基质渗透率计算方法及系统与流程

本发明涉及石油勘探开发领域，更具体地，涉及一种基质渗透率计算方法及系统。

背景技术：

渗透率是衡量储层渗透能力的重要参数，在油气田勘探开发中起着十分重要的作用，测井评价渗透率，多通过建立其与其他岩石物理参数的关系，实现渗透率的间接评价。对于单孔介质而言，其孔隙空间主要为原生粒间孔隙，均质性较好。最早对单重孔隙砂岩研究发现渗透率的对数与孔隙度有线性关系，然而该方法并没有考虑孔隙结构变化的影响，不能满足复杂储层渗透率评价的精度要求。随后提出了渗透率与孔隙度，束缚水饱和度的关系式，采用束缚水饱和度反应孔隙结构的变化，提高了渗透率的求取精度，但束缚水饱和度往往需要核磁测井资料求取。给出了砂岩渗透率与颗粒分选性及平均粒径的关系式，但此方法着重从颗粒分布的角度分析渗透率，而削弱了孔隙度的影响。根据毛细管理论提出了kc公式，此公式在岩屑砂岩地层应用较好，但kc常数及比表面积难以确定。双孔介质方面，将岩石孔隙认为由基质和裂缝两部分组成，其中基质渗透率与单孔介质基质渗透率相同。裂缝渗透率受多种因素影响，如裂缝孔隙度、开度、密度、倾角、长度。对裂缝系统进行简化后求解裂缝渗透率的模型主要有平板模型，kazemi模型及warren-root模型。平行板模型裂缝渗透率采用裂缝孔隙度与开度的平方乘积计算。warren-root模型将双重孔隙介质油藏简化为正交裂缝切割基岩岩块呈六面体的地质模型，裂缝方向与主渗透率方向一致，并假设裂缝宽度为一个常数。裂缝网络可以是均匀分布，也可以是非均匀分布，采用非均匀分布的裂缝网络可以研究裂缝网络的各向异性或在某一方向上变化的情况。总之，前人在渗透率理论模型上进行了深入研究，建立了一系列单孔介质，双孔介质模型，试图建立渗透率与其他岩石物理参数的关系进而实现渗透率评价，然而，通过测井评价得到岩性粒度剖面，进而将该剖面作为约束条件约束自然伽马测井计算的粒度中值结果，最后采用计算的粒度中值和孔隙度共同计算渗透率的研究较少。因此，有必要开发一种基质渗透率计算方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种基质渗透率计算方法及系统，其能够通过建立粒度剖面计算图版，计算粒度中值，实现基质渗透率的评价，反映了粒度对基质渗透率的影响，结合裂缝渗透率，可以精确确定双孔介质储层渗透率。

根据本发明的一方面，提出了一种基质渗透率计算方法。所述方法可以包括：建立不同粒度砂岩的自然伽马-中子测井交会图，确定不同粒度砂岩的约束界限；根据所述自然伽马-中子测井交会图，获得岩石粒度剖面；根据所述岩石粒度剖面，确定不同粒度对应的粒度中值范围；根据已知的粒度中值、所述约束界限与自然伽马建立交会图，计算未知砂岩的初始粒度中值；根据所述未知砂岩对应的粒度中值范围与所述初始粒度中值，确定所述未知砂岩的粒度中值；根据所述粒度中值，计算基质渗透率。

优选地，所述根据所述未知砂岩对应的粒度中值范围与所述初始粒度中值，确定所述未知砂岩的粒度中值包括：判断所述初始粒度中值是否在所述未知砂岩对应的粒度中值范围内，若是，则以所述初始粒度中值为所述未知砂岩的粒度中值，若否，则以与所述初始粒度中值差值最小的边界值为所述未知砂岩的粒度中值。

