《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》是中國石油天然氣股份有限公司於2009年6月22日申請的發明專利，該專利的申請號為2009100874743，公布號為CN101929973A，授權公布日為2010年12月29日，發明人是李寧、王克文、喬德新、馮慶付、武宏亮。
《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》涉及石油開發技術的裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法，利用已知的全直徑岩心資料、成像測井資料得到裂縫儲層不同深度的裂縫孔隙度，計算不同深度的電阻率指數，根據已知的孔隙特徵建立基質-裂縫結合的逾滲網路模型，利用岩心實驗和密閉取心資料刻度逾滲網路模型數值模擬結果，刻度之後通過數值模擬得到不同裂縫孔隙度下電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的變化關係，選定插值函式關係計算裂縫儲層的含油（氣）飽和度。在常規方法計算的含油氣飽和度為0.49時，該發明方法計算的含油氣飽和度為0.67，可提高精度0.18以上。
2016年12月7日，《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》獲得第十八屆中國專利金獎。
（概述圖為《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法
- 公布號：CN101929973A
- 授權日：2010年12月29日
- 申請號：2009100874743
- 申請日：2009年6月22日
- 申請人：中國石油天然氣股份有限公司
- 地址：北京市東城區東直門北大街9號中國石油大廈
- 發明人：李寧、王克文、喬德新、馮慶付、武宏亮
- Int.Cl.：G01N27/04(2006.01)I
- 代理機構：北京市中實友智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：劉天語
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
陸上剩餘油氣資源主要分布在岩性地層油氣藏、前陸盆地油氣藏、疊合盆地中下部組合和成熟盆地這四大領域，尤其是岩性地層油氣藏新增儲量中它占到了60％以上，是陸上石油後備資源的主要接替領域和儲量增長的主要目標。近年來發現的大型碳酸鹽岩、火成岩油氣田，相當部分都是岩性地層油氣藏。這些儲層往往表現出複雜的孔隙空間，具有孔隙、裂縫等多種孔隙類型，因此，裂縫儲層含油（氣）飽和度定量計算對提高岩性油氣藏勘探具有十分重要的意義。
截至2009年6月，以雙側向測井為代表的電法測井仍是含油（氣）飽和度評價的主要方法。在利用電法測井進行含油（氣）飽和度評價時，一般是以Archie及其擴展公式為基礎的進行的。在裂縫儲層中，是利用簡單的裂縫模型導出裂縫儲層含油（氣）飽和度計算的擴展公式。譚廷棟在《裂縫性油氣藏測井解釋模型與評價方法》（1987年，石油工業出版社）一書中較早對裂縫儲層飽和度的計算進行了研究。基於簡單的裂縫模型，作者分別給出了水平裂縫、垂直裂縫和網狀裂縫岩石的電阻率及電阻率指數的解析表達式。趙良孝在《碳酸鹽岩儲層測井評價技術》（1994年，石油工業出版社）一書中根據碳酸鹽岩儲層的特徵，提出了裂縫-孔隙型儲層飽和度的計算方法。在後來的研究中，裂縫儲層飽和度的定量計算基本上都是以上述經典的方法為基礎的。
經典的裂縫飽和度計算方法存在以下三個方面的問題：一是基於簡單的裂縫模型，不能反應實際儲層裂縫的分布及規律；二是簡單的串並聯計算方法，不能完全反應裂縫對岩石電性的影響。裂縫對岩石電性的影響包括裂縫本身對電傳輸的影響，還包括裂縫對基質飽和度分布的影響所引起的電性變化；三是這些模型中往往涉及裂縫孔隙度指數（mf）、裂縫飽和度指數（nf）、裂縫中的束縛水飽和度（Sfb）等參數，這些參數的準確確定對結果具有很大的影響。從實際效果來看，套用經典裂縫飽和度模型的計算結果同密閉取心分析結果之間存在較大的誤差。
另外，關於裂縫儲層的電性特徵單純的數值模擬，只能反應相對變化的規律，與實際儲層的影響特徵差別較大，而且也難以用於實際的測井儲層評價。因此，裂縫儲層含油（氣）飽和度評價是一直沒有很好解決的問題之一。
發明內容
專利目的
