縫洞型儲(chǔ)層中次生孔隙類(lèi)型對(duì)膠結(jié)指數(shù)和飽和度指數(shù)影響的機(jī)理分析

沈金松,劉子煊,王素紅,熊東方

(1.中國(guó)石油大學(xué)資源與信息學(xué)院地球物理系,北京102249;2.中國(guó)石油集團(tuán)公司物探重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102249; 3.中國(guó)石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102249;4.中國(guó)石油華北油田分公司,河北任丘062552)

0 引 言

隨著勘探開(kāi)發(fā)的深入,縫洞型儲(chǔ)層逐漸為油氣界所重視。中東的碳酸巖鹽儲(chǔ)層油氣產(chǎn)量占世界石油的50%,且隨世界范圍內(nèi)的持續(xù)勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn),該比例仍在增大[1]。我國(guó)塔河油田、塔里木油田及大慶的徐家圍子火山巖縫洞型儲(chǔ)層也已成為中國(guó)東西部油氣戰(zhàn)略資源接替的重要領(lǐng)域之一[2-5]。然而,利用測(cè)井資料評(píng)價(jià)縫洞型儲(chǔ)層仍是一個(gè)沒(méi)有解決的難題[1]。目前的測(cè)井處理解釋方法大多是基于碎屑巖建立的[6],在具有復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的縫洞型儲(chǔ)層中,無(wú)論是測(cè)井響應(yīng)特征,還是流體飽和度計(jì)算關(guān)系都不再適用[7-9],阻礙了縫洞型儲(chǔ)層的有效勘探和開(kāi)發(fā)。由于還沒(méi)有建立針對(duì)縫洞型儲(chǔ)層的飽和度關(guān)系,目前縫洞型儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)大多沿用修正的Archie公式或泥質(zhì)砂巖飽和度方程,方程中的地層膠結(jié)指數(shù)m和飽和度指數(shù)n用相應(yīng)的巖心樣本測(cè)量得到[10-11]。

按Archie公式[10]的定義,地層膠結(jié)指數(shù) m是描述飽含水地層中孔隙結(jié)構(gòu)彎曲度對(duì)電流導(dǎo)通路徑影響的1個(gè)量,對(duì)于典型的粒間孔儲(chǔ)層,m能較好描述粒間孔的彎曲度[10-11]。但對(duì)于孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的縫洞型儲(chǔ)層的評(píng)價(jià),沿用純砂巖或泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層的飽和度關(guān)系已造成巨大的困難和混亂[12-15]。該研究主要的目的是研究縫洞型儲(chǔ)層中,溶蝕孔洞和裂縫2類(lèi)次生孔隙對(duì)地層膠結(jié)指數(shù)m和飽和度指數(shù)n的影響,定量考察這2個(gè)參數(shù)的誤差對(duì)所計(jì)算的含水飽和度的影響。文中采用均勻分布的基質(zhì)孔隙與溶蝕孔洞或裂縫或兩者的組合模型,基于等效介質(zhì)近似導(dǎo)電模型(EMA)定量評(píng)價(jià)溶蝕孔洞和裂縫對(duì)導(dǎo)電性的影響,進(jìn)而考察對(duì)地層膠結(jié)指數(shù)m和飽和度指數(shù)n的影響。

1 Archie飽和度關(guān)系中地層膠結(jié)指數(shù)和飽和度指數(shù)的定義

假設(shè)所研究的縫洞型地層已進(jìn)行了適當(dāng)?shù)哪噘|(zhì)影響校正,因此,以下討論與縫洞型儲(chǔ)層相關(guān)的孔洞型和裂縫型孔隙的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)導(dǎo)電性的影響,進(jìn)而分析Archie方程中[10]如何由數(shù)學(xué)模型得到的 Rt、φ和Rw計(jì)算 a、m和n,以考察不同次生孔隙類(lèi)型對(duì)地層膠結(jié)指數(shù)m和飽和度指數(shù)n的影響。

1.1 地層因素和地層膠結(jié)指數(shù)

