一种基于流动单元的地层孔隙结构解释方法技术领域
本发明涉及石油勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种石油勘探开发过程
中地层孔隙结构的识别方法。
背景技术
石油和天然气储存或流动于地层岩石的孔隙结构中，所以研究地层的孔隙结
构对于石油和天然气的勘探开发具有重要的意义。由于地质构造的复杂性，使得
地层中的孔隙大小变化范围大、孔隙结构复杂多变，要了解地层的孔隙结构一般
需要通过压汞实验或核磁共振测井方法来确定。
通过压汞实验获取地层的孔隙结构信息时，需要采集对应地层的大量的岩心
样品，同时需要耗费大量的时间进行实验，而得出的结果只适用于做过岩心实验
的地层，没有做岩心实验的地层得不出合理的结果。通过核磁共振测井方法可以
用来确定地层的孔隙结构，但是核磁共振测井方法费用高，而且获得的核磁共振
测井资料比较少。
基于上述情况，亟需一种能准确、经济地识别较大区域地层孔隙结构的方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种准确、经济地识别较大区域地层孔隙结
构的方法。
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于流动单元的地层孔隙结构解释方
法，包括以下步骤：
步骤一、基于岩石物理实验获得的来自目标地层的离散的孔隙度及渗透率数
据以对目标地层划分流动单元；
步骤二、基于各个流动单元中的离散的孔隙度及渗透率数据建立与各个流动
单元对应的孔隙度与渗透率的关系模型；
步骤三、基于常规测井资料获得目标地层连续的孔隙度及渗透率数据，用离
散的孔隙度及渗透率数据对连续的孔隙度及渗透率数据进行校正；
步骤四、依据校正后连续的孔隙度及渗透率数据和各个流动单元对应的孔隙
度与渗透率的关系模型来判断所述目标地层中的测量位置所属的流动单元并确
定不同流动单元内连续的孔隙度及渗透率数据；
步骤五、基于所述不同流动单元内连续的孔隙度及渗透率数据计算流动单元
指数，并基于不同流动单元内的流动单元指数判断目标地层的孔隙结构。
根据本发明的一个实施例，在步骤一中，进一步包括以下步骤：
基于岩石物理实验获得的离散的孔隙度及渗透率数据计算流动单元指数；
基于获得的流动单元指数计算流动单元指数累计频率并绘制对应的流动单
元指数累计频率图；
基于获得的流动单元累计频率图对目标地层划分流动单元。
根据本发明的一个实施例，所述流动单元指数通过以下公式计算得到：
![]()
其中，k为目标地层对应的渗透率，φ为目标地层对应的孔隙度，FZI为目
标地层的流动单元指数。
根据本发明的一个实施例，将所述流动单元指数累计频率图中的斜率相同的
点对应的目标地层划分为一个流动单元。
根据本发明的一个实施例，在步骤二中，所述各个流动单元对应的孔隙度与
渗透率数据的关系模型采用如下公式：
k＝aφb
其中，k为目标地层对应的渗透率，φ为目标地层对应的孔隙度，参数a、
参数b为常数。
根据本发明的一个实施例，所述各个流动单元对应的孔隙度与渗透率数据的
关系模型中参数a、参数b通过回归算法确定。
根据本发明的一个实施例，在步骤三中，所述对连续的孔隙度及渗透率数据
进行校正包括以下步骤：
基于岩石物理实验确定的孔隙度和渗透率数据绘制孔隙度和渗透率交会图
并将其作为底图，基于常规测井资料获得的孔隙度和渗透率绘制孔隙度和渗透率
交会图；
整体移动基于常规测井资料获得的孔隙度和渗透率交会图，直到其孔隙度区
间与底图上的孔隙度区间基本一致从而获得孔隙度校正量用以对常规测井资料
获得孔隙度进行校正；
整体移动基于常规测井资料获得的孔隙度和渗透率交会图，直到渗透率区间
与底图上的渗透率区间基本一致从而获得渗透率校正量用以对常规测井资料获
得的渗透率数据进行校正。
根据本发明的一个实施例，在步骤四中，通过目标地层连续的孔隙度及渗透
率数据与某个流动单元中对应的孔隙度与渗透率的关系模型是否符合来确定目
标地层中的测量位置所属的流动单元。
根据本发明的一个实施例，在步骤五中，通过不同流动单元内连续的孔隙度
及渗透率数据计算得到的流动单元指数判断孔隙结构，如流动单元指数越大，则
孔隙结构越好。
根据本发明的一个实施例，将不同流动单元内连续的孔隙度及渗透率数据计
算得到的流动单元指数通过对数刻度坐标标注，该坐标的标注范围最小值为
0.01，最大值为100；
依据流动单元指数在指数刻度坐标中的位置判断孔隙结构，流动单元指数越
靠近坐标标注大值的方向，则孔隙结构越好。
本发明带来了以下有益效果：