《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》目的在於提供一種提高裂縫儲層測井評價的精度的裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法。
技術方案
《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》通過以下步驟完成：
1）利用已知的全直徑岩心資料得到基質的電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的關係；利用已知的密閉取心資料得到裂縫儲層原狀地層真實的含水（油氣）飽和度；
2）利用已知的成像測井資料得到裂縫儲層不同深度的裂縫孔隙度；利用雙側向測井資料，結合岩心分析資料，計算不同深度的電阻率指數；
步驟2）所述的計算是原狀地層的電阻率Rt取深側向測井的數值，飽含水地層的電阻率RO利用孔隙度測井結合岩心分析資料通過Archie公式計算。
步驟2）所述的成像測井資料是全井眼微電阻率掃描成像測井或聲電組合成像測井資料。
3）根據已知的地區孔隙特徵及孔隙度、滲透率資料，建立該地區的基質-裂縫結合的逾滲網路模型，通過油驅水過程，確定裂縫儲層中電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的關係；
步驟3）所述的建立基質-裂縫結合的逾滲網路模型包括：確定孔隙體半徑及分布、確定喉道半徑及分布、確定孔隙之間的連通性、建立三維孔隙結構模型。
步驟3）所述的地區孔隙特徵是岩石壓汞、核磁、電鏡檢測結果。
步驟3）所述的模型在建立時，使模型中基質孔隙的半徑及分布、孔隙度、滲透率等參數與岩心分析結果吻合。
4）利用岩心實驗和密閉取心資料刻度逾滲網路模型數值模擬結果；
步驟4）中所述的刻度方法為：
（1）利用目的層段的岩電實驗結果（I-Sw關係）對所述步驟3中裂縫孔隙度為0的數值模擬結果進行刻度，具體是調整數值模擬參數，使裂縫孔隙度為0的數值模擬結果與岩電實驗結果重合；
（2）利用密閉取心分析的含水飽和度、步驟2）中所計算的對應深度的電阻率指數、步驟1）中計算的對應深度的裂縫孔隙度對步驟3中的模擬結果進行刻度；具體是通過調整數值模擬參數，使該深度相應裂縫孔隙度下的數值模擬結果與密閉取心分析結果重合。
上述模擬參數是孔隙結構、流體特性參數。
5）刻度之後通過數值模擬得到不同裂縫孔隙度下電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的變化關係；
步驟5）中所述裂縫孔隙度的取值為0.1％-0.5％。
6）通過插值方法，獲得不同裂縫孔隙度下電阻增大率與含水飽和度之間的函式關係式；
步驟6）所述的最佳插值函式關係式為：
式中I——電阻增大率；Sw——含水飽和度；a、b、c——常數，
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.0％時：a＝0.03，b＝3.44，c＝0.52
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.1％時：a＝0.06，b＝2.70，c＝0.52
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.2％時：a＝0.20，b＝1.47，c＝0.67
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.3％時：a＝0.38，b＝0.85，c＝0.77
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.4％時：a＝0.52，b＝0.53，c＝0.91。
7）根據步驟2）中得到的裂縫孔隙度，從步驟6）中選定插值函式關係計算裂縫儲層的含油（氣）飽和度。
步驟7）中所述的選定插值函式是選擇對應的電阻增大率與含水飽和度之間函式關係，利用所述步驟2）計算的電阻率指數計算某深度處的含水飽和度、含油（氣）飽和度。
改善效果
《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》與傳統的裂縫飽和度計算模型相比，可以極大地提高含裂縫儲層油（氣）飽和度計算的精度。當基質孔隙度為3％、裂縫孔隙度為0.2％、電阻增大率為4時，常規方法計算的含油氣飽和度為0.49，該發明方法計算的含油氣飽和度為0.67，提高0.18。
附圖說明
