低阻油气层的饱和度解释模型研究-.pdf

c e 一， 争 1 0 测 井与 射孔 2 0 0 0年 第 4期 低阻 油气 层 的饱 和度 解释模 型研 究 ．韭 矗 胜利 测井 公司 盎垂 石油 大学 华 东 丁 } ／ 2。 3 摘 要 评价 低 阻油 气 层 的重 点 和关键 在 于 计算 地层 的含水 饱 和度 本文 参考 国 内外 近年 来 的研 究 成 果 - 探 讨 了 下 五种 评 价 含 水饱 和 度 的方 法 ． 它 们 是 经 典 阿 尔 奇 公 式 法 、 变 化 的 N 指 数 法 、 双孔 隙水 模 型法 、 S --B模 型法 和 P AUl 模 型 法 主 题 词 里 鱼 塑 塑 塞 苎壁 燕 型 6 拳{ 蔓 经典阿尔奇公式法 对于低 阻油气层 ， 可 通过 调整 阿尔 奇公式 中的系数 a 、 b 、 m、 n， 使饱 和度计算合 理 。调 整依 据 是对低 阻油气 层 取心样 品作 岩 电实验测量 ， 测 量结 果是否 合 理要看 测量样 品中含 水饱 和度 接 近束缚 水饱 和度时电阻率指 数的大小 。如 果电阻率指数 偏大 ， 可能有 以下 几方面原 因 1 油 气层 本身不是低 阻 ． 是外 因造成 的低阻 ， 这 时如果 能设 法求 准油气 层 的地 层水 电 阻 率 ， 就可用测 量结果直接 求饱 和度 ； 2 油气层本 身为低阻 内因造成 的低 阻 ， 说 明岩 电测 量结 果有误差 ， 这 时应 同时请 几家实验 室进 行对 比测量 ； 3 油气层 是低 阻 ， 是 内因和外 因复合 作用 造成 的低 阻 ， 这时阿 尔奇公式应用 效果 不佳 。 本 文对 胜 利 史 南 油 田作 了 6种 不 同矿 化 度盐 水 的岩 电 实验 测 量 ， 并 对 测 量结 果 进 行 对 比 ． 结 果 见 表 1 。 表 l不 同 矿化 度下 a 、 r J, 、 b 、 n谢 ■ 结果 矿 化度 1 a值 m 值 b值 n值 1 0 0 0 0 p p m {4 4 3 5 6 0 ． 9 7 6 9 1 ． 1 4 5 0 1 9 6 3 3 2 0 0 O 0 p p m 】4 ． 3 4 5 8 l 0 5 8 6 l _ 0 8 2 7 2 2 8 2 4 5 0 0 0 0p p m 3 66 49 l 1 7 5 4 l _ 0 77 7 2 4 7 5 4 1 0 0 00 0 p pm 3 ． 82 8 8 l l 7 03 1 ． 0 64 7 2 ．8 2 ∞ 1 5 0 00 0 p pm 4 ． 08 8 4 1 ． 1 5 73 l 0 56 8 3 ．0 0 0 2 20 0 00 0 p p m 4 ． 6 23 ． 3 1 _ l D 8 4 j 0 4 8l 3 2 5 8 5 从 表 中 可看 出 a 、 m、 b随地层 水矿 化 度变化 较 小 ． 只有 n变化较 大 ， 由 1 ． 9 6 6 3变化 到 3 ． 2 5 8 5 ， 因此 关键是 n指数 的确 定 。 变 13指 数 模 型 根据 史南 油 田的特 点 ， 笔者提 出了基于阿尔奇公式 变化 的 n指 数模型 ， 目的在于补偿 各种 低 阻因素对 n指数 的影响 收稿 E l 期 t 2 0 0 0 0 3 1 3 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 张 磊 ， 等 低 阻油 气 层 的饱 和 度 解 释 模 型 研 究 1 1 由岩 电实验测量 结果 ， 进行 多元 回归分析 ， 得 到的饱 和度指数 n与地层 电阻率 R 、 地层 水 电阻率 Rw 和含水饱 和度 s 的关 系 ． 再将 n回代入 阿尔奇公式 ， 迭代 求解含水 饱和度 的关 系 。 回归 得 到 n的 关 系 式 为 n一 1 ．45 06 77 l g R． 一 1 ．4 7 l gR 1 ．