本方法通过将目标地层划分为地质结构相似的流动单元，在每个流动单元中
通过测井技术获得连续的孔隙度及渗透率数据来进行孔隙结构分析，能准确确定
整个目标地层的孔隙结构分布，同时降低了成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书
中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过
在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是本发明的一个实施例的流程图；
图2是图1中步骤S001的算法流程图；
图3是本发明的一个实施例的划分流动单元后的流动单元指数累计频率图；
图4是对应图3的不同流动单元孔隙度-渗透率关系图；
图5是本发明的一个实施例的核磁共振与流动单元指数解释图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如
何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据
以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施
例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之
内。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计
算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况
下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在石油勘探开发过程中，由于不同区域地层的地质情况不同，可将岩性和物
理性质相似的地层划为一个单元，不同岩性和物理性质的地层划分为不同的单
元，对不同的单元分别进行处理来分析地层的结构特征。本发明中引入流动单元
对目的地层进行划分并分析处理来得到整个目标地层的孔隙结构分布情况。
如图1所示为本发明的一个实施例的流程图。
在步骤S001中，通过岩石物理实验获得的孔隙度及渗透率数据对目标地层
划分流动单元。在该步骤中可以进一步划分为以下步骤。
如图2所示，在步骤S101中通过钻井技术获取目标地层不同位置的岩心样
品资料，并对岩心样品进行各种物理试验获得该岩心样品的孔隙度及渗透率数
据。通过岩心物理实验获得的孔隙度及渗透率数据为离散数据。将获得的离散的
孔隙度及渗透率数据代入流动单元指数公式中计算对应的流动单元指数，该计算
公式如下所示：
![]()
其中，k为目标地层中岩心样品的渗透率，φ为目标地层中岩心样品的孔隙
度，FZI为对应的流动单元指数。依据该公式可获得目标地层不同位置岩心样品
的流动单元指数。
在步骤S102中，通过步骤S101获得的流动单元指数计算流动单元累计频率
并绘制流动单元指数累计频率图。在该累计频率图中，一坐标轴代表流动单元指
数数值，另一坐标轴代表对应该流动单元指数数值的累计频率。通过该图可将该
目标地层中的流动单元指数的累计频率直观显示出来。
在步骤S103中，对流动单元指数累计频率图中的数据进行划分。将累计频
率图中斜率相同的点对应的地层划分为一个流动单元，可将目标地层划分为多个
不同的流动单元，每个划分后的流动单元中的地层具有相似的地质特征。
在步骤S002中，针对划分后的每个流动单元分别计算孔隙度与渗透率的关
系模型。在该步骤中，针对每一个流动单元，依据该流动单元中的离散的孔隙度
及渗透率数据建立两者的关系模型。此处两者的关系模型采用幂函数形式表示，
该关系模型表示如下：
k＝aφb(2)
其中，k为目标地层对应的渗透率，φ为目标地层对应的孔隙度，参数a、
参数b为常数，b为孔隙结构指数。
由于在该步骤中采用的孔隙度及渗透率为离散数据，需要通过回归算法将孔
隙度与渗透率拟合为连续曲线形式并确定参数a、b的取值，其中b值越大，孔
隙结构越好。通过岩石物理实验获得的地层结构参数准确，此方法确定的流动单
元准确，所以本发明中采用此方法来划分流动单元。
在步骤S003中，基于常规测井资料获得目标地层连续的孔隙度及渗透率数
据，用离散的孔隙度及渗透率数据对连续的孔隙度及渗透率数据进行校正。
在该步骤中孔隙度的校正过程采用φ1＝φ+Δφ，其中φ1是校正后的孔隙度，
φ是基于常规测井资料获得的孔隙度，Δφ是孔隙度校正量。渗透率校正过程采用
k1＝k+Δk，其中k1是校正后的渗透率，k是基于常规测井资料获得的渗透率，Δk
