《测井储层评价》第五章 岩石孔隙结构及其物理性质研究

2、问题的理论思考
从岩石物理理论的角度看复杂储层测井油气 评价面临的问题：
（1）孔隙空间小，油气流体的测井响应 不明显。
（2）油层电阻率与饱和度之间不存在 单调函数关系！
（3）经典的Archie模型m、a参数变化范围大！
ص ã² òÒ ØË
10000 1000 100 10 1 0.01
Archie TZ4_C3 YN2_J
0.1
老方法：
1000 1号岩心，Φ =32.11,K=1349.10
10 压汞 NMR
0.1
0.001
100 80 60 40 20 0 Sw，%
0.001 100 80 60 40 20 0 Sw，%
NMR毛管压力曲线与实测毛管压力曲线对比图
Pc
Pc
新方法：
1000 2号岩心，Φ =19,K=6.67
10
1
0.01
0.1
1
Water Saturation
粒间孔隙—裂缝介质电阻率指数与含水饱和度关系
2、Wang & Sharma 提出的理论模型
• 岩石微观孔隙结构模型 • 理论电阻率模型 • 驱替及有效介质电导模型
• 岩石微观孔隙结构模型
rb L
L Crt
rt
r

rb

(rb

rt
) sin(
x ) L
• 理论电阻率模型
完全含水时一个孔喉单元的电导:
孔喉内壁恒存在一层水膜,其电导为:
gf



Rw L 2h(2rb rt rt2 )0.5


2

tan 1
rt (2rb rt
rb rt2 )0.5
1
孔喉半径服从正态分布：
f (r)
2
0.1
1
含水饱和度，Sw
孔喉半径比对岩石电阻率性质的影响
100 rb=2 rb=4 rb=8
10
电阻率指 数，I r
1
0.1
1
含水饱和度，Sw
孔隙半径对岩石电阻率性质的影响
Wang & Sharma 理论模型
不同孔隙结构岩石电阻率性质理论模拟
• 砾岩、溶孔型碳酸盐岩孔隙结构 • 灰、钙质胶结，孔隙不发育的粉、细砂岩 • 分选好、洁净、正常胶结的好物性砂岩 • 泥质砂岩、粉砂岩 • 发育界面孔、微裂隙的岩石
电阻 率指数 ，Ir
100
h=0.005 h=0.01 h=0.03
10
1
0.1
1
含水饱和度，Sw
水膜厚度对岩石电阻率性质的影响
100 Z=3 Z=6 Z=12
10
电阻率指数，I r
1
0.1
1
含水饱和度，Sw
配位数对岩石电阻率性质的影响
100
ra=1 ra=2 ra=6
10
电阻率 指数，Ir
1
R0
gm
含水饱和度:
Sw


Vp
0
f
(r)dr


rd
X nd Xd

Vp
f (r)dr

Vf
rd
f (r)dr
Vp f (r)dr
0
Wang & Sharma 理论模型模拟结果分析
• 水膜厚度对岩石电性的影响 • 孔隙连通性对岩石电性的影响 • 喉道大小对岩石电性的影响 • 孔隙半径均值大小对岩石电性的影响
第三节 岩石孔隙结构及其物理性质研究
一、国内外研究现状 • Rasmus理论模型； • Wang & Sharma 理论模型； • 塔里木。
二、孔低渗储层孔隙结构与岩石物理性质研究设想
1、Rasmus 提出的理论模型
* 粒间孔隙—溶洞双重孔隙介质电导率模型：
Ct

