徐芳，黃繼新，齊梅，張克鑫，郭松偉，張超前，孟征，王玉生

中國石油勘探開發(fā)研究院

0 前 言

孔隙度與滲透率分析是儲(chǔ)層非均質(zhì)性表征的重要內(nèi)容之一［1］。然而，準(zhǔn)確而深入地研究孔滲參數(shù)（特別是滲透率參數(shù)）以及孔滲關(guān)系非常困難。根據(jù)壓汞毛細(xì)管壓力實(shí)驗(yàn)［2-4］或氣體滲透率測定方法獲得的實(shí)驗(yàn)室滲透率數(shù)據(jù)，是目前最為準(zhǔn)確的結(jié)果［5-8］。許多研究者在利用監(jiān)督學(xué)習(xí)優(yōu)化算法計(jì)算孔隙度和滲透率時(shí)常將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果作為學(xué)習(xí)樣本的標(biāo)準(zhǔn)［9-13］，然而由于實(shí)驗(yàn)室測試中使用的樣品體積有限，因此這些樣品的代表性一直受到研究者的質(zhì)疑，特別是在強(qiáng)非均質(zhì)儲(chǔ)層中，巖心分析獲得的滲透率結(jié)果難以代表實(shí)際地層的滲透率。通過對比基于壓汞毛細(xì)管壓力數(shù)據(jù)計(jì)算碳酸鹽巖儲(chǔ)層滲透率的不同模型發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)確預(yù)測強(qiáng)非均質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層物性的難度很大［14］。核磁共振（NMR）測井已被廣泛用于表征巖石的孔隙度和滲透率［15-17］，并且其對滲透率解釋的精度高于常規(guī)測井解釋［17-20］。

縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，準(zhǔn)確計(jì)算縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層滲透率是目前面臨的難題。近年來CT 掃描技術(shù)越來越多地用于巖心分析處理［21-24］。利用巖心二維CT 掃描圖像檢測計(jì)算孔隙度，需排除掃描巖心激光束流能量不足等導(dǎo)致的不可預(yù)料的畸變，在此基礎(chǔ)上利用圖像識別技術(shù)直接計(jì)算孔隙分布和孔隙度，并進(jìn)一步利用Koze?ny-Carman 方程計(jì)算滲透率［25］。高分辨率微巖心三維CT掃描可以提供詳細(xì)的孔隙空間網(wǎng)絡(luò)，該方法通常用于重建孔隙空間［21,26-27］。然而，三維CT 掃描方法價(jià)格昂貴、耗時(shí)長，而且測量體積有限［28］，其有限的樣品體積并不能較好地反映宏觀滲透率的變化。因此，相對于三維CT掃描圖像，目前二維CT掃描圖像的使用更為廣泛。李斌會(huì)等［22］利用二維CT 掃描圖像識別裂縫和溶洞，通過支持向量機(jī)（SVM）算法解釋碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖石類型，但所用的是巖心橫截面圖像，與整個(gè)巖心體的CT 掃描圖像相比，巖心截面圖像的視角小得多。

基于二維圖像識別孔隙、計(jì)算滲透率的方法思路簡單、直接，從圖像識別結(jié)果中提取孔隙分布，并利用得到的孔喉/孔隙尺寸比等參數(shù)來計(jì)算縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的絕對滲透率。該方法可以分多個(gè)層段計(jì)算取心段物性，根據(jù)分析結(jié)果的差異，評價(jià)儲(chǔ)層非均質(zhì)性。與巖心實(shí)驗(yàn)室分析相比，該方法不受取樣位置的局限，人為影響較小，計(jì)算結(jié)果更具代表性，但目前應(yīng)用該方法計(jì)算孔隙度和滲透率的研究還相對較少。與二維CT 圖像識別類似，利用橫向弛豫時(shí)間（T2）分布，核磁共振測井得出的巖石物理性質(zhì)可用于非均質(zhì)性研究［17］。對比不同來源資料解釋的巖石物性是準(zhǔn)確評價(jià)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的有效方法，因此，本文選取了實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析數(shù)據(jù)、CT 掃描二維圖像以及核磁測井3 類資料，對縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的巖石物理非均質(zhì)性進(jìn)行了分析。

