Waxman-Smits模型中参数B和Q_V计算方法研究

Waxman-Smits模型中交换阳离子当量电导率(B)和泥质砂岩阳离子交换容量(QV)这2个关键参数难以准确求取,是影响该模型在实际储层评价工作中推广应用的主要原因。通过温度对参数B、交换阳离子最大当量电导率(Bmax)这2个参数影响规律的分析,总结出参数B的新算法。提出综合利用常规测井资料、核磁共振测井资料和岩心分析资料计算泥质砂岩所含黏土阳离子交换容量、干黏土体积、干黏土骨架密度以及泥质砂岩总孔隙度的方法,进而计算泥质砂岩储层的阳离子交换容量(QV)。对核磁共振测井资料、常规测井计算泥质含量的应用进行重点研究。研究成果应用于胜利油田多个低电阻率油层区块,通过与岩心分析数据、试油数据的对比检验,应用效果良好。     

利用自然电位和NMR确定Waxman-Smits模型参数的方法

为准确评价低电阻率油气层饱和度,对Waxman-Smits模型中关键参数的定量计算方法进行了系统研究.通过大量岩石物理实验和现场实验,研究了利用自然电位、核磁共振测井技术确定Qv的方法.在自然电位测井资料可靠的情况下,利用自然电位法可准确获得泥质砂岩阳离子交换量;而核磁共振法计算的泥质砂岩阳离子交换量数值偏小.给出了考虑温度影响的阳离子当量电导和考虑泥质影响的胶结指数、饱和度指数的确定方法.利用该方法编制软件,在SUN工作站上对实际资料进行处理,结果表明该方法显著提高了低电阻率油气层饱和度评价精度,在多个油田应用取得了成功.     

混合泥质砂岩双电层电导率理论模型

基于层状泥质与分散泥质砂岩并联导电理论,以及悬浮于电解液中三维周期排列带电球体导电理论,建立了分散泥质和层状泥质同时存在的混合泥质砂岩通用双电层电导率理论模型.分析了模型影响的因素.结果表明,随总含水饱和度的增大,分散枯土阳离子交换容量、胶结指数对混合泥质砂岩电导率与总含水饱和度关系曲线的影响增大;而饱和度指数对混合泥质砂岩电导率与总含水饱和度的关系曲线的影响在总含水饱和度较大时随总含水饱和度的增大而减小.通过2组分散泥质砂岩岩样和1组混合泥质砂岩岩样实验测量数据计算,表明该模型既适用于分散泥质砂岩地层解释,又适用于层状泥质砂岩地层解释,同时还适用于含有分散泥质和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释.     

基于岩心核磁共振实验数据确定阳离子交换容量

以HSK方程为基础,提出了一种利用岩心核磁共振实验数据计算阳离子交换容量Qv的方法.该方法与湿式化学阳离子交换容量分析法相比存在一定的误差.12块岩样数据显示,相对误差范围12％～95％,平均相对误差为55％.分别从溶液矿化度、核磁共振总孔隙度以及黏土束缚水T2截止值等参数出发,开展了核磁共振确定阳离子交换容量影响因素分析研究.黏土束缚水T2截止值是影响核磁共振计算阳离子交换容量的关键参数,黏土束缚水T2截止值是可变的,而不是传统意义上的3 ms.基于岩心核磁共振准确求取阳离子交换容量的前提是准确求取黏土束缚水T2截止值.     

含油气泥质砂岩薄膜电位实验研究

泥质砂岩薄膜电位受到岩石阳离子交换容量、含油气饱和度、接触溶液浓度差的影响，纯地层条件推导的用于确定地层水电阻率的自然电位理论模型不适合泥质砂岩地层。研究发现，岩石阳离子交换容量、含油气藏必度、相接触溶液浓度差增大，均造成薄电位升高，其中含油气的影响相当于平衡离了浓度的升高。薄膜电位的理论计算与实验测量具有良好的对应关系。     

利用自然电位计算泥质砂岩地层水电阻率的方法

地层水电阻率是测井解释中一个极其重要的参数,以纯地层条件推导的用于确定地层水电阻率的自然电位理论模型不适合泥质砂岩地层。针对含油气泥质砂岩储层,提供了改进的自然电位模型,它考虑到阳离子交换容量、含油气饱和度的影响,提供改进的自然电位模型可以有效地用于确定泥质砂岩地层的地层水电阻率。     

基于实验分析的泥质砂岩T2截止值确定方法研究

核磁共振T2截止值(T2,cutoff)的确定主要通过离心法和经验值法得到,在实际应用中具有极大的局限性.根据泥质砂岩的渗流特性和Coates-cutoff模型建立了泥质砂岩的T2,cutoff计算模型.核磁共振T2,cutoff与岩石的孔隙结构、渗流特征有关；泥质砂岩的T2.cutoff分布范围较大.通过对渗透率模型...     