8 47 l g S R 一 0 ．91 1 双孔隙水模型法 根 据 DP S M 模 型和双孔 隙模 型提 出了 以束缚水 为基础 的有别 于双 水模 型的双孔 隙模 型 基 本假 设 如下 1 地 层导 电性 由微孔 隙流体和渗 流孔隙流体 两部 分并联决定 ； 2 微 孔 隙中 l O 0 含 水 ， 其相对含量 由束缚水饱 和度 s ． 表征 ； 3 渗 流孔 隙 中流 体 含水饱 和度 递减 ， 可 以从 1 ∞ 降 到 0 ， 其 相对 含 量 由 自由水 饱 和 度 表 征 ； 4 徽孔 隙和渗流孔 隙均服从 阿尔奇公式 ； 5 微孔 隙 中束缚水 电阻率 由油层中束缚水 即地层水 电阻率决定 。 C 一 a_。 Sw r n 中． C 2 C ． e 一 c 1 一 ] c ㈣ 式 中 ． c ⋯ c ～、 c 分 别为等效地 层水 电导率 、 束缚 水 电导率 、 自由水 电导 率 ； 中⋯S 、 s ～分 别 为总孔 隙度 、 总含水饱 和度、 束缚 水饱和度 。 渗 流孔 隙 中 自由水饱和度 s 则 为 一 s f 一半二 4 需 要说 明的是双孔 隙水模 型 中束缚 水是指 粘土 水化水 和微毛 细管 滞 留水 之 和 ， 它 实际是 渗 流力 学的所有不 可动水 。当泥 质含 量趋于 。时 ， 牯 土水化 水含量 也趋 于 o t 这 时束缚 水含量 由微 毛细管 孔隙 的多少决定 。 S B模 型 sB模型 是 由 S i l v a --B a s s i o u n i 提 出的基于 W S模型 和 Dw 模 型 的复合模 型 。该模 型认 为 ， 泥质 砂岩 的导 电特性与 具有 相 同孔隙度 、 曲折 度和地层水 等效 电 阻率 C 的纯砂 岩 相 同 ， 因此它仍 服占 L 阿尔 奇公式 。c 则是 自由水与扩散 双电层作用下 的束缚水 并联导 电之 和 C 一 a。 。 S 中 C 5 C 一 n f n L C 1 一 f 6 式 中， f 为总孔 隙 中扩散 双 电层液 体所 占体 积百 分 比 ， 笔 者认 为它 在数 值 上相 当于 双水 模型 中牯 土水化 水饱 和度 s 。 ； 为双 电层 内液体 内离子 的等效 电导率 相 当于双 水模型下 cw ； n 为双 电层 内液体 的浓度 too l ／ L 。 Q 一 n f 7 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 l刹井与射孔 2 0 0 0生 根据理 论推 算 最大为 4 ． 6 5 ， 即 4 ． 6 5 ， 把 ⋯ 代人上 式 ， 意 味着 这 里只考 虑扩 散 双电层分流影 响最大 的情况 。所 以 已 可进 一 步表示 为 C 一 4 ． 5 6 Q 1 一 S_ C 8 C 一 a Sw t n C 9 一 S f 1 0 』 一0 wb 应 用该模 型 实际计 算时 ， s 由 I s h S 曲线 获得 ， Q 则利 用测 得 的岩 石 样品作 刻度 ， 建 立 它 与 、 K 的统计关 系 。 1 g Qv 一 0 ． 5 7 4 4 5 7 0 ． 6 03 9 0 8 1 g 一 0 ． 3 3 6 3 3 3 1 g K R一 0 ． 8 6 0 89 3 1 1 式 中 ， a 、 m、 b、 n均 由岩 电 实 验 测 量 确 定 。 通 用 P AUL 模 型 P a u 1 ． F ． Wo r t h [ n g t o n提 出 r通 用 模 型 ， 我 们 则 从 数学 级 数 的 角 度 把 它 归 结 为 更 普 遍 的 形 式 c 一 s x1 s s o p 1 q n 1 2 考虑 到系数 X、 Y、 n 、 P 、 q求解 的困难性 以及前 人 的研 究结 果 ， 这里仅讨 论忽 略第 三项 的情 况 。 应用上式 的关键是 求 X、 n、 P 。 