1 樣品特征

縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間通常以次生溶蝕孔隙為主。溶蝕孔洞的分布與裂縫和可溶礦物有關(guān)，較大的孔隙和孔洞往往位于裂縫附近，裂縫是次生孔隙形成的重要因素。本文以S盆地A油田目的層下白堊統(tǒng)湖相碳酸鹽巖為例，儲(chǔ)層主要巖性為疊層石灰?guī)r和介殼灰?guī)r，儲(chǔ)層受到多期溶蝕作用改造，次生溶蝕孔洞非常發(fā)育。從巖心照片（圖1a）和巖心CT 掃描圖像（圖1b—1c）上可以看出，受裂縫及可溶礦物的影響，溶蝕孔洞大小和分布相對不均勻。薄片資料由于視角有限，通常薄片照片顯示出相對均質(zhì)的視圖（圖1d—1f）。因此，利用二維CT巖心掃描圖像進(jìn)行孔隙識別，可以清晰地顯示出巖石中普遍存在的非均質(zhì)性現(xiàn)象。

圖1 研究區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖心照片、巖心CT掃描圖像與薄片照片F(xiàn)ig.1 Core photos,core CT images and thin sections of carbonate rocks in the study area

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析數(shù)據(jù)

對研究區(qū)2 口取心井進(jìn)行了常規(guī)巖心分析實(shí)驗(yàn)，孔隙度與滲透率交會(huì)圖（圖2）顯示這2口井的孔隙度與對數(shù)變換的滲透率均呈相似的線性趨勢，特別是剔除個(gè)別異常值即滲透率值較低（小于0.01×10-3μm2）的數(shù)據(jù)后，其線性關(guān)系更加清晰，因此可使用線性模型來建立儲(chǔ)層孔隙度和對數(shù)變換后的滲透率關(guān)系［29］。

通過進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)室測得的孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與實(shí)際巖心進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分樣品點(diǎn)的孔隙度很高，但相應(yīng)的滲透率值卻很低。典型的例子是同一口井在深度5 338.6 m 和5 339.25 m 處的樣品對比：第1 個(gè)樣品的孔隙度為8.4%，對應(yīng)的滲透率為85.5×10-3μm2；而第2 個(gè)樣品的孔隙度為12.2%，滲透率卻僅為8.39×10-3μm2。另一個(gè)較為極端的數(shù)據(jù)點(diǎn)是孔隙度為14.9%，但滲透率僅為0.002×10-3μm2（圖2b，右下部數(shù)據(jù)點(diǎn)）。此外，對比從5 359.75 m 和5 359.90 m 處采集的2 個(gè)樣品測試滲透率之間的差異，樣品之間的垂直距離僅為0.15 cm，但其滲透率分別為0.002×10-3μm2和23.2×10-3μm2，兩者差異很大。這種現(xiàn)象并不孤立存在，并非因測量誤差所造成。由于儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，孔隙分布不均勻，局部取樣的巖心塞無法較好地體現(xiàn)強(qiáng)非均質(zhì)性儲(chǔ)層的物性特征。如果樣品取自相對較均質(zhì)的巖石，那么局部取樣的巖心塞就可以較好地反映儲(chǔ)層的物性特征。因此，對于強(qiáng)非均質(zhì)性儲(chǔ)層來說，在一定層段內(nèi)的一個(gè)巖心塞樣品的測量結(jié)果無法反映整段儲(chǔ)層的滲透率特征。

圖2 巖心分析孔隙度和滲透率交會(huì)圖（兩套數(shù)據(jù)分別取自2口油井）Fig.2 Crossplots of porosity and permeability from core analysis (two sets of data from two oil wells)

由此看來，在碳酸鹽巖儲(chǔ)層研究中，盡管巖心實(shí)驗(yàn)室測試巖石物性數(shù)據(jù)被視為儲(chǔ)層特征描述的最有用和最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來源，但這些數(shù)據(jù)在用于儲(chǔ)層建?；蛐?zhǔn)其他儲(chǔ)層評價(jià)數(shù)據(jù)之前，應(yīng)進(jìn)行非均質(zhì)性分析。