优选地，通过公式(1)计算基质渗透率：

其中，k为基质渗透率，md为粒度中值，a为计算参数，为孔隙度。

优选地，所述根据所述粒度中值，计算基质渗透率包括：根据已知的基质渗透率、所述粒度中值、孔隙度，建立三相拟合公式，进而计算未知的基质渗透率。

优选地，还包括：根据所述基质渗透率与裂缝渗透率，计算双孔介质渗透率。

优选地，通过公式(2)计算所述裂缝渗透率：

其中，kf为裂缝渗透率，为裂缝孔隙度，bf为裂缝开度。

优选地，通过公式(3)计算所述双孔介质渗透率：

k'＝k+kf(3)

其中，k'为双孔介质渗透率，k为基质渗透率。

根据本发明的另一方面，提出了一种基质渗透率计算系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：建立不同粒度砂岩的自然伽马-中子测井交会图，确定不同粒度砂岩的约束界限；根据所述自然伽马-中子测井交会图，获得岩石粒度剖面；根据所述岩石粒度剖面，确定不同粒度对应的粒度中值范围；根据已知的粒度中值、所述约束界限与自然伽马建立交会图，计算未知砂岩的初始粒度中值；根据所述未知砂岩对应的粒度中值范围与所述初始粒度中值，确定所述未知砂岩的粒度中值；根据所述粒度中值，计算基质渗透率。

优选地，所述根据所述未知砂岩对应的粒度中值范围与所述初始粒度中值，确定所述未知砂岩的粒度中值包括：判断所述初始粒度中值是否在所述未知砂岩对应的粒度中值范围内，若是，则以所述初始粒度中值为所述未知砂岩的粒度中值，若否，则以与所述初始粒度中值差值最小的边界值为所述未知砂岩的粒度中值。

优选地，通过公式(1)计算基质渗透率：

其中，k为基质渗透率，md为粒度中值，a为计算参数，为孔隙度。

优选地，所述根据所述粒度中值，计算基质渗透率包括：根据已知的基质渗透率、所述粒度中值、孔隙度，建立三相拟合公式，进而计算未知的基质渗透率。

优选地，还包括：根据所述基质渗透率与裂缝渗透率，计算双孔介质渗透率。

优选地，通过公式(2)计算所述裂缝渗透率：

其中，kf为裂缝渗透率，为裂缝孔隙度，bf为裂缝开度。

优选地，通过公式(3)计算所述双孔介质渗透率：

k'＝k+kf(3)

其中，k'为双孔介质渗透率，k为基质渗透率。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的基质渗透率计算方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的不同粒度砂岩自然伽马-中子测井交会图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的基于粒度分类的砂泥岩剖面自然伽马-中子测井交会图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的砂泥岩储层粒度剖面的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的粒度中值-自然伽马交会图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的应用效果图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的基质渗透率计算方法的步骤的流程图。

在该实施例中，根据本发明的基质渗透率计算方法可以包括：步骤101，建立不同粒度砂岩的自然伽马-中子测井交会图，确定不同粒度砂岩的约束界限；步骤102，根据自然伽马-中子测井交会图，获得岩石粒度剖面；步骤103，根据岩石粒度剖面，确定不同粒度对应的粒度中值范围；步骤104，根据已知的粒度中值、约束界限与自然伽马建立交会图，计算未知砂岩的初始粒度中值；步骤105，根据未知砂岩对应的粒度中值范围与初始粒度中值，确定未知砂岩的粒度中值；步骤106，根据粒度中值，计算基质渗透率。

在一个示例中，根据未知砂岩对应的粒度中值范围与初始粒度中值，确定未知砂岩的粒度中值包括：判断初始粒度中值是否在未知砂岩对应的粒度中值范围内，若是，则以初始粒度中值为未知砂岩的粒度中值，若否，则以与初始粒度中值差值最小的边界值为未知砂岩的粒度中值。

