基于孔隙几何形态导电理论的低孔隙度低渗透率储层饱和度解释模型

在Herrick和Kennedy孔隙几何形态导电理论的基础上,结合低孔隙度低渗透率储集层的孔隙结构特征,将低孔隙度低渗透率储层岩石电导率看成黏土束缚水导电相、微孔隙水导电相和可动水导电相的等效电导率之和,考虑黏土束缚水孔隙、微孔隙、自由流体孔隙的孔隙几何形态以及自由流体孔隙中可动水的几何分布特征对岩石导电性影响,建立一种新的基于孔隙几何形态导电理论的低孔隙度低渗透率储层通用饱和度解释模型。利用大庆C地区F油层岩样的岩电实验数据,对提出的模型进行了实验精度分析,并确定出该地区低孔隙度低渗透率储层通用饱和度模型中的参数值。利用建立的模型及确定的模型参数值处理了大庆C地区F油层实际井资料,将处理结果与密闭取心分析饱和度和试油结果进行了对比。结果表明,该模型适用于低孔隙度低渗透率储层饱和度评价。     

基于等效岩石组分理论的饱和度指数影响因素

岩石的非阿尔奇特性主要受到孔隙结构、流体分布状态、岩石骨架附加导电、润湿性、临界饱和度等的综合影响。本文应用等效岩石组分模型进行了导电模拟,引入了孔隙结构效率、饱和度因子、饱和度指数、临界饱和度等参数,综合分析了各参数对饱和度指数的影响。研究表明:临界饱和度和第一饱和度因子对饱和度指数的影响最大,第二饱和度因子的影响次之,孔隙结构效率的影响最小,表现为:饱和度指数随着临界饱和度和第一饱和度因子的增大而增大,随着孔隙结构效率和第二饱和度因子的增大而减小。文中对中国东部G油田的岩心进行了实验分析,低孔低渗、中孔低渗、高孔低渗岩心的实验测量结果表明,在岩心孔隙度范围为15.2%～20.8%时,利用等效岩石组分模型拟合的含水饱和度—电阻率指数曲线的相关系数(0.93～0.97)较传统的阿尔奇模型拟合的相关系数(0.76～0.84)大。因此应用等效岩石组分理论能更加精确地描述岩石的非阿尔奇特性,从而明显提高饱和度计算的精度。     

挖掘系数法在苏里格气田马五碳酸盐岩储层流体识别中的应用

马五_4~1碳酸盐岩储层是苏里格气田勘探开发的目的层位之一,储层类型多样、孔隙结构复杂造成岩电参数变化大,且地层水矿化度分布范围广,基于电阻率的流体判识方法难以有效识别高电阻率水层与低电阻气率层。利用挖掘系数法基于中子孔隙度测井岩石体积模型得到挖掘系数与含气饱和度的关系。天然气和地层水的含氢指数差别较大,挖掘系数与含气饱和度正相关;相较电法测井,挖掘系数受到的影响因素较少;对含气饱和度较低的储层,挖掘系数受喉道半径控制,判识误差大。实际资料的处理解释结果证明,该方法能够准确判识碳酸盐岩储层的流体性质。     

川西马井气田蓬莱镇组致密砂岩储层可动水饱和度计算方法

马井气田主力产气层段为侏罗系蓬莱镇组地层,该地层主要是具有复杂岩性、复杂孔隙结构、低孔隙度低渗透率等特点的致密砂岩储层,储层岩电参数之间表现出明显的非阿尔奇现象,使得常规阿尔奇模型难以准确计算储层含水饱和度;现有的建立在常规砂岩储层中的束缚水饱和度模型在复杂孔隙结构致密砂岩储层中应用效果较差,利用阿尔奇含水饱和度与常规束缚水饱和度的差值难以准确确定储层可动水饱和度.在储层基本特征分析的基础上,结合岩电实验数据研究认为双孔隙导电体积模型能较好表征储层的导电规律;在双孔隙导电体积模型的基础上,推导建立了可动水饱和度计算模型.基于岩电实验、核磁共振束缚水饱和度测试结果以及常规测井数据,分析了模型中的各个参数,提出确定束缚水饱和度的新方法,进而确定了模型中微孔孔隙度这一关键参数.现场实例应用表明,可动水饱和度计算结果与储层产水特征相符,利用计算的可动水饱和度判别储层中流体的可动性运用效果较好.     

