基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类方法与流程

本发明属于致密砂岩天然气勘探开发技术领域，特别是涉及岩石力学性质的致密砂岩气储层分类方法，具体涉及基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类方法。

背景技术：

致密砂岩储层具有基质导流能力低的特征，气体运输主要通过天然裂缝，需要压裂造缝从而沟通并且“激活”天然裂缝，水力裂缝的拓扑结构层次和复杂程度大大增加，水利裂缝的扩展具有多样性和复杂性。对于研究区大面积分布的致密储层，试气产量普遍较低，亟需通过压裂改造进行提产。近年来随着油气勘探程度的提高以及工艺技术的提高，致密储层中所蕴藏的巨量油气资源逐渐为人们所认识，并在油气开发中越来越显示其重要价值。但致密砂岩气储层本身的特征如砂岩中较高含量的相对不稳定矿物、塑性岩屑等及其在成岩演化过程中的变化，复杂的成岩作用过程及成岩阶段形成的多种自生矿物、其产状与含量的差异等导致了储层较强的孔隙结构非均质性，较高的束缚水饱和度以及储层较差的渗流能力等，以及导致的后期压裂效果不同，所以致密砂岩储层根据其储层的物性的分类是常用的储层分类评价方法不适用，难于满足致密砂岩气储层评价的要求，常用储层主要是评价渗透率大于1md储层的，束缚水饱和度相对较低且储层力学性质单一，基本不考虑后期压裂效果；另外目前致密砂岩储层分类与储层力学性质结合不紧密，影响后期压裂改造效果评价，因此迫切需要与之相应的分类方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类方法，克服了现有技术中致密砂岩储层根据其储层的物性的分类是常用的储层分类评价方法不适用的，难于满足致密砂岩气储层评价的要求，常用储层主要是评价渗透率大于1md储层的，束缚水饱和度相对较低且储层力学性质单一，基本不考虑后期压裂效果；目前致密砂岩储层分类与储层力学性质结合不紧密，影响后期压裂改造效果评价等问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类方法，包括以下步骤：

步骤1)对待分析致密砂岩储层进行透射光偏光显微镜下铸体薄片分析，按照铸体薄片分析并结合力学性质将待分析致密砂岩储层的喉道类型进行分类；

步骤2)统计待分析致密砂岩储层的力学特征参数并进行相关性分析，得到单井产量的相关性图版，接着结合步骤1)的喉道类型对待分析致密砂岩储层进行初步储层分类；

步骤3)当待分析致密砂岩储层力学特征参数与单井产量相关性不高时，收集待分析致密砂岩储层的压汞实验数据对步骤2)的初步储层分类结果进行修正，得到二次储层分类；

步骤4)当待分析致密砂岩储层的压汞实验数据与单井产量的相关性不高时，应用步骤1)铸体薄片分析资料对透射光偏光显微镜下识别出的喉道类型在恒速压汞实验曲线中进行拟合，划分出三类孔喉组合类型，应用三类孔喉组合对步骤3)的二次储层分类进行修正，得到三次储层分类；

步骤5)对待分析致密砂岩储层选取重点井进行气水相渗分析实验，对步骤4)的三次储层分类进行最后的验证；

步骤6)通过步骤2)～5)进行综合分类，得到基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类，并根据基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类判断储层后期压裂改造能力。

优选的，所述步骤1)中按照铸体薄片分析并结合力学性质将待分析致密砂岩储层的喉道类型分为刚性喉道和塑性喉道两种类型；当颗粒粒间缝为刚性碎屑时，喉道为刚性喉道，当颗粒粒间缝为塑性碎屑时，喉道为塑性喉道。

优选的，所述步骤2)中待分析致密砂岩储层的力学特征参数为气层、含气层平均渗透率和孔隙度及单井日产气无阻流量，其中单井日产气无阻流量为井层首次试气的产量，根据待分析致密砂岩储层的力学特征参数绘制散点图进行相关性分析，得到单井产量的相关性图版，按照单井产量的相关性图版，并结合步骤1)的喉道类型进行初步储层分类，所述初步储层分类至少划分为三类。