应用孔隙范围模型来分析Waxman—Smits泥质砂岩电导率

Waxman-Smits电导率模型和双水模型描述了泥质砂岩中通过孔隙中的地层水和粘土矿物的阳离子交换这两种途径导电的泥质砂岩导电特性，而阿尔奇公式描述了纯砂岩层的导电特性。这些经典模型在解释同类储集层的电测井响应方面很成功，然而，它们却不能明确分析岩石构造、孔隙中流体分布、润湿性或粘土矿物分布对岩石导电特性的影响。本文通过计算粘土矿物的附加电导率来定量研究岩石物性、结构、流体等因素对泥质砂岩电导率的影响，进而研究饱含盐水和油气的泥质砂岩的孔隙几何形态。 通过建立孔隙范围模型来描述同类泥质砂岩的压实、胶结以及粘土矿物的扩散分布等结构因素。与孔隙中粘土矿物的分布相关的阳离子交换对岩石形成一个有效的电导率，这个电导率随地层水矿化度变化而变化。两相不混合流体在孔隙中的几何分布遵循毛细管压力和排水循环的规律。孔隙中地层水和粘土矿物阳离子交换形成导电空间，在这个导电空间中离子自由扩散被强化，W—S地层因素和电阻率指数通过自由扩散后期的扩散渐近线来计算。 本文中将引入孔隙几何形态的方法来研究同类泥质砂岩中粘土矿物的数量、空间分布和它们的阳离子交换，流体饱和度和地层水矿化度等对岩石电导率的影响，从而更准确计算泥质砂岩电导率。如果孔隙中含水饱和度、矿化度和粘土矿物分布有所改变，那么附加电导率将有一个明显的改变。     

核磁共振测井在低阻油层评价中的应用——以准噶尔盆地阜东斜坡头屯河组为例

为了解决常规测井方法难以有效识别低阻油层的难题,以准噶尔盆地阜东斜坡头屯河组为例,应用核磁共振测井技术划分和评价低阻油层。利用核磁共振、阳离子交换容量以及岩石薄片、粒度分析等资料研究低阻油层的成因,在此基础上运用核磁共振T_2谱定性识别油水层,计算孔隙度、渗透率以及含水饱和度。头屯河组储集层虽然泥质、黏土矿物含量整体上不高,但其特殊的黏土矿物组成能够产生较高的附加导电性和束缚水含量,造成了油层电阻率普遍小于6Ω·m,呈低电阻率的特征。根据核磁共振T_2谱形态,参照200 ms处有无谱峰可以有效划分出油层、含水油层、含油水层和水层。以3 ms作为T_2截止值,结合岩心实验测得的孔渗关系,可计算低阻油层孔隙度和渗透率,最后将核磁共振测井计算的阳离子交换容量带入W—S模型确定低阻油层含水饱和度。此方法对低阻油层的定性识别和定量评价结果与实验数据相吻合,在生产中具有较好的适用性。     

黏土附加导电校正的低阻油层含水饱和度计算方法

为了解决渤海新近系黏土附加导电引起的低阻油层含水饱和度计算精度较低的难题,提出了一种针对黏土附加导电效应校正的低阻油层含水饱和度计算方法。根据核磁共振-阳离子交换量联测实验,建立核磁共振测井黏土束缚水计算模型,将黏土束缚水计算结果带入扩散双电层理论模型得到阳离子交换量,进而校正黏土附加导电的影响,最终采用以扩散双电层理论为基础的泥质砂岩饱和度计算模型精确计算低阻油层含水饱和度。结果表明,对于渤海新近系黏土附加导电成因的低阻油层,新模型计算结果相比传统阿尔奇模型法精度提高7.7%～32.3%,提高了含水饱和度计算精度。     