Cb
1

2 v

0.1
1
¿×϶ ¶È
100
Formation Factor
UN44
10
Ghazal UN44
Zarqa
El Toor10
Bentiu-1
Toma S 7
Ben.1&2
Archie
1
0.01
0.1
1
Porosity
苏丹某地区砂岩地层因素与孔隙度关系
100
CH2(C)
YH4(E)
YM701(E)
TZ4(C)
方向四
用水层的测井资料和岩心分析资料分
析研究评价孔隙结构的可能性和方法：
依据：前面介绍的理论模型。
做法：孔隙度—电阻率交绘图； 分析数据点分布与孔隙结 构的关系。
10000
水 水 1000
ص ã² òÒ ØË
层层 测 测 100 井井
• 矿物和结构成熟度低； • 油气、水层判别标准不易确定；
• 非均质性强；
• 油气层定量评价困难；
• 孔隙结构复杂。
• 产液性质与产能评价困难。
2、问题的理论思考
从岩石物理理论的角度看复杂储层测井油气 评价面临的问题：
（1）孔隙空间小，油气流体的测井响应 不明显。
（2）油层电阻率与饱和度之间不存在 单调函数关系！
电阻率指数，Ir
100
1
2
3
10
4
5
1
0.1
含水饱和度，Sw
1
图例说明： 1：砾岩、溶孔型碳酸盐岩 2：灰、钙质胶结，孔隙不发育的粉、细砂岩 3：分选好、洁净、正常胶结的好物性砂岩 4：泥质砂岩、粉砂岩 5：发育界面孔、微裂隙的岩石
不同孔隙结构岩石Ir～Sw关系理论模拟结果
3、塔里木砂岩储层孔隙结构及其 电学性质研究进展
• 大量实验资料表明，砂岩地层电阻率地
层因素（F）与孔隙度（φ）的一般关系
在双对数坐标系中是一个二次函数
• F~φ关系的非线性性质 是由于岩石样品孔隙结构特征的 非均质性质造成的
• 这两个线性函数分别代表 砂岩储层两类孔隙结构特征 所控制的电学性质
网络状孔隙结构
视毛管束状孔隙结构
网络状孔隙结构
（3）经典的Archie模型m、a参数变化范围大！
100
10
电 阻 率，Ω m·
1
0.1
0.01
0
水层 高束缚水油层 中等束缚水油层 中等束缚水油层（10%自由水）
0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24
孔隙度
依南4井电阻率与孔隙度关系理论曲线
• 用储层物性参数可以定性表征 岩石孔隙结构特征，
并可以定量预测岩电参数m，a值。
岩电参数m、a值预测模型
r 1
N
N i 1
Ki
i
2
r

1 N
N i1
Ki
i

r

m 0.808 0.427r 0.154 r
log(a) (1.682 m) /1.085
v ——溶洞孔隙孔隙度； b ——基质孔隙度； Swb ——基质孔隙含水饱和度； SwV ——溶洞孔隙含水饱和度；

——基质胶结指数（实验确定）；
nb ——基质饱和度指数（实验确定）。
1、Rasmus 提出的理论模型
* 粒间孔隙—裂缝双重孔隙介质电导率模型：
Ct

Cw (1 f

40
同 20
R＜6.3
20
60 40 20
孔0
0
0
径
0
1
2
3
4
5
012345
0
1
2
3
4
5
孔
隙
所
占 比 例
100 80 60
depth=2322.58
Depth=2560.39 150
100
depth=2623.7
100 80 60
40
20
50
0
0
40 20
012345
0
1
2
3
4
5
0
0
1
2
3
4
5
如果有核磁测井资料，完全 能够利用核磁测井的T2分布得到 上述的能反映孔隙结构的各个参 数，并由此完善和改进常规测井 的解释方法，为更好地判断油水 层和产能提供可靠的地层孔隙结 构的依据。
Cv Cb Cv 2Cb


1

v

Cv Cb Cv 2Cb


C C S mb nb
b
w b wb
Cv CwSwV
Ct ——（粒间孔隙—溶洞双重孔隙）岩石电导率； Cb ——基质电导率； Cv ——溶洞孔隙介质电导率； Cw ——地层水电导率；
1
T2 B

2
Si Vi

DGTE 2
12
方向二 用核磁共振测井评价孔隙结构：
华北油田成功的实例！
核磁计算成果与毛管压力资料计算成果对比图
depth=2319
depth=2321.14
depth=2322.02
120
100
100
100
80
80
80 60
不 40
R＜0.63
R＜16
60
10
1
0.01
0.1
1
¿× ϶ ¶È
双重孔隙介质地层因素与孔隙度关系（Rasmus 模型）
10000
1000
ص ã² òÒ ØË