储层参数定量计算课件.ppt

1、长江大学工程技术学院石油资源系1 绪论2 测井资料数据处理系统3 测井资料预处理4 用测井资料识别油气水层5 储层参数定量计算6 测井资料计算机处理解释方法7 水淹层测井评价8 复习课目录5 储层参数定量计算 5.1 测井解释模型 5.2 孔隙度的计算 5.3 含水饱和度的计算 5.4 渗透率的计算 5.5 泥质含量的确定 5.6 测井解释参数的确定本章框架 5.1 测井解释模型一.模型的基本含义 所谓模型:就是客观事物被认识后，经过抽象，再组合为易于理解的形象，即形象化的抽象。模型的建立过程是：实际 抽象 形象经 过变 成简 化5 储层参数定量计算 二.测井解释模型 指测井信息与地质信息间的

2、宏观关系。是经过理论分析、实验研究、资料统计，对两者之间的关系进一步认识后的形象化描述。即：测井信息 地质信息 测井信息=F(地质信息)+误差 用数学式表达：y=F(x)+理论分析实验研究资料统计（测井解释模型）地质模型：矿物成分、流体类型等仪器模型：测井数据集、测井值与记录值转换关系、测量误差、环境校正等数学模型：数学关系式评价地层岩石模型：岩石矿物、流体、结构参数一.孔隙度的影响因素 1.深度及压实作用：越深、压实程度越大，越小 2.颗粒形状：越规则，越大 3.分选：分选好，一般大 4.颗粒大小：越细，越小。主要是因为孔隙空间易被更小的颗粒充填 5.2 孔隙度的计算 5.排列方式：立方体排

3、列，=47.6%，最大，排列最宽敞，最不“稳 定”；菱面体排列，=25.96%，最小，排列最紧密，最“稳定”6.胶结作用：总的来说，胶结作用愈强,越小。另一方面，钙质胶结比泥质胶结更致密，即更小；硅质胶结最致密，对孔隙度影响最大。即泥质好于钙质好于硅质。7.白云化作用:白云化作用越强，越大。主要是因为产生白云化作用后，骨架体积变小；灰岩被白云岩置换后体积缩小1213%二.孔隙度测井响应方程 岩石体积物理模型：根据岩石的组成，按其物理性质的差异，把单位体积岩石分成相应的几个部分，各部分可以看作是性质相同的小单元，然后研究每一部分对岩石宏观物理性质的贡献之和。如：纯砂岩水层=砂岩+孔隙（只有水）m

4、aV砂岩骨架 水V=1个单位 考虑一般情况：地层含泥质、孔隙中含油气，那么体积模型可画为：设我们研究的物理参数为X,用 分别表示该物理参数对油气、水、骨架、泥质的测井响应值，由体积物理模型的思想，测井响应值X应为各部分贡献之和。即有：含油气泥质砂岩体积模型V=1XXXXshmawh,1.通式wS水hS油 气Vsh泥 质 砂岩骨架Vma（泥质校正公式）XVXVXSXSshshmamawwhhX11XXXXSXXXXVXXXwmahmahwmashmashwmamaX0Sh不含油气时1SS1VVwhshmashshTVXXXXVXXXwmashmashwmamaX 2.全含水纯地层孔隙度方程 所谓

5、纯地层，即不含泥质的地层，即，若不含油气，则以上通式可写成：0VshXXXwmamaX由于孔隙度系列测井探测深度浅，在探测范围内孔隙中流体为泥浆滤液XXXmamaXf 1）密度测井：将X写成，则 2）中子孔隙度：3）声波测井：该公式称为平均时间公式或Wyllie-Rose公式fmabmaDmafmaNHHHHmafmaStttt 注意：平均时间公式适用于压实和胶结良好的纯砂岩地层。在这种砂岩中，矿物颗粒间接触良好，孔隙直径较小，故可以忽略矿物颗粒与孔隙流体交界面对声波传播的影响，可认为声波在岩石中是直线传播的。但是对于未胶结、又未压实的疏松砂层，矿物颗粒间接触不好，故矿物颗粒与孔隙水的交界面对

6、声波传播影响较大，使孔隙度相同的疏松砂层的声波时差要比压实的砂层大，因此需要用压实校正系数校正：此处，为压实校正系数，可由平均时间公式与真孔隙度值对比得到，即 。由岩 心实验测定或其它孔隙度测井得到。另外，与埋藏深度有关，即 实际资料表明，特别是在地层孔隙度较大时，声波时差与孔隙度关系不再是线性关系，而是非线性关系。mafmapSttttC1spCpCpCbHaCpf2ma1Raymer公式 3.如何选择计算孔隙度的方法 按优先顺序：a.根据以往经验 b.井眼条件好时，选密度、声波、中子孔隙度测井中的两者或三者交会，即用最优化方法求 c.中子质量不好或有气存在，选声波、密度或其交会图 d.用电