核磁共振测井黏土束缚水计算新方法

黏土束缚水是储层测井评价的重要内容之一。采用扩散双电层理论推导出黏土束缚水孔隙度（ϕ_cw）与阳离子交换量之间的理论公式,通过岩心阳离子交换实验测定ϕ_cw。依据核磁共振—阳离子交换联测实验,对比分析了传统3ms黏土束缚水T₂截止值测定ϕ_cw的误差,明确了黏土束缚水T₂截止值与核磁共振不同截止值计算的ϕ_cw之间的变化规律,建立了变黏土束缚水T₂截止值计算模型,从而实现核磁共振测井精细计算ϕ_cw的方法并给出具体计算步骤。应用效果表明,相比传统3ms核磁共振测井计算的ϕ_cw,所提新方法计算结果更合理,与岩心分析结论更匹配,是黏土束缚水评价的一种有效手段。     

地层水矿化度对泥质砂岩物理性质的影响

依据多矿化度岩石电性及核磁特性实验,研究不同矿化度下泥质砂岩的束缚水饱和度、岩石电性以及核磁共振的变化特征.研究表明,不同矿化度下的泥质砂岩束缚水饱和度不同,随饱和溶液矿化度的增大而减小;在地层水矿化度较低情况下,由于较高的束缚水含量和泥质附加导电性,岩石的电阻率也可能呈现低电阻率特征;T2受到饱和溶液矿化度的影响,矿化度的变化带来T2谱分布形态的变化,T2截止值随饱和溶液矿化度的增大而减小.     

核磁共振测井在致密含气砂岩中的应用

通过对核磁共振测井的T₂谱及其T₂截至值的合理选取，解释并获得了鄂尔多斯盆地西缘上古生界山西组、石盒子组致密砂岩储集层的总孔隙度、有效孔隙度、毛细管束缚水体积、可动水体积及渗透率等参数，据此预测的储集层孔隙结构特征与岩心分析测试结果很吻合。研究还发现，致密含气砂岩的T₂谱具有分布范围窄-中等，波形及差谱分析谱位置明显后移、分布中等、呈单峰的典型特征。结合常规测井资料，综合研究了致密砂岩储层特征及其含气层的测井响应。经测试验证，致密含气砂岩储层的核磁共振测井解释结果十分可靠，表明核磁共振测井可用于该区致密含气砂岩复杂储集层评价。     

一种同时反演地层水电阻率和含水饱和度的方法

对于低孔低渗、泥质含量较高的泥质砂岩储层,我们提出了一种新的模型来反演地层水电阻率和含水饱和度。它首先对阿尔奇公式进行了泥质校正和粘土附加导电校正,同时采用变m指数部分补偿了低孔低渗的影响,然后利用得到的模型通过规划求解的方法同时反演得到了含水饱和度和地层水电阻率。计算结果与试油资料的对比证实了该方法的可行性。     

基于实验的泥质砂岩含水饱和度计算方法

以泥质砂岩导电性实验和简化的岩石导电模型为基础,分析了泥质砂岩电阻率影响因素.确定了泥质附加导电的大小.淡水条件下的泥质附加导电性的大小不但与泥质体积有关,而且与地层水电阻率、孔隙度的大小有关,据此给出了一种简单的含水饱和度计算方法.实际应用表明,所给出的含水饱和度计算方法简便易行,泥质校正合理,所提供的含水饱和度比较准确,可以推广应用.     

致密气核磁共振测井观测模式及气水弛豫分析——以四川盆地为例

四川盆地致密储层岩性、储集类型复杂,隐蔽性与非均质性强,气水关系难以准确评价。核磁共振测井方法可以解决常规测井的多解性问题,实现对储层流体性质的准确评价。为此,针对该盆地致密储层特征,开展核磁共振测井观测模式对比分析,依据不同观测模式的核磁共振测井信息,结合试验井测试资料,优选了核磁共振测井观测模式;进而以岩石弛豫特征和气水弛豫特征为理论基础,对已测试的致密储层T_2气水弛豫特征进行分析,剖析致密储层受孔隙度、孔径尺寸、流体性质等因素影响的T_2横向弛豫分布谱。研究结果认为:(1)D9TWE3为四川盆地致密储层最合适的核磁共振测井观测模式;(2)储层致密化是致密碎屑岩储层气水弛豫分布特征的主要影响因素,致密砂岩储层气水弛豫分布特征为天然气的T_2弛豫时间比水的T_2弛豫时间长;(3)缝洞型碳酸盐岩储层气水弛豫分布特征为气层的T_2分布谱右峰靠前、水层的T_2分布谱右峰靠后。结论认为,所形成的四川盆地致密砂岩储层和碳酸盐岩储层的T_2气水弛豫判别标准,能有效甄别出孔隙度介于4%~10%的致密储层流体性质,为四川盆地致密储层的气水识别、天然气储量计算、产能建设提供了技术支撑。     

