低孔隙度低渗透率泥质砂岩储层中胶结指数m和饱和度指数n的计算和应用

第 34 卷 第2期
2010 年 4 月
ห้องสมุดไป่ตู้
测 井 技 术
WELL LO GGIN G TECHNOLO GY
Vol. 34 No . 2 Ap r 2010
文章编号 :100421338 ( 2010) 0220108207
低孔隙度低渗透率泥质砂岩储层中胶结指数 m 和 饱和度指数 n 的计算和应用
J IA Zili 1 , C H EN Wenwu2 , FAN G Yujin2 , ZHOU Hongyan2 , GON G Xuecheng2 , S H EN Jinso ng3
(1. China Universit y of Geo sciences , Beijing 100083 , China ; 2. Tuha Oilfield Company , Pet roChina , Shanshan , Xinjiang 838202 , China ; 3. China Universit y of Pet roleum , Beijing 102249 , China )
Computation of the Formation Cementation Factor m and the Saturation Exponent n and Its Application to Shaly Sand Formation with Low Porosity and Low Permeabil ity
Abstract : When t he Archie equatio n is applied to co mp utatio n of t he water sat uratio n in shaly sand formatio n wit h low poro sit y and low permeabilit y , p ro blems in accurate p redictio n of t he ce2 ment factor m and t he sat uratio n expo nent n are co mmo nly enco untered , because of t he limited experimental co nditio ns and t he parameter dist ributio n f ro m which t he Archie equatio n was de2 rived. In fact , t he Archie equatio n o nly acco mmo dates t he clean sand formatio n which holds me2 dium to high poro sit y and t he fluid in it must be ho mogeneo usly dist ributed. For shaly sand for2 matio n of low poro sit y and low permeabilit y , it holds co mplex and poo rly co nnected po re space , and t he fluid in it is usually sat urated inho mogeneo usly , t he coefficient s m and n in Archie equa2 tio n can not be evaluated accurately. Co mmo nly , t he coefficient s m and n determined by co nven2 tio nal statistical met hods vary wit h t he formatio n poro sit y and t he water sat uratio n , t herefore re2 sulting in an inaccurate hydrocarbo n sat uratio n derived f ro m t he well lo gging resistivit y. Accord2 ing to t he mat h2p hysical bo undary co nditio n and t he geological character of t he shaly sand forma2 tio n of low poro sit y and low permeabilit y , analyzed are t he characteristics of t he variatio n of t he coefficient s m and n t hro ugh t he geological p rocess and t he pet rop hysical alteratio n of t he reser2 voir rock. The percolatio n t heory has been used to explain t he varying p rocess , and established
0 引 言
Archie [ 1 ] 公式只适用于中高孔隙度的纯砂岩储
1 低孔隙度低渗透率储层 Archie2 Winsauer( A2W) 公式中 a 和 m 的意义
