一种基于毛管模型的渗透率计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于毛管模型的渗透率计算方法，包括：首先对岩心进行物性实验与岩电实验，获取岩心孔隙度、渗透率、岩性系数，胶结指数；结合岩石物理实验结果，利用基于毛管模型推导的渗透率解析模型计算孔吼直径比、吼道直径，确定对应岩心的吼道直径；通过最小二乘法拟合测井曲线与岩心孔隙度、岩心吼道直径之间关系，实现测井曲线计算岩心孔隙度、岩心吼道直径；利用渗透率解析模型计算储层渗透率。本发明建立的渗透率理论计算模型把岩电参数引入到计算孔吼结构中，在孔隙度、孔吼直径比、吼道直径计算的基础计算渗透率，从微观尺度反映宏观物理量，能够准确、可靠的计算储层的渗透率，为油藏开发评价提供可靠的储层参数。
【专利说明】
一种基于毛管模型的渗透率计算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及储层评价领域，特别涉及一种确定储层渗透率的计算方法。
【背景技术】
[0002] 储层渗透率是衡量流体在压力差下通过多孔岩石有效孔隙能力的一种量值，准确 求取储层渗透率是储层评价的基础工作。
[0003] 平行直毛管模型是推导储层渗透率与微观孔隙参数最典型的模型，它建立了渗透 率与孔隙度的关系为：
[0004]
⑴
[0005] 式中：k为储层渗透率;r为平行直毛管半径；P为孔隙度。平行毛管模型建立的渗透 率理论模型未考虑孔吼结构的影响，与实际岩心孔吼结构相差较大，不能有效反映储层渗 透率与孔吼结构之间的关系。
[0006] 虫庇主啓措刑挂frith凌读兹b微观孔隙参数之间的关系为：
[0007] (2)
[0008] 式中：k为储层渗透率;D1为基本单元孔隙径;DsS基本单元吼道直径；1 :为基本单 元长度;Is为基本单元孔隙长度;U为基本单元孔吼长度，L= li+ls;no为单位面积上的串联 毛管数。
[0009] 串联毛管模型可以有效地模拟地层微观孔隙结构中的孔隙与吼道，把孔吼结构参 数引入到渗透率计算中，但公式中存在大量无法确定的参数，没有推导微观参数的确定方 法，无法进行实际应用。
[0010]其它模型如网路模型、逾渗模型、悬浮模型等模型处理起来过于复杂，无法建立渗 透率与微观参数之间的理论模型，难以进行参数计算。
【发明内容】
[0011] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于毛管模型的渗透率计算方法，能够实 现通过岩电实验参数、孔隙度获得定量的、连续的、高精度的孔吼结构参数，使计算得到的 渗透率更加准确。
[0012] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于毛管模型的渗透率计算方法，步骤 包括：
[0013] 选取不同粒级的砂岩岩心，通过岩心物性与岩心岩电实验测量得到包括岩心孔隙 度、渗透率、岩性系数a和胶结指数m的岩心实验数据;利用串联毛管模型分别建立渗透率、 孔吼直径比理论计算模型，结合实验数据与渗透率和孔吼直径比理论计算模型计算岩心微 观孔隙结构的孔吼直径比、吼道直径;通过最小二乘法拟合吼道直径与测井自然伽马曲线、 孔隙度之间的关系，建立基于测井资料的吼道直径计算模型，实现测井曲线到吼道直径的 转换;最后，将计算得到的孔隙度、吼道直径与实验得到的岩性系数a、胶结指数m代入到渗 透率理论计算模型中计算储层渗透率。
[0014] 进一步，所述岩心物性实验按照《岩心分析方法SY/T 5336-2006》标准规定的流程 进行。
[0015] 进一步，所述岩心岩电实验按照《岩心分析方法SY/T 5336-2006》标准规定的流程 进行。
[0016] 进一步，所述渗透率理论计算模型如下：
⑴
[0017；
[0018] 式中，k为储层渗透率;Ds为吼道直径；f为孔隙度;δ为孔吼直径比。
[0019] 渗透率是孔隙度、孔吼直径比、吼道直径等微观参数的函数，能更好地表达渗透率 的物理影响因素。
[0020] -iit一生 士:Pl Π?Ι 吉;apT田 智/入才 7? 杳义包括：
[0021] (2)
[0022] 式中：δ为孔吼直径比，为孔隙度;a为岩性系数;m为胶结指数。通过上式确定了孔 吼直径的解析解，它是孔隙度与岩电参数的函数。
[0023] 岩心微观孔隙结构的孔吼直径比、吼道直径的确定，是在岩心测量孔隙度、渗透 率、岩电参数a、m的基础上，结合渗透率、孔吼直径比理论模型进行反算。