Evaluation of electrical conductivity of shaly sands using the theory of mixtures

On the basis of the theory of mixtures, an equation is proposed for the electrical conductivity of shaly sands. Using a simple shaly sand model, Waxman and Smits, Hill and Milburn's core data and regression analysis, the equation was specified. It was fitted using core data for water conductivity within 0.2 to 25 S/m. The equation satisfies core data with a mean relative error of about 3%. The theory of mixtures allows clarification of the physical meaning of the cementation exponent representing it as the coefficient of mixing of shaly sand components. The saturation exponent was represented as the coefficient of mixing of the pore fluids. In clean sands, the derived equation is reduced to the Archie–Dahnov equation. The equation allows one to derive the effective porosity of cores which in turn exhibits good correlation with water permeability. The working hypothesis that shale porosity has the same magnitude as the total porosity of the shaly sands was assumed. It allows to evaluate shale content of core samples from their electrical conductivity without using destructive analysis. The derived shale content correlates with the cation exchange capacity and mixture exponent. The equation can be combined with nonelectrical equations used in sonic, density and neutron logs, and applied in log analysis.     

核磁共振岩心基础实验分析

介绍了辽河油田核磁共振岩心基础实验分析实例 ,包括不同回波间隔下的核磁孔隙度测量、不同岩性岩心 T2 截止值分布规律、岩心束缚流体饱和度的 T2 几何均值计算模型、核磁渗透率计算模型 ,以及岩心不同含水饱和度条件下不同回波间隔、不同恢复等待时间下的弛豫响应特征测量。从上述核磁共振岩心基础实验测量分析得出了一些有意义的结论 ,为核磁测井资料采集及处理解释分析提供了指导     

Neural Network Identification of Hydrocarbon Potential of Shaly Sand Reservoirs

Abstract

Hydrocarbon potential evaluation of shaly sand layers requires the adoption of certain shaly water model and also the selection of suitable conventional logging suite. The main target is how to get the accurate porosity and how to convert the apparent water saturation to true water saturation for given shaly sand layer. In this paper neural network approach is presented to replace the conventional interpretation of well logging data to better determine formation porosity and water saturation and to well identify hydrocarbon potential of clean and shaly sand layers. Two neural networks were constructed, one for prediction of porosity using six well logging data inputs: GR, LLD, RHOB, NPHI, PEF, and Δt); and water saturation using five well logging data inputs: GR, LLD, RHOB, NPHI and PEF. Shale volume was defined from GR data. Each neural network is trained using available logging data and validated using the core data before applying it to the entire well log. Neural network predicted formation porosity and water saturation for tested sections of one well. Also using the cut off values of porosity, water saturation and shale volume, the neural network defined the possible pay zones in the well. Network outputs have shown good matching with core data and the reference calculated petrophysical parameters. The developed network approach has successfully deduced porosity, water saturation and defined pay zones in a new well that projects its application for new wells.     

柴达木盆地东部水溶性天然气层分类及成藏主控因素研究

水溶性天然气是一种非常规天然气，具有潜在的利用价值。根据气水比变化，利用测井资料和用含气泥质砂岩双孔隙度模型电导率关系表达式所推导的含气饱和度模型，定量处理含气饱和度后,结合对水溶性天然气层测试资料，综合分析了柴达木盆地三湖地区第四系水溶性天然气层的分类，初步将该区水溶性天然气层分为4类。通过静态法经济评价确定气水比大于20 m³/m³的水溶性天然气层,在现有经济技术条件下具有经济价值；同时结合对钻录井资料以及地震资料的系统分析，指出气水比大于5 m³/m³的高气水比水溶性天然气层的成藏除了受气源与储层条件控制外，主要受构造圈闭、缓坡带以及陡坡带的发育程度等地质条件的制约和影响。