岩石电阻率频散及其对阿尔奇参数的影响

岩石电阻率存在频散现象，频散性的强弱与地层水矿化度、含水饱和度、阳离子交换容量等有关。当地层水矿化度增高，饱含水岩石电阻率频散性减弱；当含水饱和度及地层水矿化度较低时，频散现象较明显。在其它情况基本相同时，泥质砂岩的阳离子交换容量越大，频散现象越明显。因此，岩石电阻率频散性影响着阿尔奇参数的变化。文中系统介绍了饱和度指数、胶结指数与频率之间的关系，认为实验室进行阿尔奇公式参数的测量应采取多频测量。     

岩石电性参数频散特性对阿尔奇公式及Waxman-Smits模型的影响

 在12Hz至100kHz频率范围内,测量不同矿化度的含水岩心和不同含水饱和度的含油岩心的电阻率,通常利用幂指数回归的方法,给出阿尔奇公式中的胶结指数m、岩性系数a、饱和度指数n、系数b的频散特性曲线;采用多矿化度方法,给出Waxman-Smits模型中的参数B的频散特性曲线。通过实验分析发现,阿尔奇公式和Waxman-Smits模型中的各参数都存在着不同程度的频散现象,从而使不同频率下的电阻率计算出的含水饱和度的值有所不同。因此在进行储层测井评价时,要根据电阻率测井所应用的测量频率,通过岩石电性参数频散特性的实验研究,选择相应的解释模型参数对岩石电性频散作用引起的差异进行校正。     

据多频介电测量推导地层特性

仅用电阻率测井很难区分淡水和油，为了解决这一难题，20世纪70年代研发了介电测井。在外界条件下，水的介电常数比油或岩石骨架的介电常数至少高出一个数量级。因此，有效地层介电常数的测量对地层水的含量敏感。结合地层总孔隙度，它可以直接确定含水饱和度，从而避免与胶结指数和饱和度指数相关的难题，在阿尔奇公式和电阻率测量中必须用到这两个指数。 介电测井解释需要在岩石的介电特性和岩石组分之间建立某种关系。已经有人证明，经验性的复折射率模型在1GHz的频率下表现令人满意（Seleznev等，2004a）。在盐水饱和的无粘土岩石内，介电常数在频率较低的情况下会受到体积盐水含量和岩石质地的极大影响。这种相关性限制了简单的经验公式的适用范围，从而需要开发一种综合性的频散模型，可以准确地描述质地相差很大的岩石的介电频散和电导率频散现象，如碳酸盐岩。 世界上将近一半的石油产自灰岩和白云岩油藏（Dickey，1970），碳酸盐岩油藏蕴含了现有剩余储量的60％以上。以中东为首的大型碳酸盐岩油田预计会控制21世纪世界原油的产量。在质地参数（如阿尔奇胶结指数）变化大的碳酸盐岩地层中，质地频散模型易用于介电测井解释。 本文介绍了一个考虑岩石质地影响、在多种频率下与实验数据相匹配的模型，同时提出了可以提供冲洗带电阻率、含水饱和度和阿尔奇胶结指数的解释方法。     

岩电实验过程中误差产生的原因及校正方法研究

岩电实验作为岩石物理研究的一个重要手段，主要通过测量岩石的孔隙度、电阻率和饱和度等参数来求取阿尔奇公式中的4个关键参数，进而准确地计算地层含油气饱和度。在岩电实验过程中，由于实验设备和条件以及实验人员等因素常影响着孔隙度、电阻率和饱和度等参数的测量结果，导致难以求准m、n参数，因此很有必要制定一套合适的测井岩电实验分析标准与规范。在介绍岩电实验操作规范流程的基础上，针对实验设备、实验条件以及实验人员等诸多因素对测量结果的影响，综合分析了岩电实验过程中误差产生的原因，并提出了相应的校正方法，使实验测量值更能反映实际地层的岩石物理特征，提高了利用阿尔奇公式解释地层含油气饱和度的精度。     

