花崗巖儲集層的評價，效果最佳的方法主要有電磁測向儀(EMG-200)、X-射線計算機層析(CT)掃描儀、微Lambda測井、環形聲波測井、全井眼地層微電阻率成像(FMI)、DSI偶極橫波成像儀和井下電視儀(BHTV)等一系列新儀器和新技術，這些方法和設備能測量出儲層裂縫的傾角、走向、寬度、長度，以及裂縫、孔洞的充填程度和視孔隙度等，甚至還能識別出微裂縫及亞微觀裂縫，評價精度完全滿足工程需要。但受成本控制的影響，該類技術往往僅用于工區重點井、關鍵井上，且一旦儀器出現故障，往往會消耗大量的作業時間，嚴重影響作業成本的控制。
[0004]對于常規儲集層評價方法，就錄井而言目前獨立依靠錄井資料判斷花崗巖儲層的方法較少，且研究及應用程度較低，且大多都是借鑒碳酸鹽巖的評價方法，如在深入分析牙輪鉆頭破巖機理后基于錄井工程參數所建立的功指數計算模型，根據該模型的計算結果與功指數趨勢線之間的變化趨勢，可在鉆進過程中實時對花崗巖儲層發育段進行定性識別，其儲集層識別率可達80%，但受鉆井、地質因素的影響，該方法對于儲集層定量評價效果較差，對于儲集層發育程度的評價率低于50%，因此還需進一步改進。
[0005]對測井儲集層評價方法而言，目前常用的主要是通過分析常規測井曲線在儲集層發育段的響應特征來識別儲層，并通過建立儲層物性參數(地層孔隙度、裂縫張開度等)的計算模型，來對地層儲集性能進行全面評價。該類方法就儲層的定性識別方面較錄井方法有較大提升，可達到90 %左右，但對儲集層的定量評價其所需計算參數較多，評價模型受儲集層發育形態影響較大，評價結果往往與現有技術成像測井評價結果誤差較大。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法，本發明在常規測井、錄井資料的基礎上建立相應的花崗巖儲集層評價模型，并引入模糊數學理論通過對模型的不斷改進分析和處理來提高儲集層評價水平，詳見下文描述:
[0007]—種評價花崗巖儲層儲集性能的方法，所述方法包括以下步驟:
[0008]對工區已鉆井的常規錄井、測井資料、巖心、成像測井以及地層綜合評價結果進行全面收集；
[0009]基于錄井工程參數建立功指數計算模型，擬合出功指數趨勢線；建立功指數比值模型，獲取功指數比值的計算結果，結合監測的錄井工程參數對花崗巖儲集層進行定性識別；
[0010]構建巖石完整性、儲集層發育程度和巖石穩定性3個儲集層發育表征系數計算模型；
[0011]建立區域花崗巖儲集層識別與地層儲集性能定量評價標準；
[0012]完成對新的探區或成熟的探區的儲層儲集性能的定量評價。
[0013]所述功指數計算模型具體為:
(Y i? V π
[0014]Wm - Yj+Yj ^+--N-D R Z
b J 4
[0015]其中，Wm為功指數計算值，Yj為鉆壓，R為轉盤轉速，Z為鉆時，N為扭矩，D為鉆頭直徑，a、b分別為區域統計最大鉆壓和統計最大轉速，c為試驗調試數據。
[0016]所述功指數比值模型具體為:
[0017]WB = Wm/WN
[0018]式中，Wb為功指數比值，Wn為功指數趨勢線的值，Wm為功指數計算值，比值小于I即表明為儲層段。
[0019]所述巖石完整性、儲集層發育程度和巖石穩定性3個儲集層發育表征系數計算模型具體為:
(V Y
[0020]Kv=—
\K J
[0021]Rf = E- Ε
Ema
[0022]i?g=Kb.G=8.836A2〔辦
[0023]其中，Kv為巖石完整性系數，Vp為測井得到的縱波聲速，Vr為巖石骨架的理論聲速，Rf為儲層發育程度系數，Effla為巖石骨架的理論楊氏模量，E為計算所得的楊氏模量，Rg為巖石穩定性系數，Vs為測井聲波橫波速度；Kb為巖石的體積模量；G為巖石的剪切模量；Pb為地層密度。
[0024]所述建立區域花崗巖儲集層識別與地層儲集性能定量評價標準具體為:
[0025]I)對工區關鍵井的錄井、測井評價模型所的結果進行數據歸一化處理；
[0026]2)建立模糊評判矩陣；
[0027]3)計算各評價參數的權值；
[0028]4)建立綜合評價參數矩陣；
[0029]5)將測錄井的綜合評價參數與地層最終評價結果進行對比分析，統計得到適用于工區的花崗巖儲集層識別與地層儲集性能快速評價標準。
[0030]本發明提供的技術方案的有益效果是:
[0031 ] I)本發明首次針對花崗巖儲層弓I入功指數評價模型對儲層進行評價，從而實現在鉆井過程中對該類地層的儲集層定性識別。
[0032]2)本發明從花崗巖儲集層發育對巖石自身力學性質的影響出發，創新性的利用巖石力學參數來構建了可表征儲集層發育的儲層發育表征系數，減小了常規測井資料評價花崗巖儲集層多解的問題。
[0033]3)本發明首次提出利用模糊數學的手段有效結合測井、錄井信息，提高了花崗巖儲集層的識別精度，并且實現了對花崗巖儲層儲集性能的定量優化評價，滿足了實際地質應用中的需要。
[0034]4)本發明較高精地層評價儀而言更加節約時間與成本，能夠在新井停鉆后第一時間利用井場常規錄井、測井資料對花崗巖儲層進行評價。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1為基于常規測井、錄井資料評價花崗巖儲層儲集性能的流程圖；
[0036]圖2為錄井功指數儲層識別成果圖；
[0037]圖3為測井儲層評價模型處理成果圖；
[0038]圖4為測錄井綜合評價花崗巖儲層儲集性能成果圖。
【具體實施方式】
[0039]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0040]本發明實施例以常規錄井、測井資料為基礎，依托模糊數學為實施手段對渤海油田某工區花崗巖儲層進行了儲層識別與評價，具體流程見圖1，詳見下文描述:
[0041]101:工區資料分析；
[0042]在對新井進行花崗巖儲集層評價之前，首先需要對工區已鉆井的常規錄井、測井資料、巖心、成像測井以及地層綜合評價結果進行全面收集。
[0043]102:基于錄井工程參數建立功指數計算模型，擬合出功指數趨勢線；建立功指數比值模型，獲取功指數比值的計算結果，結合監測的錄井工程參數對花崗巖儲集層進行定性識別；
[0044]在深入分析了鉆頭在花崗巖儲層鉆進時的做功原理后，基于錄井工程參數可建立功指數計算模型，如式I所示。根據已計算得到的花崗巖儲層段的功指數值即可擬合出功指數趨勢線。
[0045]Wm= Yj+Yj+ 7^--N-D R Z 式 I
Va OJ 4
[0046]其中，Wm為功指數計算值，Yj為鉆壓，R為轉盤轉速，Z為鉆時，N為扭矩，D為鉆頭直徑，a、b分別為區域統計最大鉆壓和統計最大轉速。c為試驗調試數據，具體調試方法為首先選取區域井況較好的井作為目標井，考慮在相同的鉆井工藝條件下，巖石強度相同時，每破碎單位體積的巖石所做的功相近，其功指數值也應相近。因此可在目標井中選取兩段鉆井、地質情況相對穩定且相似的井段，分別假設一系列系數c的值代入這兩個井段計算其功指數值，最后分析兩井段功指數比值，比值最接近I時所對應的c值即為系數c的真值。
[0047]運用式I計算所得的功指數值與功指數趨勢線之間的關系，結合監測的錄井工程參數即可對花崗巖儲集層進行快速定性識別，如圖2所示，功指數值在趨勢線左邊的井段即為儲集層發育的區域，且功指數值偏離趨勢線越遠，儲集層越發育。
[0048]為消除不同井之間的功指數差異，因此引入如式2所示的功指數比值模型，該模型不僅消除了環境的影響因素，還使判別結果更加直觀，經統計認為，該值小于I即表明為儲層段。
[0049]Wb = ffm/ffN 式 2
[0050]式中，Wb為功指數比值，Wn為功指數趨勢線的值，Wm為功指數計算值。
