基于孔隙结构的页岩渗透率计算方法
２０１４年第３８卷 第２期 中国石油大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｖｏｌ＿３８ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１４
文章编号：１６７３—５００５（２０１４）０２－００９２－０７ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５００５．２０１４．０２．０１４
基于孔隙结构的页岩渗透率计算方法
孙 海 ，一，姚 军 ，张 磊 ，王晨晨 ，孙致学 ，闫永平。，庞 鹏
（１．中国石油大学石油工程学院，山东青岛２６６５８０；２．中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛２６６５８０；
３．长庆油田分公司油气工艺研究院．陕西西安７１００２１）
摘要：采用修正表观渗透率的达西定律可描述气体在致密页岩中的运移机制。表观渗透率可用固有渗透率和孔隙 度表示，而常规的试验方法无法准确测量页岩气藏的固有渗透率和孔隙度。提出一种基于孔隙结构图像的页岩固 有渗透率、孔隙度和表观渗透率计算方法，首先基于Ｘ射线衍射和扫描电镜分析页岩岩心的矿物组成和孔隙结构， 采用马尔科夫链蒙特卡洛方法构建页岩三维数字岩心，并应用格子Ｂｏｈｚｍａｎｎ方法计算数字岩心的孔隙度和固有渗 透率．得到固有渗透率和孔隙度的关系式并计算页岩的表观渗透率。结果表明：页岩中孔隙主要为纳米级孔隙和微 米级孔隙：努森数小于０．Ｏｌ时表观渗透率等于固有渗透率，此时达西定律仍然适用；努森数大于０．Ｏｌ时，数值越大，
表观渗透率系数越大，此时达西定律不再适用；固有渗透率越小，压力越小，表观渗透率系数越大。 关键词：数字岩心；页岩气；格子Ｂｏｌ￣ｍａｎｎ方法；马尔科夫链蒙特卡洛方法；渗透率 中图分类号：ＴＥ ３１１ 文献标志码：Ａ
Ａ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
ＳＵＮ Ｈａｉ ｒ，ＹＡＯ Ｊｕｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｌｅｉ ，ＷＡＮＧ Ｃｈｅｎ．ｃｈｅｎ ，ＳＵＮ Ｚｈｉ－ｘｕｅ ，
ＹＡＮ Ｙｏｎｇ．ｐｉｎｇ ，ＰＡＮＧ Ｐｅｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｏｉｌ＆Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈａｎｇｑｉｎｇ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｉ。ａｎ ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｄａｒｃｙ‘Ｓ ｌａｗ ｗｉｔｈ ａｐｐａｒｅｎｔ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ｇａｓ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｔｉｇｈｔ ｓｈａｌｅ ｒｏｃｋｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐａｒｅｎｔ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｄｉｆｆｉ—
ｃｕｌｔ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｕｓｉｎｇ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ａ ｎｅｗ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，ｐｏｒｏｓｉｔｙ ａｎｄ ａｐｐａｒｅｎｔ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｍａｇｅｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，Ｘ—ｒａｙ ｄｉｆ－ ｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ）ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ａ ｓｈａｌｅ ｒｏｃｋ ｓａｍｐｌｅ．Ｔｈｅｎ ａ ３Ｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｒｏｃｋ ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｍａｒｋｏｖ ｃｈａｉｎ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ（ＭＣＭＣ）ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｃｋ。Ｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｔｔｉｃｅ Ｂｏｈｚｍａｎｎ ｍｅｔｈｏｄ