在压实和胶结较好的低孔隙度低渗透率储层 中 ,存在一定比例的非连通孔隙 ,在 100 %含水地层 中 ,若定义连通孔隙的地层水体积分数为电流导通 孔隙所占的比例 ,即 β ( 1) θ c = <- < β 式中 , θ 分别是 c 为连通孔隙内的地层水体积 ; < 和 < 岩石总孔隙度和孔隙中不导电的孔隙度 。 将纯含水地层电导率σ 0 用地层水电导率σ w 标 准化 ,得到地层电阻率因素 F 的倒数 f = 1/ F , 称 f 为地层电导率因素 。利用 Archie 的 Nacatoch 砂岩 的岩电实验数据的 f 值与线性刻度的孔隙度作交 会 [ 1 ,13 ] ( 见图 1 ) 。图 1 中看到 , f 随孔隙度增大表 现更大的增加速率 。
贾自力1 , 陈文武2 , 房育金2 , 周红燕2 , 公学成2 , 沈金松3
(1. 中国地质大学 , 北京 100083 ; 2. 中国石油股份有限公司吐哈油田分公司鄯善采油厂 ,
新疆 鄯善 838202 ; 3. 中国石油大学 , 北京 102249) 摘要 : 低孔隙度低渗透率储层的孔隙结构复杂 ,连通性较差 ,孔隙中流体分布不均匀 ,Archie 公式中系数 m 、 n 的确 定存在较大误差 。由传统统计分析方法求取的 m 和 n 参数会随孔隙度和含水饱和度的不同变化 ,使测井电阻率计 算的含油气饱和度精度降低 。从数学物理边界条件和低孔隙度低渗透率储层的地质特征出发 ,分析了低孔隙度低 渗透率储层中胶结指数 m 和饱和度指数 n 的变化特征 。从储层岩石的地质作用和岩石物理变化过程探讨低孔隙 度低渗透率储层中地层胶结指数 m 随孔隙度变化的一般规律 ,并用渗滤门限理论 ( PP T T) 解释这一变化过程 ,建立 了地层胶结指数 m 和饱和度指数 n 的准确计算方法 。应用新参数对应的饱和度关系对 QL 油田不同水淹程度的 2 口井进行了处理解释 ,获得了良好的效果 。 关键词 : 测井解释 ; 泥质砂岩 ; 阿尔奇公式 ; 含水饱和度 ; 岩石电阻率 ; 地层胶结指数 ; 饱和度指数 中图分类号 : P631. 84 文献标识码 : A
are t he calculatio n met ho ds for t he coefficient s m and n . The sat uratio n equatio n wit h newly de2 termined coefficient s m and n has been applied to t wo bo reholes in o ne of t he reservoir s in QL oil2 field , West China. Co mpariso n of t he calculated result wit h t he core experimental data shows t hat o ur new result is quite co nsistent wit h t he core analysis data , it validates t he efficiency of t he newly developed met hod. Key words : lo g interp retatio n , shaly sand , Archie equatio n , water sat uratio n , rock resistivit y , formatio n cementatio n facto r , water sat uratio n expo nent
层 ,在低孔隙度低渗透率储层和许多注水开发后期 的水淹层中遇到了巨大挑战 [ 223 ] , 而且 , 该经验关系 的物理机制仍没有为人们完全认识和理解 [ 425 ] 。 Bussian [ 6 ] 通过物理模拟实验研究了球形颗粒 堆积介质模型的电导率响应 ,J in 等 [ 7 ] 用数学模拟研 究了电导率 - 孔隙度 - 饱和度关系 , 他们都试图将 Archie [ 1 ] 的实验公式扩展到一般孔隙性地层 。对于 Archie 公式的地层胶结指数 m , 其物理意义和所支 配的物理规律仍没有统一的认识 [ 8 ] 。正是这种物理 机制的缺失 , Archie 公式一直难于在类似低孔隙度 低渗透率等复杂储层中取得好的应用效果 。20 世 纪 50 年代 , Winsauer 等[ 9 ] 发现对于类似的海湾砂 岩分析数据 , Archie 公式不能成立 , 他们提出了 F = a <- m 的 Archie2Winsauer 公式 [ 9 ] , 其中 a 不必等 于 1 。然而 ,随着该公式的应用范围扩大 , 出现愈来 愈多不适用的例子[ 10 ] 。同样 ,Archie 公式[ 1 ] 中的地 层饱和度指数 n 也表现出复杂的变化特征 。尤其在 低孔隙度低渗透率储层中 , 含水饱和度指数 n 对孔 隙度或含水饱和度的依赖性[ 11 ] ,至今仍没有明确的 解释[ 12 ] 。 本文从低孔隙度低渗透率储层电性响应特征的 分析出发 , 以数学2物理边界条件为基础 , 研究低孔 隙度低渗透率储层导电性行为和地层胶结指数 m 与饱和度指数 n 的变化特征 ,提出了新的求取方法 。 首先 , 分析了 Archie2Winsauer 公式中拟合系数 a 与 b 的实用意义 。其次 , 从储层岩石的沉积和成岩 作用过程分析了低孔隙度低渗透率泥质砂岩储层 中 , m 随孔隙度变化和 n 随岩石含水饱和度变化的 地质2地球物理机制 。针对 m 和 n 的变化特征 , 建 立了 m 和 n 的有效计算方法 。最后 , 用西部 QL 油 田不同水淹状况的 2 口井岩电实验分析数据 , 检验 了方法的应用效果 。