圖1是基質-裂縫結合孔隙結構模型，其中中間部分代表裂縫，上下兩側代表的是基質。在基質中所有的孔隙體均用球體表示、所有的喉道均用線條表示，球體的大小與孔隙體的大小對應，線條的粗細與喉道的大小對應。
圖2為基質孔隙度為3％時，某層段裂縫孔隙度從0％變化到0.4％時的情況。圖的橫坐標是含水飽和度，縱坐標是電阻增大率。圖中最右邊是當裂縫孔隙度為0時岩心分析得到的含水飽和度-電阻增大率實驗曲線。圖中最左邊是經密閉取心分析結果刻度後的模擬結果。中間各曲線是在岩心分析及密閉取心分析共同約束下通過數值模擬得到的裂縫孔隙度為0.1％，0.2％，0.3％時的電阻增大率-含水飽和度之間的關係。
圖3為《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》提出的裂縫儲層含水（油氣）飽和度定量計算方法的測井處理解釋成果實例。
技術領域
《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》涉及石油開發技術，是在火山岩、碳酸鹽岩等含裂縫儲層中，在利用岩心實驗、密閉取心資料對數值模擬進行刻度基礎之上，結合雙側向及成像測井資料計算的裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法。
權利要求
1.一種裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法，特徵是通過以下步驟完成：
1）利用已知的全直徑岩心資料得到基質的電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的關係；利用已知的密閉取心資料得到裂縫儲層原狀地層真實的含水（油氣）飽和度；
2）利用已知的成像測井資料得到裂縫儲層不同深度的裂縫孔隙度；利用雙側向測井資料，結合岩心分析資料，計算不同深度的電阻率指數；
3）根據已知的地區孔隙特徵及孔隙度、滲透率資料，建立該地區的基質-裂縫結合的逾滲網路模型，通過油驅水過程，確定裂縫儲層中電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的關係；
4）利用岩心實驗和密閉取心資料刻度逾滲網路模型數值模擬結果；
5）刻度之後通過數值模擬得到不同裂縫孔隙度下電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的變化關係；
6）通過插值方法，獲得不同裂縫孔隙度下電阻增大率與含水飽和度之間的函式關係式；
7）根據步驟2）中得到的裂縫孔隙度，從步驟6）中選定插值函式關係計算裂縫儲層的含油（氣）飽和度。
2.根據權利要求1所述的方法，特徵是步驟2）所述的計算是原狀地層的電阻率Rt取深側向測井的數值，飽含水地層的電阻率RO利用孔隙度測井結合岩心分析資料通過Archie公式計算。
3.根據權利要求1所述的方法，特徵是步驟2）所述的成像測井資料是全井眼微電阻率掃描成像測井或聲電組合成像測井資料。
4.根據權利要求1所述的方法，特徵是步驟3）所述的建立基質-裂縫結合的逾滲網路模型包括：確定孔隙體半徑及分布、確定喉道半徑及分布、確定孔隙之間的連通性、建立三維孔隙結構模型。
5.根據權利要求1所述的方法，特徵是步驟3）所述的地區孔隙特徵是岩石壓汞、核磁、電鏡檢測結果。
6.根據權利要求1所述的方法，特徵是步驟3）所述的模型在建立時，使模型中基質孔隙的半徑及分布、孔隙度、滲透率等參數與岩心分析結果吻合。
7.根據權利要求1所述的方法，特徵是步驟4）中所述的刻度方法為：
（1）利用目的層段的岩電實驗結果（I-Sw關係）對所述步驟3中裂縫孔隙度為0的數值模擬結果進行刻度，具體是調整數值模擬參數，使裂縫孔隙度為0的數值模擬結果與岩電實驗結果重合；
（2）利用密閉取心分析的含水飽和度、步驟2）中所計算的對應深度的電阻率指數、步驟1）中計算的對應深度的裂縫孔隙度對步驟3中的模擬結果進行刻度；具體是通過調整數值模擬參數，使該深度相應裂縫孔隙度下的數值模擬結果與密閉取心分析結果重合。
8.根據權利要求1或7所述的模擬參數是孔隙結構、流體特性參數。
9.根據權利要求1所述的方法，特徵是步驟5）中所述裂縫孔隙度的取值為0.1％-0.5％。
10.根據權利要求1所述的方法，特徵是步驟6）所述的最佳插值函式關係式為：
式中I——電阻增大率；Sw——含水飽和度；a、b、c——常數，
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.0％時：a＝0.03，b＝3.44，c＝0.52