Winn[16]用1 m邊長(zhǎng)立方體中的彎曲管導(dǎo)出的地層因素的表達(dá)式為

式中,F是地層因素(無(wú)單位);R0是飽含水地層的電阻率;Rw是地層水電阻率;Lw1是導(dǎo)通電流的水體總長(zhǎng)度;Lt是立方體巖塊的總長(zhǎng)度;φ是孔隙度。

由式(1)知道,若孔隙度 φ=1(即沒(méi)有巖石), Lw1=Lt;R0=Rw。這種情況對(duì)應(yīng)于裂縫或開(kāi)域水體,此時(shí) F=1/φ。然而,實(shí)際儲(chǔ)層巖石的地層因素定義仍存在爭(zhēng)議,因?yàn)锳rchie[10]假設(shè)地層因素 F與孔隙度φ的關(guān)系為

其中,m為膠結(jié)指數(shù)。即假設(shè)孔隙系統(tǒng)的彎曲度(Lw1/Lt)與孔隙度的倒數(shù)(1/φ)成正比。這里 m可用實(shí)驗(yàn)測(cè)量確定。前人的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明,對(duì)于膠結(jié)好的均勻粒間孔隙巖石,m近似為2.0。然而,對(duì)于縫洞型儲(chǔ)層,孔隙系統(tǒng)的彎曲度Lw1/Lt與孔隙度的變得復(fù)雜,孔洞和裂縫孔隙對(duì)電阻率的影響存在較大的差別。

1.2 電阻率指數(shù)和飽和度指數(shù)

由Winn[16]給出的電阻率指數(shù)的定義

式中,I是電阻率指數(shù)(無(wú)單位);Rt是部分飽含水巖石的電阻率;Lw2是部分飽含水巖石的電流導(dǎo)通水體的長(zhǎng)度;Sw含水飽和度,當(dāng) Sw=1.0時(shí),Lw2=Lw1; I=1.0。

Archie[10]利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的飽和度與電阻率指數(shù)的擬合關(guān)系為

其中,n是飽和度指數(shù)。這里取Lw2/Lw1=1/Sw。對(duì)于Archie的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),飽和度指數(shù)近似為2。對(duì)于灰?guī)r地層飽和度指數(shù)n在1.52～2.56之間變化,而且n的變化取決于巖石的含水飽和度排替過(guò)程[16]。Focke等[17]和 Watfa[18]利用巖電實(shí)驗(yàn)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得到碳酸鹽巖的飽和度指數(shù)顯示,隨次生孔隙的潤(rùn)濕性變化,飽和度指數(shù)存在較大變化,也說(shuō)明了Lw2/Lw1=1/Sw的假設(shè)存在問(wèn)題。至今,仍沒(méi)有檢索到有關(guān)孔洞或裂縫型儲(chǔ)層中測(cè)得的飽和度指數(shù)變化特征的物理機(jī)制分析方面的研究。

2 孔洞型孔隙的電導(dǎo)率模型、地層因素和電阻率指數(shù)

Sen[19]和Sen等[20]用Maxwell-Garnett關(guān)系模擬了巖石顆粒和水混合介質(zhì)的介電特性。Kenyon和Rasmus[21]利用這些關(guān)系模擬了鮞粒巖石中低頻電導(dǎo)率和高頻介電常數(shù)的響應(yīng)特征。討論孔洞型儲(chǔ)層的電性響應(yīng)特征時(shí),假設(shè)次生孔隙度是指明顯大于晶間和粒間孔隙度的那一類(lèi)孔隙,且假設(shè)鮞粒巖石中的次生孔隙是圓的,以分散狀均勻分布于帶基質(zhì)孔隙的巖石中,此時(shí)導(dǎo)電性特征可用球形包裹物介質(zhì)模擬。這里,仍用Maxwell-Garnett關(guān)系模擬次生孔隙巖石的導(dǎo)電性響應(yīng)。飽含水的球形孔隙存在于均勻的孔隙性基質(zhì)的混合介質(zhì)的電導(dǎo)率響應(yīng)關(guān)系為[21]

