一種裂縫性砂巖儲層含油飽和度的計算方法與流程

本發明涉及油氣勘探開發
技術領域：
，具體地說，是涉及一種裂縫性砂巖儲層含油飽和度的計算方法。
背景技術：
：含油飽和度的準確測定是判斷儲層品質和調整開發方案的基礎資料，裂縫性砂巖儲層的巖石力學性質與電性具有顯著的各向異性特征，使用電阻率測井評價裂縫性儲層含油性的生產實踐中發現，在構造擠壓區和張拉區，電阻率值出現較為明顯的偏差，造成儲層含油性評價的失誤。裂縫作為一種不連續面，其存在會導致儲層在各個方向上的彈性模量、泊松比以及孔滲性能產生較大差異，最終造成含油性的各向異性。到目前，還沒有一種能夠反映這種含油性各向異性差異的定量計算方法。技術實現要素：本發明的一個目的在于提供一種裂縫性砂巖儲層含油飽和度的計算方法。本發明通過綜合考慮垂向應力、構造側向擠壓作用，以及采油時間等因素對裂縫性砂巖儲層有效孔隙度變化的影響，發明了計算裂縫性砂巖儲層含油飽和度的計算方法，可用于生產過程中裂縫性砂巖儲層含油飽和度的定量計算，預測裂縫性砂巖儲層的含油性，解決了地應力環境對電阻率測井精度的影響問題，降低了裂縫性砂巖儲層含油飽和度測定的成本，填補了地應力對測井電阻率數據影響研究的國際空白，為砂巖油氣勘探與開發提供技術支持。為達上述目的，一方面，本發明提供了一種裂縫性砂巖儲層含油飽和度的計算方法，其中，所述方法包括如下步驟：(1)測定裂縫性砂巖儲層的彈性模量、泊松比、裂縫的法向剛度、裂縫間距以及砂巖儲層的初始有效孔隙度；并測定不包含裂縫的砂巖在三個主地應力方向上的彈性模量；(2)確定裂縫性砂巖儲層主地應力方向，確定裂縫傾向與最大主地應力方向的夾角α、裂縫面的傾角β，計算儲層垂向應力、最大水平主地應力與最小水平主地應力；(3)測定裂縫性砂巖儲層的孔隙壓力；(4)按照如下公式計算油氣開采過程中裂縫性砂巖儲層三個主地應力方向上的有效有效孔隙度式中，為最大主地應力方向上的有效孔隙度，無量綱；為中間主地應力方向上的有效孔隙度，無量綱；為最小主地應力方向上的有效孔隙度，無量綱；φ0為裂縫性砂巖儲層的初始有效孔隙度，無量綱；為完整砂巖在最大主地應力方向上的彈性模量，MPa；為完整砂巖在中間主地應力方向上的彈性模量，MPa；為完整砂巖在最小主地應力方向上的彈性模量，MPa；α為裂縫傾向與最大主地應力方向的夾角，°；β為裂縫面的傾角，°；Kf為裂縫的法向剛度，MPa·m-1；sf為裂縫間距，m；μij為泊松比，表征由i方向的單位拉應變在j方向上產生的壓縮應變，i，j＝1，2，3，無量綱；pp為裂縫性砂巖儲層孔隙壓力，無量綱；σ1為最大主地應力，MPa；σ2為中間主地應力，MPa；σ3為最小主地應力，MPa；儲層垂向應力σv、最大水平主地應力σH、最小水平主地應力σh依大小排序，最大值賦給σ1，中間值賦給σ2，最小值賦給σ3；(5)測定地層水的電阻率Rw，裂縫性砂巖儲層在三個主地應力方向上的電阻率，依據如下公式計算含100％水時裂縫性砂巖儲層的電阻率：式中，為含100％水時裂縫性砂巖在三個主地應力方的電阻率，Ω·m；ai為三個主地應力方向的巖性系數，無量綱；mi為三個主地應力方向的孔隙指數，i＝1，2，3，無量綱；為裂縫性砂巖在三個主地應力方向上的有效孔隙度，無量綱；Rw為地層水的電阻率，Ω·m；(6)計算裂縫性砂巖儲層的含油飽和度，測定不同含水飽和度的砂巖樣品的電阻率使用最小二乘法原理擬合出曲線，依據曲線方程求解不同有效孔隙度砂巖的含油飽和度，其中i＝1，2，3。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(1)是按照《巖石力學試驗建議方法》測定砂巖的彈性模量、泊松比、裂縫的法向剛度、裂縫間距以及砂巖的初始有效孔隙度，和不包含裂縫的砂巖在三個主地應力方向上的彈性模量。