2.2 巖心CT掃描數(shù)據(jù)

2.2.1 圖像孔隙度

巖心CT 掃描技術(shù)在儲(chǔ)層研究中有著廣泛的應(yīng)用。二維CT 圖像可以直觀地觀察儲(chǔ)層孔隙發(fā)育情況，有助于解釋碳酸鹽巖的巖石物理性質(zhì)和分析儲(chǔ)層非均質(zhì)性。用來定量識別孔隙和裂縫的CT 掃描圖像要求具有較高的分辨率，圖像分辨率越高，識別結(jié)果越準(zhǔn)確。研究區(qū)巖心CT 掃描圖像為整個(gè)巖心柱面的掃描，圖像寬度為720 像素，代表巖心（直徑接近14 cm）的周長，圖像分辨率可滿足本次研究的需要。

本次研究使用Sobel算子對巖心CT掃描圖像進(jìn)行邊緣檢測。該算子是廣泛應(yīng)用的離散微分算子之一，可以降低邊緣模糊程度即對邊緣進(jìn)行銳化處理，以提高圖像的辨識度。在巖心CT 掃描圖像中，孔隙和開啟裂縫表現(xiàn)為黑色或深色的圖像，因此可以通過邊緣檢測方法從圖像中標(biāo)識出孔隙和開啟裂縫的邊緣，從而識別出巖心上發(fā)育的孔隙和開啟裂縫，并計(jì)算出所識別孔隙和開啟裂縫的面積?？紫蹲R別完成后，可以設(shè)定不同的采樣間隔，統(tǒng)計(jì)該層段中孔隙所占的面積與該段圖像總面積的比值。本次研究使用的巖心CT掃描的分辨率相對較高，現(xiàn)階段在難以獲取三維掃描圖像的情況下，可以認(rèn)為該比值近似等于該段的孔隙度，下文提到的利用巖心CT掃描圖像得到的孔隙度均為該比值。

可以采用不同的垂向采樣間隔計(jì)算CT 掃描圖像得到的孔隙度，不同的垂向采樣間隔下統(tǒng)計(jì)的孔隙度分布不同。如果垂向采樣間隔太小，該層段孔隙數(shù)據(jù)量太少，則無法得到具有統(tǒng)計(jì)意義的結(jié)果；如果垂向采樣間隔太大，則計(jì)算結(jié)果被平均化，不能很好地反映碳酸鹽巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。

本文在計(jì)算巖心CT 掃描圖像中所識別出的孔隙面元的面積時(shí)采用像素作為單位。計(jì)算得到孔隙面積后進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步按照該數(shù)值大?。纯紫睹娣e對數(shù)變換后的數(shù)值）平均分為1 到8 共八個(gè)級別，分級別統(tǒng)計(jì)孔隙的數(shù)量（圖3a）以及孔隙面積占比的分布（圖3b）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：級別2~4的較小孔隙數(shù)量較多，而級別5以上的大孔隙數(shù)量較少；但級別3以下的小孔隙所占面積非常小，級別4~5的孔隙所占面積最多，也就是級別4~5的孔隙級別對孔隙度的貢獻(xiàn)比較大（圖3b）。另外按面積取對數(shù)后得到的孔隙面積分布符合正態(tài)分布，說明該結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)。

圖3 巖心CT掃描孔隙數(shù)量和孔隙面積占比的統(tǒng)計(jì)Fig.3 Statistics of pore number and pore area percentage from core CT images

2.2.2 圖像滲透率

利用孔隙度估算滲透率是目前的常規(guī)做法，因此可以利用二維巖心CT掃描圖像識別出的孔隙度估算滲透率［30］。本文使用孔隙度與滲透率換算關(guān)系，根據(jù)圖像識別的孔隙度分布計(jì)算滲透率，用于后續(xù)儲(chǔ)層物性非均值性分析?？紫抖扰c滲透率換算公式如下：