（ＬＢＭ）．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｒｏｃｋ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐａｒｅｎｔ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｏｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｍａｔｒｉｘ ｃａｎ ｂｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ａｓ ｎａｎｏ．ｍｉｃｒｏ ｐｏｒｅｓ．Ｔｈｅ ａｐｐａｒｅｎｔ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｆｏｕｎｄ．ｗｈｅｎ ｔｈｅ Ｋｎｕｄｓｅｎ ｎｕｍｂｅｒ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．０１，ｔｏ ｂｅ ｅｑｕａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎ— ｔｒｉｎｓｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ．ａｎｄ ｔｈｅ Ｄａｒｃｙ。Ｓ ｌａｗ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ Ｋｎｕｄｓｅｎ ｎｕｍｂｅｒ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ０．０１，ｔｈｅ Ｄａｒｃｙ Ｓ ｌａｗ ｃａｎ—
ｎｏｔ ｂｅ ｕｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈｅ Ｋｎｕｄｓｅｎ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈｅ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｒ ｔｈｅ ｄｅｖｉ— ａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｐｐａｒｅｎｔ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ ｒｏｃｋ；ｓｈａｌｅ ｇａｓ；ｌａｔｔｉｃｅ Ｂｏｈｚｍａｎｎ ｍｅｔｈｏｄ；Ｍａｒｋｏｖ ｃｈａｉｎ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ ｍｅｔｈｏｄ；ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
收稿日期：２０１３—０５—２６ 基金项目：国家自然科学基金重点项目（５１２３４００７）；教育部博士点基金项目（２０１１０１３３１２００１２）；中国石油大学（华东）自主创新项目 （１１ＣＸＯ５００７Ａ）；国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室开放基金项目（ＭＲＥ２０１２０７） 作者简介：孙海（１９８４一），男，博士，主要从事油藏渗流理论和油藏数值模拟方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｈａｉｕｐｃ＠ｓｉｎａ．ｔｏｍ。
第３８卷 第２期 孙 海，等：基于孔隙结构的页岩渗透率计算方法 ·９５·
性。格子Ｂｏｈｚｍａｎｎ方法可用来计算多孔介质的渗
透率等物性参数［１９－２２］。
采用Ｄ３Ｑ１９格子模型（图５），速度离散的
Ｂｏｈｚｍａｎｎ．ＢＧＫ方程为
（ｒ＋ｅ ，ｔ＋６ ）＝ （ｒ， ）一￣Ｅｌ／（ｒ，ｔ）一厂ｅ （ｒ， ）］．
（５）
式中 （ｒ，ｔ）为时间ｔ、位置ｒ（ ，ｙ，ｚ）的第ｉ方向上
的粒子分布函数；ｅ 为ｉ方向的速度；ｒ为松弛时间；
为时间步长 （ｒ，ｔ）为离散速度空间的局部平衡
态分布函数。
图５ ＤａＱ１９格子模型示意图
Ｆｉｇ．５ Ｓｋｅｔｃｈ ｍａｐ ｏｆ Ｄ３Ｑ１９ ｍｏｄｅｌ
Ｄ３Ｑ１９的速度配置为
（０，０，０），ｉ＝０；
（±ｌ，０，０），（０，±１，０），（０，０，±１），
１，２，…，６；
（±ｌ，±１，０），（±１，０，±１），（０，±１，±１），
ｉ＝７，８，…，１８．
（６）
Ｄ３Ｑ１９模型的平衡态分布函数为
（ｒ，ｔ）＝
ｐ ［ ＋ （ｅ ）＋２－￣４（ｅ ） 一 １。２ “ 】· （７）
其中ｃ。为无量纲的格子声速，ｃ ＝１／√ ； 为权重因
子，
０
ｌ
７
局部宏观格子密度Ｐ（ｒ，ｔ）、格子速度 （ｒ，￡）、格
子压力Ｐ（ｒ，ｔ）和格子黏度Ｉ－ｔ（ｒ，ｔ）可以用粒度分布
函数来表示：
ＪＤ（ｒ， ）＝ｙ， （ｒ， ），ｐ（ｒ， ）：ｃ ｐ（ｒ， ）， ｉ 一 （ ） ， （ ） 。（９）
出入口边界采用压力边界，初始格子速度都为
０．初始格子密度都为１。可用格子Ｂｏｈｚｍａｎｎ方法
计算三维页岩数字岩心的固有渗透率 ２０－２１］。
