一种致密砂岩储层渗透率的计算方法与流程

本发明涉及储层评价技术领域，特别涉及一种基于核磁共振t2谱三孔隙组分的致密砂岩储层渗透率的计算方法。

背景技术：

渗透率是衡量储层渗流特性的主要宏观定量参数之一，是储层评价的基础工作。对于中高孔、渗储层，一般用岩心物性分析数据建立孔隙度与渗透率的关系，从而由孔隙度确定渗透率。对于致密砂岩储层，孔隙结构是影响储层渗流特性的微观因素，由于孔隙结构的差异导致了孔隙度和渗透率的拟合模型相关系数并不高，从而无法准确地预测出渗透率。

核磁共振测井可以提供关于孔隙结构及其渗透率的信息，随着核磁共振测井技术的发展，相继提出了核磁共振t2谱计算渗透率的4个经典模型(coates-cutoff模型、coates-sbvi模型、sdr模型和sdr—reg模型)，但这些模型均依赖于t2截止值，而t2截止值迄今为止尚无方法能准确计算出，从而造成传统的核磁共振经典渗透率模型并不能准确计算致密砂岩储层的渗透率。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服传统的核磁共振经典渗透率模型因t2截止值求取不准而导致渗透率计算误差大的问题，本发明提供了一种基于核磁共振t2谱三孔隙组分的致密砂岩储层渗透率的计算方法。该方法利用核磁共振t2谱数据计算孔隙结构参数，优选其计算的孔隙结构参数进行组合建立核磁共振t2谱三孔隙组分的渗透率测井解释模型，实现致密砂岩储层渗透率的连续深度的快速、准确定量计算。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种致密砂岩储层渗透率的计算方法，包括如下步骤：

步骤(1)对研究区致密砂岩岩心进行常规物性实验和核磁共振t2谱实验，获取岩心分析渗透率和核磁共振t2谱数据；

步骤(2)利用岩心分析核磁共振t2谱数据计算孔隙结构参数；

步骤(3)所述孔隙结构参数进行组合构建第一特征函数，结合步骤(1)中的岩心分析渗透率，建立核磁共振t2谱三孔隙组分的渗透率测井解释模型；

步骤(4)根据核磁共振测井t2谱数据构建与第一函数相同的第二特征函数计算致密砂岩储层渗透率。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中的孔隙结构参数包括：核磁孔隙度、t2几何平均值和小孔径、中孔径、大孔径的核磁三孔隙组分。

作为本发明的进一步改进，所述核磁孔隙度的计算公式如下：

式中，φnmr为核磁孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％；t2为核磁测量的横向弛豫时间，单位为ms；t2min为t2谱弛豫时间初始值，单位为ms；t2max为t2谱弛豫时间终止值，单位为ms。

作为本发明的进一步改进，所述核磁共振t2几何平均值的计算公式如下：

式中，t2gm为核磁共振t2谱的几何平均值，单位为ms；φi为对应分量t2i的孔隙度分量，单位为％；φnmr为核磁孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％。

作为本发明的进一步改进，所述核磁共振小孔径、中孔径、大孔径的三孔隙组分(s1、s2和s3)是以10ms和100ms为界限将核磁共振t2谱分成三部分，其计算公式如下：

式中，s1为核磁共振小孔径孔隙度，单位为％；s2为核磁共振中孔径孔隙度，单位为％；s3为核磁共振大孔径孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％；t2min为t2谱弛豫时间初始值，单位为ms；t2max为t2谱弛豫时间终止值，单位为ms；t2为核磁测量的横向弛豫时间，单位为ms。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中通过对步骤(2)的孔隙结构参数进行理论分析及经验统计组合构建第一特征函数，建立渗透率测井解释模型，其模型表达式：

k＝at2gm^b(s1/φnmr)^c(s2+s3)^d

式中，k为渗透率，md；t2gm为核磁共振t2谱的几何平均值，单位为ms；s1为核磁共振小孔径孔隙度，单位为％；s2为核磁共振中孔径孔隙度，单位为％；s3为核磁共振大孔径孔隙度，单位为％；φnmr为核磁孔隙度，单位为％；a、b、c、d为模型参数。

