基于高溫高壓巖電實驗的含水飽和度計算模型

黃濤梅，高 穎

(長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100)

0 前 言

在儲層測井綜合評價中，巖電參數(shù)計算準(zhǔn)確與否尤為重要[1-2]。其中膠結(jié)指數(shù)m值和飽和度指數(shù)n值一直是學(xué)者分析的重點，他們值的變化會影響含水飽和度的計算，從而影響到油氣儲量計算，還會對流體性質(zhì)識別和儲層的客觀評價造成影響[3]。在傳統(tǒng)理論中，m，n主要是受到巖性和孔隙結(jié)構(gòu)的影響，因而在常規(guī)測井解釋中直接將理論值或者巖心測試實驗得到的實驗值用于測井解釋參數(shù)模型的構(gòu)建。但是這兩個參數(shù)不僅僅受到巖性和孔隙結(jié)構(gòu)影響，地層水礦化度，圍壓，溫度這些條件也影響m，n值的確定。而在巖心測試過程中通常是常溫常壓條件，常溫常壓巖電實驗指在地表溫壓條件下進(jìn)行巖電數(shù)據(jù)測量，由于實際地層壓力、溫度與地表壓力、溫度存在較大差異，在常溫常壓條件下得到的巖電參數(shù)不能反映地層真實情況。因此在實驗室中模擬地層高溫高壓條件進(jìn)行巖電實驗，得到的巖電參數(shù)更加準(zhǔn)確，然后結(jié)合實際井計算的含氣飽和度更加接近于地層實際[4-6]。

1 常溫常壓和高溫高壓實驗的分析

如圖1～2所示，是A區(qū)塊A井深度4 327.1 m處的一塊巖心分別在常溫常壓和高溫高壓條件下的

圖1 高溫高壓巖電測試

圖2 常溫常壓巖電測試

巖心實驗數(shù)據(jù)。對比同塊巖心在不同實驗條件下的數(shù)據(jù)，孔隙度、滲透率、地層因素等重要參數(shù)都有較大區(qū)別。

圖3～4為利用A井高溫高壓條件下巖電實驗結(jié)果和常溫常壓條件下巖電實驗結(jié)果制作的地層因素與孔隙度、電阻率指數(shù)與含水飽和度的關(guān)系對比圖。

圖3 地層因素與孔隙度關(guān)系

圖4 電阻率指數(shù)與含水飽和度關(guān)系

由圖3中地層因素與孔隙度關(guān)系擬合確定：高溫高壓條件下，a=1.041 2，m=1.606；常溫常壓條件下，a=0.960 7，m=1.794。

由圖4中電阻率指數(shù)與含水飽和度關(guān)系擬合確定：高溫高壓條件下，b=1.004 9，n=1.743；常溫常壓條件下，b=1.001，n=1.996。

可以看出：高溫高壓和常溫常壓實驗條件下獲得的巖電參數(shù)有較大差異。

2 含水飽和度計算模型

由于A區(qū)儲層電阻率受到泥質(zhì)含量的影響較大，其值明顯低于正常氣層水平，對于含水飽和度的準(zhǔn)確計算有較大影響，因而在計算低滲氣層的含水飽和度時，應(yīng)考慮泥質(zhì)含量的影響，本次在巖電實驗資料的基礎(chǔ)上，采用西門杜公式計算含水飽和度[7-9]：

(1)

式(1)中，Rsh——泥巖電阻率，Ω·m；Vsh——泥質(zhì)含量；其中alfa為經(jīng)驗值，這里取1.5。

當(dāng)利用式(1)計算含水飽和度時，需重新利用式(1)回歸巖電參數(shù)。

由式(1)可得到(Sw=1時Ro=Rt)：

(2)

將式(3)帶入式(2)，根據(jù)阿爾奇公式中得到：

(3)

由式(3)可知，若考慮泥質(zhì)含量的影響，a與m值將與由阿爾奇公式得到的不同。因此需要利用公式(3)重新回歸a值與m值。在這一過程中，各樣品的泥質(zhì)含量用的是實驗室分析的結(jié)果，表1為A地區(qū)A井H3段高溫高壓西門杜公式回歸巖電參數(shù)表。

表1 A區(qū)塊A井H3段高溫高壓西門杜公式回歸巖電參數(shù)

表1中：

利用表1回歸可得出A井H3層段關(guān)系式為：

y=0.924 4φ1.614 1

(4)

表2為A地區(qū)A井H3段西門杜公式回歸巖電參數(shù)表。

圖5 A區(qū)塊A井H3段高溫高壓條件下C2-C1與孔隙度關(guān)系

圖6 A區(qū)塊A井H3段砂巖組常溫常壓條件下C2-C1與孔隙度關(guān)系

表2 A區(qū)塊A井H3段常溫常壓西門杜公式回歸巖電參數(shù)

3 應(yīng)用效果分析

圖7為A井3 494.5～3 528 m深度段測井解釋成果圖，該段結(jié)合氣測結(jié)果、三孔隙度差值等信息，確定為氣層。圖中對利用不同溫壓條件巖電參數(shù)、不同飽和度模型計算得到的含水飽和度進(jìn)行了對比。

由圖7可以看出：原常溫常壓巖電參數(shù)計算得到的含水飽和度明顯偏大；高溫高壓條件計算得到的含水飽和度和巖心密閉取心刻度含水飽和度吻合較好，說明高溫高壓巖電參數(shù)更加適合本地區(qū)。由于該層段泥質(zhì)含量較低，高溫高壓西門杜公式和高溫高壓阿爾奇公式的到的含水飽和度差異并不明顯。

圖8為A井4 320～4 360 m深度段測井解釋成果圖，圖中對利用不同溫壓條件巖電參數(shù)、不同飽和度模型計算得到的含水飽和度進(jìn)行了對比。

圖7 A井3 494.5～3 528 m層段含水飽和度結(jié)果對比

圖8 A井4 320～4 360 m層段含水飽和度結(jié)果對比

由圖8可以看出：典型氣層段中使用高溫高壓巖電參數(shù)計算得到的含水飽和度和束縛水飽和度差別更小，使用高溫高壓巖電參數(shù)計算得到的含水飽和度更為合理；在4 330～4 340 m泥質(zhì)含量較高的層位，泥質(zhì)含量對飽和度影響很大，因此必須考慮泥質(zhì)的影響選擇西門杜模型，圖中顯示西門杜公式計算得到的含水飽和度比阿爾奇公式計算得到的含水飽和度更為合理。

4 結(jié) 論

1)基于高溫高壓巖電參數(shù)，利用變m值西門度公式可有效計算低滲復(fù)雜儲層的含水飽和度，與定m值計算結(jié)果相比，計算結(jié)果更符合DST測試結(jié)論，計算精度更高，與實際情況更相符；

2)泥質(zhì)含量較高時，高溫高壓巖電參數(shù)西門杜公式計算含水飽和度精度更高。