CN107301255B - 一种计算储层裂缝孔隙度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种计算储层裂缝孔隙度的方法，该方法包括以下步骤：将声波AC曲线和密度DEN曲线转换成声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线；校正声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线；根据校正后的声波孔隙度PAC值与密度孔隙度PDEN值的相对大小识别高角度缝和低角度缝；建立声波AC、密度DEN与电阻率Rt的函数关系；确定高角度缝函数和低角度缝函数中的参数值；求解储层裂缝孔隙度。本发明可操作性强，识别直观、清晰，节约生产成本，提高经济效益，应用前景广阔，其方法步骤可以很方便的推广应用到各种地层的勘探开发中，具有很高的应用价值。

Description

一种计算储层裂缝孔隙度的方法

技术领域

本发明属于油气勘探开发领域，具体涉及一种计算储层裂缝孔隙度的方法。

背景技术

裂缝孔隙度作为裂缝有效性评价的重要指标之一，其数值的计算精度直接影响裂缝性储集层评价的可靠性。近年，以全井眼地层为电阻率成像测井(FMI)技术为代表的测井新技术系列的发展为识别裂缝和裂缝孔隙度的高精度计算提供了高分辨率的图像资料，但由于受成本等因素的控制，进行新技术测井的井数有限，不能满足油气藏勘探开发过程中储层评价的需要，因此常规测井资料在现今的裂缝评价中应用最为广泛。在众多的常规测井方法中，双侧向测井具有较强的聚焦能力和较大的探测深度，一直是计算裂缝孔隙度最常用的方法。

通过大量的调研发现，国内外普遍利用双侧向测井资料进行裂缝孔隙度的计算，其常用的计算模型主要包括：Sibbit建立的含水裂缝孔隙模型和含油气裂缝孔隙模型(1985)、Pezard和Anderson建立的计算近水平裂缝孔隙度和近垂直裂缝孔隙度模型(1990，简称P-A模型)、网状裂缝孔隙度模型、李善军利用三维有限元法建立的裂缝孔隙模型(1996)，以及在以上几个模型基础上进行算法上改进的模型。每一个模型均有其应用范围，在裂缝孔隙度计算时，要根据研究区的实际情况选择适合的模型。

当前，利用双侧向测井数据计算裂缝孔隙度的方法，大部分是基于基质物性很差的裂缝性碳酸盐岩地层提出的，这类地层往往致密高阻，双侧向对裂缝的响应相对敏感，具有对高角度裂缝正差异，对低角度裂缝负差异的响应特征。双侧向裂缝孔隙度的计算模型多是以此为测量依据建立的计算方法。随着勘探开发力度的增大，一些相对低阻的碳酸盐岩储层和裂缝性碎屑岩储层数量不断增加，这些地层双侧向对裂缝的响应特征更加复杂多样、很大一部分储层响应很不敏感，因此有待研究一种针对该类储层的裂缝孔隙度计算方法。

发明内容

本发明目的在于解决双侧向对裂缝响应规律性差和响应不敏感储层裂缝孔隙度计算难的问题。本发明提出一套利用声波AC、密度DEN重构双侧向电阻率计算裂缝孔隙度的方法，解决了双侧向对裂缝响应不敏感地区的裂缝孔隙度计算难题。

根据本发明的一个方面，提供一种计算储层裂缝孔隙度的方法，该方法包括以下步骤：将声波AC曲线和密度DEN曲线转换成声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线；校正声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线；根据校正后的声波孔隙度PAC值与密度孔隙度PDEN值的相对大小识别高角度缝和低角度缝；建立声波AC、密度DEN与电阻率Rt的函数关系；确定高角度缝函数和低角度缝函数中的参数值；求解储层裂缝孔隙度。

进一步地，可利用威力时间公式，将声波AC、密度DEN转换成声波孔隙度PAC、密度孔隙度PDEN：

其中，AC_ma表示纯岩石地层声波骨架值180；AC_f表示纯岩石地层空隙中全为水时的声波值620；DEN_ma表示纯岩石地层骨架的密度值；DEN_f表示纯岩石地层孔隙中全为水时的密度值。

