一種基于孔隙結構的飽和度指數預測方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及石油勘探中的油氣藏儲層測井評價技術領域，特別設及一種基于孔隙 結構的飽和度指數預測方法。
【背景技術】
[0002] 在石油勘探開發中，測井評價的主要任務是基于測井獲得的一系列參數W完成對 測井油氣層的識別和定量評價油氣層。其中，一系列參數中的含油飽和度參數能夠影響產 層類型判斷和儲量計算的精度，因此在油氣藏儲層測井評價中顯得極為重要。
[0003] 含油飽和度一方面是油氣層識別的基本依據。目前進行測井評價時，通常需要W 飽和度作為劃分產層依據，來確定油層、水層、油水同層、含油水層等類型，若含油飽和度計 算不準確，則會影響并誤判產層的類型。
[0004] 另一方面，含油飽和度計算的結果決定了油氣層定量評價的精度，其會直接影響 W含油飽和度為主要參數的儲量計算的精度。 陽〇化]現有的確定含油飽和度的方法，主要是利用阿爾奇公式計算含水飽和度，進而得 到含油飽和度。Archie (阿爾奇）最早提出了油氣層電阻率一含水飽和度之間的關系式，即 Archie公式，如下所示：
[0007] 其中，R歷地層水電阻率，單位為Q ? m(歐姆?米）； 陽00引Rt為巖石電阻率，單位為Q . m;
[0009] 4為巖石孔隙度，小數；
[0010] s"為含水飽和度，小數；
[0011] n為飽和度指數，單位為無因次量綱；
[0012] m為膠結指數，單位為無因次量綱；
[0013] a、b為與巖性有關的系數，其取值通常為1. 0。
[0014] 上述Archie公式主要適用于粒間孔隙且物性較好，即具有較單一的孔隙大小分 布的砂巖儲層。目前，隨著油氣勘探的不斷深入，非常規致密砂巖油氣、頁巖油氣等復雜儲 層油氣藏逐漸成為勘探的潛力區。對于測井評價而言，復雜的孔隙結構控制了復雜儲層的 滲流與導電能力，直接影響了儲集層的物性參數和油氣水層的電性響應特征。對致密砂巖 儲集層而言，由于其孔隙度和滲透率很低，特別是儲層喉道細小，孔喉結構復雜，經常導致 致密砂巖的巖石電性實驗難W開展，即通常的驅替方法難W驅替出致密砂巖中的水，即開 展致密砂巖電學實驗難度大且耗時長。
[0015] 對于中高孔滲砂巖儲層，其儲集空間通常為粒間孔隙，并且孔隙和喉道的大小發 育較為均一，可認為是均質儲層，即孔隙結構相對簡單（可近似認為具有相同的孔隙結 構），因此，其飽和度指數n通常為固定值。
[0016] 而對于致密砂巖儲層，通常其儲集空間類型多樣，粒間孔隙、粒內孔隙及微孔隙均 有發育，且孔隙和喉道的大小分布也不均一，通常為非均質儲層，即具有復雜的孔隙結構。 因此，致密砂巖儲層的電性響應不再是含油飽和度的單調函數，而是含油飽和度和孔隙結 構的綜合函數。也就是說，對孔隙結構具有一定響應的致密砂巖儲層飽和度指數n也不再 是固定值，而是隨著孔隙結構的變化而變化，因此，為了準確計算復雜孔隙結構致密砂巖儲 層的含油飽和度，需要確定飽和度指數n值隨孔隙結構變化的規律。
【發明內容】
[0017] 本發明提出了一種基于孔隙結構并利用核磁共振測井技術進行預測砂巖儲層飽 和度指數的方法，該方法實現了考慮孔隙結構變化獲取致密砂巖儲層的飽和度指數，能夠 較為準確地確定致密砂巖儲層含油飽和度。
[0018] 核磁共振測井信號是唯一能夠提供反映孔徑分布信息的測井資料。假設巖石為水 潤濕并飽和水，并且核磁共振測井或實驗室采集/測量模式適當（有足夠長的極化時間1; 和足夠小的回波間隔Te)，經反演得到的T2分布可W反映巖石的孔徑分布。因此，可W考慮 從核磁共振T2譜中提取孔隙結構參數間接的反映巖石的電性變化規律。