ｋ＝一／．ｔ（ｒ，ｔ） Ｎ ∑∑Ｚ（ｒ，ｔ）ｅ １ ｉ＝０ （１０）
∑∑ （叫）ｅ
式中，ｋ为格子渗透率；Ⅳ为孔隙空间的格子总数；
为格子方向，此时ｎ＝１８。
孔隙度计算式为
墨’
（１１）
固有渗透率和格子渗透率的关系式为
ｋ ＝ｋＤ ． （１２）
式中，Ｄ为格子分辨率，ｍ。
５ 计算结果分析
５．１ 格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法的准确性验证
为了验证本文中格子Ｂｏｈｚｍａｎｎ方法计算固有
渗透率的准确性，用该方法模拟圆管的泊肃叶流动，
由泊肃叶定律可知圆管流动的固有渗透率为
ｋ ＝Ｒ ／８． （１３）
式中，尺为圆管半径，ｍ。
图６表示圆管流动固有渗透率模拟值和泊肃叶
定律理论值之间的对比。本文的固有渗透率模拟值
与理论值间的误差值为４．２４％～４．３２％．因此本文
格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法可以准确计算固有渗透率。
Ｉｏ．Ｈ
Ｉ ＾ ■ 黛 囊ｌＯ－ｍ
０ ５．０ １０．０ １５．０ ２０．０捌ｉ．０ 半径重／ｌＯ －
图６ 圆管流动ＬＢＭ模拟渗透率与泊肃叶定律对比
Ｆｉｇ．６ ＬＢＭ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌ
ｅ ｌａｗ ９６· 中国石油大学学报（自然科学版） ２０１４年４月
５．２ 页岩固有渗透率
采用格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法计算重构的页岩三维
数字岩心的孔隙度和渗透率．结果如表１所示。从表
１可以看出，固有渗透率与孔隙度和分辨率有一定的
关系，孔隙度越大，分辨率越大，固有渗透率越大。
表１ 格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法计算的页岩三维数字
岩心的物性参数
Ｔａｂｌｅ １ Ｒｏｃｋ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｒｅｓ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｂｙ Ｌａｔｔｉｃｅ Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ ｍｅｔｈｏｄ
般采用Ｋｏｚｅｎｙ．Ｃａｒｍａｎ方程描述多孔介质中
固有渗透率与孔隙度的关系，ｋ—ｃ关系式［２。］为
ｃ ． （１４）
式中，Ｄ。为颗粒尺度；Ｃ为比例系数（与多孔介质形
状有关）。基于页岩数字岩心的计算结果，得到页
岩固有渗透率与孔隙度关系式，即
４．５５８ ３Ｄ （ ） ． （１５）
并与ｋ—Ｃ关系进行了对比，如图７所示。可以看出
，ｌ／Ｏ－，）０ 图７ 页岩固有渗透率与孔隙度的关系 Ｆｉｇ．７ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
陆相页岩油储层评价关键参数及方法
陆相页岩油储层评价关键参数及方法
陆相页岩油是指在陆地环境中形成的含油页岩，其储层评价是指对这种页岩的油气储层性质进行评估分析的过程。在陆相页岩油储层评价中，有一些关键参数和方法是非常重要的，通过对这些参数和方法的全面分析，可以更好地理解和评估陆相页岩油储层的含油性质。
一、孔隙结构参数的评价
1. 孔隙度
孔隙度是指储层中孔隙空间所占的比例，通常以百分比表示。对于陆相页岩油储层，孔隙度的评价非常重要，因为孔隙度的大小直接影响着储层的储集性能和渗流性能。通过对孔隙度的评价，可以判断出储层中是否存在足够的孔隙空间来储存油气。
2. 孔隙结构
除了孔隙度外，孔隙结构也是评价陆相页岩油储层的重要参数之一。孔隙结构包括孔隙大小、孔隙形状、孔隙连通性等，这些参数直接影响着储层的孔隙体积和孔隙连接情况。通过对孔隙结构的评价，可以更准确地描述储层的孔隙特征，为页岩油的开发提供重要的参考。
二、岩矿组成参数的评价
1. 含油量 对于陆相页岩油储层的评价，含油量是一个至关重要的参数。通过对含油量的评价，可以判断出储层中的有效含油空间和油气资源量，为页岩油的勘探和开发提供了重要的依据。
2. 岩矿成分
除了含油量外，岩矿成分也是评价陆相页岩油储层的关键参数之一。岩矿成分包括有机质含量、粘土矿物含量、碳酸盐矿物含量等，这些参数可以反映出储层的岩矿组成情况，从而为页岩油的成因和分布特征提供重要的依据。
三、地球物理参数的评价
1. 岩石物理参数
陆相页岩油储层的地球物理参数评价也是非常重要的。岩石物理参数包括密度、声波速度、磁化率等，通过对这些参数的评价，可以更准确地描述储层的岩石物理性质，为页岩油的勘探和开发提供重要的地球物理依据。
2. 孔隙流体参数
除了岩石物理参数外，孔隙流体参数也是评价陆相页岩油储层的重要参数之一。孔隙流体参数包括孔隙水和孔隙气的饱和度、渗透率、粘度等，通过对这些参数的评价，可以更准确地描述储层的孔隙流体性质，为页岩油的开发提供重要的地球物理依据。
物理实验技术中的渗透率测量方法与技巧
物理实验技术中的渗透率测量方法与技巧
引言
渗透率是指流体在固体或多孔介质中传递的能力，是描述固体孔隙结构与流体传递特性的重要参数。在物理实验中，准确测量渗透率对于研究材料的渗透性质和分析流体在多孔介质中的行为具有关键意义。本文将介绍几种常见的渗透率测量方法与技巧。