式中：K為滲透率，10-3μm2；?為孔隙度，無量綱；D60為孔隙度累積概率60%所對應(yīng)的孔隙度，無量綱；D10為孔隙度累積概率10%所對應(yīng)的孔隙度，無量綱；Plast為孔隙分布中最大的孔隙級別所對應(yīng)的頻率，無量綱。

2.3 核磁測井解釋物性數(shù)據(jù)

核磁共振測井被廣泛用于表征巖石的孔隙度和滲透率，通常認(rèn)為核磁測井物性解釋的精度高于常規(guī)測井解釋。研究區(qū)中已鉆井均進(jìn)行了核磁測井，并利用核磁測井資料進(jìn)行了孔隙度及滲透率解釋，本文直接應(yīng)用核磁測井解釋結(jié)果來分析儲(chǔ)層物性的非均質(zhì)性，對于核磁測井解釋孔隙度及滲透率的方法此處不作贅述。

3 儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性分析

受構(gòu)造、沉積、成巖等因素的影響，儲(chǔ)層內(nèi)部各種屬性及空間分布都存在差異性，這種差異性即為儲(chǔ)層非均質(zhì)性，主要表現(xiàn)為平面及層間物性差異、垂向韻律性等。目前儲(chǔ)層非均質(zhì)性的分類方案較多，用于分析非均質(zhì)性的數(shù)據(jù)集和方法也各不相同。開展儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性定量分析需將儲(chǔ)層段進(jìn)行細(xì)分層，基于細(xì)分層的結(jié)果來探討儲(chǔ)層物性的差異性。在此過程中存在的不確定因素是針對儲(chǔ)層段進(jìn)行細(xì)分層的標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 定義層

為更好地分析層內(nèi)非均質(zhì)性特征，本次研究選取了實(shí)際數(shù)據(jù)相對齊全的井段，該井段具有連續(xù)的實(shí)驗(yàn)室測量的巖心孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)，核磁共振測井解釋的孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)，以及巖心CT掃描圖像。根據(jù)巖心CT掃描圖像做定量解釋，可以得到基于圖像的巖石物性數(shù)據(jù)。

通常情況下，儲(chǔ)層細(xì)分層需要考慮成因儲(chǔ)層單元，這些細(xì)分層具有相似的儲(chǔ)層性質(zhì)外部幾何結(jié)構(gòu)和測井響應(yīng)，因此，可以根據(jù)這些特征識別成因儲(chǔ)層單元［31］。根據(jù)這一定義，最常用的儲(chǔ)層細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)是FZI（Flow Zone Indicator），即流動(dòng)帶指數(shù)，該指數(shù)是基于Kozeny-Gayman 方程，從孔隙幾何相理論出發(fā)，利用平均水平力半徑的概念，應(yīng)用Poisseuille 和Darcy 定律推導(dǎo)出儲(chǔ)層質(zhì)量指數(shù)（RQI）、標(biāo)準(zhǔn)化孔隙度（?z）和流動(dòng)帶指數(shù)（FZI）之間的關(guān)系。儲(chǔ)層質(zhì)量指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化孔隙度以及流動(dòng)帶指數(shù)之間的計(jì)算公式如下：

式中：K為滲透率，10-3μm2；?e為有效孔隙度，%。

本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心物性分析結(jié)果計(jì)算流動(dòng)帶指數(shù)，并按照流動(dòng)帶指數(shù)的大小進(jìn)行分組（圖4），將研究層段細(xì)分為5 個(gè)層段，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行儲(chǔ)層非均質(zhì)性分析。

圖4 研究層段基于流動(dòng)帶指數(shù)的細(xì)分層結(jié)果Fig.4 Subdivision results of study interval based on FZI

3.2 數(shù)據(jù)集

本文開展儲(chǔ)層的層內(nèi)非均質(zhì)性分析共采用3類孔隙度和滲透率資料，即實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析資料集、核磁共振測井解釋資料集、二維CT 掃描圖像解釋資料集（包括0.25 m 和0.5 m 采樣間隔下計(jì)算的結(jié)果）。