优选的，所述初步储层分类为i类、ii类、iii类，其中i类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为刚性喉道、孔隙度>10％、渗透率>0.5md，其中ii类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为刚性喉道和塑性喉道混合、孔隙度为5～10％、渗透率0.1～0.5md，其中iii类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为塑性喉道、孔隙度为<5％、渗透率<0.1md。

优选的，所述步骤3)中压汞实验数据为排驱压力、分选性、孔隙半径或主流喉道半径，选择与待分析致密砂岩储层单井产量的相关性强的压汞实验数据对步骤2)的初步储层分类结果进行修正，得到二次储层分类。

优选的，所述步骤4)应用铸体薄片分析资料对透射光偏光显微镜下识别出的粒间孔、溶孔、晶间孔的孔隙类型、孔隙缩小型、缩颈型、弯片状或管束状类型在恒速压汞实验曲线中进行拟合得到三类孔喉组合类型，其中三类孔喉组合类型为a型：曲线呈微弱单峰型，b型：曲线呈双峰低谷型，c型：曲线呈较强单峰型，所述a型孔喉组合类型对应的储层分类为i类，b型孔喉组合类型对应的储层分类为ii类，c型孔喉组合类型对应的储层分类为iii类，根据三类孔喉组合类型对步骤3)的二次储层分类进行修正，得到三次储层分类。

优选的，所述步骤5)中对待分析致密砂岩储层选取重点井进行气水相渗分析实验，可识别分类为d型气相上凹型、e型随着含水饱和度的降低气相由上凹型趋于直线、f型气相直线型，其中d型对应的储层分类为i类，e型对应的储层分类为ii类，f型对应的储层分类为iii类。

优选的，所述步骤6)中综合分类是通过步骤2)～5)得到基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类，并确定不同储层分类对应的储层力学特征、孔喉组合类型、孔隙结构特征、渗流性能；根据基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类判断储层后期压裂改造能力，其中i类储层有利于后期压裂改造定义为优质储层，ii类储层较有利于后期压裂改造定义为中等储层，iii类储层不利于后期压裂改造定义为非有效储层。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明对待分析致密砂岩储层首先进行透射光偏光显微镜下铸体薄片分析，接着利用铸体薄片分析结果结合力学性质将待分析致密砂岩储层的喉道类型进行分类，分为刚性喉道和塑性喉道，然后结合储层力学特征参数相关性分析得到的单井产量的相关性图版进行初步储层分类，然后利用压汞实验数据对初步储层分类结果进行修正，得到二次储层分类；然后利用三类孔喉组合类型对二次储层分类进行修正，得到三次储层分类；最后通过气水相渗分析实验对三次储层分类进行最后的验证，根据最终的分类判断储层后期压裂改造能力，本发明储层分类方法通过三次分类和一次验证，将不同储层力学特征、孔喉组合类型、孔隙结构特征、渗流性能等进行了分析，实现了多参数综合定性，结合储层力学性质和多种参数对储层分类评价结果准确、合理，能有效指导工艺压裂方案，并进一步快速预测优选致密砂岩有利区带；

(2)本发明基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类方法综合多种影响储层质量的地质参数，操作简便易行，建立准确的致密砂岩储层的综合评价标准，能够有效指导该类型储层勘探开发选区；本发明基于储层力学性质的分类，能够实现地质与工艺的有机结合，指导压裂施工方案的选取，有效提高单井产量；

(3)本发明可以更精准的对渗透率<1md的储层进行分类评价，适合于储层致密的油气田勘探评价工作；本发明利用透射光偏光显微镜分析、高压压汞实验、恒速压汞实验、气水相渗分析实验提高了储层描述分类的精度，从而更加精确地确定了致密储层的分类评价。

