基于声波测井数值与实验模拟的裂缝性储层渗透率定量评价方法研究

Oil and gas exploration in carbonate rocks has recently received a major breakthrough in China, it becomes more and more important that how to evaluate the effectiveness of fractured reservoir and the quantitative calculation of the permeability, this has also been one of the difficult problems need to study and solve deeply in geophysical logging. This project takes the theoretical model and calculation method of fracture permeability as the research goal by combination of numerical simulation and physical experiment of acoustic logging. The research scheme is to simulate acoustic propagation across permeable fracture models which are small cores and scale boreholes with different characteristics fractures, to investigate on the effect of the fracture’s width, angle, filling material, roughness and the rock’s lithology and physical property on the transmitted and reflected waves (especially Stoneley wave), to analyze and summarize the attenuation law of Stoneley wave, to establish the calculation formula of fracture permeability, to apply and verify the calculation method in the actual well logging in oil field. The research result can provide references and methods in the permeability quantitative evaluation of the fractured reservoir, which is vitally important to enhance the evaluation accuracy and development efficiency of the fractured reservoir.

中国石油碳酸盐岩的油气勘探近来获得重大突破，如何对裂缝性储层的有效性评价和渗透率定量计算显得越来越重要，这也是地球物理测井一直需要深入研究解决的难题之一。本课题以裂缝渗透率的理论模型和计算方法为研究目标，采用声波测井数值模拟和物理实验相结合的研究方法。对不同特征裂缝的小岩心和等比例模型井进行数值模拟和物理实验，考察裂缝的宽度、角度、充填物、粗糙度和岩石的岩性物性等对透射波和反射波（特别是斯通利波）的影响，分析和总结斯通利波的衰减规律，建立裂缝渗透率的计算公式，并应用于油田实际测井进行对比验证。研究成果可为裂缝性储层渗透率定量评价提供依据和方法，对提高裂缝性储层评价的准确性和有效的开发至关重要。

本项目针对碳酸盐岩裂缝性储层渗透率评价中存在的问题，采用了数值模拟与物理实验相结合的方法开展研究工作，完成了4个方面的研究工作：. ①不同特征裂缝对斯通利波衰减和慢度影响规律物理实验研究。采购和制作了多个平板状裂缝模型，通过物理实验，得出了平板状光滑裂缝模型中不同裂缝宽度、倾角、源距、探头频率的斯通利波衰减规律；制作具有不同粗糙度的小岩心模型和平板状裂缝模型，得到了不同粗糙度裂缝模型的斯通利波衰减规律和等效裂缝宽度；. ②不同特征裂缝对斯通利波衰减和慢度变化规律数值模拟研究。计算了多个平板状水平裂缝模型和裂缝粗糙度模型，与物理实验结果进行了对比验证，补充了物理实验目前无法测量的微米级裂缝宽度斯通利波的衰减规律；. ③裂缝渗透率数值模拟及计算方法研究。计算了多个裂缝渗透率模型，得出了渗透度与裂缝几何参数之间的关系；. ④裂缝渗透率计算公式及方法的验证。总结得到了平板状光滑裂缝模型渗透率理论计算公式和计算方法流程，提出了裂缝粗糙度定义公式，粗糙裂缝的等效宽度和渗透率计算公式和计算方法流程；将平板状光滑裂缝模型渗透率理论计算方法在新疆油田克深两口井进行了应用和验证。. 通过研究得出了裂缝宽度、裂缝倾角、裂缝粗糙等属性对斯通利波衰减变化的影响规律，建立了裂缝渗透率与斯通利波属性变化之间的关系，得出了一种适用性较广的利用斯通利波信息定量计算裂缝（特别是微裂缝）性地层渗透率的计算模型和方法。完成了项目的研究计划内容，达到了预期的研究目标。