是渗透率校正量。
在该步骤中关键需要获得孔隙度校正量和渗透率校正量。首先通过岩石物理
实验获得的离散的孔隙度和渗透率数据绘制孔隙度和渗透率交会图并将该图作
为基准底图。同时基于常规测井资料获得的孔隙度和渗透率数据绘制孔隙度和渗
透率交会图。
整体移动基于常规测井资料获得的孔隙度和渗透率数据交会图，直到该图中
的孔隙度区间与底图上的孔隙度区间基本一致，该孔隙度的移动量即为孔隙度的
校正量Δφ。
整体移动基于常规测井资料获得的孔隙度和渗透率交会图，直到该图中的渗
透率区间与底图上的渗透率区间基本一致，该渗透率的移动量即为渗透率的校正
量Δk。
以通过岩石物理实验确定的孔隙度和渗透率交会图作为底图，整体移动通过
测井资料评价的连续的孔隙度和渗透率交会图，使测井评价的孔隙度区间与岩石
物理实验确定的孔隙度区间基本一致，则孔隙度的移动量即为Δφ。
以通过岩石物理实验确定的孔隙度和渗透率交会图作为底图，整体移动测井
资料评价的连续的孔隙度和渗透率交会图，使测井评价的渗透率区间与实验确定
的渗透率区间基本一致，则渗透率的移动量即为Δk。
在步骤S004中，依据校正的目标地层连续的孔隙度及渗透率数据，分析连
续的孔隙度及渗透率数据的函数关系，判断目标地层中测量位置对应的孔隙度及
渗透率数据的函数关系与某个流动单元中对应的孔隙度与渗透率的关系模型符
合，从而确定测量位置地层所属的流动单元，进而确定不同流动单元内连续的孔
隙度及渗透率数据。
在步骤S005中，基于不同流动单元内的连续的孔隙度及渗透率数据计算流
动单元指数，通过流动单元指数判断目标地层的孔隙结构，如流动单元指数越大，
则孔隙结构越好。
在该步骤中，为更直观的显示目标地层的孔隙结构特征，将各个流动单元内
计算得到的流动单元指数通过对数刻度坐标的形式标注。在该坐标中标注的数值
范围最小值为0.01，最大值为100。然后判断流动单元指数在坐标中的位置，流
动单元指数越靠近坐标最大值的方向，则孔隙结构越好。通过分析目标地层中每
个流动单元中的孔隙结构分布，从而推断整个评价地层的平均孔隙分布。
本发明所述的方法通过将目标地层划分为地质结构相似的流动单元，对其中
的每个流动单元内的连续地层进行孔隙度分析，提高了每个流动单元中地层孔隙
结构分析的准确度和渗透率的解释精度。通过常规测井技术获得连续地层的孔隙
度和渗透率数据计算流动单元指数，通过流动单元指数判断孔隙结构，对不能进
行岩心实验的地层也可以推断该地层的孔隙结构。采用该方法可以代替核磁共振
测井分析地层的孔隙结构，降低了测量的成本。
以下通过一个具体的实施例来对本发明所述的方法进行说明。
如图3所示为某一目标地层通过岩石物理实验获得的孔隙度及渗透率数据得
到的流动单元指数累计频率图。将图中斜率相同部分的累计频率数值对应的流动
单元指数划分为一组作为一个流动单元，共得到7种流动单元。
对每一个流动单元中的孔隙度与对应的渗透率数据选择孔隙度与渗透率的
关系模型。如图4所示为不同流动单元孔隙度-渗透率的关系图，横坐标轴代表孔
隙度，纵坐标代表渗透率，图中显示了全部7种流动单元的的孔隙度-渗透率关系，
对应每一个流动单元得到不同的孔隙度-渗透率关系模型及对应的相关系数。在该
表达式中y代表渗透率，x代表孔隙度，x的指数即为孔隙结构指数。通过该孔
隙结构指数可初步判断该流动单元的孔隙结构，如孔隙结构指数越大，则地层的
渗透率越高。
通过测井技术获得目标地层连续的孔隙度及渗透率数据，将获得的孔隙度及
渗透率数据经过校准后代入流动单元指数公式得到目标地层的流动单元指数。将
得到的流动单元指数与核磁共振测井的T2谱进行比较。核磁共振测井是目前测
量孔隙结构中较精确的测量方法，以其测量结果为基准，如果得到的流动单元指
数数值对应核磁共振测井T2谱的峰值附近，则可印证流动单元指数的可靠性和
准确性。如图5中第四道所示，某流动单元内通过连续的孔隙度及渗透率数据获
得的流动单元指数数值位于T2谱的峰值附近，说明核磁共振测井T2谱解释结果
与流动单元指数有很好的一致性。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发
明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技
术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上
及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利
要求书所界定的范围为准。