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(1)是通過鉆井取心，使用單軸壓縮試驗測定不含裂縫的完整砂巖塊在三個主地應力方向的彈性模量并測定包含裂縫的砂巖在三個主地應力方向相關的泊松比μ；選擇含裂縫的砂巖塊，測定裂縫的法向剛度Kf和有效孔隙度φ0，利用裂縫成像技術和巖心觀測方法測定裂縫性砂巖儲層裂縫間距sf。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(2)是利用井壁裂縫成像分析技術確定裂縫性砂巖儲層的主地應力方向；使用密度積分方法計算垂向應力的大小，使用組合彈簧模型計算最大水平主地應力和最小水平主地應力的大小。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(2)中計算垂向應力是使用密度積分法，公式如下式中，σv為垂向地應力，MPa；ρi為地層巖石密度，g/cm3；g為重力加速度，取9.8m/s2；hi為地層巖石厚度，m。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(2)中使用組合彈簧模型計算最大水平主地應力與最小水平主地應力，公式如下：式中，σH為水平最大主地應力，MPa；σh為水平最小主地應力，MPa；pp為儲層孔隙壓力，E為巖石彈性模量，MPa；μ為巖石泊松比；σv為垂向應力，MPa；α為Biot系數；εH最大水平主地應力方向的應變，無量綱；εh為最小水平主地應力方向的應變，無量綱。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(3)中采用重復地層測試(RFT)測定裂縫性砂巖儲層的孔隙壓力。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(5)的三個主地應力方向上的巖性系數ai，和三個主地應力方向上的孔隙指數mi，其中i＝1，2，3，通過如下方法測定：在三個主地應力方向鉆取巖心，測定地層水的電阻率Rw，測定不同有效有效孔隙度時的電阻率，作曲線，使用最小二乘法擬合曲線，由圖線求取裂縫性砂巖儲層三個主地應力方向上的巖性系數ai，以及三個主地應力方向上的孔隙指數mi。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(5)所述的巖性系數的測定方法為：采集多組巖樣，分別測定三個主地應力方向的R0，以及三個主地應力方向的φp，在雙對數坐標系中擬合出直線縱坐標截距為logai，ai即為巖性系數。根據本發明一些具體實施方案，其中，步驟(6)按照如下公式計算裂縫性砂巖儲層的含油飽和度：式中，為含100％水時裂縫性砂巖在三個主地應力方向的電阻率，Ω·m；為含油氣裂縫性砂巖在三個主地應力方向上的電阻率，Ω·m；bi為實驗擬合參數，無量綱；ni為實驗擬合參數，無量綱，其中i＝1，2，3。綜上所述，本發明提供了一種裂縫性砂巖儲層含油飽和度的計算方法。本發明的方法具有如下優點：本發明提供了一種考慮裂縫對儲層含油性影響的儲層含油飽和度計算方法，該方法在主地應力空間中評價裂縫性砂巖儲層的各向異性力學性質與電性特征，將裂縫性砂巖儲層三個主地應力方向的有效孔隙度作為關于主地應力、儲層砂巖和裂縫力學參數，以及孔隙壓力的函數，可用于計算不同地應力環境下儲層的有效孔隙度，也可用于計算油氣井不同生產時期儲層的有效孔隙度。