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。     

用岩心NMR测试法确定有效Qv

每单位孔隙体积阳离子交换浓度Qv，是岩石孔隙中内衬粘土对电导率贡献的量度。Qv是泥质砂岩含水饱和度各测井模量的一个关键岩石特性。用来定量确定Qv的常见实验方法包括湿式化学阳离子交换量(CEC)测试法和多种矿化度岩心电导率测试(Co-Cw)法。     

宏观导电机理下的泥质砂岩含水饱和度解释模型

认为泥质砂岩的导电体积由两部分组成，即完全被束缚水占据的微孔隙(孔喉半径小于0．1μm，其中的流体不能渗流)导电体积和有效孔隙中被可动水、束缚水占据部分的导电体积，泥质砂岩的整个导电响应为二者之和，但二者导电体的导电特性不同，各有其不同的几何因子。考虑成岩过程中地层水的变化和阳离子的交换吸附作用，提出泥质砂岩含水饱和度的双孔隙导电体积解释模型，模型所有特征参数均可由测井解释获得，并有明确的地质和物理意义，可与岩心数据对比。应用该模型解释胜利油区孤东油田3口井的馆陶组泥质砂岩含水饱和度，解释结果与其油基钻井液取心分析的含水饱和度数据对应良好。     

考虑储层复杂孔隙结构泥质附加导电的致密砂岩饱和度模型

徐家围子地区深层致密砂岩储层孔隙结构复杂、含泥、非均质性强的特点给储层饱和度的准确求取带来了一定的困难。针对这一难题,将致密砂岩等效成孔隙大小和流体分布特征不变的纯岩石,利用改进等效岩石元素理论描述岩石孔腔和喉道比、孔隙弯曲程度对岩石导电性的影响,利用有效介质对称导电理论描述岩石不同组分连通性、分布特征对岩石导电性的影响,求取混合流体的电导率。利用有效介质对称导电理论描述由骨架、泥质和混合流体3组分组成的岩石的导电规律,建立了考虑储层复杂孔隙结构的饱和度模型。利用徐家围子地区深层致密砂岩岩样的岩电实验数据对模型进行了实验验证,模型计算的电阻率值与实验测量值的相对误差仅为3.8%。建立的考虑储层复杂孔隙结构的饱和度模型能够准确描述研究区致密砂岩的导电规律。利用该模型及其确定的模型参数值对研究区实际井资料进行了处理解释,并将解释结果与试油结果相对比,结果表明该模型适用于研究区致密砂岩储层饱和度的评价。     

基于有效介质与等效岩石元素理论的特低渗透率储层饱和度模型

清水洼陷沙三段储层属于特低渗透率储层,具有含泥质、微孔隙发育、束缚水饱和度较高、孔隙结构复杂的特征。建立该区块饱和度模型时应考虑这些因素对岩石导电性的影响。将含泥特低渗透储层等效成孔隙大小和形状及所含流体性质和含量不变的纯岩石,利用等效岩石元素理论描述孔腔和喉道比对岩石导电性的影响,利用有效介质对称导电理论描述孔隙结构对岩石导电性的影响,分别建立等效纯岩石的导电方程,并联立求解得出等效混合流体介质电导率表达式;再利用有效介质对称导电理论描述泥质附加导电对岩石导电性的影响,将求得的等效混合流体介质电导率代入该方程中,从而建立基于等效岩石元素理论和有效介质对称导电理论的含泥特低渗透储层导电模型。利用清水洼陷沙三段储层的岩电实验测量数据对该模型进行精度分析,测量岩样电导率值与计算电导率值平均相对误差很小,说明提出的模型能很好地描述特低渗透储层岩石的导电规律。利用建立的模型及确定的模型参数值处理了清水洼陷沙三段储层实际井资料,结果表明,所建立的模型适用于清水洼陷沙三段特低渗透泥质砂岩储层评价。     

泥质砂岩电导率模型的分析及对比

通过对Hanai-Bruggeman电导率模型(H-B模型)与Archie公式、Waxman-Smith模型(W-S模型)和双水模型的电导率响应的对比分析,明确了Archie公式、Waxman-Smith模型的适用条件,总结了H-B电导率模型在高、低矿化度条件下的电导率响应特征.导出了与电测井数据相关的泥质砂岩储层电导率-饱和度响应方程.通过对H-B电导率模型的近似分析知道,在高孔隙度高渗透率和高矿化度条件下,H-B电导率模型可以退化为Archie型关系.对H-B模型在一定条件下进行适当简化与近似,导出了含油气泥质砂岩储层的电导率响应关系和利用测井数据计算含水饱和度的实用公式.分析得到,若测得岩石的电阻率和孔隙流体的电导率,通过二元混合模型和H-B电导率模型可以估算骨架的电导率,这为泥质砂岩附加导电性研究提供了理论分析手段.     