利用饱和度分析资料确定阿尔奇参数

提出了利用饱和度分析资料确定阿尔奇公式中参数的新方法,根据阿尔奇的两个基本公式推导出饱和度与电阻率和孔隙度的关系,将阿尔奇参数的求值问题转化为求解系数的一次多元方程问题.应用该方法对准噶尔盆地几个油田的实际饱和度资料进行了分析和计算,求出的参数均在理论值范围内,可以满足利用测井资料计算饱和度的要求.讨论了岩石物性和岩石润湿性对阿尔奇参数的影响.结果表明,由饱和度分析资料确定的阿尔奇参数变化范围很大,而通过岩电实验确定的阿尔奇参数则不能完全反映出参数变化范围.应用饱和度分析资料求解阿尔奇参数避开了求解地层水电阻率值的问题.饱和度的测定是在井场密闭良好的情况下进行的,但由于在测量过程中饱和度样品存在脱气、挥发等损失,使得实际测量值与原始值之间存在较大偏差,这势必影响饱和度资料的应用效果,因而要对饱和度测量结果进行校正.     

多温度多矿化度岩石电阻率实验研究

多温度、多矿化度岩石电阻率实验研究表明,岩石的电阻率、视地层因素、视胶结指数、视电阻率增大系数、视饱和度指数与地层温度、地层水矿化度、泥质含量等因素有关。在利用阿尔奇公式进行含油性评价时,需进行相关的阿尔奇参数校正。     

岩石阻容频散特性及其与流体饱和度关系研究

讨论砂岩和灰岩岩心电阻率、电容率参数与岩石含水饱和度之间的关系。对砂岩和灰岩岩心样品进行高压(30 MPa)真空(-0.092 MPa)驱替饱和,使岩心样品饱和某一矿化度的盐溶液,测量这些岩心电阻率和电容率参数。对所测量的数据分析发现,在4Hz~5 MHz的频率范围内,每种岩性电阻率和电容率均随频率的增加而减小,但在同等条件下,电容率随频率的变化幅度更明显,其频散度更大。不同的频率段,岩心电阻率和电容率参数频散度不同,低频段(小于100kHz)频散度大,在高频段(大于100kHz)频散度小。根据岩性电阻率和电容率参数,建立了一种新型的岩石含水饱和度的计算方法。相比于传统岩电实验,利用该方法计算饱和度不需要测量岩石的胶结指数、饱和度增大系数、地层因数等Archie公式的相关参数。通过岩心的电容率可以直接计算岩石含水饱和度,可减少多个不同参数实验测量带来的误差。     

含气泥质砂岩频散特性的实验研究

根据岩石电性物理分析可知，不同频率范围，岩石复电阻率频散的物理机理不同。低频时，岩石的复电阻率频散现象主要由“有源的”的伽伐尼电流和“无源的”涡旋电流引起的，与位移电流无关。当频率小于10 kHz时，复电阻率测井主要受激发极化效应影响。在12 Hz～100 kHz频率范围内，对不同含水饱和度的含气泥质砂岩进行复电阻率测量，实验结果表明，含气泥质砂岩的复电阻率频散特性与含油泥质砂岩的复电阻率频散特性相同，随着含水饱和度的增大，频散程度降低，因此利用复电阻率测井技术同样可以有效地评价含气泥质砂岩储层。从岩石复电阻率频散特性曲线中可以看出，某一频点的相角和异相电阻率大体和该频点上复电阻率幅值频散特性曲线的斜率成正比关系，即复电阻率幅值随频率变化愈快，相角和异相电阻率绝对值愈大，随着频率的降低，激发极化效应将显著增强。     