进一步地，所述校正声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线的步骤包括：调节测井测量的声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线值的左右刻度，使声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线在已知干层或者水层处重叠；或者当没有被测试结论证实的确定的干层或者水层的情况下，选择高阻致密层，调节两条曲线的左右刻度，使其在致密层处重叠。

进一步地，可利用以下公式建立声波AC与电阻率R_t的函数关系：

R_t＝e·AC^f其中，e、f为常数。

进一步地，AC对应的电阻率为双侧向中的深侧向电阻率RD，即Rt对应RD。分别读取高角度缝和低角度缝所处深度的AC、RD值，建立交会图版，分别拟合高角度缝和低角度缝的AC与RD的指数函数关系，从而确定高角度缝的利用AC重构深侧向电阻率的函数关系与低角度缝的利用AC重构深侧向电阻率的函数关系，也即确定高、低角度缝公式中的e、f值。

进一步地，可利用以下公式建立密度DEN与电阻率的函数关系：

R_t＝n·DEN^m其中，m、n为常数。

进一步地，DEN对应的电阻率为双侧向中的浅侧向电阻率RS，即Rt对应RS。分别读取高角度缝和低角度缝所处深度的DEN、RS值，建立交会图版，分别拟合高角度缝和低角度缝的DEN与RS的指数函数关系，从而确定高角度缝的利用DEN重构深侧向电阻率的函数关系与低角度缝的利用DEN重构深侧向电阻率的函数关系，也即确定高角度缝和低角度缝公式中的m、n值。

进一步地，将声波AC、密度DEN转换的电阻率带入Sibbit模型，求解得储层裂缝孔隙度值。

本发明的方法一定程度是借用了双侧向的计算模型，是用孔隙度曲线(声波、密度)计算的裂缝孔隙度，因此计算精度更高，这与孔隙度曲线对孔隙的响应更敏感有关。另外，分裂缝产状进行裂缝的识别和计算，裂缝的响应信息提取更加的精细。

本发明可操作性强，识别直观、清晰，节约生产成本，提高经济效益，应用前景广阔，其方法步骤可以很方便的推广应用到各种地层的勘探开发中，具有很高的应用价值。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1显示了根据本发明实施例的一种计算储层裂缝孔隙度的方法流程图。

图2显示了PAC、PDEN校正后裂缝识别效果图。

图3显示了高角度缝与低角度裂缝AC-RD交会拟合函数关系图。

图4显示了高角度缝与低角度裂缝DEN-RS交会拟合函数关系图。

图5显示了裂缝孔隙度计算效果图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

随着勘探开发的深入，越来越多的裂缝型储层或者裂缝-孔隙型储层的双侧向并不能明显的反映裂缝的发育特征，双侧向对裂缝的响应并不敏感，因此需要研究一种能够提取裂缝响应的新方法去刻度和计算裂缝的相关参数。在研究过程中通过大量实践发现三孔隙度曲线中的密度和声波的相对大小关系能够反映裂缝及其特征，本发明基于密度、声波的这个特性研制出一种利用声波、密度识别裂缝及裂缝类型，从中提取出裂缝信息，然后借助双侧向的裂缝孔隙度的计算模型计算裂缝孔隙度，从而形成一种声波-密度重构双侧向计算裂缝孔隙度的方法。

具体地，该方法利用AC、DEN重构双侧向的方法解决了双侧向对裂缝响应不敏感地区裂缝孔隙度计算困难的难题。将测井测量的声波AC、密度DEN曲线转换成声波孔隙度PAC、密度孔隙度曲线PDEN，校正PDEN、PAC的大小，使两者在干层或者致密层中重叠后，根据PAC与PDEN的相对大小关系识别出高角度缝和低角度缝发育的位置。然后基于地球物理原理，建立AC、DEN与双侧向电阻率的函数关系，并通过实际测量的高角度缝与低角度缝发育位置的AC、DEN、RD、RS值进行交会，分两种裂缝类型确定高、低角度缝函数关系中的关键参数，最后将用AC表示的深侧向电阻率RD与用DEN表示的浅侧向电阻率RS，带入到适合研究区的利用双侧向计算裂缝孔隙度的模型中，得到裂缝孔隙度。