在一个示例中，通过公式(1)计算基质渗透率：

其中，k为基质渗透率，md为粒度中值，a为计算参数，为孔隙度。

在一个示例中，根据粒度中值，计算基质渗透率包括：根据已知的基质渗透率、粒度中值、孔隙度，建立三相拟合公式，进而计算未知的基质渗透率。

在一个示例中，还包括：根据基质渗透率与裂缝渗透率，计算双孔介质渗透率。

在一个示例中，通过公式(2)计算裂缝渗透率：

其中，kf为裂缝渗透率，为裂缝孔隙度，bf为裂缝开度。

在一个示例中，通过公式(3)计算双孔介质渗透率：

k'＝k+kf(3)

其中，k'为双孔介质渗透率，k为基质渗透率。

具体地，对于双孔介质储层，裂缝渗透率可由成像测井计算的裂缝孔隙度，裂缝开度进行评价，基质渗透率与孔隙度，岩石孔隙结构密切相关。岩石颗粒粒度则是岩石孔隙结构的表征方法之一。对于相同孔隙度不同粒度的储层，粒度较细的储层束缚水饱和度较高，孔喉半径小，孔隙迂曲度高，渗透率较低。对于粒度较细的岩石颗粒，颗粒比表面积大，沉积过程中更容易吸附铀钍钾等放射性元素，且粒度较细的岩石颗粒在远离物源的位置沉积，较粒度较粗的岩石有更长的与放射性元素的接触时间，造成粒度细的岩石自然伽马测井值较高；同时粒度较细的岩石毛管半径小，毛管水含量高，且比表面积大，亲水岩石颗粒表面薄膜水含量高，造成中子测井值升高。因此自然伽马和中子测井曲线与储层粒度具有一定的相关性。岩心薄片粒度分析实验，岩心观察，录井粒度分析可以给出较为准确的粒度分类及粒度中值，粒度分布标准差等参数。因此可以建立岩石粒度分类，粒度中值与自然伽马、中子测井的关系。实现基于测井资料的粒度评价进而实现储层渗透率计算。

根据本发明的基质渗透率计算方法可以包括：

建立不同粒度砂岩的自然伽马-中子测井交会图，确定不同粒度砂岩的约束界限。

为实现砂泥岩剖面颗粒粒度连续评价，先将地层按粒度划分为粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩五个大类，利用常规测井资料确定不同深度储层属于何种粒度类型。由理论依据部分的分析可知，岩石粒度与自然伽马测井、中子测井值有较好的相关关系，因此选取自然伽马、中子测井作为岩性识别的基础曲线。

薄片粒度实验是确定岩石粒度的最为有效的方式，该实验可以通过图像分析法或镜下鉴定法准确获取取样点的颗粒数、粒度中值、粒度分布平均值、粒度分布标准差、矩形平均值、标准差、偏度、尖度等参数，该实验是获取岩石粒度信息的有效方式。然而岩石薄片粒度仅仅反应取样点处粒度，纵向分辨率高，自然伽马测井，中子测井往往反应一个深度段内岩石的综合响应，纵向分辨率低，在岩性纵向变化较快的地层，两者对应性较差，不能直接采用岩石粒度实验结果标定常规测井结果。因此需要综合岩心观察粒度分析结果对薄片粒度实验结果进行优选，将整段岩心岩性较为稳定，且单一岩性层厚较大的段的薄片数据作为可靠数据。然后依据岩心描述或岩心物性分析数据与常规测井响应关系，完成岩心归位，根据归位后的可靠地薄片粒度实验数据制作自然伽马，中子测井的交汇图版。由于参与粒度分析实验的岩石薄片多位于砂岩段，因此需要结合录井资料确定粉砂岩、泥岩的自然伽马，中子测井分布范围。同样的选取录井岩性稳定的粉砂岩，泥岩段，读取该段测井值，获得不同粒度砂岩的自然伽马-中子测井交会图，进而确定不同粒度砂岩的约束界限。

