基于電阻率與自然電位曲線的孔隙度與滲透率解釋方法研究

劉 瑩 （中石油大慶油田有限責任公司第二采油廠地質大隊，黑龍江 大慶163000）

開發(fā)區(qū)的基礎井網完鉆于20世紀60年代，當時只對有效厚度0.5m以上油層的滲透率進行了解釋，而且一些油層的滲透率還存在非絕對值。隨著精細地質研究的不斷深入，儲層參數(shù)不完整，難以滿足油田精細開發(fā)調整的需要。由于基礎井網主要為梯度電阻率和自然電位測井，測井項目相對較少，不能應用目前的儲層參數(shù)解釋模型。因此研究適合基礎井網孔隙度、滲透率參數(shù)的解釋方法，成為急待解決的技術難題，這一問題的解決將為油田開發(fā)后期儲層建模、數(shù)值模擬、剩余油分析、開發(fā)調整方案的編制以及開發(fā)效果的改善和經濟效益的提高等提供可靠的地質依據。

1 方法及原理

孔隙度、滲透率和飽和度是描述儲層物性特征的重要參數(shù)。對于含油儲層，巖性的好壞直接影響到孔隙度和滲透率的大小，巖性變差直接導致孔隙度和滲透率變差，同時含油飽和度也將減小。反映在電性上則表現(xiàn)為電阻率值減小。

由阿爾奇公式：

可以得到：

式中，a為巖性系數(shù)；b為常數(shù)；m為膠結指數(shù)；n為飽和度指數(shù)；R0為該巖石全含水時的電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m；Rt為地層電阻率，Ω·m；φ為孔隙度；I為電阻率指數(shù)；F為地層因子；Sw為含水飽和度；不同的油藏，由于具有不同的巖石物理特性，a、b、m、n的取值也不同。

從公式中可知，儲層電阻率Rt與含水飽和度Sw呈反比，即與含油飽和度So呈正比（So＝100%－Sw），含油飽和度越高，電阻率值越大；而含油飽和度與孔隙度也成正比關系，孔隙度越大，含油飽和度也越高。電阻率曲線在滲透層一般為高值，在泥巖處一般為低值。巖石的滲透性越好，其孔隙度也越大，含油飽和度就越高，電阻率值也越高。因此可以建立孔隙度、滲透率與電阻率的經驗公式。

自然電位測井的依據是井筒中泥漿濾液的礦化度與地層中流體礦化度不同時，將導致離子移動，從而產生電位差。儲層在井壁附近產生自然電位有3種：擴散電位、吸附電位和過濾電位，這3種電位的產生除與泥漿性能、泥漿與地層壓力等有關外，主要受儲層巖性的影響，也就是自然電位曲線的變化與巖性有密切關系。在泥巖處自然電位的異常幅度很小，在滲透性地層中則會出現(xiàn)明顯的負異常，自然電位曲線異常幅度的大小，可以反映儲層滲透性的好壞。隨著巖性的變好，孔隙度和滲透率的增大，自然電位負異常幅度值變大，因此可以用自然電位曲線反演孔隙度、滲透率。

從以上2點可以得出如下結論：從測井原理上講，電阻率曲線和自然電位曲線都能夠比較好的反映出儲層的孔、滲特性。因此，利用該原理，筆者以取心井的孔、滲分析資料和自然電位、電阻率曲線響應特點為基礎，建立孔隙度、滲透率與電阻率和自然電位的對應關系，確定解釋模型，進行物性參數(shù)的反演計算。

2 孔隙度、滲透率解釋模型的確定

首先在開發(fā)區(qū)選取了8口取心井進行巖心數(shù)據的分析處理，然后再根據孔、滲參數(shù)與電阻率和自然電位的相關性建立相應的解釋模型。由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ油層組的沉積特征不完全相同，其巖性特征和物性參數(shù)存在較大差異；特別是表外儲層巖性、物性條件比較差，利用有效厚度層的泥質砂巖孔隙度模型計算孔隙度誤差較大。為了提高儲層參數(shù)解釋的精度，實現(xiàn)精細解釋，筆者按照不同的油層組、不同的油層類型，依據其在地層中孔隙度、滲透率與儲層巖性、含油性及其在電阻率曲線上的不同顯示，分別研究了孔、滲參數(shù)與電阻率和自然電位曲線的關系，并建立了相應的解釋模型。