根据多频介电测量获得地层特征参数

为了区别淡水和石油，上世纪70年代研究成功介电测井，单独使用各种电阻率测井来区别淡水和石油是困难的。在环境条件下，水的介电常数至少比石油或岩石基质介电常数高一个数量级，因此地层有效介电常数测量值对地层水含量是灵敏的。和地层总孔隙度结合直接地确定含水饱和度是可能做到的，因此避免了使用阿尔奇公式和电阻率测量结果时涉及需要用胶结指数和饱和度指数带来的困难。介电测井解释需要建立各种介电特征和岩石组成成分间关系。在1GHz频率条件下（Seleznev等人，2004年）经验性复杂折射指数模型展示出良好的可行性。在用盐水饱和的不含粘土岩石中低频情况下介电常数不仅强烈地受盐水体积含量影响，而且也受岩石结构的强烈影响。这种依赖关系限制了简单经验关系的适用范围，并且要求开发一种能够适当描逆结构非常不同的岩石，例如碳酸盐岩的介电弥散及电导率弥散的综合弥散模型。 近似地世界上石油的一半是采于灰石储集层和白云岩储层（Dickey，1979年）。碳酸盐岩油藏含有世界地下石油剩余储量的60％以上。巨型碳酸盐岩油田，特别是中东的油田？预计21世纪在世界石油产量中处于支配地位。结构参数，例如阿尔奇公式胶结指数变化大的碳酸盐岩地层的介电测井解释，容易应用结构弥散模型。本文中，我们采用这样的模型，以致于以多频测量结果能计算岩石结构影响并且和实验数据相匹配。我们也推荐了解释方法，它能提供冲洗带电阻率、含水饱和度及阿尔奇公式胶结指数。     

由两种矿化度减饱和法计算含水饱和度

常规储层岩心柱电阻率和含水饱和度测量趋于使用电解液而不是模拟地层水。最初，根据储集层岩石电性特征，可将其分为阿尔奇型或非阿尔奇型。非阿尔储层是指在岩石总电导率表达式中非阿尔奇项或泥岩项与阿尔奇项或砂岩项有密切关系的储层。如果储层在电性上是非阿尔奇的，就要选择一定量有代表性的岩心在两种不同矿化度条件下进行减饱和作用并确定其电阻率指数。这时就引入了两种新的参数，它们均是特定模型下两种矿化度的电解液部分     

低孔隙度低渗透率储层物性参数与胶结指数关系研究

在低孔隙度低渗透率储层实际应用中发现,地层因素和孔隙度关系与典型的Archie公式特征不符。对于完全含水储层,由于岩石中导电介质和渗流介质都是地层水,其导电路径与渗流路径可近似看作相同,可以利用孔隙曲折度搭建岩石物性参数与电性参数之间的桥梁。对储层岩石孔隙曲折度的分析表明,在低孔隙度低渗透率储层中,孔隙曲折度与渗透率呈正比关系,渗透率越大,孔隙曲折度越大。当渗透率降低时,孔隙曲折度减小,说明细或微毛细管之间存在相互交联沟通,相对增加了岩石孔隙的渗流能力。正因为微毛细管之间的相互交联沟通形成了导电网络,导致储层岩石导电性增强;当孔隙度变小时,细或微毛细管孔隙所占比例增大,胶结指数值降低。     

泥质地层中饱和度指数的确定

Archie 公式是测井计算储层含水饱和度的重要依据之一, 但它只适应用于较纯的砂岩储层。 在泥质地层中, 电阻率指数的对数与含水饱和度的对数之间是非线性关系, 即饱和度指数随电阻率指 数的变化而变化, 而且不同孔隙结构、泥质条件下其变化不同。根据毛管理论、统计学原理、积分原理 和体积模型法, 推导出泥质地层饱和度指数与泥质含量、孔隙结构参数及电阻率指数的关系, 并确定 出泥质地层不同条件下的饱和度指数, 才能使利用Archie 公式计算的储层含水饱和度具有较高的准 确性。     

注入水矿化度对储层M、N值影响规律研究

依据实验资料,研究不同注入水矿化度和岩石岩性、物性对孔隙度指数M、饱和度指数N的影响,建立了动态变化的M、N值与溶液电阻率(R_(wz))之间的解释模型。在此实验研究的基础上对阿尔奇方程进行修正,提高了油田不同注水开发期剩余油饱和度的解释精度,为油田开发测井解释提供了新的理论依据。     