一、常规法测量渗透率
常规法测量渗透率是目前应用最广泛和成熟的方法之一。该方法通常使用固态试样，通过测量流体在试样中的渗透速度来计算渗透率。具体操作步骤如下：
1. 准备试样：选择材料并加工成合适的形状和尺寸。常见的试样形状包括圆片、方块等。试样的孔隙率和孔径大小对结果有一定影响。
2. 构建实验装置：通常使用渗流器和流体供应系统组成实验装置。渗流器应具备压力调节和温度控制功能，以保障流体在试样中的稳定渗透。
3. 测量流量和压差：通过流量计和压力传感器测量流体在试样中的流量和压差。流量和压差的变化趋势可以反映渗透率的变化规律。
4. 计算渗透率：根据流量和压差的测量结果，可以利用达西定律或庄心法则等计算方法得到试样的渗透率。
二、压汞法测量渗透率
压汞法是一种非常经典的测量渗透率的方法，适用于具有密闭孔隙结构的材料。它利用压汞仪在不同压力条件下测量试样的孔隙度，并将数据与经验公式对应，从而计算渗透率。下面是使用压汞法测量渗透率的一般步骤： 1. 试样预处理：将试样表面处理成光滑均匀的状态，以确保汞在试样中受到均匀分布。
2. 试样固定和浸润：将试样放置在压汞仪内固定好，并浸润试样到一定压力，使汞能够填满孔隙。
3. 参数测量与记录：根据压汞仪的操作说明，测量不同压力下试样内外周围的汞柱高度，并记录数据。
4. 计算渗透率：根据实验数据和经验公式，利用压汞曲线对试样进行拟合，并由此计算出渗透率。
三、数值模拟与计算分析
随着计算机技术的发展，数值模拟与计算分析在渗透率测量中也越来越得到重视。通过建立数学模型和计算流体力学方法，可以模拟多孔介质中流体的传递过程，并进一步计算出渗透率。数值模拟与计算分析的步骤如下：
基于储层分类的渗透率计算方法
基于储层分类的渗透率计算方法
王珍珍;顾兴明
【摘 要】根据岩心物性分析数据对孔渗关系进行相关性分析,在此基础上,从砂体内部的物性及渗流差异出发,采用流动单元的方法对储层进行分类,分别建立渗透率模型,其能有效提高渗透率模型的计算精度.经与岩心分析资料对比表明,利用本方法获得的模型计算出的渗透率值与岩心分析值十分接近,能够满足生产的要求.
【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》
【年(卷),期】2015(017)003
【总页数】5页(P1-4,11)
【关键词】孔隙度;渗透率;流动单元;储层分类;岩心分析
【作 者】王珍珍;顾兴明
【作者单位】山东胜软科技股份有限公司胜软油气勘探开发研究院,山东 东营257000;山东胜软科技股份有限公司胜软油气勘探开发研究院,山东 东营257000
【正文语种】中 文
【中图分类】P618.13
目前，没有一种可以直接探测地层渗透率的测井方法。测井工作者只有利用斯通利波来计算地层渗透率[1-2］，在有核磁共振测井资料的井段，也可以利用核磁共振测井信息，结合毛管压力曲线、MDT测试资料达到对储层渗透率进行评价[3-5］。渗透率的大小受诸多因素控制，如孔隙度、孔隙结构、颗粒大小等，因此又经常采用间接计算渗透率的方法，如先计算地层孔隙度、束缚水饱和度、颗粒大小等参数，然后依据实验分析建立这些参数与渗透率的关系，从而达到计算地层渗透率的目的。这种间接计算渗透率的方法不但误差大，而且区域局限性也强，给测井解释带来很大困难。
1 几种渗透率模型
多年来，对渗透率的探讨大多集中在应用孔隙度和束缚水饱和度Swi来评价地层渗透率，研究者主要有Wyllie和Rose(1950)、Timur(1968)、Coasts和Dumanoir(1972)。渗透率的计算公式一般为:
式中:φ—孔隙度;K—渗透率;A—与油气类型有关的系数;B、C—与岩性指数和饱和度指数有关的系数。例如，Timur(1968)根据岩心分析的渗透率资料和测井解释结果建立的公式为:
页岩渗透率测定方法及影响因素研究进展
第30卷第5期油气地质与采收率Vol.30，No.52023年9月PetroleumGeologyandRecoveryEfficiencySep.2023
—————————————收稿日期：2022-04-25。作者简介：杨术刚（1993—），男，四川广元人，工程师，博士，从事气田采出水回注、CO2地质封存、地下水环境保护等方面的研究工作。E-mail：*****************.cn。基金项目：中国石油科学研究与技术开发项目“高含盐污水低成本脱盐外排与回注风险监控技术研究”（2021DJ6602）、“高效贫水吸收剂开发与采出水回注协同CO2封存技术研究”（2021DQ03-A2）和“CCUS/CCS埋存地质体选区评价及监测关键技术研究”（2021ZZ01-05）。引用格式：杨术刚，张坤峰，刘双星，等.页岩渗透率测定方法及影响因素研究进展[J].油气地质与采收率，2023，30（5）：31-40.YANGShugang，ZHANGKunfeng，LIUShuangxing，etal.Researchprogressonmeasurementmethodsandinfluencingfactorsofshalepermeability[J].PetroleumGeologyandRecoveryEfficiency，2023，30（5）：31-40.