[0019] 本發明提出的一種基于孔隙結構的飽和度指數預測方法包括：步驟1，選取目的 層有代表性的巖屯、樣品，用一定濃度的鹽溶液進行飽和，測量飽和狀態巖屯、的核磁共振T2 譜；步驟2,利用離屯、機在不同的轉速下對飽和狀態巖屯、進行離屯、，并分別測量不同離屯、狀 態下巖屯、的核磁共振T2譜；步驟3,計算飽和狀態巖屯、的核磁共振T2譜的T2幾何均值，不 同離屯、狀態下巖屯、的核磁共振T2譜的T2幾何均值及巖屯、含水飽和度；步驟4,構建T2譜分 布變化率，根據T2譜分布變化率與含水飽和度變化關系曲線，獲取巖屯、孔隙結構指數n'; 步驟5,根據巖屯、孔隙度指數n'預測巖屯、飽和度指數，并確定目的層飽和度指數。
[0020] 進一步的，在步驟1中，鹽溶液采用氯化鋼溶液，濃度大小根據研究目的層位的地 層水礦化度來確定。
[0021] 進一步的，在步驟2中，利用離屯、機在不同的轉速下對飽和狀態巖屯、進行離屯、，并 分別測量不同轉速離屯、后巖屯、離屯、狀態的核磁共振T2譜，包括：根據離屯、機的最大轉速選 取多個固定的轉速值，對每塊巖屯、分別采用選定的多個固定的轉速值進行離屯、，逐漸驅替 巖屯、中的可動水，改變巖屯、的含水飽和度，并分別測量不同離屯、狀態下巖屯、的核磁共振T2 譜。
[0022] 進一步的，在步驟3中，計算飽和狀態的核磁共振T2譜的T2幾何均值，利用的公 式如下：
[0024] 其中，Tzg。為飽和狀態的核磁共振T2譜的T2幾何均值，單位為ms ;
[00巧]為在飽和狀態下核磁共振T2譜確定的孔隙度，單位為％ ;
[0026] Tzi為橫向弛豫時間分量，單位為ms ;
[0027] (61為孔隙度分量，單位為％ ;
[0028] N為T2橫向弛豫時間分量的個數。
[0029] 進一步的，在步驟3中，計算不同離屯、狀態下巖屯、的核磁共振T2譜的T2幾何均值 及巖屯、含水飽和度，利用的公式如下：
陽031] 其中，Tzgt為離屯、狀態T2譜幾何均值，單位為ms;
[0032] (IV。為在離屯、狀態下核磁共振T2譜確定的孔隙度，單位為％ ;
[0033] S歷含水飽和度，無量綱。
[0034] 進一步的，在步驟4中，構建T2譜分布變化率，利用的公式如下：
[0036] 其中，G為T2譜分布變化率，無量綱；
[0037] Tzg。為飽和狀態T2譜幾何均值，單位為ms; 陽03引 Tzgt為離屯、狀態T2譜幾何均值，單位為ms;
[0039] 在步驟4中，根據T2譜分布變化率與含水飽和度變化關系曲線，獲取巖屯、孔隙結 構指數n'，利用的公式如下：
[OOW其中，n'為孔隙結構指數，無量綱；
[0042] S歷含水飽和度，無量綱； 陽0創 b'為系數，取值為1。
[0044] 進一步的，在步驟5中，建立函數關系：n=f(n')，根據巖屯、孔隙度指數n'預測 巖屯、飽和度指數n，并根據目的層所有實驗巖屯、的T2譜分布變化率與含水飽和度變化關系 曲線采用最小二乘法擬合確定目的層飽和度指數1。
[0045] 本發明提出的基于孔隙結構的飽和度指數預測方法，通過從不同含水飽和度核磁 共振T2譜中提取反映電性變化的孔隙結構參數，預測致密砂巖儲層的飽和度指數，由于考 慮了孔隙結構對電性影響的因素，因此，本發明能夠較為準確地確定致密砂巖儲層含油飽 和度，為測井油氣層識別和定量評價提供準確依據。
【附圖說明】