附图说明

图1、本发明实施例8中塑性喉道铸体薄片显微图片；

图2、本发明实施例8中刚性喉道铸体薄片显微图片；

图3、本发明实施例8中渗透率与日产气无阻流量相关性图；

图4、本发明实施例8中主流喉道半径与渗透率相关性图；

图5、本发明实施例8中三类孔喉组合类型的a型；

图6、本发明实施例8中三类孔喉组合类型的b型；

图7、本发明实施例8中三类孔喉组合类型的c型；

图8、本发明实施例8中气水相渗分析实验的d型；

图9、本发明实施例8中气水相渗分析实验的e型；

图10、本发明实施例8中气水相渗分析实验的f型。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

本发明公开了基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类方法，包括以下步骤：

步骤1)对待分析致密砂岩储层进行透射光偏光显微镜下铸体薄片分析，按照铸体薄片分析并结合力学性质将待分析致密砂岩储层的喉道类型进行分类；

步骤2)统计待分析致密砂岩储层的力学特征参数并进行相关性分析，得到单井产量的相关性图版，接着结合步骤1)的喉道类型对待分析致密砂岩储层进行初步储层分类；

步骤3)当待分析致密砂岩储层力学特征参数与单井产量相关性不高时，收集待分析致密砂岩储层的压汞实验数据对步骤2)的初步储层分类结果进行修正，得到二次储层分类；

步骤4)当待分析致密砂岩储层的压汞实验数据与单井产量的相关性不高时，应用步骤1)铸体薄片分析资料对透射光偏光显微镜下识别出的喉道类型在恒速压汞实验曲线中进行拟合，划分出三类孔喉组合类型，应用三类孔喉组合对步骤3)的二次储层分类进行修正，得到三次储层分类；

步骤5)对待分析致密砂岩储层选取重点井进行气水相渗分析实验，对步骤4)的三次储层分类进行最后的验证；

步骤6)通过步骤2)～5)进行综合分类，得到基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类，并根据基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类判断储层后期压裂改造能力。

实施例2

优选的，所述步骤1)中按照铸体薄片分析并结合力学性质将待分析致密砂岩储层的喉道类型分为刚性喉道和塑性喉道两种类型；当颗粒粒间缝为刚性碎屑时，喉道为刚性喉道，当颗粒粒间缝为塑性碎屑时，喉道为塑性喉道。

所述刚性碎屑以石英为主，包括燧石、石英岩屑及较新鲜的长石及部分岩屑如变质粉砂岩屑等；所述塑性碎屑以浅变质的千枚岩、板岩岩屑为主，以及少量云母、泥化的蚀变岩屑、同沉积的泥岩岩屑等。

所述透射光偏光显微镜下铸体薄片分析为现有常规操作，铸体薄片的尺寸也属于国标尺寸。

实施例3

优选的，所述步骤2)中待分析致密砂岩储层的力学特征参数为气层、含气层平均渗透率和孔隙度及单井日产气无阻流量，其中单井日产气无阻流量为井层首次试气的产量，根据待分析致密砂岩储层的力学特征参数绘制散点图进行相关性分析，得到单井产量的相关性图版，按照单井产量的相关性图版，并结合步骤1)的喉道类型进行初步储层分类，所述初步储层分类至少划分为三类。

优选的，所述初步储层分类为i类、ii类、iii类，其中i类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为刚性喉道、孔隙度>10％、渗透率>0.5md，其中ii类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为刚性喉道和塑性喉道混合、孔隙度为5～10％、渗透率0.1～0.5md，其中iii类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为塑性喉道、孔隙度为<5％、渗透率<0.1md。

实施例4

优选的，所述步骤3)中压汞实验数据为排驱压力、分选性、孔隙半径或主流喉道半径，选择与待分析致密砂岩储层单井产量的相关性强的压汞实验数据对步骤2)的初步储层分类结果进行修正，得到二次储层分类。

优选的，选择与孔隙度、渗透率相关性最强的排驱压力、分选性、孔隙半径或主流喉道半径对初步储层分类结果进行修正。

所述压汞实验数据通过高压压汞实验得到，属于现有实验方法。

实施例5

优选的，所述步骤4)应用铸体薄片分析资料对透射光偏光显微镜下识别出的粒间孔、溶孔、晶间孔的孔隙类型、孔隙缩小型、缩颈型、弯片状或管束状类型在恒速压汞实验曲线中进行拟合得到三类孔喉组合类型，其中三类孔喉组合类型为a型：曲线呈微弱单峰型，b型：曲线呈双峰低谷型，c型：曲线呈较强单峰型，所述a型孔喉组合类型对应的储层分类为i类，b型孔喉组合类型对应的储层分类为ii类，c型孔喉组合类型对应的储层分类为iii类，根据三类孔喉组合类型对步骤3)的二次储层分类进行修正，得到三次储层分类。