根据自然伽马-中子测井交会图，确定不同深度点处岩石粒度评价结果，并对薄层(厚度小于0.5m)进行合并，获得岩石粒度剖面，进而确定不同粒度对应的粒度中值范围，巨砾为1-2mm，粗砂为0.5-1mm，中砂为0.25-0.5mm，细砂为0.125-0.25mm，极细砂为0.0625-0.125mm，粉砂为0.0039-0.0312mm，黏土为<0.0039mm。

由岩石粒度实验可以获得岩石粒度中值、粒度分布平均值、粒度分布标准差、矩形平均值，标准差、偏度、尖度等参数，选用粒度中值作为联系岩性和渗透率的纽带。岩石自然伽马、中子测井与岩石粒度之间存在相关关系，由于中子测井受孔隙度影响较大，其与粒度相关性相对于伽马较差，因此可根据岩石粒度实验建立岩石粒度中值与自然伽马的关系图版，实现粒度中值测井评价，根据已知的粒度中值、约束界限与自然伽马建立交会图，计算未知砂岩的初始粒度中值。判断初始粒度中值是否在未知砂岩对应的粒度中值范围内，若是，则以初始粒度中值为未知砂岩的粒度中值，若否，则以与初始粒度中值差值最小的边界值为未知砂岩的粒度中值。

根据粒度中值，可以采用基于毛管理论提出的均匀介质kozeny-carman公式进行计算，通过公式(1)计算基质渗透率，也可以根据已知的基质渗透率、粒度中值、孔隙度，建立三相拟合公式，进而计算未知的基质渗透率。进而可以通过公式(2)计算裂缝渗透率，根据基质渗透率与裂缝渗透率，通过公式(3)计算双孔介质渗透率。

本方法通过建立粒度剖面计算图版，计算粒度中值，实现基质渗透率的评价，反映了粒度对基质渗透率的影响，结合裂缝渗透率，可以精确确定双孔介质储层渗透率。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

应用本发明的基质渗透率计算方法，对某致密砂岩储层进行了处理。

建立不同粒度砂岩的自然伽马-中子测井交会图，确定不同粒度砂岩的约束界限。

图2示出了根据本发明的一个实施例的不同粒度砂岩自然伽马-中子测井交会图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的基于粒度分类的砂泥岩剖面自然伽马-中子测井交会图。

先将地层按粒度划分为粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩五个大类，利用常规测井资料确定不同深度储层属于何种粒度类型，选取自然伽马、中子测井作为岩性识别的基础曲线，获得不同粒度砂岩的自然伽马-中子测井交会图，如图2所示，图中横坐标为自然伽马，纵坐标为中子孔隙度，不同灰度代表不同粒度砂岩。其中颜色最浅的为粗砂岩，其次为中砂岩，再次为细砂岩，由图2可见，粗砂岩主要分布在低伽马，低中子的范围，而细砂岩呈现相对高伽马，高中子的特征，采用该图版可以对砂岩的粒度进行划分。同样的选取录井岩性稳定的粉砂岩，泥岩段，读取该段测井值，补充到图2上，如图3所示，进而确定不同粒度砂岩的约束界限。

图4示出了根据本发明的一个实施例的砂泥岩储层粒度剖面的示意图。

根据自然伽马-中子测井交会图，确定不同深度点处岩石粒度评价结果，并对薄层(厚度小于0.5m)进行合并，获得岩石粒度剖面，如图4所示，进而确定不同粒度对应的粒度中值范围，巨砾为1-2mm，粗砂为0.5-1mm，中砂为0.25-0.5mm，细砂为0.125-0.25mm，极细砂为0.0625-0.125mm，粉砂为0.0039-0.0312mm，黏土为<0.0039mm。