式中,σt混合物的電導(dǎo)率;σh含有粒間孔的基質(zhì)的電導(dǎo)率;σi球形包裹物的電導(dǎo)率;Vi球形包裹物的體積分?jǐn)?shù)(次生孔隙的體積分?jǐn)?shù))。為了模擬不同類(lèi)型的次生孔隙及含油氣的影響,方程(5)中的參數(shù)須分別表示成孔隙性基質(zhì)的電導(dǎo)率和次生包裹物內(nèi)電導(dǎo)率?？紫缎曰|(zhì)的電導(dǎo)率(σh),用Archie關(guān)系模擬

式中,σh為基質(zhì)電導(dǎo)率;φig和Swig分別為基質(zhì)中粒間孔體積和含水飽和度;nig為粒間孔飽和度指數(shù)。而飽含水Swv的球形包裹物內(nèi)電導(dǎo)率用開(kāi)放水體的電導(dǎo)率來(lái)模擬

2.1 孔洞型次生孔隙對(duì)地層因素 F和膠結(jié)指數(shù)m的影響

設(shè)孔洞孔隙和粒間孔都包含水,即 Swv=1和 Swig=1,則方程(5)、(6)、(7)可用于模擬孔洞型次生孔隙地層的地層因素 F。改變mig、φig和Vi值,可求得混合介質(zhì)的電導(dǎo)率σt或 R0,用地層水電阻率Rw轉(zhuǎn)換成地層因子 F,進(jìn)而畫(huà)出 R0或 F與總孔隙度(φig+Vi)的交會(huì)圖。Wardlaw[22]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,若粒間孔和晶間孔洞2類(lèi)孔隙都是油潤(rùn)濕的,水將優(yōu)先占據(jù)較大的毛管孔隙(孔洞)中;若2類(lèi)孔隙系統(tǒng)都是水潤(rùn)濕的,油將優(yōu)先占據(jù)較大的毛管孔隙(孔洞)中。而在水潤(rùn)濕孔洞型儲(chǔ)層的過(guò)渡帶,可能出現(xiàn)孔洞中有油粒間孔中卻飽含水。因此,方程(5)的總電導(dǎo)率計(jì)算時(shí),要令方程(7)中的Swv=0以及通過(guò)mig、φig和Vi的變化來(lái)討論。

圖1給出了孔洞孔隙對(duì)地層因素 F的影響。圖1中的脊線,即標(biāo)出了m=2的虛線,表示了孔洞孔隙度 φv=0和粒間孔膠結(jié)指數(shù) mig=2的情況。由脊線向右延伸的肋線代表了粒間基質(zhì)孔巖石中存在不同比例的孔洞孔隙度時(shí)地層因素的變化結(jié)果。每條肋線的粒間孔隙度值由肋線與脊線交點(diǎn)位置確定。實(shí)線給出了孔洞孔隙中充滿地層水的情況,而虛線反映了孔洞孔隙中充滿油的情況。無(wú)論孔洞孔隙中充滿地層水,還是充滿油,孔洞孔隙的存在都使地層因素 F大于2,且隨孔洞孔隙度增大而增大,孔洞孔隙油潤(rùn)濕時(shí),地層因素 F增大的幅度更明顯。隨著總孔隙中孔洞孔隙比例的降低,地層因素 F受到的影響變得不明顯。