复杂孔隙结构砂岩储层岩电参数研究

描述含油岩石电阻率与饱和度关系的理论基础是经典阿尔奇公式，其应用效果主要取决于合适的岩电参数。复杂孔隙结构砂岩具有低孔低渗、微孔微裂隙发育、非均质性强等特点，其岩电参数特征在许多方面与常规储层存在显著差异。以鄂尔多斯盆地上古生界低渗透砂岩储层岩电实验资料为依据，研究了复杂孔隙结构对储层电学参数的影响，探讨了通过储层分类以及采用可变胶结指数m和饱和度指数n提高低渗透储层饱和度测井评价效果的方法。最后给出了一口井的解释实例。     

渤海新近系高束缚水低阻油层饱和度计算方法

渤海新近系油田发育大量低阻油层,低阻成因复杂,为了解决传统电性饱和度模型计算精度较差的问题,开展了低阻油层成因机理分析及相适用的饱和度计算方法研究.结果表明,复杂孔隙结构中小孔隙导致的高束缚水饱和度是低阻油层形成的一种重要因素;针对高束缚水饱和度引起的低阻油层,通过核磁共振与常规测井建立的核磁–双孔隙介质高束缚水饱和度...     

低渗砂岩气藏的孔隙结构与物性特征

根据毛细管束模型,在分形几何、表面与胶体化学和气体分子运动论的基础上研究了低渗砂岩气藏的孔隙结构与物性特征之间的定量关系。孔隙结构特征表现为孔喉半径及其高宽比小,分形维数,毛细管弯曲度和孔-喉径比大。物性特征表现为渗透率低并对应力敏感、毛细管压力和束缚水饱和度高,但原生水饱和度则可能很低,纵向气、水分布异常——气、水分界模糊和可能气、水倒置,自由分子流动与粘滞流动共存以及气高速非达西流动和水低速非达西流动显著。从已建立的理论关系式来看,各种结构参数对物性参数的影响不尽--致,如孔喉半径对渗透率的影响比对毛细管压力的影响大,而分形维数对毛细管压力比对渗透率的影响要大。水膜厚度不影响孔喉有效尺寸,仅通过改变润湿性影响气、水分布,从而影响气、水的相渗透率。在低渗气藏中因孔喉很小,分子自由流动明显,无论在室内或地下均需校正滑脱效应。     

M6断块中低孔隙度渗透率砂岩储层饱和度模型优选方法

通过M6断块19块中低孔隙度渗透率砂岩样品的岩电实验结果得出,地层因素和孔隙度总体表现出非阿尔奇关系的特征,直接沿用Archie公式计算含水饱和度不准确。在Archie公式的基础上,分析了岩电参数m、n的变化规律,当n为定值时,认为m是影响饱和度精度的关键参数,在实验结果中归纳出m受无效导电孔隙(有效孔隙与有效导电孔隙的差值)的影响较大,提出利用无效孔隙求取m,进而提高Archie公式求取饱和度的精度。基于等效岩石组分理论对岩石导电性的影响,利用遗传算法求解方程组中每块样品的比例系数k和临界饱和度Swc,总结出变化规律,依据EREM模型采用迭代法得到相应的饱和度。通过对比3种方法求取的结果,结合试油层段的束缚水饱和度,表明EREM模型得到的含水饱和度最接近实际地层情况,而变参数Archie公式计算的结果次之。研究认为EREM模型更适合于中低孔隙度渗透率砂岩储层的饱和度计算。     