图5示出了根据本发明的一个实施例的粒度中值-自然伽马交会图，浅色的点为岩石粒度实验得到的粒度中值，深色点为粗、中、细粒界限对应的自然伽马值。

由岩石粒度实验可以获得岩石粒度中值、粒度分布平均值、粒度分布标准差、矩形平均值，标准差、偏度、尖度等参数，选用粒度中值作为联系岩性和渗透率的纽带。岩石自然伽马、中子测井与岩石粒度之间存在相关关系，由于中子测井受孔隙度影响较大，其与粒度相关性相对于伽马较差，因此可根据岩石粒度实验建立岩石粒度中值-自然伽马交会图，如图5所示，实现粒度中值测井评价，根据已知的粒度中值、约束界限与自然伽马建立交会图，计算未知砂岩的初始粒度中值。判断初始粒度中值是否在未知砂岩对应的粒度中值范围内，若是，则以初始粒度中值为未知砂岩的粒度中值，若否，则以与初始粒度中值差值最小的边界值为未知砂岩的粒度中值。

根据粒度中值，可以采用基于毛管理论提出的均匀介质kozeny-carman公式进行计算，通过公式(1)计算基质渗透率，也可以根据已知的基质渗透率、粒度中值、孔隙度，建立三相拟合公式，进而计算未知的基质渗透率。进而可以通过公式(2)计算裂缝渗透率，根据基质渗透率与裂缝渗透率，通过公式(3)计算双孔介质渗透率。

图6示出了根据本发明的一个实施例的应用效果图。图中自左至右分别为产能测试道、深度道、岩性曲线道、电阻率道、孔隙度曲线道、粒度剖面道、粒度中值道、孔隙度道、基质渗透率道、裂缝渗透率道及总渗透率道。由图6可见，计算的基质渗透率除受孔隙度控制以外，在相同孔隙度条件下，与自然伽马负相关，较好的反映了粒度对基质渗透率的影响，结合成像测井计算的裂缝渗透率，可以较为准确的确定双孔介质储层渗透率。

综上所述，本发明通过建立粒度剖面计算图版，计算粒度中值，实现基质渗透率的评价，反映了粒度对基质渗透率的影响，结合裂缝渗透率，可以精确确定双孔介质储层渗透率。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

根据本发明的实施例，提供了一种基质渗透率计算系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：建立不同粒度砂岩的自然伽马-中子测井交会图，确定不同粒度砂岩的约束界限；根据自然伽马-中子测井交会图，获得岩石粒度剖面；根据岩石粒度剖面，确定不同粒度对应的粒度中值范围；根据已知的粒度中值、约束界限与自然伽马建立交会图，计算未知砂岩的初始粒度中值；根据未知砂岩对应的粒度中值范围与初始粒度中值，确定未知砂岩的粒度中值；根据粒度中值，计算基质渗透率。

在一个示例中，根据未知砂岩对应的粒度中值范围与初始粒度中值，确定未知砂岩的粒度中值包括：判断初始粒度中值是否在未知砂岩对应的粒度中值范围内，若是，则以初始粒度中值为未知砂岩的粒度中值，若否，则以与初始粒度中值差值最小的边界值为未知砂岩的粒度中值。

在一个示例中，通过公式(1)计算基质渗透率：

其中，k为基质渗透率，md为粒度中值，a为计算参数，为孔隙度。

在一个示例中，根据粒度中值，计算基质渗透率包括：根据已知的基质渗透率、粒度中值、孔隙度，建立三相拟合公式，进而计算未知的基质渗透率。

在一个示例中，还包括：根据基质渗透率与裂缝渗透率，计算双孔介质渗透率。

在一个示例中，通过公式(2)计算裂缝渗透率：

其中，kf为裂缝渗透率，为裂缝孔隙度，bf为裂缝开度。

在一个示例中，通过公式(3)计算双孔介质渗透率：

k'＝k+kf(3)

其中，k'为双孔介质渗透率，k为基质渗透率。

本系统通过建立粒度剖面计算图版，计算粒度中值，实现基质渗透率的评价，反映了粒度对基质渗透率的影响，结合裂缝渗透率，可以精确确定双孔介质储层渗透率。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。