圖1 孔洞型次生孔隙對(duì)地層因素的影響

2.2 孔洞型次生孔隙對(duì)電阻率指數(shù) I和飽和度指數(shù)n的影響

方程(5)、(6)、(7)可用于計(jì)算不同基質(zhì)孔含水飽和度 Swig時(shí)孔洞孔隙中 Swv的2種極端情況下總電阻率變化。首先,設(shè) Swv=0,變化粒間孔含水飽和度Swig以模擬水潤(rùn)濕孔洞型巖石的含水飽和度驅(qū)替的情況。再者,令孔洞孔隙飽含水,即 Swv=1模擬油潤(rùn)濕孔洞型巖石飽和度的驅(qū)替行為。由方程(6)在不同粒間孔含水飽和度 Swig條件下,得到的電阻率 Rt除以 Swig時(shí)的電阻率 R0。用 Swv=1.0和Swig=1.0的 R0計(jì)算電阻率指數(shù) I。圖2給出了孔洞孔隙對(duì)電阻率指數(shù) I的影響,粒間孔隙度為 φig。圖2中的脊線表示了巖石中僅有粒間孔的情況,其飽和度指數(shù)n為2。向脊線左邊延伸的肋線表示了巖石為水潤(rùn)濕的情況,在這種情況下,孔洞充滿油(Swv=0),而粒間孔隙的含水飽和度是變化的。沿著肋線的點(diǎn)表示了不同的孔洞孔隙度。對(duì)于孔洞中充滿油的情況,無(wú)論孔洞孔隙度多大,都會(huì)使電阻率指數(shù)降低,而且孔洞孔隙度愈大,電阻率指數(shù)降低愈加明顯,相應(yīng)地也使飽和度指數(shù)降低。圖3顯示的脊線向右延伸的線表示了油潤(rùn)濕,孔洞中充滿水的情況,而粒間孔中的含水飽和度是變化的。圖3的結(jié)果看到,孔洞中充滿水時(shí),電阻率略有增大,飽和度指數(shù)受飽含水的孔洞影響不大。

圖2 φig=0.1時(shí)油潤(rùn)濕孔洞型次生孔隙對(duì)電阻率指數(shù)I的影響

圖3 孔洞中充滿水時(shí)水潤(rùn)濕溶洞型次生孔隙對(duì)電阻率指數(shù)I的影響

3 裂縫形次生孔隙的電導(dǎo)率模型、地層因素和電阻率指數(shù)

Rasmus[19]導(dǎo)出了裂隙孔隙處于均勻粒間孔基質(zhì)巖石中的電阻率關(guān)系。該方程可表示為

式中,φf(shuō)裂縫孔隙體積分?jǐn)?shù);Swf裂縫孔隙的含水飽和度;nf裂縫孔隙的含水飽和度指數(shù);τf裂縫孔隙的彎曲度。

方程(8)是將裂縫與巖石粒間孔看成并聯(lián)導(dǎo)電時(shí)導(dǎo)出的。方程中裂縫或裂縫系統(tǒng)的彎曲度(τf)很難度量。為簡(jiǎn)化計(jì)算,模擬中假設(shè)τf=1,即認(rèn)為電流導(dǎo)通路徑與單位立方體巖塊總長(zhǎng)度相等。裂縫的飽和度指數(shù)也取nf=1,即把裂縫看成開(kāi)放的水體。

3.1 裂縫對(duì)地層因素 F和膠結(jié)指數(shù)m的影響

為研究裂縫對(duì)地層因素 F的影響,方程(8)中的粒間孔含水飽和度Swig和裂縫含水飽和度假設(shè)為1,由此,地層因素的關(guān)系為

其中,采用對(duì) φif、φf(shuō)和 mig的變化,計(jì)算地層因素。圖4給出了裂縫孔隙度對(duì)地層因素的影響。這里的所有情況,都設(shè)裂縫孔隙的含水飽和度為1(Swf= 1)。脊線代表了裂縫孔隙度φf(shuō)=0和粒間孔膠結(jié)指數(shù)mig的情況。由脊線向右下方延伸的肋線表示粒間孔基質(zhì)巖石中存在不同比例的裂縫孔隙。裂縫孔隙中充滿地層水時(shí),裂縫的存在都使地層因素 F小于2,且隨裂縫孔隙度比例增大對(duì)地層因素的影響變得更加明顯。