[0024] 进一步，利用吼道直径与测井自然伽马曲线、孔隙度之间存在相关性，建立测井资 料的吼道直径计算模型：
[0025] (3)
[0026] (4)
[0027] 式中，Ds为吼道直径；AGR为自然伽马相对值;GR为自然伽马测井值;GRmin为纯砂 岩自然伽马测井值;GRmax为纯泥岩段自然伽马测井值，为孔隙度;A、B、C为模型系数，通过 岩心实验数据与测井数据，采用最小二乘法拟合获得。
[0028]进一步，对于没有岩心实验数据时，可通过测井数据用拟合经验公式获得吼道直 径Ds;其中，孔隙度由地区经验公式计算。
[0029]进一步，求取渗透率的公式如下：
[0030]
[0031] 其中，吼道直径Ds由测井数据通过拟合的经验公式获得;孔隙度供根据地区经验公 式利用三孔隙度测井资料获得;孔吼直径比S由孔隙度与岩电参数计算得到。
[0032]本发明的特点在于：
[0033] 本发明建立的渗透率理论计算模型，把岩电参数引入到计算孔吼结构中，在孔隙 度、孔吼直径比、吼道直径计算的基础上计算渗透率，从微观尺度反映宏观物理量;利用本 发明方法计算得到的渗透率与实验测量的渗透率一致性较好，能够准确、可靠的计算储层 的渗透率，为油藏开发评价提供可靠的储层参数。
【附图说明】
[0034] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍。
[0035] 图1是本发明实施例提供的确定储层渗透率的方法流程图；
[0036] 图2(a)图2(b)是本发明实施例提供的串联毛管模型示意图；
[0037] 图3是本发明实施例提供的地层因素与孔隙度关系图；
[0038] 图4(a)、（b)分别为吼道直径与孔隙度线性关系图、吼道直径与自然伽马相对值对 数关系图；
[0039] 图5是本发明实施例提供的渗透率计算成果图；
[0040] 图6是本发明实施例提供的岩心渗透率与计算渗透率一致性对比图。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而 不是限定。
[0042] 参见图1，本发明实施例提供的基于毛管模型的渗透率计算方法，包括如下步骤： [0043] 步骤101:选取不同粒级的砂岩岩心，按照《岩心分析方法SY/T 5336-2006》标准规 定的流程进行岩心物性与岩心岩电实验，测量得到包括岩心孔隙度、渗透率、岩性系数a和 胶结指数m的岩心实验数据。
[0044]步骤102:利用串联毛管模型，分别建立渗透率、孔吼直径比理论计算模型；
[0045] 渗透率理论计算模型：
[0046 (1)
[0047] 式中，k为储层渗透率;Ds为吼道直径;炉为孔隙度;δ为孔吼直径比。
[0048] 孔吼直径比理论计算模型：
[0049]
⑵
[0050] 式中，δ为札吼直社比；Di为札隙直社;Ds为吼道直径;a为岩性系数;m为胶结指数； @为孔隙度。
[0051]步骤103:利用岩心实验数据:岩心孔隙度、渗透率、岩电参数(岩性系数a和胶结指 数m)结合渗透率、孔吼直径比理论模型，计算反映岩心微观孔隙结构的孔吼直径比、吼道直 径。
[0052]步骤104:通过最小二乘法拟合岩心吼道直径与测井自然伽马曲线、孔隙度之间的 关系，建立基于测井资料的吼道直径计算模型;孔隙度由地区经验公式计算；
[0053] 基于测井资料的吼道直径计算模型如下：
[0054] (3)
[0055] (4)
[0056] 式中，Ds为吼道直径；AGR为自然伽马相对值;GR为自然伽马测井值;GRmin为纯砂 岩自然伽马测井值;GR max为纯泥岩段自然伽马测井值，为孔隙度;A、B、C为模型系数，通过 岩心实验数据与测井数据，采用最小二乘法拟合获得。
[0057] 步骤105:将实验岩性系数a、胶结指数m与计算的孔隙度识、吼道直径Ds代入到渗透 率理论计算模型中计算储层渗透率k:
[0058]
[0059] 下面，通过对本实施例的具体实施情况做进一步详细说明，以支持本发明所要解 决的技术问题。
[0060] 1、选择某一目标研究区块，选取不同砾级的砂岩岩心，按照《岩心分析方法（SY/ T5336-2006)》的标准流程进行实验，测量岩心孔隙度、渗透率、岩性系数a和胶结指数m，为 后续的实验建模准备数据。
[0061] 2、利用串联毛管模型，如图2(a)基质孔隙串联毛管模型和图2(b)串联毛管基本单 元所示，分别建立渗透率、孔吼直径比理论计算模型：
⑴
[0062]
[0063] (2)
[0064] 式中，k为储层渗透率，为孔隙度;δ为孔吼直径比;Ds为吼道直径;a为岩性系数;m 为胶结指数。