省去了用聲波速度測井、密度測井或巖性-密度測井等方法測定儲層有效孔隙度的工序，降低了含油飽和度測定的成本。而且，解決了由于構造擠壓和張拉作用導致的儲層含油性評價失誤問題，提高了儲層含油性測定的精度。為勘探開發儲層品質的判別提供了方法技術。附圖說明圖1為實施例1的裂縫性砂巖儲層取心示意圖；說明：以較大尺寸從儲層中鉆取巖心(圖1左側)，以較小尺寸在三個主地應力方向上鉆取巖心(圖1右側)，加工成標準試件，進行巖體力學參數測試。測定裂縫性砂巖儲層中砂巖(不含裂縫)在三個主地應力方向上的彈性模量測定裂縫性砂巖儲層中砂巖(含裂縫)的泊松比μij(i，j＝1，2，3)。圖2為實施例1的主地應力空間中裂縫面的傾向、傾角與裂縫面間距示意圖；說明：1軸、2軸、3軸分別表示最大主地應力方向、中間主地應力方向、最小主地應力方向，1、2、3坐標系表示主地應力坐標系，其表征的空間為主地應力空間。使用井壁裂縫成像技術與巖心裂縫觀測等方法，確定主地應力方向，裂縫面傾向與最大主地應力方向的夾角α，裂縫的傾角β，并測定裂縫性砂巖儲層裂縫間距sf。裂縫間距為相鄰裂縫面之間的距離，儲層中構造裂縫的產狀一般具有較強的規律性，可以測定一組或多組構造裂縫的間距。圖3為實施例1的裂縫性砂巖儲層裂縫法向剛度測定示意圖；說明：測定裂縫性砂巖儲層裂縫的法向剛度Kf，垂直裂縫面方向施加應力σn，監測裂縫面閉合位移δn，以定義式Kf＝σn/δn計算裂縫的法向剛度。圖4為實施例1的儲層深度-有效孔隙度曲線；說明：計算含一組構造裂縫情況下裂縫性砂巖儲層在三個主地應力方向的有效孔隙度，儲層深度6600-6800m，由曲線可知，裂縫性砂巖儲層有效孔隙度具有顯著的各向異性特征。圖5為實施例1的儲層深度-含油飽和度曲線；說明：計算含一組構造裂縫情況下裂縫性砂巖儲層在三個主地應力方向的含油飽和度，儲層深度6600-6800m，由曲線可知，裂縫性砂巖儲層含油性具有顯著的各向異性特征。具體實施方式以下通過具體實施例詳細說明本發明的實施過程和產生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發明的實質和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。實施例1(1)對某開發井鉆井至裂縫性砂巖儲層6600-6800m深度時采集巖心，統計裂縫間距、傾向與傾角，使用聲發射或古地磁方法確定最大主地應力方向，統計裂縫傾角與最大主地應力方向的夾角，裂縫面與主地應力方向的關系如圖2所示。在巖心柱不同深度位置沿三個主地應力方向鉆取直徑25mm，長度50mm的巖樣，如圖1；裂縫產狀與力學性能表裂縫傾角/°夾角/°裂縫法向剛度/MPa·m-1裂縫間距/m6060200000.1裂縫性砂巖儲層在三個主地應力方向上的巖性系數、孔隙指數、擬合系數值方向abmn最大水平主地應力方向1.001.501.804.00最小水平主地應力方向1.000.452.003.20垂向地應力方向1.000.650.652.80(2)參考國際巖石力學學會《巖石力學試驗建議方法》測定巖樣的彈性模量與泊松比，并使用含裂縫巖樣測定裂縫的法向剛度，如圖3；(3)使用壓汞法測定裂縫性砂巖的有效孔隙度；(4)采用多層位測試器(FMT)測試，測定儲層不同深度的孔隙壓力；(5)采用密度積分法計算儲層不同深度的垂向地應力，使用組合彈簧模型計算最大水平主地應力與最小水平主地應力；(6)使用權利要求1步驟四中的公式，計算三個主地應力方向上的孔隙度，計算結果如圖4所示；(7)使用權利要求13中的公式，計算三個主地應力方向上的含油飽和度，計算結果如圖5所示。當前第1頁1 2 3