低孔低渗储层中岩电参数的修正

阿尔奇公式中的岩电参数并不是固定的、孤立的。通过28块亲水性砂岩的岩电实验结果得出,低孔隙样品的岩电参数明显不同于中高孔隙样品,地层因素与孔隙度在双对数坐标下并不满足经典的阿尔奇线性关系,呈二次函数关系,胶结指数为孔隙度的函数,不为固定值;另外饱和度指数都受地层水矿化度的影响较大,并且随地层水矿化度的增大而增大。根据研究地区的岩电实验结果,分别确定了低孔隙度和中高孔隙度下岩电参数的取值,修正并优化了常用的阿尔奇公式。通过修正后的模型在研究地区油层段计算的含水饱和度与束缚水饱和度的比较中,绝对误差降低到3．40％,表明经修正后的岩电参数计算的含水饱和度更加精准,可用于实际的测井定量评价。     

基于分形孔隙模型的含天然气水合物沉积物电阻率数值模拟

电阻率法是确定天然气水合物(以下简称水合物)饱和度的重要方法,通过数值模拟可以有效研究含水合物沉积物的电阻率特性,但过去构建的孔隙模型由于约束条件较少,而与实际的孔隙结构存在着较大的差异。为此,基于自然界沉积物具有自相似特征,选定地毯总边长为3和颗粒边长为1的谢尔宾斯基地毯作为沉积物的分形孔隙模型,根据等效电阻网络模式建立了含水合物沉积物的电导模型,并利用上述模型分析了孔隙度、孔隙水电导率、沉积物骨架电导率等因素对含水合物沉积物电阻率与水合物饱和度关系的影响。研究结果表明:(1)含水合物沉积物的电阻率可以表示为孔隙度、面积比、微观结构尺寸、孔隙水电导度、沉积物骨架电导率及经验参数的函数;(2)孔隙水电导率和孔隙度的减小都会导致沉积物电阻率的增大;(3)含水合物沉积物的电阻率随水合物饱和度的增大而增大;(4)在高水合物饱和度范围内,含水合物沉积物的电阻率随沉积物颗粒骨架电导率的增大而明显减小。结论认为:在一定的水合物饱和度范围内,该分形孔隙模型计算结果与实验数据和测井数据都能较好地吻合,准确度较高。     

鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组长2低阻油层成因机理

根据大量铸体薄片、扫描电镜、物性分析、压汞曲线、含油饱和度及矿化度等资料,对鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组长2低阻油层的形成机理进行了详细研究。长2油层组低阻油层形成的主要原因有3个方面,即:高束缚水饱和度、低含油饱和度及高矿化度地层水。孔隙结构复杂、高岭石晶间微孔发育及细粒岩石骨架,造成喉道偏细、孔喉半径小,形成高束缚水饱和度;低幅度构造背景、低油柱高度及低油气充注程度,是造成油层低含油饱和度、油水分异差的主因;高矿化度的地层水,降低了油层与水层的电阻率对比度。根据研究区长2地化热解参数统计,结合试油资料及测井孔隙度数据,建立了热解参数轻质油含量与孔隙度的关系图版,以此判断油层、油水同层、水层和干层。     

基于分形理论的导电模型及应用

理论与实验研究证明,岩石的组成成分以及孔隙的几何形状对其电导率的影响很大,然而实际岩石的微观结构和传导机制十分复杂,影响其电性特征的因素复杂多样,很难对其准确表征。储层岩石孔隙具有分形特征,其分形维数与孔隙度有着较好的一致性,一定程度上能够反映岩石的内部孔隙结构特征,这是定量描述复杂孔隙结构特征的基础。本文基于分形理论,建立了适用于多孔介质的导电模型,并以岩心数据和测井数据为基础,开展了实际应用。实际资料处理结果表明,基于分形导电模型计算得到的饱和度与岩心分析数据一致性很高,说明了该方法的可行性与有效性。     

