一种确定地层含水饱和度的方法[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101649738A [43]公开日2010年2月17日
[21]申请号200810118166.8[22]申请日2008.08.13
[21]申请号200810118166.8
[71]申请人中国石油天然气集团公司
地址100011北京市东城区安德路16号洲际大厦
519室
共同申请人中国石油集团测井有限公司
[72]发明人万金彬 孙宝佃 杜环虹 [74]专利代理机构北京市中实友知识产权代理有限责任公司代理人刘天语
[51]Int.CI.E21B 49/00 (2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 2 页
[54]发明名称
一种确定地层含水饱和度的方法
[57]摘要
本发明涉及石油测井技术，具体是确定地层含
水饱和度的方法，选取地质特征的系列岩心，得到
岩心的孔隙度φ、岩心所饱和的地层水电阻率R w 值，
求解胶结指数m(R w ，φ)和饱和度指数n(R w ，φ)，
代入通常的阿尔奇含水饱和度计算模型，计算得到
精确的地层含水饱和度S w 。

本发明实现了随储层的
不同物性及地层水电阻率的变化而对应改变，计算
结果更加准确、可靠，具有较好的应用效果。

200810118166.8权 利 要 求 书第1/2页
1、一种确定地层含水饱和度的方法，其特征在于采用以下步骤实现：
1)选取测量地区具有能够代表本地区地质特征的系列岩心，进行实验及
计算得到岩心的孔隙度φ；
2)实验及计算得到岩心所饱和的地层水电阻率R w值；
3)采用以下公式求解胶结指数m(R w，φ)，
m(R w，φ)＝(α01+α02×R w)+(α11+α12×R w)×φ+(α21+α22×R w)×φ2 (2)
α01、α02、α11、α12、α21、α22待定系数的值，利用通常的最小二乘法拟合得到；
4)采用以下公式求解饱和度指数n(R w，φ)，
n(R w，φ)＝(β01+β02×ln(R w)+β03×(lnR w)2)+(β11+β12×ln(R w)+β13×(lnR w)2)×φ (3)
+(β21+β22×(lnR w))×φ2
其中β01、β02、β03、β11、β12、β13、β21、β22待定系数的值，待定系数利用通常的最小二乘法拟合得到；
5)代入通常的阿尔奇含水饱和度计算模型，按以下公式计算得到精确的
地层含水饱和度S w，
S w＝[a·b·R w/(R t·φm(Rw，φ))]1/n(Rw，φ)。

(4)
2、根据权利要求1所述的确定地层含水饱和度的方法，其特征在于步骤
1)所述的实验及计算是按照《岩心分析方法(SY/T 5336-2006)》标准流程进
行。

3、根据权利要求1所述的确定地层含水饱和度的方法，其特征在于步骤
1)所述的步骤1)所述的岩心孔隙度φ为小数。

200810118166.8权 利 要 求 书 第2/2页 4、根据权利要求1所述的确定地层含水饱和度的方法，其特征在于步骤1)所述的步骤2)所述的实验及计算按照《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法(SY/T 5385-1991)》标准流程进行。

200810118166.8说 明 书第1/7页
一种确定地层含水饱和度的方法
技术领域
本发明涉及石油测井技术，具体是一种确定地层含水饱和度的方法。

背景技术
准确求取地层含水饱和度是测井地层评价的基础，在地层评价中确定地层含水饱和度最经典、最常用的方法是阿尔奇含水饱度计算模型法。

该方法后来又衍生了一些其它测井评价方法，这些方法也都是在阿尔奇含水饱和度计算模型基础上发展起来的。

经典的阿尔奇含水饱和度解释模型是在高矿化度溶液条件下的纯砂岩岩电实验的基础上建立起来的，它是测井资料定量解释的理论基础。

经典的阿尔奇地层含水饱和度公式为：
公式(1)中要确定的参数有a、b、m、n、R w等，这些储层岩电参数的精确与否直接影响到地层含水饱和度的准确计算，也会影响到油气层的正确识别和对储层的客观评价。