[0051]根據式I和式2，可得到功指數比值的計算結果，將該結果與區域關鍵井的儲集層評價資料進行對比統計，得到如表I所示的功指數儲層評價標準。表I為渤海某油田的花崗巖潛山地層儲集性能功指數評價標準，不同地區，其變化范圍有所不同。
[0052]表I功指數儲集層評價標準
[0053]
~地層儲集性能分類地層特征測井解釋結論功指數比值儲集性能較好溶蝕孔洞、裂縫很發育 I類儲層<λ45~
儲集性能一般裂縫、孔隙較發育 I1、III類儲層 0.45?0.90
儲集性較差和/或非儲層幾乎無裂縫且致密致密層和/或干層 >0.90
[0054]在隨鉆過程中，即可利用式2所得結果，對儲層進行快速識別，并利用表I所示標準對相應儲層進行初步的隨鉆半定量評價。
[0055]圖2中，I號、3號、5號層位功指數值均在功指數趨勢線左邊，且功指數比值均小于1，指示為儲層段，與完鉆測井解釋對比較為吻合；2號、4號、6號層位功指數比值大于1，且功指數較功指數趨勢線明顯靠右，呈明顯的致密層特征，與測井解釋結果一致。
[0056]103:構建巖石完整性、儲集層發育程度和巖石穩定性3個儲集層發育表征系數計算模型；
[0057]基于常規測井資料，根據式3?式6所示的測井巖石力學參數經驗計算公式計算構成儲層發育特征參數所需的巖石力學參數:
[0058]巖石的泊松比(μ):
Atf - 2At2
[0059]μ =~—Ys 式 3
2\Δ ts - Aic J
[0060]巖石的剪切模量(G):
[0061 ] G = Cpb/ At；) χβ 式 4
[0062]巖石的楊氏模量(E):
E = 2G(1 + μ)
[0063]— ph 3At; -4At;式 5
At2 Ar -At2
SSC
[0064]巖石的體積模量(Kb):
(I 4 ?
[0065]Kb=pb -Τ-—Τ ><β 式 6
{At； ?Α? )
[0066]上式中，At。、Ats分別為地層的縱、橫波時差，Pb為地層密度，β為單位換算因子，β = 9.290304Χ107, μ是巖石的泊松比，表征巖石橫向應變與縱向應變的比值，是反映材料橫向變形的彈性常數。
[0067]在計算得到了相關巖石力學參數之后，即可運用式7?式9構建能夠較好反應儲層發育的儲層發育表征系數，即巖石完整性、儲層發育程度和巖石穩定性3個系數，其中在儲層發育段，巖石完整性系數變低，儲層發育程度系數變高，巖石穩定性系數變低，并且在花崗巖儲集層發育處的響應特征見圖3所示。
(V V
[0068]Kv=上式 7
J
E — ε
[0069]Rf -式 8
ma
[0070]Rg =Kb.G=8.836p; {vf V' - -F54 式 9
[0071]其中，Kv為巖石完整性系數，Vp為測井得到的縱波聲速，Vr為巖石骨架的理論聲速，Rf為儲層發育程度系數，Ema為巖石骨架的理論楊氏模量E為計算所得的楊氏模量，Rg為巖石穩定性系數，Vs為測井聲波橫波速度。
[0072]圖3中，I號層位巖石完整性、穩定性系數明顯偏低，儲層發育程度系數較高，表明此段為較好儲層段，后經測井解釋結果證明該段為裂縫發育段，具有較好的儲集性能；2號?4號層段，巖石完整性、穩定性系數增大，儲層發育程度系數減小明顯，指示此類層段儲集性不佳，后測井解釋證明，這3個層位均為致密層。
[0073]104:建立區域花崗巖儲集層識別與地層儲集性能定量評價標準；
[0074]在建立了花崗巖儲集層的測井、錄井評價模型之后(式I?式2，式7?式8)，運用如式10?式13所示的模糊數學計算方法，可以得到I個測錄井綜合評價參數。
[0075]I)參數的歸一化
[0076]由于測井、錄井方法的地質、物理響應機制不同，且不同儀器的各自測量狀態也存在一定的差異，因而造成各參數在量綱、數量級上也存在較為明顯的差異。因此，在對測井、錄井參數進行分析之前，必須根據儲層對各自曲線的響應特征，對其進行歸一化處理，歸一化原則以儲層儲集性越好，其歸一化值趨近于I為原則，即:
Ir=(X-Xma)Z(Xm-Xmn) ^
[0077]ir=1-(z-u(z_-Zmin)式10
[0078]式中，X'為Rf的歸一化值，X"分別為Kv、Rg和Wb的歸一化值，無量綱；Χ為取樣點曲線值；xmin為曲線最小值；xmax為曲線最大值。
[0079]2)權值系數計算
[0080]根據模糊數學原理，計算各參數權值前首先需構成一個評判矩陣，由于本發明選用的為四參數評價模型，因此若假設有η個樣品，則可建立一個4行η列的評判矩陣:
~ Y Y...Y
A11 A12Aln
X91 X” …Xon
[0081]R= - - γ 式 11
A31 A323η
X41 X42...X4n_
[0082]上述四種參數在綜合判斷儲層時，由于其對儲層的敏感程度不完全相同，即響應程度存在差異，因此在定量判識儲層時，需要根據其重要性，進行合理的權重分配，各曲線的權重計算公式為:
ω,= Xij Ij4X^
[0083]< η式 12
wrY,%!n
V π
[0084]式中，(Oij為第i條曲線、第j個取樣點上的權值系數(i = I?4, j = I?η);Xij為評判矩陣中的值；η為某一曲線取樣點的總個數％為第i條曲線的權值系數。
[0085]3)測錄綜合評價參數的建立
[0086]利用式12即可構建出四條儲層判識曲線的權值系數集A = (W1, W2, W3, W4)，按照乘積求和算法，即可求出潛山花崗巖地層每個取樣點的地層測錄綜合評價參數矩陣B:
B 二 A?R
~ Y Y...F ~
a 11 A12Aln
JV2,JV3,W4) ? 21 222n
^31 ^32 …^ 3n
[0087]LX41 義42 …叉4η」式 13
%-xn+w2-x2l+w3-x3l+w4-x4l λ P廣
=^.Χι2+^2.Χ22+^.Χ32+?ν4.Χ42 = B2
,Wl-Xi^w2-X21+W3-X^W4-X4J U.
[0088]式中BiQ = I, 2，..., η)即為每個取樣點上的地層測錄綜合評價參數。
[0089]根據對參數歸一化過程的分析，可知該綜合評價參數值越大，儲層越發育，反之，則儲層越不發育。通過觀察測井綜合評價參數的變化情況，即可有效對儲層進行定性評價。
[0090]105:完成對新的探區或成熟的探區的儲層儲集性能的定量評價。
[0091]對于新的探區，可利用上述方法對儲層進行定性識別，但在較為成熟的探區，可分別對區域關鍵井進行測錄綜合評價參數的計算，再將結果與各自井的成像、巖心等綜合評價結果進行對比統計，得到如表2所示的花崗巖儲層儲集性能定量評價標準，進而對儲層進行更進一步的定量評價。表2為渤海某油田的花崗巖潛山地層儲集性能定量評價標準，不同地區，其變化范圍有所不同。
[0092]表2區域花崗巖儲層儲集性能定量評價標準
[0093]地層儲集性能分類測井解釋結論地層特征測錄井綜合評價參數
^儲集性十分好I類儲層大縫、洞為主>0.605
[0094]
儲集性較好II類儲層大中縫為主、洞少0.515-0.605
儲集性一般III類儲層微細裂縫為主0.315-0.515
儲集性較差IV類儲層和/或致密幾乎無裂縫且致密<0.315
[0095]運用上述計算流程計算新井的測錄井綜合評價參數，做到第一時間對儲層進行定性評價，再利用工區標準對其進行儲層儲集性能定量評價，最終完成評價。