根据本发明的一种实施方式，提供一种计算储层裂缝孔隙度的方法，包括以下步骤：

(1)计算声波孔隙度PAC、密度孔隙度PDEN。例如，利用威力时间公式，将声波AC、密度PDEN转换成响应的孔隙度。

其中：AC_ma：纯岩石地层声波骨架值180；AC_f：纯岩石地层空隙中全为水时的声波值620。DEN_ma表示纯岩石地层骨架的密度值；DEN_f表示纯岩石地层孔隙中全为水时的密度值。

(2)校正声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线的相对大小。例如，调节测井测量的声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线值的左右刻度，使声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线在已知干层或者水层处重叠。当没有被测试结论证实的确定的干层或者水层的情况下，也可以选择高阻致密层，调节两条曲线的左右刻度，使其在致密层处重叠。

(3)识别高角度缝和低角度缝。根据校正后的声波孔隙度PAC值与密度孔隙度PDEN值的相对大小可识别高角度缝、低角度缝。例如，当声波孔隙度PAC值大于密度孔隙度PDEN值时，低角度缝发育；当密度孔隙度PDEN值大于声波孔隙度PAC值时，高角度缝发育。其中高角度缝、低角度缝是相对于裂缝倾角而言，裂缝倾角大于45°时为高角度缝，裂缝倾角小于45°时为低角度缝。

(4)建立声波AC、密度DEN与电阻率Rt的函数关系。

例如，可利用Faust公式建立声波AC与电阻率R_t的函数关系。

Faust公式：

ν＝K·H^a·R_t ^b

其中v：声波速度；H：地层深度；Rt：地层电阻率；K、a、b：地层系数。

声波速度v是声波时差AC的倒数，经过数学换算Faust公式可变成：

同一研究区域的同一个目的层可将参数K、H、a、b为常数，所以上述公式可变形为：

R_t＝e·AC^f其中，e、f为常数。

例如，可利用Garden公式建立密度(DEN)与电阻率的函数关系。

Garden公式：

ρ＝c·νd

其中v：地层速度；ρ：地层密度；R_t：地层电阻率；c、d：地层系数。

地层速度用声波速度表示，是声波时差AC的倒数；地层密度用测井测量的地层密度值DEN表示，因此：

DEN＝c·(K·H·R_t ^b)^d经过数学换算可变形为：

同一研究区域的同一个目的层可将参数K、H、a、b、c、d为常数，所以上式等价为：

R_t＝n·DEN^m其中，m、n为常数。

(5)确定高角度缝函数和低角度缝函数中的参数值。

根据测井原理声波AC测量的是地层总孔隙，DEN测量的是地层次生孔隙，因此将AC对应的电阻率为双侧向中的深侧向电阻率RD，即Rt对应RD；将DEN对应的电阻率为双侧向中的浅侧向电阻率RS，即Rt对应RS。

根据识别出的高角度缝、低角度缝，分别读取其所处深度的AC、RD值，建立交会图版，分别拟合高角度缝、低角度缝的AC与RD的指数函数关系，从而确定高角度缝的利用AC重构深侧向电阻率的函数关系与低角度缝的利用AC重构深侧向电阻率的函数关系，也即确定高角度缝、低角度缝公式中的e、f值。

根据识别出的高角度缝、低角度缝，分别读取其所处深度的DEN、RS值，建立交会图版，分别拟合高角度缝、低角度缝的DEN与RS的指数函数关系，从而确定高角度缝的利用DEN重构深侧向电阻率的函数关系与低角度缝的利用DEN重构深侧向电阻率的函数关系，也即确定高角度缝、低角度缝公式中的m、n值。