低频下岩石的电学模型和介电频散的关系

苏庆新．低频下岩石的电学模型和介电频散的关系．测井技术,１９９９,２３（２）：１２７～１３２在低频段（１００Ｈｚ～１０ＭＨｚ）应用两电极法测量的岩样,在不同含水饱和度和地层水矿化度下的电阻抗和电纳均存在着明显的频散现象。实验表明,岩石阻抗或导纳是岩石组成成分物性参数及电性参数的非线性函数。在低频下应用常规导电模型由阻抗或导纳测量值计算出的岩石电导率和介电常数,可出现异常值。根据岩石的导电和极化机理,给出一个含水岩石的电学模型,可较好地解释和描述岩石的介电频散现象。     

法国巴黎盆地枫丹白露砂岩电性响应特征

获取准确的电性特征参数是进行储层含油气饱和度评价的基础。选取不同物性范围内的9块法国巴黎盆地枫丹白露砂岩样品,开展岩石电性参数室内测试,并基于逾渗理论分析,提出了能表征储层岩石电性特征的新模型,并采用阿尔奇（Archie）公式和新模型对实验数据进行拟合分析。研究表明：高孔渗岩样的电性关系与经典Archie线性关系匹配较好,呈线性关系;中、低孔渗岩样在低含水饱和度条件的电性关系与Archie线性关系均出现一定程度偏离,表现为明显的非Archie特征,分析认为复杂的微观孔隙结构是诱发储层的电性关系与Archie线性关系为非线性关系的主要因素;基于Archie公式得到的饱和度指数n为0.948~1.820,与渗透率的平方相关性较好,与孔隙度的平方相关性较差;胶结指数m为1.6~1.9,岩性系数b为1.003~1.036,二者与孔隙度、渗透率的相关性均较差。研究认为新模型能更准确地表征复杂岩石电性的非线性特征,进一步丰富了储层含油气饱和度的评价方法。     

高邮凹陷低孔低渗油气藏测井储层参数计算

在高邮凹陷低孔低渗油气藏进行储层参数的准确计算存在较大困难。为此,通过流动单元指数对孔隙结构进行表征,在此基础上建立了渗透率计算模型;系统分析了该区岩电参数变化规律,根据储层的孔隙空间特征,建立了岩电参数的确定方法和饱和度计算模型。通过试油对比分析表明：所建模型计算精度较高,能够满足该区储层精细评价的需要。     

微孔隙对低孔低渗砂岩储集层测井评价的影响——以苏里格气田A区块盒8段储集层为例

在低孔低渗砂岩储集层中,微孔隙给岩石的导电性及物性参数的评价带来了一定的困难。以苏里格气田A区块盒8段储集层为例,将动力与阻力平衡时所得到的孔隙半径0.15 μm作为微孔隙的上限,通过数值模拟及数理统计等手段解释了研究区的“非阿尔奇”现象。研究表明,孔隙类型决定微孔隙发育比例,孔隙度越大,微孔隙比例越小;随着微孔隙比例增大,渗透率明显降低;微孔隙发育的低孔低渗砂岩储集层具有中子孔隙度明显增大、密度和声波时差变化较小的特点,且随着黏土含量增多,束缚水饱和度增高,导电网络发育,导电性增强,电阻率降低。所以,微孔隙发育是研究区低孔低渗砂岩储集层出现低阻的主要原因。     