按 P a u l 提 出的方法 ， 首先 通过采用 不同矿化度 盐水 的岩 电测 量 ， 观察 S 一 I 数据关 系是否一致来 区分阿尔 奇类 岩石和非 阿尔 奇类岩石 。 如 果一致 ， 即为阿尔 奇类 岩石 ， 否 则为非 阿尔奇类 岩石 。进 一步 由多种饱 和盐水 4 ～ 6 种 岩 电测量 R。 一R c。 一 C 关 系 图来决定 采用通 式 中的非线性项 数 目。如 果 C 一C 关 系基本为线 性 的 ． 则 通式保 留 两项 ， 否则通式 保 留三项 。其理 由是显 而易见 的 ， C 。 一c 关系越接 近线性 ， 其 相应 的饱 和度 公 式 中非线性 项就应越 简单 。 下面 以胜利史 南油 田为例 ， 讨论 通过 对低 阻油 气层样 品的多种矿 化 度 盐水 的岩电实验测 量 ， 求取 n 、 P 。 在 1 1 0 mg ／ I 和 1 0 1 0 ‘ mg ／ I 饱 和 盐 水 测量 下 回归 得 到 I it l bl 1 3 一 一百 “ 一 一 R a 1 2 一 c 1 4 一 一 ‘ 在 第一种 和第二种矿 化度 下 C tl 争 s ， c 警 s ⋯ 两 式 相 减 消 去 P指 数 项 得 到 令 C 一C ． ． E ， 则 有 C a -- c g E n l g S 一 l g F l g C z C 】 1 8 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 张磊 等 低 阻油气层 的饱 和度 解释模型研 究 ．1 3． 由 S 、 E 双 对 数 坐 标 下 得 到 直 线 斜 率 即为 n 又 两 式 分 别 乘 以 C ⋯ C 相 减 消去 n指 数项 得 到 Y c 2 c 1 一c 1 C z c 2 一C 1 苦s 1 9 令 E a 已 C 一c c 则有 Y lg E p i g s --l g苦 c --C 2 0 由 s ～E a 双对数 坐标 下得 到直线斜 率即 为 P。 具 体 步 骤 如 下 1 取 s o ． 8 ， 分别 由岩电测 量结果 I 1 i ． I z 换算 出 ． R R ． 进一步计 算 出 E C 2 一C l c 2 1 J E B C 2 C 1 一 C C 2 2 2 取 S 0 ． 6 ， 类似地换算 出 R ’ ． R 。 ’ ， 进 一步计算 出 ， E ’ 。 3 依次 类推 ． 我们利 用两 种 矿化 度饱 和 盐水 下 的岩 电测量 回归 结果 可构 造 出一组 s E 及 ． E e 数据 再 由双对数 坐标 下线 性 回归统计 得到直线 的斜率 ， 它们分 别是 n． P 对胜利某 油 田应用 1 1 0 ‘ mg ／ I 一 和 1 0 X 1 0 ‘ mg ／ L饱和盐水 衰 2 低姐构造数据表 作 的 岩 电测 量 结 果 为 r 一 是一 一 ， 一 一 一 z 一 匙 一 由此构造 的 s ， ， s ， 数据 表 ， 见 表 2 。分 别应用 表 中数 据 进行线性 回归 ， 得 到 n 3 ． 0 8 、 P 0 ． 6 8 。求得 n、 P后 ． 代 回通 用模 型 屯导率 响应方程 中， 对于这样一元 非整 数次方程 ． 可采用 对分 法 求 解 S 。 S I E O 5 5 0 ． 0 52 8 0 0 9 0 4 5 『0 0 2 8 5 1 0 6 4 3 8 o 4 0 1 0 0 1 9 7 l。。 Ⅻ5 总 之 ， 上 述各种模型方 法应用 的关 键是模 型参数 的确定 。 双孔 隙水模 型 、 sB模型等 都可 看成是 通用模 型 的特 例 。因此 在实际应用 时可根 据油 田的具体 实际选 择适 当的解 释模 型 。 实例分析 应用 上述方法 对胜 利史南 油 田 B井进行 了处理 各种模 型的饱和度计 算结果 见图 1 ． 图 中 对 比了油 层段各种模 型计算 的含水饱 和度与 束缚水饱 和度。 