[发明专利]一种基于孔喉结构特征的致密储层分级评价标准划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于孔喉结构特征的致密储层分级评价标准划分方法，属于非常规油气勘探开发领域。

背景技术

随着油气勘探开发技术的不断进步以及能源需求的不断加剧，全球油气勘探开发的目标逐渐由常规构造圈闭油气藏向非常规领域的致密油气、页岩油气转变，这使得致密储层成为油气地质研究中新的关注目标。近年来，国内外学者对于致密储层的岩石学特征、物性特征、成岩作用、孔喉结构特征以及成因机制等方面做了大量研究，且都认识到致密储层多发育纳米—微米级多尺度的复杂孔喉系统，其运移方式、渗流机理、油气聚集特征等方面均有别于常规油气。虽然目前诸多学者对致密储层的上限和下限进行了研究和界定，但并未对致密储层进行一个系统的、依据充足的等级划分，使得致密油气在勘探开发过程中对目标的选取缺乏有效指导。

事实上，致密储层的储集性能和渗流能力主要受到储层孔喉大小、分布、以及孔喉连通性的影响，基于孔喉结构特征对致密储层进行等级划分，从机理上阐明了不同级别储层性能的差异，同时结合致密储层含油性和产能与储层物性的关系，将不同类别的致密储层赋予其地质意义。本项研究对致密储层进行等级划分，建立其分级评价标准，在一定意义上明确了致密储层“甜点区”、“有效区”、“低效区”的孔、渗界限，对致密油现阶段的勘探开发以及后期的战略部署均有着重要的意义。

发明内容

为了解决目前针对致密油气勘探中优质储层或甜点区优选所面临的问题，本发明提供了一种基于孔喉结构特征来建立致密储层分级评价标准的建立方法。主要是通过建立致密储层孔喉半径、含油气性、产能与孔隙度、渗透率的关系，厘定不同级别致密储层的物性参数界限，从而建立一套系统的致密储层分级评价标准。包括以下步骤：

步骤1)、基于力学平衡原理厘定致密储层上限阀值；

步骤2)、基于含油致密储层的孔喉结构特征，厘定有效致密储层物性下限；

步骤3)、致密储层物性与产能关系，厘定致密油“甜点”区储层物性下限；

步骤4)、基于致密储层孔喉结构特征，建立致密储层物性分级评价标准。

进一步的，上述步骤1)所开展计算油气所受毛管阻力时所需的地层润湿角和孔喉半径，需选取研究区典型致密储层样品，进行润湿角检测和压汞实验获得；浮力计算所需的地层倾角根据实际地质情况选取。根据毛管压力和浮力随喉道半径变化曲线的交汇点确定常规储层和致密储层喉道半径的分水岭，然后根据喉道半径与孔隙度、渗透率关系厘定致密储层物性上限阀值，将储层划分为常规储层和致密储层。

基于力学平衡主要是分析油气所受的浮力和毛细管阻力，认为致密油气藏的形成机制主要是毛细管阻力大于油气所受的浮力，致使在斜坡下倾方向或构造向斜区形成致密油气藏；

油气在地层中受到的浮力大小为：

式中：F—浮力，N；rp—孔隙半径，m；ρw—水的密度，kg/m3；ρ—油或气的密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2；α—地层倾角，°；

油气受到的毛管阻力是：

P_c＝2πr²σcosθ/r_p (2)

式中：Pc—毛管阻力，N；r—孔喉半径，m；rp—孔隙半径，m；θ—润湿角，°；σ—油水界面张力，0.015N/m；

当达到油水界面平衡状态时，即浮力与毛管阻力相等，由式(1)和式(2)可以推出：

r²＝3σcosθ/1250(ρ_w-ρ)g sinα (3)

由(3)式可以看出，油气上浮主要受孔喉半径的影响，即存在一个临界孔喉半径，当孔喉半径大于临界孔喉半径时，油气将向上运移；反之，油气将不能向上运移。临界孔喉半径与润湿角、油水或气水密度差、地层倾角均呈负相关。

进一步的，上述步骤2)关键是致密储层样品既存在含油的样品，也存在不含油的样品(最好是同一块岩芯中同时存在含油区域和不含油区域，分别钻取含油和不含油区域的样品)，分别开展恒速压汞实验，分析含油和不含油样品的孔喉大小、分布特征，界定含油和不含油样品的孔喉半径分布的分水岭，并根据孔喉半径与孔隙度、渗透率的关系，标定孔渗参数的阀值，定量表征两类样品的孔喉半径分布。不用样品的含油孔喉半径下限可能存在差异，以多个样品的平均含油孔喉半径下限为研究区的含油孔喉半径下限阀值，从而厘定致密储层有效储层物性下限界限。