(6)求解裂缝孔隙度。将声波AC、密度DEN转换的电阻率带入Sibbit模型或者更适合研究区的利用双侧向求解裂缝孔隙度的计算公式，求解得到裂缝孔隙度值。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

本发明在某气田进行应用，取得很好的效果，在下面结合附图对本发明作进一步详细描述。参照图1，本发明是通过以下方案实现的，所述方法包括以下步骤：

(1)计算声波孔隙度PAC、密度孔隙度PDEN。利用威力时间公式，将声波AC、密度PDEN转换成响应的孔隙度。

其中：AC_ma：纯岩石地层声波骨架值180；AC_f：纯岩石地层空隙中全为水时的声波值620。DEN_ma表示纯岩石地层骨架的密度值；DEN_f表示纯岩石地层孔隙中全为水时的密度值。

(2)校正声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线的相对大小。调节测井测量的声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线值的左右刻度，使声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线在已知干层或者水层处重叠。当没有被测试结论证实的确定的干层或者水层的情况下，也可以选择高阻致密层，调节两条曲线的左右刻度，使其在致密层处重叠。如图2所示，在3672m处高阻致密干层处，调整后的PAC与PDEN重合。

(3)识别高角度缝和低角度缝。根据校正后的声波孔隙度PAC值与密度孔隙度PDEN值的相对大小可识别高角度缝、低角度缝。当声波孔隙度PAC值大于密度孔隙度PDEN值时，低角度缝发育，如图2中3680-3681m处，经成像证明低角度缝发育；当密度孔隙度PDEN值大于声波孔隙度PAC值时，高角度缝发育，如图2中3870-3872m处经成像证明高角度缝发育。

(4)利用Faust公式建立声波(AC)与电阻率(R_t)的函数关系。Faust公式：

ν＝K·H^a·R_t ^b

其中v：声波速度；H：地层深度；Rt：地层电阻率；K、a、b：地层系数。

声波速度v是声波时差AC的倒数，经过数学换算Faust公式可变成：

同一研究区域的同一个目的层可将参数K、H、a、b为常数，所以上述公式可变形为：

R_t＝e·AC^f其中，e、f为常数。

利用Garden公式建立密度(DEN)与电阻率的函数关系。Garden公式：

ρ＝c·ν^d

其中v：地层速度；ρ：地层密度；R_t：地层电阻率；c、d：地层系数。

地层速度用声波速度表示，是声波时差AC的倒数；地层密度用测井测量的地层密度值DEN表示，因此：

DEN＝c·(K·H·R_t ^b)^d

经过数学换算可变形为：

同一研究区域的同一个目的层可将参数K、H、a、b、c、d为常数，所以上式等价为：

R_t＝n·DEN^m其中，m、n为常数。

(5)根据测井原理声波AC测量的是地层总孔隙，DEN测量的是地层次生孔隙，因此将AC对应的电阻率为双侧向中的深侧向电阻率RD，即Rt对应RD；将DEN对应的电阻率为双侧向中的浅侧向电阻率RS，即Rt对应RS。

根据识别出的高角度缝、低角度缝，分别读取其所处深度的AC、RD值，建立交会图版，分别拟合高角度缝、低角度缝的AC与RD的指数函数关系，从而确定高角度缝的利用AC重构深侧向电阻率的函数关系与低角度缝的利用AC重构深侧向电阻率的函数关系，也即确定高角度缝、低角度缝公式中的e、f值。

如图3所示菱形点代表低角度缝的数据点，圆形点代表高角度缝的数据点，通过这些数据点的AC、RD数据的交会，拟合出高角度缝的函数关系为：

y＝(5E+36)x^-15.144，R²＝0.7388

即RD＝(5E+36)AC^-15.144，e＝5E+36，f＝-15.144；

拟合出低角度缝的函数关系为：

y＝(1E+22)x^-8.683，R²＝0.7538，

即RD＝(1E+22)AC^-8.683，e＝1E+22，f＝-8.683；

根据识别出的高角度缝、低角度缝，分别读取其所处深度的DEN、RS值，建立交会图版，分别拟合高角度缝、低角度缝的DEN与RS的指数函数关系，从而确定高角度缝的利用DEN重构深侧向电阻率的函数关系与低角度缝的利用DEN重构深侧向电阻率的函数关系，也即确定高角度缝、低角度缝公式中的m、n值。