7、阻率方法计算孔隙度时，只能计算水层 一、阿尔奇(Archie)公式 称为地层电阻率因素 全含水地层电阻率 地层水电阻率wwnnwwRRFFRRRRRR00202101.5.3 含水饱和度计算 Archie还通过实验发现：F与孔隙度及岩石孔隙结构有关（反映岩石本身物理性质），与孔隙中是否含油气及Rw无关。即：取决于孔道的弯曲程度，颗粒的形状和排列方向，以及胶结情况。常称为“胶结指数”，“结构指数”，“孔隙度指数”，“Archie指数”。取值范围为1.3-3，随胶结程度的变好，该值增大，常取2。为与岩性有关的比例常数，变化范围为0.61.5，常取1。简称为“Archie常数a”maF Archie

8、还通过实验发现：地层电阻率与R0有关，同时随So的增大而增大。定义：“电阻率增大系数”，“地层电阻率指数”。0RRIt 通过实验得到：为与孔隙导电流体分布有关的量，称“饱和度指数”。取值范围1.32(水湿)；10（油湿）称“Archie常数b”,常取1。nwSbI 因此：由岩电实验作关系图求a、m；作ISw关系图求b、n。nwtmwSbRRIaRRF00nwmwtSabRR50Mpa-90条件下地层因素与孔隙度关系y=0.8051x-1.9029R2=0.97931101001000100000.010.11孔隙度，小数地层因素F50MPa-90条件下电阻率增大指数与含水饱和度关系（油驱水）y

9、=1.0175x-1.8896R2=0.97091101000.11含水饱和度，小数电阻率增大系数ntmwwRabRS 原始地层含水饱和度 在冲洗带中，Rt Rxo，Rw Rmf，Sw Sxo，得：nxommfxoRabRS 阿尔奇公式适用于纯地层，对泥质地层，计算饱和度的公式很多，如：Simandoux公式 常取m=n=2；d=12，常取d=1nwdclwmnwcldcltSVaRSRVR)1(12“尼日利亚”公式=1-2“印度尼西亚公式”C=1-Vcl/2221wwclcltSaRRVR221wwclccltSaRRVR 二、Waxman-Smits模型 1.Waxman-Smits模型

10、Waxman-Smits认为：在粘土表面均具有负电荷，这样在粘土表面吸附着部分阳离子，这些阳离子又能很容易地与水溶液中的其它阳离子发生交换，粘土表面及其附近的的高浓度阳离子是造成所谓粘土表面导电性的主要原因。这种导电性与可发生阳离子交换的数量相关，该量称阳离子交换能力CEC，它表示每100克干岩石可交换的阳离子数。单位为mmol/cm3。阳离子交换能力与地层的粘土矿物成分有关。如：绿泥石为10-40，伊利石为10-40，高岭石为3-15，蒙脱石为80-150。还有一种表示阳离子交换能力的方法，称阳离子交换容量 Qv，它表示岩样每单位总孔隙体积中含有的可交换阳离子的摩尔数，单位为mmol/cm3

11、。33/,/,/,;,)1(cmmmolQgmmolCECcmgCECQvGttGtv岩石的阳离子交换容量岩石的阳离子交换能力岩石的平均颗粒密度小数泥质砂岩的总孔隙度2.Waxman-Smits饱和度方程B为交换阳离子的当量电导率)83.01(83.3/2wCwtvwweeBSBQCC 由纯砂岩阿尔奇公式 有 所以 n*相当于岩石不含粘土的饱和度指数，常取2 F*相当于岩石不含粘土的地层因素wtnwCCFS wetnwtCCFS*)/(*wtvwnwttSBQCFSCmtaF*三、双水模型 1.双水模型的实质泥质砂岩中有两种水：束缚水，即束缚在粘土表面的水，又称近水；自由水，即位于连通孔隙空间

12、的水，或称远水。也就是说，泥质的存在使地层水的导电性比纯地层下的导电性好，并认为这种增加的导电性是粘土颗粒表面的束缚水所产生的阳离子交换所引起的，泥质地层的全部导电能力是由自由水和束缚水并联导电的结果。.（双水）体积模型固体液体骨架粉砂干粘土粘土束缚水毛管束缚水可动水烃自由水骨架湿粘土有效孔隙度泥岩总孔隙度.基本关系式 总孔隙度含油气孔隙度束缚水孔隙度自由水孔隙度thbfhbfttfwftbwbtbfwtSSS;4.电阻率响应方程 设自由水与束缚水混合电导率为wm wfwbwfwfwbwbwttttfbwffwbbtwttfbwffwbbwmwmtwttSSCSCSSCCCSCCCCCSCnm