页岩渗透率测定方法及影响因素研究进展
杨术刚1，2，张坤峰1，2，刘双星1，2，赵兴雷1，2（1.中国石油集团安全环保技术研究院有限公司，北京102206；2.石油石化污染物控制与处理国家重点实验室，北京102206）
摘要：页岩渗透率及其分布关系页岩油气开发、常规油气藏储量评估、地下储气库及CO2地质封存盖层封闭性、核废料地质处置与气田采出水回注安全性等能源环境领域重点课题，其渗透率特征研究具有广泛的理论与工程实践意义。为此，系统阐述了页岩渗透率测定方法与影响因素研究进展，结果表明，页岩渗透率为微达西至纳达西，通常采用稳态法和脉冲衰减法测得，影响页岩渗透率的因素包括但不限于流体类型及饱和度、矿物组成、孔隙压力、有效应力、实验温度、各向异性以及流体-页岩化学溶蚀与沉淀作用，不同条件下的流体-页岩相互作用差异及孔隙有效渗流半径变化是渗透率改变的根本原因。关键词：页岩；渗透率；测定方法；影响因素；流体-页岩相互作用文章编号：1009-9603（2023）05-0031-10DOI：10.13673/j.pgre.202204016中图分类号：TE122文献标识码：A
基于岩石物理相的酸性火山岩储层渗透率计算方法
・６Ｏ・ 石油仪器 ＰＥＴＲｏＬＥＵＭ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮｌＳ ２０１ ３年１ ０月
・方法研究・
基于岩石物理相的酸性火山岩储层渗透率计算方法
高 磊
（大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司黑龙江大庆）
摘 要：火山岩储层非均质强，应用单一孔隙度一渗透率关系模型计算渗透率难以满足气藏精细评价需求。针对火山岩 储层特征，首次将岩石物理相引入火山岩储层孔渗关系研究中，应用层流指数对孔渗关系分类并建立相应渗透率计算模 型；应用岩心分类结果对储层缝洞指示参数进行刻度后，通过单井孔隙度频谱分析得到储层缝洞指示参数，根据此参数选 取相应渗透率计算模型，对储层渗透率进行计算。对４５口井的数据进行处理，将计算渗透率与２２３块岩心分析渗透率进 行对比验证，具有较好一致性，满足气藏精细评价与开发需求。 关键词：火山岩；岩石物理相；层流指数；渗透率；计算方法 中图法分类号：ＴＥ１２２．２ ３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—９１３４（２０１３）０５—００６０—０３
０引 言
渗透率表征流体在储层中的流动特性，与岩石孔
隙类型及结构密切相关。徐深气田酸性火山岩储层孔 隙类型复杂、非均质性强、渗透率变化大，孔隙度及
含气性相近的储层，单井日产量相差较大，研究表明
产能大小与储层渗流能力关系密切，因此对于火山岩
储层评价需要准确计算储层渗透率。渗透率计算方法
较多，地球物理方法提出计算渗透率测井模型有毛细
管束模型和考虑泥质层的渗透率模型等。利用测井资
料估算渗透率方法包括：自然电位测井资料、电阻率
测井资料、放射性测井资料、声波测井资料和根据储 集层参数间统计关系等［１－４１。徐深气田火山岩储层泥
质含量低、孔隙结构复杂、造岩矿物多样，应用上述
方法难以准确计算储层渗透率；应用孔隙度估算渗透
率方法，利用单一的孔渗关系模型建立渗透率模型， 应用效果也很差，相对误差超过一个数量级。岩石物
理相反映储层的宏观特征和微观特性，应用其表征参 数中的层流指数（ＦＺＩ）对岩心样品分类并建立相应
岩心渗透率的精确计算方法及其适用范围实验研究
岩心渗透率的精确计算方法及其适用范围实验研究
李奇;高树生;刘华勋;叶礼友;盖兆贺
【摘 要】通过对非达西二项式渗流方程推导,建立了计算高速非达西渗透率的方法,并结合400块岩心的气体单相渗流实验结果,明确了不同渗透率计算方法的适用范围:储层渗透率小于10×10-3μm2时,滑脱效应对气体渗流产生了较大影响,应进行克氏渗透率校正计算;大于50×10-3μm2时,高速非达西渗流对气体渗流产生了较大影响,达西定律不再适用,应采用高速非达西渗透率的计算方法;介于(10 ～50)×1O-3μm2时,需要同时考虑两种渗流规律的影响而采用复合计算方法.经与岩心分析资料对比,用此计算方法得到的渗透率值更加接近实际地层情况.