束 缚水饱 和度解释模型 是应用相 渗透率 资料统计 回归获得 的。相渗透率 资料上 以水 的相 对渗透 率 为零 的端 点对应 的含水 饱和度作 为束缚水 饱和度 以相 渗 分析样 品 测得 的 L 隙度 和 绝对渗 透率作 回归 自变量 ， 回归统 计得到如下 回归模 型 [ g S 一 0 ． 8 1 6 1 ． 5 2 6 6 5 [ g ,I , 一 0 ．5 2 2 8 6 1 g K R一 0 ． 7 3 5 2 5 以此公式 得到 的束 缚水 饱和度作 为标 准 ， 按油层含水 饱和度是束缚 水饱和度 上 限的理论 ． 在油 层段 ， 作 出上 表进行 对 比检验各种模 型的好坏 。 从 图中 可以看 出． s B模 型和 双 L 隙水 模 型与束 缚水饱 和度误差最小 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 利井与射孔 2 0 0 0生 圈 t 胜 利 B井 各模 型饱 和 度对 比图 结 束 语 针对低 阻油气层评 价的难点 ， 经过对 胜利油 田低 阻油气层研究 ， 在 全面分析形 成低 阻的 内 因和外 因的基 础上 ， 对储层特 征 和测井特 征进行处理 ， 结果表 明该方法 与油 田试 油资料 吻合较 好 ， 说 明该 方法 具有普遍性 。低阻油气藏 解释的关键 是建 立适合本 油 田地质特 点 的判 别模 型 。 本 文完 善 了双 孔隙水模 型及其参数 的确定方法 ． 使得 该模 型具备 了推广应用 的条件 。 在胜利 油 田的实 际应用 表 明双孔 隙水模型作 为一种普适性 的方 法是切 实可行的 。 2 孙 建盂 等 渤 海岐 口油 田低 阻油 气层 饱和 度解 释模 型研 究． 黉J 捧技 术 ． 1 9 9 B 、 4 3 曾文冲 油气藏储集层剥井评价技术 北京 石曲工业出版社 ． 1 9 9 1 l 0 4 李 厚 卫对油层 水 电阻 率 的思考铡 井技木 、 l 9 9 6 ． 4 S W． W Gi v e n s ． 第 二届 国际储层 表征技 木研 讨会 译文 集． 石 油太 学 出版社 、 l g 9 O 6原海 涵毛管 理 论在铡 井解 释 中的应 用． 北 京 石油 工业 出版社 ， l 9 9 5 6 7 P r o 】 J _ Si L v a a n d Dr Za k i B a s s [ o un i ． S t a t i s t i c a l Ev a L u a t i on o f t h e S B Con d uc t i v i t y M o de L f o r W a t e be ． t i n￡ Sh al y For m a t i o ns ．Lo g A n a l y s -M a y J ⋯、1 9 86 8 St e v e Cu d dy． Ga r e t h A I L i n s o n． Ri c h ar d S t e e l e． A Si mpl e． Con v i n c i n g M od e l Fo r CaI c u l at i n g W a t e r S a t t r a t ； on s I n So u h e r n Nor t h Se a Ga s Fi e l d s．S PW LA 3 4t h ．J u ne l 3 l 6．1 9 9 3 作 者 简 介 张磊 ， 男 ． 高 级 工程 师 ， t 9 6 4年 生 ， 1 9 8 5 年 毕 业于 石 油大 学 华 东 测井 专业 ． 现在 胜 平 『 j 测 井 公 司 职 工培 训 中 心从 事干 部 培训 管理 工 作 本 文编 辑张超 i 三 一 呈 献 文 考 参 一 w 帅 柏 ‰ 叽 Ⅲ F 一 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m