作为本发明的进一步改进，所述第一特征函数中的核磁孔隙度、t2几何平均值、中孔径孔隙度和大孔径孔隙度与步骤(1)中岩心分析渗透率呈正相关，小孔径孔隙度与步骤(1)中岩心分析渗透率呈负相关。

作为本发明的进一步改进，所述模型参数a、b、c和d的值采用规划求解的方式确定，其中a>0，b>0，c<0，d>0，均为约束条件。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)中所述岩心分析渗透率实验数据是按照《岩心分析方法sy/t5336-2006》标准中的流程进行获取。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)中所述岩心分析核磁共振t2谱实验数据按照《岩样核磁共振参数实验室测量规范sy/t6490-2007》标准规定的流程进行获取的。

与现有技术对比，本发明技术方案产生的有益效果为：

本发明提供了一种基于核磁共振t2谱三孔隙组分的致密砂岩储层渗透率的计算方法，通过岩心分析核磁共振t2谱数据计算核磁孔隙度、t2几何平均值和小、中、大孔径的三孔隙组分等参数，利用孔隙结构参数进行组合构建特征函数，再结合岩心分析渗透率采用规划求解的方法建立渗透率测井解释模型，进而基于核磁共振测井t2谱数据连续深度计算储层渗透率，从而克服了传统的核磁共振经典渗透率模型因t2截止值求取不准而导致渗透率计算误差大的问题，提高了致密砂岩储层渗透率的计算精度。该方法基于核磁共振t2谱数据能反映储层孔隙结构，通过t2谱数据计算孔隙结构参数并优选出反映储层渗透性的敏感性孔隙结构参数，组合构建特征函数建立了核磁共振t2谱三孔隙组分的渗透率模型，能快速定量计算储层的渗透率，其计算精度有了明显的提高，满足了储量计算误差要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于核磁共振t2谱三孔隙组分的致密砂岩储层渗透率的计算方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的核磁共振t2谱三孔隙组分示意图；

图3为本发明实施例所述的岩心分析渗透率与核磁孔隙度关系图；

图4为本发明实施例所述的岩心分析渗透率与核磁t2几何平均值关系图；

图5为本发明实施例所述的岩心分析渗透率与核磁小孔径孔隙度关系图；

图6为本发明实施例所述的岩心分析渗透率与核磁中孔径孔隙度关系图；

图7为本发明实施例所述的岩心分析渗透率与核磁大孔径孔隙度关系图；

图8为本发明实施例所述的核磁共振测井t2谱数据计算渗透率的效果图；

图9为本发明实施例所述的计算渗透率与岩心分析渗透率的对比图。

具体实施方式

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

一种基于核磁共振t2谱三孔隙组分的致密砂岩储层渗透率的计算方法，包括如下步骤：

步骤(1)对研究区致密砂岩岩心进行常规物性实验和核磁共振t2谱实验，获取岩心分析渗透率和核磁共振t2谱数据；

其中，岩心分析渗透率实验数据是按照《岩心分析方法sy/t5336-2006》标准中的流程进行获取。所述岩心分析核磁共振t2谱实验数据按照《岩样核磁共振参数实验室测量规范sy/t6490-2007》标准规定的流程进行获取的。

步骤(2)利用岩心分析核磁共振t2谱数据计算孔隙结构参数；

孔隙结构参数包括：核磁孔隙度、t2几何平均值和小孔径、中孔径、大孔径的核磁三孔隙组分。核磁孔隙度的计算公式如下：

式中，φnmr为核磁孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％；t2为核磁测量的横向弛豫时间，单位为ms；t2min为t2谱弛豫时间初始值，单位为ms；t2max为t2谱弛豫时间终止值，单位为ms。

所述核磁共振t2几何平均值的计算公式如下：

式中，t2gm为核磁共振t2谱的几何平均值，单位为ms；φi为对应分量t2i的孔隙度分量，单位为％；φnmr为核磁孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％。

所述核磁共振小孔径、中孔径、大孔径的三孔隙组分(s1、s2和s3)是以10ms和100ms为界限将核磁共振t2谱分成三部分，其计算公式如下：

式中，s1为核磁共振小孔径孔隙度，单位为％；s2为核磁共振中孔径孔隙度，单位为％；s3为核磁共振大孔径孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％；t2min为t2谱弛豫时间初始值，单位为ms；t2max为t2谱弛豫时间终止值，单位为ms；t2为核磁测量的横向弛豫时间，单位为ms。