【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(030)002
【总页数】6页(P69-74)
【关键词】渗透率计算方法;高速非达西渗流;适用范围;滑脱效应
【作 者】李奇;高树生;刘华勋;叶礼友;盖兆贺
【作者单位】中国科学院渗流流体力学研究所,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国科学院渗流流体力学研究所,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国科学院渗流流体力学研究所,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国科学院渗流流体力学研究所,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,黑龙江大庆163413 【正文语种】中 文
【中图分类】TE319
渗透率是十分重要的储层物性参数，是确定生产速率、优化完井射孔方案以及选择最佳排液位置的基础。测试计算储层渗透率的主要方法有：测井或地震反演处理法[1-2]、试井分析法[3]以及室内岩心实验测试法[4]。目前，气体稳态测试法是最常用的岩心渗透率测试方法，通过该方法测得的渗透率值在多大程度上逼近地层的真实渗透率，将直接影响石油工程师制定油气田开发方案的合理性[5]。因此，对于不同的岩心选择何种渗流模型来计算渗透率是工程师面对的首要问题。自从1856年法国工程师Henri Darcy[6]提出渗流力学的基本定律——达西定律以来，国内外众多学者都对渗透率的计算方法与影响因素开展了理论计算与实验研究，Klinkenberg、Fulton、姚约东等[7-11]研究了气体在低速渗流时滑脱效应对渗透率的影响规律，Geertsma、Ruth、张烈辉等[12-16]研究了气体发生高速非达西渗流时渗透率的变化规律。然而对于不同渗透率级别的储层岩心，在测试其渗透率值时究竟应该考虑哪些影响因素、采用何种计算方法相关文献并没有明确说明。本文设计了物理模拟实验研究了不同渗透率级别储层岩心的单相气体渗流特征，并且通过大量的实验数据和理论计算明确了岩心渗透率的准确计算方法及其适用范围。
基于Kozeny-Carman方程的水相相对渗透率计算方法
第１２卷第２９期２０１２年１０月 １６７ｌ一１８１５（２０１２）２９—７５００—０５ 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．２９ Ｏｃｔ．２０１２ ⑥２０１２ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
基于Ｋｏｚｅｎｙ・Ｃａｒｍａｎ方程的水相 相对渗透率计算方法
刘江涛 廖东良 葛新民 （中国石化石油工程技术研究院 ，北京１００１０１；中国石油大学ＣＮＰＣ测井重点实验室 ，青岛２６６５５５） 摘要岩石孔隙中流体的相对渗透率是储层评价、油气田开发的关键参数之一，与流体性质、岩石的润湿性、孔隙结构等有 关。一般通过稳态法与非稳态法实验获得。由于相渗实验的周期长、成本高，且条件较为苛刻，难以在现场中进行大量的应 用。以Ｋｏｚｅｎｙ—Ｃａｒｍａｎ方程和阿尔奇公式为基础，将复杂的孔隙结构及流体分布进行简化，得到了毛管渗流中外油内水和 外水内油状态下水相的相对渗透率模型。并通过Ｇ油田４块岩心的实验数据对模型进行了分析。研究表明：外油内水状态 下的水相相对渗透率模型与孔隙中油水渗流规律相符，用该模型计算的水相相对渗透率与实测数据较为吻合。 关键词 相对渗透率 Ｋｏｚｅｎｙ—Ｃａｒｍａｎ方程 阿尔奇公式 毛管渗流 中图法分类号Ｐ６３１．８４； 文献标志码Ａ 相对渗透率是某一相流体的有效渗透率与绝 对渗透率的比值，在储集层孔隙中充满多相流体 时，岩层对某一相流体的相对渗透率取决于其它流 体的饱和度及性质。流体的相对渗透率对储层产 能评价、油藏工程等具有重要意义。