所述恒速压汞实验属于现有实验方法。

实施例6

优选的，所述步骤5)中对待分析致密砂岩储层选取重点井进行气水相渗分析实验，可识别分类为d型气相上凹型、e型随着含水饱和度的降低气相由上凹型趋于直线、f型气相直线型，其中d型对应的储层分类为i类，e型对应的储层分类为ii类，f型对应的储层分类为iii类。

优选的，还可通过核磁共振实验对三次储层分类进行最后的验证。

所述气水相渗分析实验属于现有实验方法。

实施例7

优选的，所述步骤6)中综合分类是通过步骤2)～5)得到基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类，并确定不同储层分类对应的储层力学特征、孔喉组合类型、孔隙结构特征、渗流性能；根据基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类判断储层后期压裂改造能力，其中i类储层有利于后期压裂改造定义为优质储层，ii类储层较有利于后期压裂改造定义为中等储层，iii类储层不利于后期压裂改造定义为非有效储层。

实施例8

下面通过鄂尔多斯盆地绥德—吴堡地区的具体实例做进一步说明，该区块受多物源和复杂古水系的影响，沉积相和储集砂体时空迁移大、储层非均质性强，其主力层系盒8段、山西组储层为低孔、低渗的致密砂岩储层，单井试气产量普遍偏低，影响着下一步天然气勘探和区块优选。

本实例提供了针对上述致密砂岩储层的储层分类方法，包括以下步骤：

步骤1)将待分析致密砂岩储层进行透射光偏光显微镜下铸体薄片观察定性，按照力学性质将储层类型分为刚性喉道(当颗粒粒间缝为刚性碎屑时，喉道为刚性喉道)和塑性喉道(当颗粒粒间缝为塑性碎屑时，喉道为塑性喉道)两种类型。

如图1所示，储层颗粒粒间缝为塑性碎屑，为塑性喉道，如图2所示，储层颗粒粒间缝为刚性碎屑，为刚性喉道。

如图3所示，步骤2)按照两种喉道类型分别统计致密砂岩气层、含气层平均渗透率和孔隙度及单井日产气无阻流量，绘制散点图进行相关性分析得到单井产量的相关性图版，按照单井产量的相关性图版，进行初步储层分类，初步储层分类为i类、ii类、iii类，其中i类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为刚性喉道、孔隙度>10％、渗透率>0.5md，无阻流量大于2万方/天；其中ii类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为刚性喉道和塑性喉道混合、孔隙度为5～10％、渗透率0.1～0.5md，无阻流量在0.2～2万方/天，其中iii类的待分析致密砂岩储层其喉道类型为塑性喉道、孔隙度为<5％、渗透率<0.1md，无阻流量小于0.2万方/天。

步骤3)当待分析致密砂岩储层力学特征参数与单井产量相关性不高时，收集分析储层的压汞实验数据(即孔隙结构类型)，选取排驱压力、分选性、孔隙半径、主流喉道半径等与孔隙度、渗透率的相关性最强的数据对步骤2)的初步储层分类结果进行修正，当主流喉道半径>0.5％时为ⅰ类，主流喉道半径在0.1％～0.5％时为ⅱ类，主流喉道半径<0.1％时为ⅲ类。

并通过取排驱压力、分选性、孔隙半径对初步储层分类结果进行修正，如表1所示。

本实施例中选择主流喉道半径进行修正，如图4所示，主流喉道半径与渗透率的相关性较强，获取待分析致密砂岩储层的主流喉道半径，并通过相关性拟合公式计算得到对应的渗透率，根据步骤2)中渗透率数值对应的储层分类将初步储层分类结果进行修正。

如图5～7所示，步骤4)当待分析致密砂岩储层的压汞实验数据与单井产量的相关性不高时，应用铸体薄片分析资料对透射光偏光显微镜下识别出的粒间孔、溶孔、晶间孔的孔隙类型，孔隙缩小型、缩颈型、弯片状、管束状等喉道类型在恒速压汞实验曲线中进行拟合，划分出三类孔喉组合类型a型：曲线呈微弱单峰型，b型：曲线呈双峰低谷型，c型：曲线呈较强单峰型，a型孔喉组合类型对应的储层分类为i类，b型孔喉组合类型对应的储层分类为ii类，c型孔喉组合类型对应的储层分类为iii类，应用三类孔喉组合对步骤3)的二次储层分类进行修正。