13、ba2222,)2,1(则上式同除以所以而有由阿尔奇公式wtwbwbwtwfwbtwbwftwfwbwtwbwbwtttwfwbwtSRSSRSRRRCSSCSSCSSS22即因此而5.4渗透率计算 一、影响因素 孔隙度：孔隙度，渗透空间大，渗透率 泥质含量：sh，阻塞渗透通道，砂岩颗粒大小（用粒度中值度量）：越细，k越小。裂缝：裂缝愈发育，K 压力对渗透率的影响 二、求渗透率的常用方法 用孔隙度求kT1油组孔隙度与渗透率关系y=0.0067e0.5336xR2=0.69480.010.11101001000100000510152025孔隙度，渗透率，m d 2用孔隙度和束缚水饱和度求k如T

14、imur公式Swb,%;,%;K,10-3m224.4136.0wbSK 3由粒度中值与孔隙度求KK=f(Md,)Md一般可由GR或SP求 4.用裂缝宽度估计KK=8.3106w2K:10-3m2W为裂缝宽度，cm 5由核磁共振测井求KSDR模型 C1为常数;nmr为核磁共振孔隙度,%；T2g为T2几何平均值，ms.Coates 模型 C2为常数,C2=515,一般为10;nmrm为可动流体孔隙度,%；nmrb为束缚流体孔隙度,%.2241)100(gnmrTCK242)()(nmrbnmrmnmrCK5.5泥质含量的确定 泥质含量是泥质体积与岩石体积之比。一、自然伽马 GCUR为地区经验系数

15、，新地层为3.7,老地层为2。“max”“纯泥岩层”；“min”“纯地层”1212minmaxminGCURIGCURshshshVGRGRGRGRI二、自然电位 方法一：同 方法二：SSP:目的层段中纯砂岩水层静自然电位。1212minmaxminGCURIGCURshshshVSPSPSPSPISSPSPVsh1三、自然伽马能谱 同时测量U、TH、K、SGR、CGR，除U外，都能用来求泥质含量，用CGR较好。方法用GR.当用多种方法求泥质含量时，最终应取多种方法求得的最小者。5.6测井解释参数的确定 一、骨架参数 有表可查。常用参数请记住。二、泥岩参数 找出纯泥岩层，读测井曲线值。三、孔隙

16、流体参数 油和水的部分参数有表可查。仅介绍天然气的密度、中子、声波时差测井响应值的确定方法。1.天然气密度测井响应值gsffgfsairsgsgfPTzPTrgagsairssgfffgsrT Pz T P132701883.对由多个原子组成的化合物，体积密度与视体积密度的关系为 其中:Z为总原子序数,M为分子量 天然气为混合气体，忽略天然气中的非碳氢化合物，其中氢原子数与氧原子数之比一般为4.2:1.1，可得天然气的视体积密度abZM107201883.例如:已知地面Pgs=1atm、Ts=298oK、airs=0.001223g/cm3、rgs=0.55,若地下Pgf=310atm、zf=

17、0.85、Tf=383oK,则用上式可计算出地下天然气的密度为gf=0.19g/cm3。天然气的视体积密度为0.064g/cm3。2.油气的含烃指数 碳氢化合物的含氢指数：天然气混合物中H原子数与碳原子数之比的平均值为n=3.818,故天然气的平均含氢指数HnnHH912Hggg9381838181219286.3.天然气的声波时差 其中：其中：t tcgfcgf为天然气的纵波时差为天然气的纵波时差,单位为单位为s/fts/ft，z zf f为天然气在为天然气在地下条件的压缩因子地下条件的压缩因子,无因次无因次,t,tf f为温度为温度,单位为单位为tztcgfff626273273()四、地

18、层水电阻率.用水分析资料。试水可得各种离子矿化度，将其转化为等效NaCl浓度，查图可得Rw。.用纯水层反求abRR：SabSRRSabRRmowwnwmtwnwmwt1水层处例：某井3400-3438m为纯水层，电阻率为Ro=1.82m，计算孔隙度为pore=0.19，m=1.7421，a=0.8609，则：Rw=1.82*0.2*1.7421/0.8609=0.128m.用纯水层SP计算Rw参见电法测井，用得少。五、Rmf T1与T2的单位为，Rm为泥浆电阻率，地面温度下的值为已知。07.121125.215.21mmfmmcRRTTRRC与泥浆密度的关系泥浆密度1.21.321.441.561.681.822.16c0.847 0.708 0.584 0.488 0.4120.380.35第五章小结 岩石物理体积模型 孔隙度测井响应方程，孔隙度计算方法 阿尔奇公式、双水模型，它们各自的使用条件 渗透率影响因素，常用计算方法 泥质含量的计算 常用测井解释参数的确定方法（骨架、流体参数、Rw、Rmf)