[0065] 3、利用岩电实验中孔隙度与地层因素关系，如图3所示，分别确定岩性系数a = 0.9182、胶结指数 m= 1.7532。
[0066] 4、利用岩心实验孔隙度、渗透率、岩电参数结合渗透率、孔吼直径比理论模型，计 算反映岩心微观孔隙结构的孔吼直径比、吼道直径。
[0067] 5、利用岩心吼道直径与测井自然伽马曲线、孔隙度之间存在相关性，建立基于测 井资料的吼道直径计算模型；图4(a)、（b)分别为吼道直径与孔隙度线性关系图、吼道直径 与自然伽马相对值对数关系图。从图中可以看它们之间有较好的相关性。因此，利用最小二 乘法进行多参数建模确定吼道直径计算模型。在本实例中，D S值的拟合关系式为：
[0068] Ds = 39.7238 - φ - 2.496! · LN(AGR) - 6.1034 (3)
[0069] 6、计算地层渗透率。求取渗透率的公式如下：
[0070]
[0071] 其中，吼道直径Ddlj用测井数据拟合的经验公式获得;孔隙度根据地区经验公式 供=-0.7134 _ + 1.8786计算获得;孔吼直径比δ由孔隙度与岩电参数计算得到。图5 为渗透率计算成果图，利用本发明方法计算得到的渗透率与实验测量的渗透率一致性较 好。从图6中可以看出，本发明实施例提供的储层渗透率与岩心实验渗透率在45度线附近， 二者一致性很好，说明本发明实施例提供的确定储层渗透率的方法能够准确、可靠的确定 储层渗透率。
[0072] 最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种基于毛管模型的渗透率计算方法，其特征在于，按照W下步骤进行操作： 1) 选取不同粒级的砂岩岩屯、，进行岩屯、物性与岩屯、岩电实验，测量得到包括岩屯、孔隙 度、渗透率、岩性系数a和胶结指数m的岩屯、实验数据； 2) 利用串联毛管模型，分别建立渗透率和孔吼直径比理论计算模型； 3) 利用岩屯、实验数据与渗透率和孔吼直径比理论计算模型计算反映岩屯、微观孔隙结 构的孔吼直径比和吼道直径； 4) 通过最小二乘法拟合吼道直径与测井自然伽马曲线、孔隙度之间的关系，建立基于 测井资料的吼道直径计算模型； 5) 将计算得到的孔隙度、吼道直径与实验得到的岩性系数a、胶结指数m代入到渗透率 理论计算模型中计算储层渗透率。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩屯、物性实验按照《岩屯、分析方法SY/T 5336-2006》标准规定的流程进行。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩屯、岩电实验按照《岩屯、分析方法SY/T 5336-2006》标准规定的流程进行。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渗透率理论计算模型如下：C1) 式中，k为储层渗透率;Ds为吼道直径;巧为孔隙度;δ为孔吼直径比。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔吼直径比理论计算模型如下：(2) 式中，S为孔吼直径比;D功孔隙直径;Ds为吼道直径;a为岩性系数;m为胶结指数;巧为孔 隙度。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，建立基于测井资料的吼道直径 计算模型如下：式中，Ds为吼道直径；Δ GR为自然伽马相对值;GR为自然伽马测井值;GRmin为纯砂岩自然 伽马测井值;GRmax为纯泥岩段自然伽马测井值;0为孔隙度;A、B、C为模型系数，通过岩屯、实 验数据与测井数据，采用最小二乘法拟合获得。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，求取储层渗透率的公式如下：其中，k为储层渗透率；为孔隙度由Ξ孔隙度测井资料获得;孔吼直径比δ由孔隙度与 岩电参数计算得到。
【文档编号】G06F17/50GK105844011SQ201610166601
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】王谦, 韩闯, 崔式涛, 于华, 苏波, 李震, 廖茂杰, 高衍武, 姚亚彬, 白松涛, 虞兵, 袁龙, 孔政, 田佳欣
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油集团测井有限公司