針對物性相對均質(zhì)的儲(chǔ)層而言，這3 類數(shù)據(jù)集得到的結(jié)果應(yīng)當(dāng)相同或相近。但對于物性相對強(qiáng)非均質(zhì)性儲(chǔ)層而言，根據(jù)前文中提到的二維CT掃描圖像的巖石物性解釋結(jié)果對非均質(zhì)性研究的意義可知，受取樣位置限制，同時(shí)由于測井原理與實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果的不同，3 類數(shù)據(jù)集體現(xiàn)的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大的差異。如圖5所示，從整體上看，3類數(shù)據(jù)集的孔隙度和滲透率的分布趨勢是一致的。然而，在相對均質(zhì)層段（②段）中，這3 類數(shù)據(jù)集的結(jié)果差異最小，而在強(qiáng)非均質(zhì)層段（①、③和④段）中，這3 類數(shù)據(jù)集的結(jié)果差異增大，其中巖心物性分析結(jié)果和核磁測井解釋結(jié)果均未能體現(xiàn)出①段中的高孔高滲特征，而二維CT 掃描圖像較為準(zhǔn)確地識別出了巖心中發(fā)育的溶蝕縫，因此，本次研究更加準(zhǔn)確地體現(xiàn)出裂縫段對儲(chǔ)層物性的影響（圖5，圖6）。

圖5 巖心掃描圖像識別、核磁共振測井解釋及巖心物性分析孔隙度和滲透率對比Fig.5 Comparison of porosity and permeability from core scanning images,NMR logging and core analysis

圖6 巖心CT掃描圖像識別孔隙結(jié)果Fig.6 Pore identification of core CT scan images

3.3 變異系數(shù)

變異系數(shù)（Cv）是相對于平均值的變異性度量［32］，即用于統(tǒng)計(jì)的若干數(shù)值相對于其平均值的偏離程度（或分散程度、變化程度）。變異系數(shù)值越大，則代表非均質(zhì)性越強(qiáng)；變異系數(shù)越小，則代表非均質(zhì)性越弱。計(jì)算變異系數(shù)最常用的方法如下：

式中：Cv為變異系數(shù)，為標(biāo)準(zhǔn)偏差，xˉ為平均值。

分別計(jì)算了巖心分析、核磁測井、二維CT 圖像掃描0.25 m 和0.5 m 采樣間隔解釋孔隙度與滲透率的變異系數(shù)。利用不同數(shù)據(jù)集計(jì)算孔隙度與滲透率的變異系數(shù)結(jié)果有所差異（圖7）。巖心分析數(shù)據(jù)計(jì)算孔隙度變異系數(shù)結(jié)果顯示（圖7a），L5 層和L1層非均質(zhì)性最強(qiáng)，而相應(yīng)的滲透率變異系數(shù)卻顯示出完全不同的結(jié)果，即L3 層非均質(zhì)性最強(qiáng)，L5 層次之（圖7b）；同樣，核磁測井解釋數(shù)據(jù)計(jì)算得到的孔隙度及滲透率變異系數(shù)也顯示出不一致的結(jié)果。CT 掃描圖像兩組數(shù)據(jù)集計(jì)算得到的孔隙度和滲透率變異系數(shù)結(jié)果較為一致，L1 層非均質(zhì)性最強(qiáng)，L5層次之。根據(jù)巖心照片可見，L1 層溶蝕縫較為發(fā)育，導(dǎo)致該層儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性最強(qiáng)，巖心分析結(jié)果受取樣位置所限，未能體現(xiàn)出溶蝕縫洞的信息，而CT掃描圖像定量識別出孔洞縫信息，更加充分地體現(xiàn)了縫洞發(fā)育導(dǎo)致儲(chǔ)層物性非均質(zhì)的增強(qiáng)。

圖7 不同數(shù)據(jù)集5個(gè)層的孔隙度及滲透率變異系數(shù)對比Fig.7 Comparison of porosity and permeability variation coefficients of five layers from different datasets

3.4 洛倫茲系數(shù)

