X地区基于储层分类的渗透率计算方法研究

2019-05-10张顺超

中国锰业 2019年2期

张顺超

(长江大学地球物理与石油资源学院，湖北武汉 430100)

渗透率在油田开发中起着十分重要的作用，井的数量、井间距的确定和地面油管设施的设计，都离不开渗透率的准确求取。但是渗透率是一个难以直接通过测井方法获取的岩石物理参数，一般通过建立其他岩石物理参数与渗透率的物理模型，将测井方法可以直接测量的参数转换为渗透率[1-2]。研究区域孔渗关系较为复杂，孔隙度相同的储层渗透率可能相差三个数量级，单一的孔渗模型很难满足研究区域的渗透率计算，建立分储层类型的渗透率模型是十分有必要的。

1 储层类型划分及渗透率模型

储层类型与产量预测、储量估计、开采方案选取等密切相关。研究区域储层按孔隙度、渗透率差异可划分为一类储层、二类储层等不同类型，不同类型储层孔隙结构特征差异明显，因此在研究中先对研究区域储层类型进行分类，再分储层类型建立对应的孔隙度、渗透率模型。

1.1 利用流动单元指数划分储层类型

储集层是由固体骨架和储集空间组成的，而储集空间是由大小不等的孔隙、吼道所组成。储集层的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和吼道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。将储集岩的孔隙空间划分成孔隙和吼道是研究储集岩孔隙结构的基本前提。颗粒之间的较大空间为孔隙，颗粒间连通孔隙的狭窄部分称为吼道。吼道的大小和分布、以及它们的几何形状是影响储集岩的储集能力和渗流能力的关键因素。

储集层孔隙度和渗透率都是评价储集层品质的重要参数。孔隙度反映岩石的储集空间大小，而渗透率则反映储集层孔隙空间的连通性和岩石的渗流能力。研究表明两者组合形成的地层流动带指数可以较有效地评价储集层孔隙结构[3-5]。利用研究区的实际岩心化验分析资料，利用地层流动带指数进行储层分类的效果进行分析。式(1)为地层流动带指数(FZI)计算公式：

(1)

式(1)中，K为渗透率，mD；φ为孔隙度,%。

图1为研究区域FZI分类图，其中储层类型分类标准为：Ⅰ类：FZI>1.18；Ⅱ类：0

1.2 建立可变孔渗模型

根据前面提到的分类标准，应用流动单元指数FZI对研究区块储层进行分类，再对不同类别的储层分别建立渗透率模型，以提高渗透率解释的精度。选取研究区块储层段的有效取心点，结合岩心分析、测井等资料，采用聚类分析法将储层分为两类：图2为X地区不同储层类型的岩心孔渗关系图。

图1 X地区FZI分类

图2 X地区一类、二类储层孔渗关系

由图2中红色资料点，可得到X地区一类储层渗透率计算公式(2)。

K=1.483 3e0.215 2φ

(2)

由图2中蓝色资料点，可得到X地区二类储层渗透率计算公式(3)。

K=0.001 1e0.407 2φ

(3)

式(3)中，K为渗透率，mD；φ为孔隙度，%。

如图2，使用FZI对储层进行分类后，对不同类型的储层分别进行拟合得到各个储层类别对应的渗透率模型。可看到同一类型的储层，在孔隙度相同的条件下，渗透率的差距明显小于不分类的情况。说明使用FZI对储层分类可以增加渗透率的解释精度。

2 储层类型自动识别

使用传统的孔渗关系建立模型优势在于直接简单，劣势在于渗透率评价的精度不够，无法满足研究区块的要求。而基于流动单元分类的渗透率模型，精度高于传统的孔渗关系建立模型，但对于没有取心的井段要首先利用测井曲线判别储层类型，本研究通过选取可以表征储层类型的测井参数建立交会图版，再利用编程完成储层类型的自动识别及渗透率的精细评价。

2.1 常规测井资料建立图版

常规测井资料中可用于储层类型识别的曲线有自然伽马GR、三孔隙度曲线(补偿密度ZDEN、补偿中子CNCF、声速DT)和阵列感应曲线。在建立图版时，需要选取其中两条曲线，读取其特征值，绘制交会图，若交会图能将不同类型的储层划分开，且实例应用效果好，则建立的图版合理。对比不同测井曲线交会图的识别效果，以自然伽马和密度为测井参数图版效果最好，最终选取GR-DEN交会图(见图3)。

图3 X地区自然伽马和密度交会

从图3中可以看到一类储层的DEN和GR值都相对较低，说明一类储层的孔隙度高，泥质含量低，孔渗关系较好；而二类储层的DEN和GR值都相对较高，说明其孔隙度低，泥质含量高，孔渗关系较差。

以GR-DEN交会图为识别图版可得，两类储层划分的标准如表1。

表1 GR-ZDEN图版划分储层类型的标准

2.2 核磁资料建立图版

在核磁共振测井中，适合于储层类型识别的曲线为可动流体孔隙度FFV。以可动流体孔隙度为横轴，总孔隙度为纵轴，绘制交会图，如图4。

图4 X地区孔隙度与可动流体孔隙度交会

从图4中可以看到两类储层区分明显，在直线以上为一类储层，其总孔隙度大(与图3中的规律相符)，可动孔隙度也大，说明其渗透率大，孔渗关系好；在直线以下为二类储层，其总孔隙度小，可动孔隙度小，说明其渗透率小，孔渗关系与一类相比较差。

由核磁资料建立的图版可得，两类储层划分的标准如表2。

表2 核磁资料识别储层类型的标准

对于没有取心的井段，我们就可以根据上述方法利用测井曲线判断储层类型，分储层类型完成渗透率的精细评价。

3 实例应用

前面介绍了基于流动单元分类的可变渗透率模型以及给出了储层类型的自动识别方法及其识别标准，下面将分别用可变孔渗模型和单一孔渗模型方法计算两类储层的渗透率，与岩心渗透率结果对比判断方法是否可行。

3.1 一类储层渗透率计算结果分析

在没有核磁测井资料的井段，对GR-ZDEN图版识别储层类型后的可变孔渗模型与传统的单一孔渗模型方法进行对比分析。

图5为井XX1井2 715～2 745 m井段测井解释成果图，其中1号层位储层自动识别结果为一类储层，图中棕色曲线为单一孔渗模型计算的渗透率，蓝色曲线为可变孔渗模型计算的渗透率。两条渗透率曲线与岩心渗透率对比，可以看到可变孔渗模型计算结果更接近与岩心渗透率，说明在一类储层中可变孔渗模型相比单一孔渗模型计算精度更高。

3.2 二类储层渗透率计算结果分析

在有核磁测井资料的井段，对POR-FFV图版识别储层类型后的可变孔渗模型与传统的单一孔渗模型方法进行对比分析。

图6为井XX2井3 905～3 935 m井段测井解释成果图，其中1、2、3层位储层自动识别结果为二类储层，图中棕色曲线为单一孔渗模型计算的渗透率，蓝色曲线为可变孔渗模型计算的渗透率。两条渗透率曲线与岩心渗透率对比，可以看到可变孔渗模型计算结果更接近与岩心渗透率，说明在二类储层中可变孔渗模型相比单一孔渗模型计算精度更高。

两种方法计算的渗透率相比于单一孔渗模型都更接近于岩心渗透率，极大的提高了X地区的渗透率计算精度。