3.2 裂縫對(duì)電阻率指數(shù)I和飽和度指數(shù)n的影響

圖4 裂縫型次生孔隙對(duì)地層因素 F的影響

方程(8)可用于計(jì)算 Rt,對(duì)給定的φig和φf(shuō),同時(shí)變化Swig和Swf的值,計(jì)算得到的電阻率與方程(9)計(jì)算的R0的結(jié)合,即得到電阻率指數(shù)。圖5給出了基質(zhì)粒間孔隙度 φig=0.05和裂縫孔隙度 φf(shuō)=0.01時(shí),基質(zhì)粒間孔含水飽和度分別為0.09、0.2、0.39和0.51,裂縫含水飽和度變化,裂縫對(duì)電阻率指數(shù)的影響。脊線表示僅有粒間孔的情況,其飽和度指數(shù)為2.0。由脊線放射狀向下延伸的用不同符號(hào)表示的肋線表示了裂縫孔隙中不同含水飽和度時(shí),裂縫對(duì)測(cè)得的電阻率指數(shù)的影響,模擬數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。隨裂縫孔隙中含水飽和度的增大,模擬的電阻率指數(shù)減小,而且基質(zhì)孔含水飽和度愈低,電阻率指數(shù)降幅愈大。圖6給出了基質(zhì)粒間孔隙度 φig= 0.2和裂縫孔隙度φf(shuō)=0.01時(shí),基質(zhì)粒間孔隙度參數(shù)不變時(shí),裂縫對(duì)電阻率指數(shù)的影響。裂縫孔隙的比例較小,且基質(zhì)孔含水飽和度較高時(shí),裂縫孔隙中的水對(duì)電阻率指數(shù)的影響變?nèi)?可以忽略不計(jì)。

圖5 φig=0.05,φf(shuō)=0.01時(shí)裂縫型次生孔隙對(duì)電阻率指數(shù)I的影響

圖6 φig=0.2,φf(shuō)=0.01時(shí)裂縫型次生孔隙對(duì)電阻率指數(shù)I的影響

4 孔洞和裂縫對(duì)地層因素 F和膠結(jié)指數(shù)m影響的物理機(jī)制

方程(8)是用于單獨(dú)描述基質(zhì)粒間孔和孔洞次生孔隙的貢獻(xiàn)而計(jì)算總電阻率的。同樣,方程(1)也用于對(duì)不同粒間孔隙度和裂縫孔隙度的組合計(jì)算總電阻率。在實(shí)驗(yàn)室中和原狀地層的地球物理探測(cè)數(shù)據(jù)中,基質(zhì)粒間孔、孔洞孔隙和裂縫孔隙是無(wú)法區(qū)分的。這樣對(duì)電阻率的解釋只能根據(jù)總孔隙度與總電阻率的響應(yīng)特征來(lái)考慮。另外,在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量中,m值是通過(guò)測(cè)得的總孔隙度確定的最佳擬合值來(lái)求取的。不同深度的實(shí)驗(yàn)室?guī)r樣,其次生孔隙度或次生孔隙比例常常發(fā)生變化,因此,用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最佳擬合得到的膠結(jié)指數(shù)不能正確反映孔隙系統(tǒng)的實(shí)際彎曲度。另外,在實(shí)驗(yàn)分析中,由于都用浸泡的方法使巖樣飽含水,大孔洞總是飽含水的,而在實(shí)際儲(chǔ)層中并非如此。因此,用總孔隙度和實(shí)驗(yàn)測(cè)得的m值計(jì)算總含水飽和度會(huì)產(chǎn)生很大誤差。

圖4給出了裂縫孔隙度對(duì)測(cè)量得到的電阻率的影響。為了定量理解這一影響,設(shè)巖石的粒間孔隙度為5%,則當(dāng)裂縫孔隙度為1%時(shí),總孔隙度為φt=6%,電阻率值為80Ω·m。用m=2和總孔隙度φt=6%計(jì)算得到的含水飽和度Swt=183.3%,要使Swt=100%,必須使m=1.56。注意到,對(duì)所有基質(zhì)粒間孔隙度的范圍,只要存在裂縫孔隙,都將使測(cè)得的電阻率降低,相應(yīng)地,也導(dǎo)致膠結(jié)指數(shù)降低,而且裂縫對(duì)膠結(jié)指數(shù)的這種影響在低粒間孔隙度時(shí)更為明顯。