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.1％時：a＝0.06，b＝2.70，c＝0.52
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.2％時：a＝0.20，b＝1.47，c＝0.67
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.3％時：a＝0.38，b＝0.85，c＝0.77
基質孔隙度為3％，裂縫孔隙度為0.4％時：a＝0.52，b＝0.53，c＝0.91。
實施方式
1.開展裂縫儲層全直徑岩心實驗及密閉取心資料分析：分析全直徑岩電實驗數據，得到基質的電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的關係；分析密閉取心資料，得到裂縫儲層原狀地層真實的含水（油氣）飽和度。
2.利用成像測井資料（FMI、STAR等）通過處理得到裂縫儲層不同深度的裂縫孔隙度。利用雙側向測井資料，結合岩心分析資料，計算不同深度的電阻率指數。在計算電阻率指數時，原狀地層的電阻率Rt取深側向測井的數值，飽含水地層的電阻率RO利用孔隙度測井結合岩心分析資料通過Archie公式計算得到。
3.根據研究地區的孔隙特徵分析資料（如：壓汞、核磁、電鏡等）及孔隙度、滲透率分析資料，建立適用於該地區的基質-裂縫結合的逾滲網路模型，通過油驅水過程的模擬，研究裂縫儲層中電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的關係。在建立數值模型時，應該使模型中基質孔隙的半徑及分布、孔隙度、滲透率等參數與岩心分析結果基本吻合。圖1是所建立的裂縫儲層孔隙結構模型。其中中間部分代表裂縫，上下兩側代表的是基質。在基質中所有的孔隙體均用球體表示、所有的喉道均用線條表示，球體的大小與孔隙體的大小對應，線條的粗細與喉道的大小對應。
4.利用岩心實驗和密閉取心資料對數值模擬結果進行刻度。利用目的層段岩電實驗結果對數值模擬中裂縫孔隙度為0的模擬結果進行刻度。具體實施方法為：通過調整數值模擬參數（孔隙結構、流體特性等參數），使裂縫孔隙度為0的數值模擬結果與岩電實驗結果重合（如圖2中最右邊的曲線）。
利用密閉取心分析的含水飽和度、上面步驟2中所計算的對應深度的電阻率指數、所述步驟1中所計算的對應深度的裂縫孔隙度對模擬結果進行刻度。具體方法為：通過調整數值模擬參數（孔隙結構、流體特性等參數），使該深度相應裂縫孔隙度（具體數值由成像測井確定）下的數值模擬結果與密閉取心分析結果重合（如圖2中最左邊的曲線）。
5.在經過岩心分析及密閉取心資料分析的刻度之後，再次模擬，得到不同裂縫孔隙度下電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的關係，如圖2中裂縫孔隙度為0.1％、0.2％、0.3％時電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的關係。
6.建立不同裂縫孔隙度下電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的插值關係式。對圖2所示的模擬結果，通過插值分析，可得到如下電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間最佳關係：
裂縫孔隙度為0.0％時：
裂縫孔隙度為0.1％時：
裂縫孔隙度為0.2％時：
裂縫孔隙度為0.3％時：
裂縫孔隙度為0.4％時：
7.計算裂縫儲層的含油（氣）飽和度。根據成像測井資料獲得的裂縫孔隙度，選擇前面建立的電阻率指數（I）與含水飽和度（Sw）之間的某一關係式，結合深側向測井資料進行裂縫儲層含水（油氣）飽和度的定量計算。如：根據成像測井資料分析，某深度的裂縫孔隙度為0.1％，則計算含油氣飽和度的時候，選擇上面的公式（2）。圖3是大慶某井某層段的實際處理結果，其中右邊倒數第2道為常規裂縫模型含氣飽和度的解釋結果，右邊倒數第1道為《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》所提出的方法的含氣飽和度計算結果。通過對比分析可以看出，該發明提出方法的裂縫儲層含氣飽和度計算結果與密閉取心資料分析結果吻合的非常好。
榮譽表彰
2016年12月7日，《裂縫儲層含油氣飽和度定量計算方法》獲得第十八屆中國專利金獎。