洛倫茲系數(shù)被廣泛用于儲(chǔ)層評價(jià)的非均質(zhì)性研究［32-33］。該方法是經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中的一種重要分析方法，最初是用來測定貧富不均勻程度的一個(gè)指標(biāo)，目前已被廣泛引入多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。洛倫茲系數(shù)是采用儲(chǔ)層巖石樣品的實(shí)際滲透率貢獻(xiàn)值曲線和理想儲(chǔ)層絕對均質(zhì)曲線之間的面積，與儲(chǔ)層絕對均質(zhì)曲線和縱坐標(biāo)軸圍成面積的比值來表示儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度［33］。其中，洛倫茲曲線圖中直角坐標(biāo)系的對角線為完全均質(zhì)線，所繪制的洛倫茲曲線偏離該對角線越遠(yuǎn)，則表示非均質(zhì)性越強(qiáng)。

圖8、圖9和圖10 顯示了不同數(shù)據(jù)集的5 個(gè)層的洛倫茲系數(shù)計(jì)算結(jié)果和對比。井上巖心分析數(shù)據(jù)與核磁測井計(jì)算結(jié)果區(qū)分度不明顯，整體來看L5 層與L2 層的非均質(zhì)性強(qiáng)于其他層；而巖心CT掃描計(jì)算結(jié)果顯示，L1 層非均質(zhì)最強(qiáng)，L5 層次之，與變異系數(shù)計(jì)算結(jié)果較為接近。同樣，巖心CT 掃描數(shù)據(jù)集體現(xiàn)出L1 層溶蝕縫對儲(chǔ)層物性非均質(zhì)的影響。

圖8 不同數(shù)據(jù)集5個(gè)層的孔隙度洛倫茲曲線Fig.8 Porosity Lorentz curves of five layers from different data sets

圖9 不同數(shù)據(jù)集5個(gè)層的滲透率洛倫茲曲線Fig.9 Permeability Lorentz curves of five layers from different data sets

圖10 不同數(shù)據(jù)集5個(gè)層的孔隙度及滲透率洛倫茲系數(shù)對比Fig.10 Comparison of porosity and permeability Lorentz coefficients of five layers from different data sets

3.5 不同采樣間隔二維圖像識別結(jié)果的差異性

由于二維CT 掃描圖像識別可以利用任意區(qū)間來計(jì)算巖石物性，因此我們可以得到不同采樣間隔下的儲(chǔ)層物性計(jì)算結(jié)果。通過分析不同采樣間隔物性計(jì)算結(jié)果的差異，可以直接評價(jià)儲(chǔ)層物性差異即儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性。

本文提取了2套通過圖像識別計(jì)算的巖石物性參數(shù)，一套采用0.25 m 統(tǒng)計(jì)區(qū)間計(jì)算，另一套采用0.5 m 統(tǒng)計(jì)區(qū)間計(jì)算（圖11）。兩種采樣間隔所得到的儲(chǔ)層物性之間的差異表明，物性差異隨著非均質(zhì)性的增強(qiáng)而增大。

由圖11可知，孔滲差異最大的層段位于5 334.50~5 338.00 m，溶蝕縫發(fā)育，裂縫的存在導(dǎo)致儲(chǔ)層非均質(zhì)性的提高。5 338.00~5 376.00 m 段孔隙度差異較小。然而，滲透率差異揭示了一個(gè)更為復(fù)雜的非均質(zhì)性問題，即非均質(zhì)性隨深度的增加呈增加趨勢。

圖11 0.25 m和0.5 m采樣各層段不同孔隙度和滲透率的差異值Fig.11 The difference values of porosity and permeability estimated by images of 0.25 m and 0.5 m sampled

孔隙度差異表明整個(gè)井段強(qiáng)非均質(zhì)性層為L1層和L5 層，分別代表裂縫-溶蝕性儲(chǔ)層和溶洞型儲(chǔ)層。這兩個(gè)層的圖像識別結(jié)果的孔隙度差異在5%以上，其余3個(gè)層的孔隙度差異在5%以下。滲透率差異表明從巖石物理非均質(zhì)性最低的L2 層到L5層，滲透率非均質(zhì)性增加。當(dāng)選取100×10-3μm2閾值來劃分均質(zhì)和非均質(zhì)儲(chǔ)層時(shí)，滲透率差異的結(jié)果與變異系數(shù)法和洛倫茲系數(shù)法的非均質(zhì)性分析結(jié)果相似。