碳酸盐岩气层岩电参数实验

储层含油气饱和度是储量评价的基础。在以Archie公式为核心的储层含油气饱和度评价方法中,岩电参数是Archie公式应用的基础。通过开展岩电参数研究实验,对利用风干法和自吸增水法建立碳酸盐岩岩心含水饱和度进行了对比。研究结果表明,由于碳酸盐岩岩心孔隙结构、润湿性复杂,依靠自吸水方式,含水饱和度高于一定值后岩心将表现出不再自吸水的现象。自吸增水法所能够达到的最高含水饱和度一般都低于50%,相对于自吸增水建立的岩心低含水饱和度时的电阻率,被模拟地层水100%饱和时的岩心电阻率R_o 普遍偏高,100%饱和状态下的岩心电阻率大都偏离了低饱和度数据点拟合线的延长线。风干法和自吸增水法获得的指数n和系数b数值上具有明显区别,但变化趋势一致,且两种饱和度建立方法获得的指数n都与孔隙度具有较高的相关性,且都随孔隙度增大而降低。对基质孔隙度、渗透率都差的碳酸盐岩储层岩石的岩电研究中,含水饱和度建立十分困难。根据碳酸盐岩气藏成藏后气水运移规律及气藏内部气水平衡过程,风干法所获得的岩电实验关系更符合碳酸盐岩气藏含气饱和度评价的需要。     

分形理论在油层物理学中的应用

对压汞喉道半径与渗透率贡献值分布频率、退汞孔隙半径与退汞饱和度分布频率、岩样孔隙度与地层因素分布频率以及油、水相对渗透率与水饱和度分布频率的相关性分别进行了分形研究。结果表明:测量标尺与测量对象的相关系数均满足α为0.01时所需要的相关系数r值,分形性良好。砂岩岩心不仅孔隙结构具有分形特征,而且油、水在岩石内部渗流过程中岩电特性曲线和油、水相对渗透率曲线也具有分形特征。研究中所论及的分形维数与岩样均质系数相关性良好,它们均可以作为反映岩心均质程度的特征参数。     

ESTIMATION OF AN EQUIVALENT SHALINESS PARAMETER USING RESISTIVITY AND SPECTROSCOPY LOGS: A TOTAL EXPANSIBLE CLAY APPROACH

We develop a method for estimating the degree of saturation in shaly sand formations based on an equivalent shaliness parameter. In shaly sands, the measured electrical conductivity is influenced by the clay content because of the charge deficit associated with the clay particles. This deficit is offset by counter-ions in a double layer whose contribution to total charge transfer is dominated by the total expansible clays. We derive an approximation for clay content and cation exchange capacity (CEC) from a linear relationship between the CEC and the total expansible clay (TEC) content of a reservoir rock. By combining mineralogy from quantitative X-ray diffraction (XRD) with wet chemistry CEC data, an expression for the counter-ions in the double layer as a function of the total expansible clays is derived. The analytical expression obtained is coupled with well-log data and compared to existing models. For determining surface conductivity, the new methodology eliminates the need for performing core measurements, subjective selection of CEC values from existing data, or the use of log-based volume-porosity translations. We show that existing popular industry models, and effective medium and electrochemical models of rock electrical conductivity can be adapted to use the new methodology. The results demonstrate a strong correlation between the estimated and measured bulk conductivity, and also resolve the scatter in estimated bulk conductivity often observed under low pore-water salinity conditions, where the ratio of surface to electrolyte conductivity approaches unity. The methodology has been applied to water saturation estimation in two Australian petroleum wells, Yolla-4 and Cliff Head-4. The results demonstrate that this technique provides better estimates of water saturation in both low conductivity contrast pays and tight pays compared to existing approaches.     

岩石导电效率及其与含水饱和度之间的关系

通过对塔里木盆地几口井岩电关系的研究，发现导电效率理论能较好地描述岩石的电学性质。对单块岩样，导电效率与含水孔隙度有很好的线性关系。单块岩样之间，由于孔隙结构的不同，这种线性关系的斜率和截距有差别，斜率与孔隙度存在相关关系，可以用孔隙度来估算；全含水岩石的导电效率与孔隙度存在线性关系，用此关系可估算截距。本文绘出了用该理论计算含水饱和度的方法，计算含水饱和度的模型误差小于或接近于阿尔奇方程。