混合泥质砂岩粘土包裹颗粒电阻率模型

砂岩油气层的低电阻率可能是由于富含分散粘土、层状泥质、高束缚水、高矿化度水、骨架导电等因素综合引起的，因此有必要建立一种适用于骨架导电且同时含分散粘土和层状泥质砂岩解释的通用电阻率模型，以提高复杂泥质砂岩储层含水饱和度的解释精度。基于层状泥质与分散粘土砂岩并联导电的观点，而分散粘土砂岩的导电可用粘土包裹颗粒电阻率模型进行描述,从而建立了考虑分散粘土和层状泥质同时存在的含油气泥质砂岩粘土包裹颗粒通用电阻率模型；通过2组分散泥质砂岩岩样实验测量数据和1组层状泥质砂岩测井资料的测试,表明该模型既适用于分散粘土砂岩地层解释又适用于层状泥质砂岩地层解释；利用建立的混合泥质砂岩粘土包裹颗粒电阻率模型，对海拉尔盆地高泥地区的苏1、苏3井进行处理，并将模型计算的含水饱和度与试油结果进行对比，结果表明模型计算的含水饱和度是合理的，故本模型适用于含油气复杂泥质砂岩地层解释。     

用NMR岩心实验确定有效阳离子交换量Qv

阳离子交换量Qv是定量描述孔壁附着粘土电导率分布的特征参数。Qv是泥质砂岩基于电阻率含水饱和度解释模型中的关键项。Qv矿化度和总孔隙度的综合影响决定着水饱和泥质砂岩的粘土束缚水体积(CBw)，并主要影响有效孔隙度和油气储量的估计值。通常，定量确定Qv的实验包括湿式的化学阳离子交换容量实验(CEC)以及多矿化度岩心电导率实验(Co-Cw)。CEC实验决定于所分解的分析材料，数据应用包括假设得到的Qv在孔隙中均匀分布，即所谓的“有效”Qv。Co—Cw实验必须对原状岩心施加净围限压力，所得到的结果包括孔隙中的Qv分布，因此可代表真正的有效Qv。然而，这种实验方法要求多种矿化度的盐水流经岩心孔隙，可能很费时间，对于特低渗透率岩样这种方法几乎不可能实现。我们试验了一种测试有效Qv的方法，这种方法既不需要任何假设，也没有CEC或Co-Cw方法的局限。该方法使用了氦气压力总孔隙度和NMR T2测量封闭或非封闭盐水饱和岩心来确定粘土束缚水孔隙度。只要提供CBW孔隙度、总孔隙度和饱和盐水浓度即可由该方法确定有效Qv。这种测试具有测量迅速，不损坏岩心，可重复测量以及相对简单等优点，并能保持孔隙中的粘土分布影响以及总孔隙净压力的影响，而且不需要大量的盐水流动。以前的研究已经接近实现这种方法，并已发现不同的T2截止值代表CBW孔隙度。进一步检查实验过程，确定了两种方法并推荐了一个T2截止值。同时，我们还评估了这种方法受到盐水矿化度、非导电性粘土、净(无Qv)微孔隙、内部磁场梯度以及净围限压力的影响。为了确认这种方法的可靠性，我们首先对多组大量砂岩岩心进行了Co-Cw Qv，实验，计算其CBW孔隙度，然后将其与NMR T2分布得到的累计孔隙度相比较，得到T2截止值。通过分析这些数据，表明对应2．8毫秒的CBW T2截止值可用于输入Qv的计算公式。     