為了計(jì)算裂縫性儲(chǔ)層中的視膠結(jié)指數(shù)ma,必須直接測(cè)量裂縫孔隙體積。但對(duì)于目前的放射性類(lèi)孔隙度測(cè)量?jī)x(中子或密度)非常困難,因?yàn)槌Ｒ?jiàn)的裂縫儲(chǔ)層中,裂縫和總孔隙度都較低,放射性的統(tǒng)計(jì)起伏和井身結(jié)構(gòu)變化的影響,使測(cè)量孔隙度精度降低。要準(zhǔn)確估計(jì)原狀地層中的裂縫孔隙度,仍需對(duì)儀器和處理解釋方法作更深入的研究工作。

5 孔洞和裂縫對(duì)電阻率指數(shù)I和飽和度指數(shù)n影響的物理機(jī)制分析

在圖2中,Swv=0的肋線是彎曲的,它表示電阻率對(duì)次生孔洞中的油有響應(yīng)。需要注意的是,利用Archie公式和通常的飽和度指數(shù) n=2計(jì)算的總含水飽和度要比給定的電阻率指數(shù)和正確的n值計(jì)算實(shí)際含水飽和度低。最終結(jié)果是計(jì)算得到的飽和度指數(shù)n低于2;而圖1表明,在水潤(rùn)濕的孔洞型巖石中,用總孔隙度計(jì)算的膠結(jié)指數(shù)m大于2.0。這說(shuō)明,次生孔洞的潤(rùn)濕性,對(duì)電阻率指數(shù) I和飽和度指數(shù)n還有不同的影響,使孔洞型儲(chǔ)層含水飽和度的評(píng)價(jià)變得更加復(fù)雜。對(duì)于發(fā)育孔洞型次生孔隙的地層,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的n、m及總孔隙度φt計(jì)算總含水飽和度與實(shí)際地層總含水飽和度之間存在較大誤差,誤差大小主要與粒間基質(zhì)孔隙與孔洞孔隙的大小和相對(duì)比例、兩者的含水飽和度和孔洞孔隙的潤(rùn)濕型有關(guān)。

圖5顯示了裂縫孔隙度 φf(shuō)=0.01和粒間孔隙度φig=0.05時(shí),裂縫孔隙對(duì)電阻率指數(shù)和飽和度指數(shù)的影響。很明顯,在裂縫型儲(chǔ)層中,實(shí)驗(yàn)室或測(cè)井測(cè)得的電阻率指數(shù)對(duì)基質(zhì)中粒間孔的含水體積不敏感,而主要對(duì)次生裂縫孔隙內(nèi)的含水體積敏感。因此,測(cè)得的電阻率指數(shù)和相應(yīng)的飽和度指數(shù)將出現(xiàn)異常低值,這是裂縫性油氣儲(chǔ)層經(jīng)常被誤判或級(jí)別降低的原因。對(duì)于粒間孔很低的天然裂縫儲(chǔ)層,常發(fā)現(xiàn)粒間孔中飽含水,油氣僅存在于次生的裂縫孔隙中。若這種情況出現(xiàn)于近井地帶,那么測(cè)井值僅反映裂縫中的油氣。在實(shí)際工作中,油氣被泥漿濾液沖洗而遠(yuǎn)離井孔,若電阻率測(cè)量的探測(cè)深度大于沖洗帶范圍,且有裂縫孔隙度測(cè)量值,則利用深電阻率可以定量計(jì)算裂縫孔隙中流體含量。