[0046] 此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不 構成對本發明的限定。在附圖中：
[0047] 圖1是本發明一實施例的基于孔隙結構的飽和度指數預測方法流程圖。
[0048] 圖2是本發明一具體實施例中對一塊巖屯、樣品進行飽和及4種不同轉速離屯、后， 進行核磁共振T2譜實驗獲得的飽和狀態和離屯、狀態核磁共振T2譜示意圖。
[0049] 圖3是本發明一具體實施例中對一塊致密砂巖巖屯、計算的飽和狀態和離屯、狀態 下的T2幾何均值與含水飽和度的變化關系示意圖。
[0050] 圖4是本發明一具體實施例中確定的一塊致密砂巖巖屯、的T2分布變化率與含水 飽和度關系圖。
[0051] 圖5是本發明一具體實施例中確定的所有巖屯、孔隙結構指數與飽和度指數的相 關關系圖。
[0052] 圖6是本發明一具體實施例中目的層位所有巖屯、的T2分布變化率與含水飽和度 關系圖。
【具體實施方式】
[0053] 下面將結合附圖和具體實施例，對本發明的技術方案作詳細說明，應理解運些實 施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人 員對本發明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的范圍內。
[0054] 本發明提供一種確定致密砂巖儲層飽和度的方法，其通過確定飽和度指數隨孔隙 結構變化的規律，能夠較為準確地確定致密砂巖儲層飽和度，W為測井油氣層識別和定量 評價的精度提供準確依據。
[0055] 圖1是本發明一實施例的基于孔隙結構的飽和度指數預測方法流程圖。如圖1所 示，該方法包括：
[0056] 步驟1，選取目的層有代表性的巖屯、樣品，用一定濃度的鹽溶液進行飽和，測量飽 和狀態巖屯、的核磁共振T2譜。
[0057] 其中，具有代表性的巖屯、樣品主要是指，巖屯、參數（孔隙度、滲透率參數）能夠代 表研究目的層位參數分布的大部分范圍的巖屯、，選擇的巖屯、不能是其參數分布在一個很局 限的范圍內，而不反映整個目的層孔隙度和滲透率參數分布的情況。
[0058] 在本實施例中，一定濃度的鹽溶液一般是根據研究目的層位的地層水類型及其礦 化度大小來確定。具體的，如目的層位地層水為氯化鋼型，礦化度為200(K)ppm，則在實驗室 配置的鹽溶液也選用氯化鋼，礦化度為2000化pm。
[0059] 飽和狀態巖屯、的核磁共振T2譜實驗測量是按照《巖樣核磁共振參數實驗室測量 規范（SY/T6490-2014)》標準流程進行。
[0060] 步驟2,利用離屯、機在不同的轉速下對飽和狀態巖屯、進行離屯、，并分別測量不同離 屯、狀態下巖屯、的核磁共振T2譜。
[0061] 不同離屯、轉速的設定主要根據致密砂巖的致密程度（即滲透率大小）和離屯、機 允許的最大轉速來綜合選取，可W選取多個固定的轉速值。例如，對滲透率大于或等于 0. 05 X 10 3 y Hi2的致密砂巖巖屯、，離屯、速率可選為3000轉、6000轉、9000轉和12000轉四個 轉速。對飽和狀態巖屯、分別用離屯、機按照上述4個轉速（依次從小到大）進行高速離屯、，目 的是逐漸驅替巖屯、中的可動水，改變巖屯、的含水飽和度，并測量每一次離屯、后巖屯、的核磁 共振離屯、T2譜，實驗測量方式按照《巖樣核磁共振參數實驗室測量規范（SY/T6490-2014)》 標準流程進行。
[0062] 步驟3,計算飽和狀態巖屯、的核磁共振T2譜的T2幾何均值，不同離屯、狀態下巖屯、 的核磁共振T2譜的T2幾何均值及巖屯、含水飽和度。
[0063] 在優