基于数字岩石物理实验的岩石电性影响因素分析——以珠江口盆地(东部地区)中浅层砂岩储层为例

为了进一步认识粘土含量、地层水矿化度、微孔隙含量等因素对岩石电性的定量影响规律,基于HZ21-1-2井944B岩心粒度资料和孔隙度约束建立了三维数字岩心,利用数值模拟法研究了各因素对岩石电性的影响规律,结果表明:在相同的地层水矿化度条件下,岩石电阻率随粘土含量的增加而减小,且含水饱和度越低,粘土减阻效果越显著;对于几乎不含泥质的砂岩,地层水矿化度对岩石电阻率指数无影响;对于含泥质的砂岩,泥质呈现增阻还是减阻主要与地层水矿化度有关;微孔隙发育导致束缚水含量增加,岩石电阻率降低.这些研究成果可以为珠江口盆地(东部地区)含油饱和度评价提供指导作用.     

与阳离子交换量有关的胶结指数和饱和度指数在泥质砂岩电阻率导电模型中的应用

路易斯安那州大学的研究提出了几种表示泥质砂岩导电特性的物理模型，用于油气勘探，这些模型基于瓦克斯曼-史密斯（W—S）模型中的粘土阳离子附加导电理论，也利用了双水模型中的自由水和束缚水分别占据一定的总孔隙空间的理论，然而，不同于W—S模型和双水模型的是LSU模型把平衡离子的导电性假设为氯化钠溶液。 LSU模型最近的版本把导电电流看成是沿着两种不同的路径进行的，一是沿着自由水导电，一是沿着束缚水导电。因此，两种不同的地层因素用两种不同的胶结指数来表示，分别用来表示自由水和束缚水，这两个胶结指数是用临近的纯净砂岩和纯泥岩来推测的。 本文所列举的大量的实验结果，显示了用两种胶结指数来表示泥质砂岩的导电路径实质上比传统的用一个胶结指数效果好的多。另外，实验结果表明含水饱和度指数n与阳离子交换量之间存在一定的关系。同时，15000ppm是低矿化度范围的上限，这一点在泥质砂岩中需要特别注意。     

混合泥质砂岩导电效率电导率模型

1．模型的建立基于层状泥质与分散粘土砂岩并联导电的观点和改进的导电效率电导率模型建立了混合泥质砂岩导电效率电导率模型。混合泥质砂岩导电性可看成层状泥质与分散粘土砂岩的并联导电,而分散粘土部分采用改进的导电效率电导率模型,图1给出了混合泥质砂岩导电效率电导率模型的体积模型。     

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。     

砂泥岩薄互层低阻油层地质成因——以珠江口盆地A油藏M_1油组为例

珠江口盆地A油藏M_1油组为高孔低渗低阻油藏,为了查明造成油层低电阻率的主要原因,从储集层岩石粒度、泥质含量及粘土矿物类型和分布形式、孔隙结构特征、导电矿物含量、砂泥岩薄互层发育状况等方面进行分析,并与高阻层段M_2油组进行对比.形成M_1油组低电阻率的主要原因是:储集层细颗粒含量高,泥质含量高,细微孔喉体积百分数高,造成储集层束缚水饱和度高,增强了油层的导电性能;粘土矿物以伊蒙混层和高岭石为主,呈薄膜状、絮状、分散状分布,增强了储集层的附加导电能力;砂泥岩薄互层的发育使本身低阻的油层受围岩低电阻率的影响而变得更低.导电矿物和地层水矿化度虽对储集层电阻率降低有一定影响,但不是主要因素.     

珠江口盆地W油田低阻油层特殊成因机理

针对珠江口盆地W油田典型的正常油层c-I和低阻油层c-II,以国内外低阻油层研究成果为理论指导,对其岩石粒度、泥质与粘土矿物成分及分布、孔隙结构、束缚水饱和度、导电矿物等因素进行了对比分析,认为储层内由自生粘土矿物形成的网状导电通路以及测井仪器在砂泥岩薄互层的局限性是W油田低阻油层的特殊成因。在油田开发时应充分考虑这些因素,并制定出相应的应对措施。     