Ｐｕｒｃｅｌｌ（１９４９ 年）采用积分方程法…，建立了基于毛管压力的相 对渗透率模型；Ｂｕｒｄｉｎ（１９５３年）引入了迂曲度的概 念对Ｐｕｒｃｅｌｌ模型进行了改进 ；Ｃｏｒｅｙ（１９５４年）在 Ｐｕｒｃｅｌｌ和Ｂｕｒｄｉｎ的基础上，通过毛管压力曲线与饱 和度的关系，得到了相对渗透率与饱和度的解析方 程 ；Ｐｒｉｓｏｎ（１９５８年）得出了相对渗透率与饱和度 的经验关系式 ；Ｂｒｏｏｋｓ和Ｃｏｒｅｙ（１９６６年）对Ｃｏｒｅｙ 模型进行了改进，得到了较为完善的相对渗透率与 饱和度的关系 ；何琰（２０００年）、周克明（２００７年） 等人根据孔隙结构分形理论为基础，建立了相对渗 透率与饱和度、分维数之间的关系 ’７１；Ｏｌａｆｕｙｉ等人 （２００８年）系统研究了小岩样的相渗模型并开展了 实验分析 ；Ｌｉ（２００８年，２０１１年）根据渗流场与电 ２０１２年６月２７日收到 国家科技重大专项（２０１１ＺＸ０５０２０－００８）、 中央高校基小科研业务费专项资金（２７Ｒ１１０１０６４Ａ）联合资助 第一作者简介：刘汀涛（１９８１一），男，河北邢台人，研究方向：测井综 合解释、石油天然气地质。 场的相似性，建立了相对渗透率与毛管压力、电阻 增大率之间的关系 ，ｍ］。前人所研究的相对渗透率 模型中，基本上都用到了毛管压力数据，模型的适 用性受到限制。本文根据流体在岩石孔隙中的分 布及流动状态，以Ｋｏｚｅｎｙ－Ｃａｒｍａｎ方程和毛管模型 为基础，通过迂曲度和阿尔奇公式，得到了不同驱 替状态下的水相相对渗透率模型，并对非稳态法相 渗实验数据进行了拟合对比。 １相对渗透率模型的建立 根据修正的Ｋｏｚｅｎｙ—Ｃａｒｍａｎ方程¨ ，孔隙性岩 石的绝对渗透率可表示为： Ｋ：—— 一 ｆ １、 （Ａ／Ｖ）２ ｉ 、 式（１）中： 为形状系数，无因次；（Ａ／Ｖ） 为单位 体积颗粒的比表面积， ｍ一；Ｋ为孔隙性岩石的绝 对渗透率，１０～ ｍ ； 为岩石的有效孔隙度，小数； 为迂曲度，无因次。 式（１）表明，孔隙性岩石的渗透率与孑Ｌ隙度、孑Ｌ 隙连通程度、颗粒接触关系等有关，是孔隙结构的 重要表征参数。 由岩石物理体积模型（见图１）及阿尔奇公式， 迂曲度 可以表示为 ：
基于核磁共振测井的储层渗透率计算方法综述
基于核磁共振测井的储层渗透率计算方法综述
摘要：储层渗透率是储层评价的重要参数之一，在油气勘探中发挥着重要的作用，是不可或缺的储层物性参数。页岩储层由于储集空间多样复杂，使得页岩储层评价和渗透率定量计算变得困难。而核磁共振测井突破传统测井技术，可以不受岩性影响，直接测量获得地层中的流体体积，能够较为便捷地获取储层渗透率，目前广泛应用于逐步特殊化、复杂化的储层中，成为了众多学者关注研究的焦点。本文阐述了页岩孔隙结构现状，梳理基于核磁共振计算储层渗透率的研究进展情况，归纳总结核磁共振测井计算渗透率的模型，以期为页岩油储层渗透率评价提供思路。
关键词：核磁共振测井；储层渗透率；孔隙结构
引言
近年来，我国油气安全形势日益严峻，对外依存度持续攀升，油气勘探开发领域面临着重大挑战。为此，国家多次作出大力提升油气勘探开发力度、保障国家能源安全的重要指示。这一重要指示不仅改变了当前我国各大油企的既定目标与整体方向，也将对以后数年的发展战略产生深刻的影响。中国页岩油气资源丰富，将是未来油气勘探突破和增储上产的重点。近年来我国页岩油气勘探开发取得了许多突破，尤其在地质认识上取得一些重要的进展。然而，由于页岩储层地质条件复杂，页岩油气储层甜点评价技术依然存在不足。作为储层静态特征评价参数，孔隙度、渗透率和饱和度的准确求取，有助于寻找产油气优势层位,推动页岩油气效益开发。测井技术是实现储层孔、渗、饱三参数精细计算的主要手段，能够根据储层岩石物理响应机理实现井内连续深度的储层参数计算。作为唯一可以直接探测储层流体信号的测井技术，核磁共振测井已经广泛应用到多种类型的储集层，而且在储层参数计算中取得了较好的成果。 1核磁测井原理
核磁共振是指原子核对磁场的响应。核磁共振信号大小取决于核的数量、核角动量、磁矩及所在的环境。地层所含有的所有元素中，氢核的旋磁比最大，具有很高的丰度，因此检测氢核的核磁共振信号比较容易。核磁共振测井就是利用氢核的自身磁性与外加磁场在特定条件下发生共振作用，排除了骨架的影响，能够获取孔隙流体和孔隙结构的相关特征参数，与常规测井相比，可直接提供地层孔隙度、孔隙结构、孔隙流体等信息（图1为核磁共振测井原理图）。
页岩岩心孔隙度和渗透率的测定(编制说明)
《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》
（委员会送审稿）