4 討論

4.1 非均質(zhì)性與儲(chǔ)層質(zhì)量

如上，強(qiáng)非均質(zhì)層段對應(yīng)于儲(chǔ)層的高孔隙度和高滲透率部分，這種現(xiàn)象與孔隙的形成有著內(nèi)在的聯(lián)系。要形成次生孔隙，溶蝕的礦物質(zhì)必須在巖石成為多孔介質(zhì)儲(chǔ)層時(shí)從巖石中排出，運(yùn)輸通道主要是在可溶性巖石內(nèi)部不均勻分布的裂隙。由于裂縫是儲(chǔ)層非均質(zhì)性的重要因素，溶蝕孔隙的分布受裂縫和巖石中可溶性礦物分布的控制，因此對于縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，較強(qiáng)的物性非均質(zhì)性也可以成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的標(biāo)志。

4.2 非均質(zhì)性分析中的數(shù)據(jù)集

不同數(shù)據(jù)集的應(yīng)用會(huì)影響非均質(zhì)性分析的結(jié)果，因此對作為巖石物理解釋的數(shù)據(jù)集進(jìn)行仔細(xì)的評價(jià)非常必要。巖心在實(shí)驗(yàn)室測試獲得的巖石物理性質(zhì)是重要的數(shù)據(jù)源，但取樣偏差（有時(shí)是由于巖心質(zhì)量或裂縫的影響）會(huì)造成不確定性。通過多個(gè)數(shù)據(jù)集的交叉驗(yàn)證，這種負(fù)面效應(yīng)可以得到顯著減弱。

本文介紹了從二維巖心CT掃描圖像中提取的另一種有用的巖石物性數(shù)據(jù)集，這種圖像識別方法可以有效地避免由于采樣偏差而導(dǎo)致的巖石物性數(shù)據(jù)的偏差，其結(jié)果和用途可以利用巖心實(shí)驗(yàn)室物性分析和核磁測井解釋加以驗(yàn)證。這類資料是縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性分析可靠的資料來源。與常規(guī)測井解釋相比，核磁測井解釋孔隙度和滲透率被認(rèn)為是最可靠的巖石物性解釋。如果沒有這類資料，常規(guī)測井解釋也可作為非均質(zhì)性分析的輔助資料集。

4.3 問題

在對整個(gè)層段進(jìn)行小層劃分時(shí)，存在人為因素的影響。雖然分層是有依據(jù)和可以接受的，并且與通過二維圖像識別進(jìn)行的直接非均勻性分析結(jié)果相吻合，但分層中仍然存在一定的不確定性。

5 結(jié)論

由于縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性很強(qiáng)，巖心測量的巖石物理性質(zhì)不能完全有效地代表取樣的層段。為解決巖心孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)的不確定性，提出了一種利用二維巖心CT圖像計(jì)算巖心物性的儲(chǔ)層非均質(zhì)性分析方法。利用實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析數(shù)據(jù)、核磁共振測井解釋數(shù)據(jù)、不同采樣間隔的二維CT 掃描圖像解釋數(shù)據(jù)計(jì)算的孔隙度和滲透率變異系數(shù)、洛倫茲系數(shù)，以及不同采樣間隔二維圖像識別結(jié)果的差異性分析了縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，并對比了各種方法的異同點(diǎn)和有效性。

結(jié)果表明：通過二維巖心CT掃描圖像識別計(jì)算的巖石物性數(shù)據(jù)所反映的儲(chǔ)層特征最具代表性；利用不同采樣間隔二維CT 圖像計(jì)算的儲(chǔ)層物性差異可以揭示縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，物性差異的增大指示了儲(chǔ)層非均質(zhì)性的增強(qiáng)。通過二維圖像識別結(jié)果與核磁共振測井解釋結(jié)果的對比，將非均質(zhì)剖面從整個(gè)分析井段中分離出來的閾值可以推廣到其他無巖心資料的井段。