储层岩电参数的求取通常是通过选取能够代表本地区地质特征的系列岩心，按照《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法(SY/T 5385-1991)》标准流程进行实验及计算，得到岩心的胶结指数m值、饱和度指数n值，岩性系数a、b值及岩心所含的地层水的电阻率R w值，其中，进行岩电测试分析需要较长的时间周期。

经对大量的岩心岩电实验结果分析发现，岩电参数a、b、m、n值是随储层的不同物性及所含的地层水的电阻率的变化而对应改变的，特别是对于低孔隙度低渗透率储层，a、b值变化较小，但m、n值变化较大；而经典的
阿尔奇含水饱和度解释模型在计算求解地层含水饱和度时，地层参数m、n值在某一层段内是相对固定的，m、n值没有即时随储层的不同物性及地层水电阻率的变化而对应改变，因此，对于物性和地层水电阻率变化较大的储层，应用经典的阿尔奇含水饱和度解释模型求取的储层含水饱和度会产生较大的误差。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能够更加准确、可靠确定地层含水饱和度的方法。

本发明采用以下步骤实现：
1)选取测量地区具有能够代表本地区地质特征的系列岩心，进行实验及计算得到岩心的孔隙度φ；
步骤1)所述的实验及计算是按照《岩心分析方法(SY/T 5336-2006)》标准流程进行。

步骤1)所述的岩心孔隙度φ为小数。

2)实验及计算得到岩心所饱和的地层水电阻率R w值；
步骤2)所述的实验及计算按照《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法(SY/T 5385-1991)》标准流程进行。

3)采用以下公式求解胶结指数m(R w，φ)，
m(R w，φ)＝(α01+α02×R w)+(α11+α12×R w)×φ+(α21+α22×R w)×φ2 (2) α01、α02、α11、α12、α21、α22待定系数的值，利用通常的最小二乘法拟合得
到；
4)采用以下公式求解饱和度指数n(R w，φ)，
n(R w，φ)＝(β01+β02×ln(R w)+β03×(lnR w)2)+(β11+β12×ln(R w)+β13×(ln R w)2)×φ
(3)
+(β21+β22×(lnR w))×φ2
其中β01、β02、β03、β11、β12、β13、β21、β22待定系数的值，待定系数利用通
常的最小二乘法拟合得到；
5)代入通常的阿尔奇含水饱和度计算模型，按以下公式计算得到精确的地层含水饱和度S w，
S w＝[a·b·R w/(R t·φm(Rw，φ))]1/n(Rw，φ)。

(4)
本发明实现了m、n值随储层的不同物性及地层水电阻率的变化而对应改变，计算结果更加准确、可靠，具有较好的应用效果。

附图说明
图1本发明公式计算岩心含水饱和度与岩心实际含水饱和度对比图； 图2本发明计算地层含水饱和度与经典阿尔奇含水饱和度模型计算含水饱和度对比图。

具体实施方式
1)选取测量地区具有能够代表本地区地质特征的系列岩心，进行实验及计算得到岩心的孔隙度φ；
可选择15块岩心样品(孔隙度在2％～18％之间)，分别用地层水电阻率为1.21欧姆·米、0.32欧姆·米、0.07欧姆·米的三种不同矿化度的溶液饱和岩心。

步骤1)所述的实验及计算是按照通常的《岩心分析方法(S Y/T 5336-2006)》标准流程进行。

岩心孔隙度φ为小数。

2)实验及计算得到岩心所饱和的地层水电阻率R w值；
按照《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法(SY/T 5385-1991)》标准
流程进行实验及计算，分别得到每一块岩心的孔隙度φ、胶结指数m、饱和度
指数n、岩性系数a、b值及记录岩心对应的地层水电阻率R w值。