天然气水合物储层导电特性模拟与饱和度计算

由于天然气水合物只能在低温高压环境下保持稳定,导致以原状天然气水合物岩石样品进行岩石岩电测试较为困难,用阿尔奇公式计算的饱和度误差会比较大。为了提高天然气水合物饱和度的计算精度,建立了反映天然气水合物储层结构特征的逾渗网络模型。根据Kirchhoff连续性方程和各节点、线的电导率,通过Cholesky分解算法计算网络模型中的电流参数。通过数值模拟研究了水合物饱和度、地层水矿化度和黏土矿物含量对天然气水合物储层数字岩心的影响,并根据模拟结果建立了修正的阿尔奇公式。模拟结果表明,数字岩心的电阻率随水合物饱和度的增加呈指数增长。随着地层水电导率的增大,天然气水合物数字岩心的电阻率呈线性减小。随着黏土矿物含量增加,岩心电阻率呈负指数下降趋势,当孔隙度、黏土矿物含量较低时,天然气水合物饱和度对数字岩心电阻率的影响较大。利用修正前后的Archie公式,对南海神狐地区W18井的测井资料进行了水合物饱和度估算。修正前的计算结果相对误差为33.2%,修正后为22.5%,说明修正后的饱和度公式精度有明显提高。     

库车地区致密砂砾岩胶结指数m和饱和度指数n的主要影响因素及其量化研究

塔里木盆地库车地区中、新生界中大量发育致密碎屑岩储层,储层以低孔低渗为特征。为精细储层定量评价需要,以大量实验数据为基础,分析了胶结指数m和饱和度指数n的主要影响因素,包括孔隙度、平均粒径、钙质或膏质胶结物含量以及裂缝等地质因素。通过地质统计方法,确定m值和n值与主要影响因素之间的定量关系,实现了利用测井资料连续计算m、n值,进而计算含油气饱和度。实践表明,采用这种方法大大提高了阿尔奇饱和度方程的适应性和饱和度评价精度。     

阿尔奇公式中m、n取值分析

Archie公式中m、n值并不是孤立、不变的,实际应用过程中m、n值大小不同、并相互影响,所以合理选取m、n值的大小对测井解释显得至关重要。本文通过对m、n参数的分析,确定了它取值的大小和应用范围,为合理选取m、n值提供了一个依据。最后应用制订油水层解释图版中参数选择实例说明了m、n取值的合理性。     

油气层润湿特性对电阻率的影响规律研究

为了进一步理解目前在储层润湿性对电阻率影响研究中的两种不同结果，根据润湿性对电性影响的微观机理以及储层特性的差异，首先提出了水湿储层中润湿水膜存在连续状和分散状这两种形式；接着利用逾渗理论研究了在具有不同连通性和均质性的储层中，润湿性对电阻率的影响规律；最后从阿尔奇公式出发，进一步分析了润湿性对电性影响的特征。根据阿尔奇公式的分析结果同逾渗理论结果一致。研究结果表明，在整个含水饱和度范围内，水湿储层的电阻率均比油湿储层低；在低含水饱和度下，润湿性对电性影响的差异可归因于储层连通性和均质性的不同。连通性好、非均质性不显著的水湿储层，其I-S_ｗ曲线呈现凸型；连通性差、非均质性显著的水湿储层，其I-S_ｗ曲线呈现凹型。在确定饱和度指数时，除考虑储层的润湿特性以外，还需要考虑储层孔隙的连通状况和均质性等因素。     

南海东部西江油田低阻油层识别及主控因素研究

针对南海东部西江油田低电阻率油层形成原因复杂,低阻油层难以识别的问题,在综合分析测录井、岩心、扫描电镜、黏土矿物、岩石润湿性等矿场资料的基础上,提出了一种适合于西江油田的低阻油层评价和识别方法,修正了典型的阿尔奇公式,预测了潜在低阻油层储量,并进行了西江油田低阻油层主控因素分析.研究结果表明,西江油田低阻油层识别的主控...