圖6表明,在基質(zhì)孔隙度大于0.2時(shí),地層因素受到裂縫孔隙的影響很小,地層膠結(jié)指數(shù)近似為2.0。若粒間孔含水飽和度很低,而裂縫內(nèi)含水飽和度很高,則用總孔隙度擬合得到的飽和度指數(shù) n會(huì)低于1.0(開(kāi)放水體的飽和度指數(shù))。原狀地層條件下,很可能在這類(lèi)裂縫性儲(chǔ)層中,未侵入帶的裂縫內(nèi)含有油氣,近井地帶的裂縫中存在泥漿濾液。若假設(shè)m=n=2,利用測(cè)井深電阻率計(jì)算的原狀地層含水飽和度是正確的,而測(cè)井淺電阻率裂縫中泥漿濾液的影響,得到的沖洗帶含水飽和度異常高。因此,只利用總電阻率和總孔隙度無(wú)法分別估算裂縫和基質(zhì)粒間孔內(nèi)的含水飽和度Swf和Swig。

6 結(jié) 論

(1)若粒間孔基質(zhì)中存在孔洞型次生孔隙,則電阻率對(duì)存在于孔洞中的流體類(lèi)型相對(duì)不敏感,即電阻率響應(yīng)主要反映粒間孔中的體積水。粒間孔內(nèi)的含水體積結(jié)合粒間孔隙度可以預(yù)測(cè)粒間孔中可產(chǎn)流體的類(lèi)型。在這類(lèi)儲(chǔ)層中,為了利用Archie公式和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的或測(cè)井的電阻率,基于總孔隙度與電阻率擬合得到的膠結(jié)指數(shù)總m大于2。

(2)粒間孔基質(zhì)中存在的孔洞型次生孔隙時(shí),巖石潤(rùn)濕性對(duì)電阻率和飽和度指數(shù)的影響變得更加明顯。實(shí)驗(yàn)室得到的飽和度指數(shù)n隨次生孔隙內(nèi)的含水飽和度變化而變化,而且飽和度指數(shù) n也與由總孔隙度計(jì)算得到的膠結(jié)指數(shù)m不等,體現(xiàn)了孔洞性儲(chǔ)層含油氣性評(píng)價(jià)的復(fù)雜性。

(3)若粒間孔基質(zhì)中存在裂縫型孔隙時(shí),測(cè)得的電阻率會(huì)出現(xiàn)2類(lèi)結(jié)果。在低粒間孔基質(zhì)中,巖石的總電阻率主要受裂縫孔隙中流體的影響;而在高粒間孔基質(zhì)中,巖石的總電阻率受裂縫孔隙影響相對(duì)較小。這類(lèi)儲(chǔ)層中,利用Archie與實(shí)驗(yàn)測(cè)量的電阻率結(jié)合總孔隙度擬合得到的膠結(jié)指數(shù) m總小于2。無(wú)論對(duì)于大比例基質(zhì)粒間孔隙度還是小比例粒間孔隙度,飽和度指數(shù) n都不等于地層膠結(jié)指數(shù)m,且還是裂縫孔隙內(nèi)含水飽和度的函數(shù),這也使該類(lèi)儲(chǔ)層的測(cè)井含油性評(píng)價(jià)變得更為困難。

(4)對(duì)于孔洞和裂縫同時(shí)存在的縫洞型儲(chǔ)層,其電性響應(yīng)特征更加復(fù)雜,數(shù)值模擬結(jié)果的分析也不如單因素直觀。因此,利用成像測(cè)井資料確定次生孔隙類(lèi)型和大致比例將大大改善縫洞型儲(chǔ)層的含油氣性評(píng)價(jià)精度。此外,次生孔隙的潤(rùn)濕性,一方面,使含油氣性定量評(píng)價(jià)變得復(fù)雜,同時(shí),也可以在識(shí)別了次生孔隙類(lèi)型和比例的情況下,為測(cè)井信息判別儲(chǔ)層潤(rùn)濕性提供了可能,該信息有助于優(yōu)化開(kāi)發(fā)措施的選擇。

[1] Kazatchenko E,Markov M,Mousatov A.Joint Modeling of Acoustic Velocities and Electrical Conductivity from Unified Microstructure of Rocks[J].Journal of Geophysical Research,2004,109(10):102-109.

