骨架导电的混合泥质砂岩通用孔隙结合电阻率模型研究

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地 球 物 理 学 进 展
20 卷
a co ndi tion o f fo rmatio n w ater resist ivity bei ng less than rock grain resistivi ty. T w o set s of ro ck sample dat a in di spersed shaly sands and log ging dat a in laminated shaly sands and in lami nat ed and dispersed shaly sands show t hat this model may be applied not only in dispersed shaly sands but also in laminated shaly sands , also can be applied in laminat ed and dispersed shaly sands.
0 引 言
泥质砂岩的低电阻率可能是由于高泥质含量或 骨架导电等因素引起的 , 而高含泥的砂岩中可能同 时含有分散泥质和层状泥质[ 1] . 然而 , 现在应用的多 数电导率模型只适用于分散泥质砂岩或层状泥质砂 岩 , 且骨架不导电 , 如 Poupo n 的层状泥质砂岩电导 率模型[ 2] , Waxman and Smi t s 的分散泥质砂岩电导 率模型 . 这些模型不适用于同时含分散泥质和层 状泥质砂岩解释 , 另外 , 目前应用的模型多为经验模 型 , 并且使用并联导电理论建立模型 , 这使模型的应 用范围受到了一定的限制 , 因此 , 有必要建立一种适 用于骨架导电且同时含分散泥质和层状泥质砂岩解 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. 基于有效介质理论尤其 HB 方 程 , 已建立了一些确定非均匀混合介质含水饱和度 的纯理论模型. 有效介质理论的基础是用于计算混 合物介电性质的麦克斯韦理论 , 1935 年 Brug geman 将这一理论扩展应用到在一种连续相介质中聚集着 分散相的混合物 , 但他假设分散相和连续相都不导 电[ 4] ; 1960 年 H anai 将 Brug geman 理论扩展应用到 分散相 和 连 续 相 都导 电 的 情 况[ 5] ; 1982 、1983 年 Bussi on 提出将 H B 方程用于解决泥质砂岩问题 , 并 给出了含水泥质砂岩及含油气泥质砂岩的 H B 方程 改进形式[ 6] [ 7] . 1995 、1996 年 Berg 根据有效介质理 论将油气和骨 架看作并联的 分散相而水作 为连续 相 , 并考虑了泥质分布形式的影响 , 分别建立了只含 分散或层状泥质情况下用于确定泥质砂岩含水饱和 度的有效介质 H B 电阻率模型 , 但在建立模型过程 中 , 仍使用了并联导电理论 , 此外 , 他没有给出储层 同时含有分散泥质和层状泥质情况下的有效介质通 用 H B 电阻率模型[ 8 , 9] . 1989 年 M ayers 基于 H B 方 程推导中获得的差分方程 , 对加入的每一个包体进 行连续积分 , 从而在不使用并联导电理论条件下 , 分 别建立了只含分散或层状泥质的泥质砂岩电阻率模 型
第 2 0卷 第 3 期 2005 年 9 月(页码 : 747 ～ 756)
地 球 物 理 学 进 展 P ROG RESS IN G EOP H YSICS
V ol. 20 N o. 3 Se p. 2005
骨架导电的混合泥质砂岩通用孔隙 结合电阻率模型研究
宋延杰 , 王秀明 , 卢双舫
Keywords shaly sa nds , disper sed clay , laminated sha le , conducting mat rix g r ains , diffe rential equatio n , w ater satura tion , g ene ralized resistiv ity mode ls
Generalized matrixconducting pore combination resistivity model in laminated and dispersed shaly s Shuangf ang
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Abstract With the o rdinal addition of dispersed clay pa rticles , oil dr ops , conducting matrix g rains , laminated shale to w ater and successive integ ra tion ov er the addition of a single inclusion , generalized matrixco nducting po re combinatio n mo del in lamina ted and disper sed sha ly sands is established. By analy zing effects of pa rameters of the model , we find out tha t sha le distribution larg ely affects w ater saturatio n calculated by the model. Difference be tween the co rrespo nding fo rmation conductiv itie s for the tw o matrix g rain resistivities or the tw o clay par ticle resistivities har dly varies with total wa te r saturatio n , and difference be tw een the cor respo nding for mation co nductivities for the tw o laminated shale resistivities increases as total wa te r saturation increases. T he curv es be tw een for matio n co nductivity and total wa te r saturatio n a re most affected by cementatio n ex po nent o f matrix g rains , while they are least affec ted by cementatio n e xponent o f dispersed clay pa rticles. T he effect of satura tion exponent o n the curves be tw een fo rmation co nductivity and total wa ter satura tion increase s as to tal w ater saturatio n increases. T esting o n ar tificial sample s with co nducting r ock gr ains it prov es that the model can be applied in clayfree poro us rocks w ith co nducting g rains , with
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(1. 大庆石油学院地球科学学院 黑龙江 大庆 163318 ; 2. 澳大利亚科学技术研究院 , A RR C BO BO X 1130 , Techn ology Park , Bent ley , W A 6102 , A ust ralia)
摘 要 在水介质中顺序添加分散粘土颗粒 、油珠 、导电骨架颗粒 、层状泥质 , 并对每 一种成分 进行连续积 分 , 建 立了 一种适用骨架导电及含有分散粘土和层状泥质的泥 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 ; 对应两个不 同粘土颗粒电阻率 或骨架颗 粒电阻率的 地层电导 率之 差 , 几乎与总含水饱和度无关 , 而对应两个不同层状 泥质电 阻率的 地层电 导率之 差 , 随 总含水 饱和度 增大而 增大 ; 骨 架胶结指 数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最大 , 而粘土胶结 指数变化 对地层电导 率与总含 水饱 和度关系曲线的影响最小 ; 饱和度指 数对地 层电 导率与 总含 水饱和 度关 系曲 线的影 响随 总含水 饱和 度的增 大而 减 小 . 通过一组骨架导电的人造岩样的试验 , 表明当地 层水电 阻率 . 小于颗 粒电阻 率时 , 该模 型可以 用于不含 粘土的 骨 架导电的 岩石 . 通过两组分散泥质砂岩岩样实验 测量数 据和一 组层状泥 质砂岩 测井资 料及实 际测井 资料的 计算 , 表 明本文给出的电阻率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 散粘土和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释 . 关键词 泥质砂岩 , 分散泥质 , 层状泥质 , 导电骨架 , 差分方程 , 含水饱和 度 , 通用电阻率模型 中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号 10042903(2005)03 0747 10
收稿日期 200410 10 ; 修回日期 200412 12. 基金项目 黑龙江省自然科学基金“ 低阻油层通用有效介质电阻率模型研究”( TE2005 - 24)资助 . 作者简介 宋延杰 , 男 , 1963 年 6 月生 , 副教授 , 1988 年毕业于大庆石油学院 , 获硕士学位 , 在读 博士研究生 , 主要从事 测井解释 模型 、剩余 油评价技术 、低孔渗储层解释方法 、气层解释方法等研究工作 . 曾获中国石油天然气集团公司科技进步二等奖一 项 , 大庆石油管 理局科技进步二等奖 、三等奖各一项 , 黑龙江省教育委员会科技进步二等奖 、三等奖各一项 ; 获中国石油天然气集 团公司优秀教 学成果一等奖 、三等奖各一项 . 发表研究论文 10 多篇 . ( E mail : syj1963 @263. net)