另外，通过面孔率对待分析致密砂岩储层进行了分类，其中面孔率>3％时为ⅰ类，面孔率0.5％～3％时为ⅱ类，面孔率<0.5％时为ⅲ类，如表1所示。

通过孔隙类型对待分析致密砂岩储层进行了分类，粒间孔、溶孔为ⅰ类，溶孔、晶间孔为ⅱ类，晶间孔为ⅲ类，如表1所示。

通过主要渗流通道对待分析致密砂岩储层进行了分类，粒间孔、溶孔、片状喉道为ⅰ类，溶孔、片状喉道为ⅱ类，喉道为ⅲ类，如表1所示。

如图8～10所示，步骤5)对待分析致密砂岩储层选取重点井进行气水相渗分析实验，可识别分类为d型气相上凹型(低束缚水饱和度)、e型随着含水饱和度的降低气相由上凹型趋于直线(较高束缚水随着含水饱和度)、f型气相直线型(高束缚水)，其中d型对应的储层分类为i类，e型对应的储层分类为ii类，f型对应的储层分类为iii类，对步骤4)的三次储层分类进行最后的验证。

所述气水相渗分析实验可得到可动水饱和度、束缚水饱和度、气水相渗曲线(渗流性能)，通过可动水饱和度、束缚水饱和度、气水相渗曲线对待分析致密砂岩储层进行了分类，如表1所示。

步骤6)进行综合分类，通过选出的储层主控参数进行分类评价，并确定不同类型储层对应的储层力学特征，孔喉组合类型、孔隙结构特征、渗流性能等参数中的一种或几种组合：结果如表1。

表1绥德—吴堡地区储层综合分类表

表1中i类储层有利于后期压裂改造定义为优质储层，ii类储层较有利于后期压裂改造定义为中等储层，iii类储层不利于后期压裂改造定义为非有效储层，其中每类储层对应的孔喉组合类型、孔隙结构特征、渗流性能均不相同，根据以上参数就可以精准、快速的确定待分析致密砂岩储层的类型。

本发明的原理如下：

本发明公开的是基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类方法，主要是解决目前致密砂岩储层分类与储层力学性质结合不紧密，影响后期压裂改造效果评价等问题，本发明包括以下步骤：通过显微镜下薄片确定储层的喉道力学性质，综合储层物性(平均渗透率和孔隙度)、单井日产气无阻流量、高压压汞实验、恒速压汞实验曲线和气水相渗分析实验，对致密砂岩储层进行精细分类；本发明对待分析致密砂岩储层首先进行透射光偏光显微镜下铸体薄片分析，接着利用铸体薄片分析结果结合力学性质将待分析致密砂岩储层的喉道类型进行分类，分为刚性喉道和塑性喉道，然后结合储层力学特征参数相关性分析得到的单井产量的相关性图版进行初步储层分类，然后利用压汞实验数据对初步储层分类结果进行修正，得到二次储层分类；然后利用三类孔喉组合类型对二次储层分类进行修正，得到三次储层分类；最后通过气水相渗分析实验对三次储层分类进行最后的验证，根据最终的分类判断储层后期压裂改造能力，本发明储层分类方法通过三次分类和一次验证，将不同储层力学特征、孔喉组合类型、孔隙结构特征、渗流性能等进行了分析，实现了多参数综合定性，结合储层力学性质和多种参数对储层分类评价结果准确、合理，能有效指导工艺压裂方案，并进一步快速预测优选致密砂岩有利区带。

本发明基于力学性质的多参数综合定性致密砂岩储层分类方法综合多种影响储层质量的地质参数，操作简便易行，建立准确的致密砂岩储层的综合评价标准，能够有效指导该类型储层勘探开发选区；本发明基于储层力学性质的分类，能够实现地质与工艺的有机结合，指导压裂施工方案的选取，有效提高单井产量。

本发明可以更精准的对渗透率<1md的储层进行分类评价，适合于储层致密的油气田勘探评价工作；本发明利用透射光偏光显微镜分析、高压压汞实验、恒速压汞实验、气水相渗分析实验提高了储层描述分类的精度，从而更加精确地确定了致密储层的分类评价。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。