长垣地区低孔隙度低渗透率砂岩储层中连通导电模型的应用

研究了长垣地区F油层储层特征,该区F油层为低孔隙度特低渗透率储层,泥质含量高,微孔隙发育,孔隙结构复杂,束缚水饱和度高。基于该区F油层具有泥质附加导电、束缚水导电和可动水导电的特征,结合连通导电理论,将地层划分为骨架相、自由流体相和黏土相。考虑了黏土水、束缚水、可动水导电路径不同对岩石导电性的影响,认为3个导电相有不同的导电指数,并对其分别应用连通方程,得出各相电导率。用混合导电理论将各相电导率与地层总电导率联系起来,建立适用于长垣地区F油层的连通导电模型。讨论了连通导电模型中水连通校正系数对岩石导电规律的影响,从理论上分析了各导电相导电指数间的相互关系,得出该地区F油层的骨架相和黏土相导电指数均小于等于自由流体相导电指数。利用岩电实验数据,采用最优化方法确定了模型中的各导电相导电指数。密闭取心井含水饱和度对比和试油结果验证表明,该模型可很好地应用于该区F油层的低孔隙度低渗透率泥质砂岩储层定量评价。     

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.     

塔里木吉拉克砂岩储层粘土矿物对油层的损害及其防护

以塔里木吉拉克三叠系砂岩储层为对象,研究了粘土矿物对油层的损害。结果表明,该储层中的粘土矿物对外界流体的矿化度很敏感,矿化度高于或低于地层水的外界流体都会使粘土矿物发生膨胀、分散或脱水破裂脱落,造成油层损害。对5种国产阳离子聚合物粘土稳定剂的性能进行了评价,筛选出了适用于吉拉克地区保护油层的粘土稳定剂——BCS-851。     

砂泥岩薄互层低阻油层地质成因——以珠江口盆地A 油藏M1 油组为例

珠江口盆地A 油藏M1油组为高孔低渗低阻油藏,为了查明造成油层低电阻率的主要原因,从储集层岩石粒度、泥质含量及粘土矿物类型和分布形式、孔隙结构特征、导电矿物含量、砂泥岩薄互层发育状况等方面进行分析,并与高阻层段M₂ 油组进行对比。形成M₁ 油组低电阻率的主要原因是:储集层细颗粒含量高,泥质含量高,细微孔喉体积百分数高,造成储集层束缚水饱和度高,增强了油层的导电性能;粘土矿物以伊蒙混层和高岭石为主,呈薄膜状、絮状、分散状分布,增强了储集层的附加导电能力;砂泥岩薄互层的发育使本身低阻的油层受围岩低电阻率的影响而变得更低。导电矿物和地层水矿化度虽对储集层电阻率降低有一定影响,但不是主要因素。     

一种新泥质砂岩模型在电阻率和介电测井解释中的应用

本文讨论了用电阻率和高频介电测井资料对泥质砂岩地层的岩石物理特性进行解释，该方法是以Ｌｉｍａ和Ｓｈａｒｍａ（１９９１，１９９２）提出的简化的薄膜极化模型为基础而提出的。根据这一模型，粘土可看成是连续包裹在砂岩颗粒上的湿的球形带电微粒。泥质砂岩的导电可用粘土和粘土包裹的颗粒的简单的电导函数来描述，粘土导电行为与自相似结构方程有关。岩石的体电导率和包含粘土的岩石颗粒的介电常数与粘土参数β１／ａ（β１为     

混合泥质砂岩通用电阻率模型研究

基于层状泥质与分散泥质砂岩的并联导电,而分散泥质砂岩导电性等效于分散粘土和地层水为一种导电液体的纯砂岩,并考虑到在低地层水电导率(Gw)范围内分散粘土电导率(Ccl)随Gw增大而增大,建立了混合泥质砂岩通用电阻率模型.通过对该模型的影响因素分析,发现泥质分布形式对模型计算的含水饱和度有很大影响;只有Ccl变化时,地层电导率(G1)与有效含水饱和度(Sw)关系曲线的曲率相近;随Sw增大,胶结指数m对Ct与S关系曲线的影响增大,而饱和度指数n对Ct与Sw关系曲线的影响减小.通过2组分散泥质砂岩岩样实验测量数据和1组层状泥质砂岩测井资料的测试,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,给出的电阻率模型为通用电阻率模型.利用建立的混合泥质砂岩通用电阻率模型对海拉尔盆地高泥地区的苏1、苏3井进行处理,并将模型计算的含水饱和度与试油结果进行对比,结果表明模型计算的含水饱和度是合理的.本模型适用于高泥地区的泥质砂岩地层解释.