如图4所示菱形点代表低角度缝的数据点，圆形点代表高角度缝的数据点，通过这些数据点的DEN、RS数据的交会，拟合出高角度缝的函数关系为：

y＝(2E-19)x^50.05，R²＝0.6972

即RD＝(2E-19)DEN^50.05，n＝2E-19，m＝50.05；

拟合出低角度缝的函数关系为：

y＝(2E-11)x^29.682，R²＝0.3927，

即RD＝(2E-11)DEN^29.682，n＝2E-11，m＝29.682；

(6)求解裂缝孔隙度。将声波AC、密度DEN转换的电阻率带入Sibbit模型或者更适合研究区的利用双侧向求解裂缝孔隙度的计算公式，求解得到裂缝孔隙度值。

在某气田应用利用的Sibbit模型，将声波、密度转换后的电阻率曲线带入Sibbit模型，计算出裂缝孔隙度，在研究区取得不错的效果，如图5所示，将计算的裂缝孔隙度与储层孔隙度叠加后变成裂缝性储层孔隙度与岩心分析化验(图5中杆状图所示数据)的数据非常接近，证明裂缝孔隙度的计算效果好。提高了裂缝孔隙度计算精度，为储层评价提供了有效依据。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (3)

1.一种计算储层裂缝孔隙度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将声波AC曲线和密度DEN曲线转换成声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线；

校正声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线；

根据校正后的声波孔隙度PAC值与密度孔隙度PDEN值的相对大小识别高角度缝和低角度缝；

建立声波AC、密度DEN与电阻率Rt的函数关系；

确定高角度缝函数和低角度缝函数中的参数值；

求解储层裂缝孔隙度；

其中，利用以下公式建立声波AC与电阻率R_t的函数关系：

R_t＝e·AC^f其中，e、f为常数；

其中，AC对应的电阻率为双侧向中的深侧向电阻率RD，即Rt对应RD；

其中，分别读取高角度缝和低角度缝所处深度的AC、RD值，建立交会图版，分别拟合高角度缝和低角度缝的AC与RD的指数函数关系，从而确定高角度缝的利用AC重构深侧向电阻率的函数关系与低角度缝的利用AC重构深侧向电阻率的函数关系，也即确定高、低角度缝公式中的e、f值；

其中，利用以下公式建立密度DEN与电阻率的函数关系：

R_t＝n·DEN^m其中，m、n为常数；

其中，DEN对应的电阻率为双侧向中的浅侧向电阻率RS，即Rt对应RS；

其中，分别读取高角度缝和低角度缝所处深度的DEN、RS值，建立交会图版，分别拟合高角度缝和低角度缝的DEN与RS的指数函数关系，从而确定高角度缝的利用DEN重构深侧向电阻率的函数关系与低角度缝的利用DEN重构深侧向电阻率的函数关系，也即确定高角度缝和低角度缝公式中的m、n值；

其中，将声波AC、密度DEN转换的电阻率带入Sibbit模型，求解得储层裂缝孔隙度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用威力时间公式，将声波AC、密度DEN转换成声波孔隙度PAC、密度孔隙度PDEN：

其中，AC_ma表示纯岩石地层声波骨架值180；AC_f表示纯岩石地层空隙中全为水时的声波值620；DEN_ma表示纯岩石地层骨架的密度值；DEN_f表示纯岩石地层孔隙中全为水时的密度值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线的步骤包括：

调节测井测量的声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线值的左右刻度，使声波孔隙度PAC曲线和密度孔隙度PDEN曲线在已知干层或者水层处重叠；或者

当没有被测试结论证实的确定的干层或者水层的情况下，选择高阻致密层，调节两条曲线的左右刻度，使其在致密层处重叠。

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