其中，岩性系数a、b值都定为1.0；岩心孔隙度φ为小数，具体测量岩心孔隙度φ、胶结指数m、饱和度指数n值。

3)对测得的岩心孔隙度φ、地层水电阻率R w值，建立m(R w，φ)的函数关系式，m(R w，φ)＝(α01+α02×R w)+(α11+α12×R w)×φ+(α21+α22×R w)×φ2，利用最小二乘
法拟合计算求得待定系数α01、α02、α11、α12、α21、α22的值， m(R w，φ)＝(1.1953-0.4909×R w)+(0.0642+0.05380×R w)×φ-(0.0018+0.001 7×R w)×φ2
4)对测量的岩心孔隙度φ、地层水电阻率R w值，得到n(R w，φ)的函数关系式，
n(R w，φ)＝(β01+β02×ln(R w)+β03×(lnR w)2)+(β11+β12×ln(R w)+β13×(ln R w)2)×φ
+(β21+β22×(lnR w))×φ2
利用最小二乘法拟合计算求得待定系数β01、β02、β03、β11、β12、β13、β
、β22
21
的值，
n(R w，φ)＝(2.1034+0.6694×ln(R w)+0.3887×(lnR w)2)+(0.0050-0.1473×ln (R w)-
0.0190×(lnR w)2)×φ+(0.0002+0.0066×(lnR w))×φ2
5)把m(R w，φ)、n(R w，φ)的函数关系式代入经典的阿尔奇含水饱和度解释模型S w＝[a·b·R w/(R t·φm)]1/n，即得到地层含水饱和度计算式， S w＝[a·b·R w/(R t·φm(Rw，φ))]1/n(Rw，φ)
把岩石所含的地层水电阻率R w，岩石的电阻率R t及m(R w，φ)、n(R w，φ)的函数关系式代入本发明的地层含水饱和度计算公式，即可求得岩石的含水饱和度S w。

本发明步骤1-5实施例的结果详见表1。

本发明的地层含水饱和度计算方法，可应用于裸眼井的地层含水饱和度
测井资料解释评价，计算的地层含水饱和度与岩心实际含水饱和度较为一致，应用效果明显。

附图1是利用本发明含水饱和度求解方法计算的含水饱和度与岩心实际测定含水饱和度对比图，从图1可以看出，利用本发明计算的含水饱和度与岩心实际含水饱和度在45度线附近，二者相关性较好，应用效果明显。

附图2是本发明地层含水饱和度计算公式计算的地层含水饱和度与经典阿尔奇含水饱和度模型计算的地层含水饱和度对比实例，从附图2可以看出，A段：孔隙度为9％，地层视电阻率为20Ω.m，原模型计算的含油饱和度为40％，对比其上段2662～2668m，孔隙度高于上段3-5％，视电阻率低于该段约20Ω.m 左右，含油饱和度高于上段平均含油饱和度(约30％)10％左右。

由此看到，A段的原含油饱和度与孔隙度的变化趋势一致，而与地层视电阻率的响应特征相反，说明原含油饱和度更突出反映了孔隙度变化。

根据本发明含水饱和度模型计算的含油饱和度只有25％，低于上段平均30％的含油饱和度，解释结果是合理且正确的。

B段：地层孔隙度为4％，地层视电阻率为80Ω.m，原计算得到的含油饱和度为25％，现含油饱和度计算结果为40％。

该段的各曲线变化特征同样说明了上述问题，即用本发明计算地层含水饱和度求解模型计算的含油饱和度结果同时受孔隙度和电阻率的影响，而且与地层视电阻率的响应特征有更好的一致性。

由于本发明计算地层含水饱和度实验模型中的m、n参数考虑了地层孔隙度和地层水矿化度因素的变化，而非以往m、n使用的固定值，那么计算得到含油饱和度就能同时反映地层孔隙度和电阻率的变化特征，且更突出反映的是地层视电阻率变化，也就是地层流体性质的情况，提高了正确识别储层流体性质的准确度，本发明应用效果明显。

表1岩电实验测试及发明公式计算处理数据表
200810118166.8说 明 书 附 图第1/2页
图1
200810118166.8说 明 书 附 图 第2/2页
图2。