步骤(3)所述孔隙结构参数进行组合构建第一特征函数，结合步骤(1)中的岩心分析渗透率，建立核磁共振t2谱三孔隙组分的渗透率测井解释模型；

通过对步骤(2)的孔隙结构参数进行理论分析及经验统计组合构建第一特征函数，建立渗透率测井解释模型，其模型表达式：

k＝at2gm^b(s1/φnmr)^c(s2+s3)^d

式中，k为渗透率，单位为md；t2gm为核磁共振t2谱的几何平均值，单位为ms；s1为核磁共振小孔径孔隙度，单位为％；s2为核磁共振中孔径孔隙度，单位为％；s3为核磁共振大孔径孔隙度，单位为％；φnmr为核磁孔隙度，单位为％；a、b、c、d为模型参数。

第一特征函数中的核磁孔隙度、t2几何平均值、中孔径孔隙度和大孔径孔隙度与步骤(1)中岩心分析渗透率呈正相关，小孔径孔隙度与步骤(1)中岩心分析渗透率呈负相关。模型参数a、b、c和d的值采用规划求解的方式确定，其中a>0，b>0，c<0，d>0，均为约束条件。

步骤(4)根据核磁共振测井t2谱数据构建与所述第一特征函数相同的第二特征函数可以连续深度计算致密砂岩储层渗透率。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施情况做进一步的说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例

参见图1，本发明实施例提高了一种基于核磁共振t2谱三孔隙组分的致密砂岩储层渗透率的计算方法，包括如下步骤：

步骤一，对研究区致密砂岩岩心进行常规物性实验和核磁共振t2谱实验，获取岩心分析渗透率和核磁共振t2谱实验数据。岩心分析渗透率是岩心物性实验按照《岩心分析方法sy/t5336-2006》标准规定的流程进行获得的；岩心核磁共振t2实验按照《岩样核磁共振参数实验室测量规范sy/t6490-2007》标准规定的流程进行获得的。

步骤二，利用步骤一中的岩心核磁共振t2谱实验数据计算核磁孔隙度、t2几何平均值和小、中、大孔径的核磁三孔隙组分等孔隙结构参数。

核磁孔隙度的计算公式如下：

式中，φnmr为核磁孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％；t2为核磁测量的横向弛豫时间，单位为ms；t2min为t2谱弛豫时间初始值，单位为ms；t2max为t2谱弛豫时间终止值，单位为ms。

核磁共振t2几何平均值的计算公式如下：

式中，t2gm为核磁共振t2谱的几何平均值，单位为ms；φi为对应分量t2i的孔隙度分量，单位为％；φnmr为核磁孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％。

核磁共振小、中、大孔径的三孔隙组分(s1、s2和s3)是以10ms和100ms为界限将核磁共振t2谱分成三部分，如图2所示，其计算公式如下：

式中，s1为核磁共振小孔径孔隙度，单位为％；s2为核磁共振中孔径孔隙度，单位为％；s3为核磁共振大孔径孔隙度，单位为％；s为t2谱幅度，单位为％；t2min为t2谱弛豫时间初始值，单位为ms；t2max为t2谱弛豫时间终止值，单位为ms；t2为核磁测量的横向弛豫时间，单位为ms。

岩心常规物性实验和核磁共振t2谱实验分析结果如表1所示。

表1岩心常规物性实验和核磁共振t2谱实验分析结果表

步骤三，所述孔隙结构参数与步骤一中常规物性实验获取的岩心分析渗透率进行单相关性分析：核磁孔隙度、t2几何平均值、中孔径孔隙度和大孔径孔隙度与步骤一中岩心分析渗透率呈正相关，小孔径孔隙度与岩心分析渗透率呈负相关，如图3～7所示。通过理论分析及经验统计进行组合构建第一特征函数，建立核磁共振t2谱三孔隙组分的渗透率测井解释模型，其模型表达式：

k＝at2gm^b(s1/φnmr)^c(s2+s3)^d

式中，k为渗透率，md；t2gm为核磁共振t2谱的几何平均值，单位为ms；s1为核磁共振小孔径孔隙度，单位为％；s2为核磁共振中孔径孔隙度，单位为％；s3为核磁共振大孔径孔隙度，单位为％；φnmr为核磁孔隙度，单位为％；a、b、c、d为模型参数。