[0096]對新開的井，運用功指數計算方法，首先在鉆進過程中對花崗巖儲集層進行快速初步的識別，在停鉆測井結束之后，在運用上述計算方法獲得該井的測錄井綜合評價參數，利用表2所示評價標準，對花崗巖儲層進行進一步的定性識別與定量評價，結果如圖4所示。圖中“測錄綜合評價”道可用于對儲層的定性評價，該道中的綜合評價系數越大，表明地層儲集性能越好，反之則致密。“儲層發育程度”道主要用于對地層儲集性能的定量評價，該道將儲集性能劃分為I?4四個等級，分別對應表2中的儲集性十分好、較好、一般和較差。可以看出，測錄井綜合評價儲集層的結果與成像測井結果吻合，較常規測井解釋結果精度有明顯提高。如在1653m?1658m，常規測井解釋該段為致密層，但通過測錄綜合評價系數可以看出該段儲集性能較好，與成像測井在該段的高電導結果一致。
[0097]本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
[0098]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 對工區已鉆井的常規錄井、測井資料、巖心、成像測井以及地層綜合評價結果進行全面收集； 基于錄井工程參數建立功指數計算模型，擬合出功指數趨勢線；建立功指數比值模型，獲取功指數比值的計算結果，結合監測的錄井工程參數對花崗巖儲集層進行定性識別； 構建巖石完整性、儲集層發育程度和巖石穩定性3個儲集層發育表征系數計算模型； 建立區域花崗巖儲集層識別與地層儲集性能定量評價標準； 完成對新的探區或成熟的探區的儲層儲集性能的定量評價。
2.根據權利要求1所述的一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法，其特征在于，所述功指數計算模型具體為:
(Y R\c π Wm = Yj+Yj-+--N-D R Z
V a b J 4 其中，Wm為功指數計算值，Yj為鉆壓，R為轉盤轉速，Z為鉆時，N為扭矩，D為鉆頭直徑，a、b分別為區域統計最大鉆壓和統計最大轉速，c為試驗調試數據。
3.根據權利要求1所述的一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法，其特征在于，所述功指數比值模型具體為:
Wb = Wffl/ffN 式中，Wb為功指數比值，Wn為功指數趨勢線的值，Wm為功指數計算值，比值小于I即表明為儲層段。
4.根據權利要求1所述的一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法，其特征在于，所述巖石完整性、儲集層發育程度和巖石穩定性3個儲集層發育表征系數計算模型具體為:
(V V Kv= I
[vj
η _ Ema ~ E
Ε,ηα
Rg =Kb.G=8.836A2 i VlVl -W
Vj y 其中，Kv為巖石完整性系數，Vp為測井得到的縱波聲速，Vr為巖石骨架的理論聲速，Rf為儲層發育程度系數，Ema為巖石骨架的理論楊氏模量，E為計算所得的楊氏模量，Rg為巖石穩定性系數，Vs為測井聲波橫波速度；Kb為巖石的體積模量；G為巖石的剪切模量；P b為地層密度。
5.根據權利要求1所述的一種評價花崗巖儲層儲集性能的方法，其特征在于，所述建立區域花崗巖儲集層識別與地層儲集性能定量評價標準具體為: 1)對工區關鍵井的錄井、測井評價模型所的結果進行數據歸一化處理； 2)建立模糊評判矩陣； 3)計算各評價參數的權值； 4)建立綜合評價參數矩陣； 5)將測錄井的綜合評價參數與地層最終評價結果進行對比分析，統計得到適用于工區的花崗巖儲集層識別與地層儲集性能快速評價標準。
【文檔編號】E21B49/00GK104153768SQ201410318423
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】鄧強, 譚偉雄, 王俊瑞, 秦磊, 李鴻儒, 姚振河 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發展股份有限公司