2.1 表外層孔、滲參數(shù)解釋模型

表外層以Ⅰ油層組為例?？紫抖扰c自然電位和0.45m梯度曲線的相關性比較好，相關系數(shù)分別是0.826和0.856，而與微電位曲線的相關性不好，相關系數(shù)僅為0.093，因此選用自然電位和0.45m梯度兩個參數(shù)回歸了孔隙度的經驗公式。滲透率與孔隙度和自然電位的相關性比較好，相關系數(shù)分別是0.815和0.743，而與0.45m梯度曲線的直接相關性稍差，相關系數(shù)為0.652。由于基礎井網的測井曲線縱向分辨率明顯低于目前的高分辨率測井曲線，因此回歸的相關系數(shù)達到0.7以上，解釋效果較好，所以選擇孔隙度和自然電位兩個參數(shù)來回歸滲透率的經驗公式。同理，Ⅱ和Ⅲ油層組的孔隙度和滲透率也選擇相關性好的參數(shù)來建立模型。各油層組表外層孔、滲參數(shù)計算公式如下：

Ⅰ油層組表外層：

Ⅱ油層組表外層：

Ⅲ油層組表外層：

式中，R045為0.45m梯度電阻率，Ω·m；R0.25為2.5m梯度電阻率，Ω·m；SP為自然電位，mV；φ為孔隙度，%；K為滲透率，μm2；其他為相關系數(shù)。

采用以上解釋模型對參與統(tǒng)計的8口取心井的孔隙度、滲透率進行解釋，并與巖心資料進行對比，結果表明，各油層組表外層孔隙度絕對誤差均小于2.0%；各級滲透率符合率均大于80% （見表1）。

表1 各油層組表外層孔隙度誤差、滲透率符合率統(tǒng)計表

2.2 有效厚度層孔、滲參數(shù)解釋模型

有效厚度層的孔隙度和滲透率解釋模型，以Ⅲ油層組為例?？紫抖扰c自然電位、0.45m梯度曲線及微電極曲線幅度差的相關性都比較好，相關系數(shù)分別是0.883、0.826和0.825，因此選用自然電位、0.45m梯度和微電極幅度差3個參數(shù)回歸了孔隙度的經驗公式。滲透率與孔隙度和自然電位的相關性比較好，相關系數(shù)分別是0.946和0.823，所以選擇孔隙度和自然電位2個參數(shù)來回歸滲透率的經驗公式。同理，Ⅰ和Ⅱ油層組的孔隙度和滲透率也選擇相關性好的參數(shù)來建立模型。各油層組有效厚度層孔、滲參數(shù)計算公式如下：

Ⅰ油層組有效厚度層：

Ⅱ油層組有效厚度層：

Ⅲ油層組有效厚度層：

采用以上解釋模型對參與統(tǒng)計的8口取心井的孔隙度、滲透率進行解釋，并與巖心資料進行對比，結果表明，各油層組有效厚度層孔隙度絕對誤差均小于2.0%；滲透率相對誤差小于50%，小于現(xiàn)測井系列原解釋滲透率60%的相對誤差（見表2）。

表2 各油層組有效厚度層孔隙度、滲透率誤差統(tǒng)計表

3 取心井實例驗證

為了進一步驗證以上解釋模型的準確程度，對未用于模型建立的A1井86個油層進行孔、滲參數(shù)解釋，并與巖心分析數(shù)據進行對比，對比結果表明，各油層組表外層及有效厚度層解釋孔隙度絕對誤差均在1.94%以內；有效厚度層滲透率相對誤差在43.1%以內，表外層滲透率落區(qū)符合率在81.3%以上。即該模型孔、滲參數(shù)解釋結果均達到指標要求，其中孔隙度絕對誤差小于2%，有效厚度層滲透率相對誤差＜50%，表外層滲透率落區(qū)符合率在80%以上。

表3 A1井解釋結果與巖心數(shù)據對比表

4 幾點認識

（1）以自然電位、電阻率曲線響應特點和取心分析資料為基礎，建立儲層孔隙度、滲透率與電阻率和自然電位曲線的對應關系，進行物性參數(shù)的反演計算，建立的解釋方法精度達到了行業(yè)指標要求。

（2）按油層組分別建立有效厚度層和表外層的孔、滲參數(shù)解釋方法，能夠更好地反映目的層測井曲線與儲層參數(shù)之間的關系，解釋結果與實際更加相符。

（3）孔、滲參數(shù)解釋方法實現(xiàn)了儲層參數(shù)的精細解釋，為儲層建模、數(shù)值模擬和精細地質研究提供了更加完整準確的儲層參數(shù)。

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