将表1中8口井25块岩心分析的核磁孔隙度、t2几何平均值和小、中、大孔径的核磁三孔隙组分等孔隙结构参数和岩心分析渗透率代入上述模型表达式中，建立了一组方程式。由于渗透率随核磁孔隙度、t2几何平均值、中孔径孔隙度和大孔径孔隙度增大而增大，随小孔径孔隙度的增大而减小，因而以a>0，b>0，c<0，d>0为约束条件，采用规划求解的方式确定了a、b、c、d模型4个参数，其中a＝0.0049，b＝0.2625，c＝-1.1151，d＝0.3390。

步骤四，根据核磁共振t2谱测井数据构建与所述第一特征函数相同的第二特征函数可以连续深度计算致密砂岩储层渗透率。

实际资料处理过程中，核磁共振t2谱三孔隙组分计算渗透率是通过编写程序实现。图8为核磁共振测井t2谱数据计算的渗透率与岩心分析渗透率对比图。图中第7道为核磁共振测井t2谱数据和计算的t2几何平均值，第8道为计算的核磁共振小、中、大孔径的三孔隙组分，第9和第10道杆状条为岩心分析孔隙度和渗透率，曲线为核磁共振t2谱数据计算的孔隙度和渗透率。从图中可以看到，核磁共振t2谱三孔隙组分计算的渗透率无论是在形状变化上还是数值上，都与岩心分析渗透率有很好的一致性。为了更加形象地说明本发明计算渗透率的准确性，按解释层段进行了统计，图9为解释层段计算的渗透率与岩心分析渗透率的误差对比分析表，从15个层段处理结果看，计算的渗透率与岩心分析渗透率对比平均相对误差在14.34％，远低于行业标准的半个数量级，满足了储量计算误差要求。

本发明实施例提供的方法，通过岩心分析核磁共振t2谱数据计算核磁孔隙度、t2几何平均值和小、中、大孔径的核磁三孔隙组分等孔隙结构参数，进而进行组合构建第一特征函数，再结合岩心分析渗透率，建立渗透率测井解释模型，实现核磁共振测井t2谱连续深度计算致密砂岩储层渗透率。本发明有效克服了传统的核磁共振经典渗透率模型因t2截止值求取不准而导致渗透率计算误差大的问题，提高了致密砂岩储层渗透率的计算精度，可以应用于致密砂岩储层渗透率的评价，具有很好的应用前景。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

致密砂岩储层由于物性差、非均质性强和孔隙结构复杂等特点，传统方法利用岩心分析渗透率与孔隙度进行拟合建立渗透率模型，其相关性差；利用核磁共振t2谱计算渗透率的4种经典模型(coates-cutoff模型、coates-sbvi模型、sdr模型和sdr—reg模型)均依赖于t2截止值，而t2截止值迄今为止尚无方法能准确计算出，造成核磁共振经典渗透率模型并不能很好地表征致密砂岩储层的渗透率，从而导致了传统方法在实际现场应用中无法准确地计算出致密砂岩储层的渗透率。

本发明通过核磁共振t2谱数据计算核磁孔隙度、t2几何平均值和小、中、大孔径的三孔隙组分等反映储层渗透性的孔隙结构参数，利用孔隙结构参数进行组合构建特征函数，结合岩心分析渗透率采用规划求解的方法，建立渗透率测井解释模型。通过本发明提出了一种基于核磁共振t2谱三孔隙组分的致密砂岩储层渗透率的计算方法，通过实际井资料的处理，其计算的渗透率与岩心实验分析渗透率进行对比验证，其计算精度有了明显的提高，满足了储量计算误差要求。

本发明可用于低孔-低渗、特低孔-特低渗、致密砂岩等储层的渗透率预测，并在此基础上可以为储层孔隙结构分析及储层分类研究。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。