编制说明
国家能源页岩气研发（实验）中心
2015年06月 - 1 - 一、任务来源及工作简要过程
《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》为能源行业页岩气标准化技术委员会标准制订项目。根据能页标[2015]4号文件《关于印发2015年页岩气标准制修订和标准科研工作协调会会议纪要的通知》的精神，该标准由国家能源页岩气研发（实验）中心、中国石油化工股份有限公司华东分公司石油勘探开发研究院、中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探开发研究院、中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡地质实验研究所等单位共同承担。
按照标准制起草工作程序的要求，成立了标准制定工作组，从2015年1月开始到2015年12月30日，完成了标准讨论稿、征求意见稿、送审稿的起草工作。制定的简要过程如下：
（一）制定标准编写大纲（1月1日～3月20日）
1月1日～2月20日，制定工作运行计划，设计调查表格，收集本标准引用的标准。
2月21日～3月20日，编制了本标准的制定大纲。
（二）编写标准工作组讨论稿（3月21日～4月30日）
3月21日～4月30日，完成《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》的工作组讨论稿，由国家能源页岩气研发（实验）中心牵头，征集参加编制单位的修改意见，并进行梳理和汇总。
（三）编写征求内部意见和编制说明（5月1日～5月30日）
国家能源页岩气研发（实验）中心组织编写人员召开讨论会，对工作组讨论稿进行了充分的讨论。在讨论的基础上，将讨论稿发送至参编单位征求意见，进行了再次修改完善，并编写了编制说明。
（四）征求意见（6月1日～6月30日）
秘书处6月初统一将征求意见稿发给中石油、中石化、中海油等单位收到意见。
（五）修改征求意见稿，形成送审稿（7月1日～7月30日）
7月1日～7月30日：收到专家意见后，参与编写人员进行了认真研究，对征求意见稿进行了修改，最终形成了送审稿。
孔隙度和渗透率的关系
孔隙度和渗透率的关系
孔隙度和渗透率是岩石物理学中两个非常重要的参数，它们之间的关系对于石油勘探和开发具有重要的意义。本文将从孔隙度和渗透率的定义、影响因素以及它们之间的关系等方面进行探讨。
一、孔隙度和渗透率的定义
孔隙度是指岩石中孔隙体积与总体积之比，通常用百分数表示。孔隙度是岩石物理学中最基本的参数之一，它反映了岩石中孔隙的大小和分布情况。孔隙度越大，岩石中的孔隙就越多，岩石的渗透性也就越好。
渗透率是指岩石中流体通过孔隙的能力，通常用Darcy表示。渗透率是岩石物理学中另一个重要的参数，它反映了岩石中孔隙的连通性和孔隙的大小。渗透率越大，岩石中的孔隙就越大，流体通过的能力也就越强。
二、孔隙度和渗透率的影响因素
孔隙度和渗透率的大小受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：
1. 岩石类型：不同类型的岩石具有不同的孔隙度和渗透率。例如，砂岩的孔隙度和渗透率通常比页岩和泥岩要大。
2. 岩石成分：不同成分的岩石具有不同的孔隙度和渗透率。例如，含石英的岩石通常具有较高的孔隙度和渗透率。
3. 岩石结构：岩石的结构对孔隙度和渗透率的大小也有影响。例如，裂隙发育的岩石通常具有较高的渗透率。
4. 岩石成因：岩石的成因对孔隙度和渗透率的大小也有影响。例如，沉积岩的孔隙度和渗透率通常比火成岩和变质岩要大。
孔隙度和渗透率之间存在着密切的关系。一般来说，孔隙度越大，渗透率也就越大。这是因为孔隙度的大小决定了岩石中孔隙的数量和大小，而渗透率的大小则取决于孔隙的连通性和大小。
孔隙度和渗透率之间的关系可以用以下公式表示：
K = C * φ^n
其中，K表示渗透率，C和n是常数，φ表示孔隙度。这个公式表明，渗透率和孔隙度之间呈指数关系。当孔隙度增加一倍时，渗透率将增加n倍。
四、孔隙度和渗透率在石油勘探和开发中的应用
孔隙度和渗透率是石油勘探和开发中非常重要的参数。在勘探阶段，通过测量孔隙度和渗透率可以确定油气藏的储量和产能。在开发阶段，通过控制孔隙度和渗透率可以提高油气的采收率。