[2] 傅海成,祁新中,趙良孝,等.輪南奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層流體飽和度計(jì)算模型研究[J].測(cè)井技術(shù),2006, 30(1):60-63.

[3] 鄧少貴,王曉暢,范宜仁.裂縫性碳酸鹽巖裂縫的雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)特征及解釋方法[J].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué),2006,31(6):846-850.

[4] 周 波,李舟波,潘葆芝.火山巖巖性識(shí)別方法研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2005,35(3):394-397.

[5] 劉國(guó)全,祝文亮,鄧榮敬,等.碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征測(cè)井評(píng)價(jià)[J].特種油氣藏,2001,8(4):26-29.

[6] 孫建國(guó).阿爾奇(Archie)公式:提出背景與早期爭(zhēng)論[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2007,22(2):472-486.

[7] Brie A,Johnson D L,Nurmi R D.Effect of Spherical Pores on Sonic and Resistivity Measurements[C]∥Trans.of the 26th Annual Logging Symposium,SPWLA,1985,Paper W.

[8] Norris A N,Sheng P,Callegari A J.Effective-medium Theories for Two-phase Dielectric Media[J].Journal of Applied Physics.1985,57(5):1990-1996.

[9] Sen P,Kenyon W E,Takezaki H,et al.Formation Factor of Carbonate Rocks with Microporosity:Model Calculations[J].Journal of Petroleum Science&Engineering,1997,17(2):345-352.

[10]Archie G E.The Electrical Resistivity Log as an Aid in Determining some Reservoir Characteristics[J]. Trans.AIME,1942,146:54-62.

[11]Patnode H W,Wyllie M R J.The Presence of Conductive Solids in Reservoir Rock as a Factor Inelectric Log Interpretation[J].Trans.AIME,1950,189:47-52.

[12]Kazatchenko E and Mousatov A.Estimation of Secondary Porosity for Carbonate Formation Using Core Data:Total Porosity and Formation Factor[C]∥SPE77787 in Annual Technical Conference and Exhibition Transactions:Society of Petroleum Engineering, 2002.

[13]Jeffrey R H.An Introduction to Porosity[J].Petrophysics,2003,44(3):205-212.

[14]Batyrshin I,Leonid S,Kikhil M,et al.Hybrid Method for Porosity Classification in Carbonate Formations [J].Journal of Petroleum Science and Engineering, 2005,47(1):35-50.

[15]Rajan R R,Delaney P.Reconciliation of Log and Capillary Pressure Based Water Saturation in the Fatch Thamama Reservoir[C]∥Trans.of the 32nd SPWLA Annu.Symp.,Miland,TX,1991:Paper UU.

[16]Winn R H.The Fundamentals of Quantitative Analysis of Electric Logs,Symposium on Formation Evaluation[J].Trans.,AIME.,Paper II,1955:321-327.

[17]Focke J W,Munn D.Cementation Exponents in Middle Eastern Carbonate Reservoirs[C]∥Middle East Oil Show,Bahrain,SPE paper 13735,1985:431-442.

[18]Watfa M.Using Electrical Logs to Obtain the Saturation Exponent in the Archie Equation[C]∥Middle East Oil Show,Bahrain,SPE paper 21415,1991:679-688.

[19]Sen P N,Scala C,Cohen M H.A Self-similar Model for Sedimentary Rocks with Application to the Dielectric Constant of Fused Glass Beards[J].Geophysics, 1981,46(5):781-795.

[20]Sen P N.Relation of Certain Geometrical Features to the Dielectric Anomaly ofRocks[J]. Geophysics, 1981,47(9):1714-1720.

[21]Kenyon W E,Rasmus J C.An Improved Petrophysical Evaluation of Oomoldic Lansing-Kansas City FormationsUtilizing Conductivity and Dielectric Log Measurements[C]∥Trans.of the 26th SPWLA Annu.Symp.,Paper UU,1985:341-344.

[22]Wardlaw N C.The Effects of Pore Structure on Displacement Efficiency in Reservoir Rocks and in Glass Micromodels[J].Trans.,AIME,1980,219:134-141.