陳春宇，梁利喜，劉向君，楊超，張永清

（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

0 引 言

在以Archie公式為核心的儲(chǔ)層含油氣飽和度評(píng)價(jià)方法中，巖電參數(shù)a、b、m、n是計(jì)算儲(chǔ)層含油氣飽和度的基礎(chǔ)[1－6]。其中飽和度指數(shù)n變化規(guī)律的研究一直是巖石物理學(xué)家和測井解釋分析家所關(guān)注的問題。圍壓是影響阿爾奇參數(shù)的重要因素，圍壓對(duì)飽和度指數(shù)n的影響研究也是學(xué)者們一直探尋的問題。王建等[7]學(xué)者做了油驅(qū)水條件下圍壓對(duì)砂巖飽和度指數(shù)的影響實(shí)驗(yàn)，得出了飽和度指數(shù)n隨圍壓增加逐漸減小的結(jié)論；向丹等[8]在對(duì)川西洛帶淺層氣藏巖電參數(shù)模擬研究中也得到了隨圍壓的增加飽和度指數(shù)n逐漸減小的規(guī)律。趙文杰等[9]人在對(duì)砂巖油驅(qū)水條件下圍壓對(duì)飽和度指數(shù)n的影響研究中，得出了飽和度指數(shù)n隨圍壓的增加而增大的結(jié)論。相對(duì)砂巖而言，碳酸鹽巖具有孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前針對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層開展圍壓對(duì)電阻率和飽和度指數(shù)影響的研究較少。本文對(duì)取自川西飛仙關(guān)和石炭系地層井下巖心開展了模擬地層條件的巖電實(shí)驗(yàn)，研究了圍壓對(duì)低孔隙度低滲透率碳酸鹽巖電阻率及飽和度指數(shù)的影響。

1 孔隙結(jié)構(gòu)特征及地層水特性

1.1 巖心孔隙結(jié)構(gòu)特征及孔隙度

實(shí)驗(yàn)巖心為3組。第Ⅰ組選自飛仙關(guān)地層，巖心非常致密，巖心裂縫和孔洞欠發(fā)育，孔隙度分布范圍為0.65%～1.00%；第Ⅱ、Ⅲ組均選自石炭系地層，巖心裂縫和孔洞較發(fā)育，孔隙度范圍為2.60%～6.80%。各組巖心孔隙度見表1。

表1 巖心孔隙度

1.2 地層水特性

根據(jù)原始地層水分析資料配制3組巖心相對(duì)應(yīng)的模擬地層水，其特征參數(shù)見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)?zāi)M地層水特征參數(shù)

2 圍壓對(duì)巖心電阻率的影響及影響機(jī)制

2.1 圍壓對(duì)巖心電阻率影響規(guī)律

選取典型的溶洞和裂縫發(fā)育的Ⅱ-113、Ⅱ-116巖心和溶洞欠發(fā)育的Ⅱ-76巖心。在巖心孔隙度和地層水特性分析基礎(chǔ)上建立了各組巖心不同含水飽和度，進(jìn)行不同圍壓下的電阻率測試分析，通過試驗(yàn)研究分析對(duì)比這2類不同孔隙結(jié)構(gòu)碳酸鹽巖巖心在不同圍壓和飽和度下的電阻率變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中所得到的圍壓對(duì)電阻率影響規(guī)律見圖1至圖3。

對(duì)比分析圖1至圖3可知，由于溶孔、裂縫發(fā)育，孔隙度較大，巖心Ⅱ-113和Ⅱ-116在不同飽和度下的電阻率普遍比巖心Ⅱ-76低很多。巖心Ⅱ-113、Ⅱ-116在低飽和度時(shí)電阻率大約為Ⅱ-76的1／10，高飽和度點(diǎn)電阻率大約是Ⅱ-76的1／5～1／3。巖心在同一飽和度下其電阻率隨施加的圍壓變化而變化。在低含水飽和度階段時(shí)其電阻率隨所施加的圍壓增大而減??；在巖心中含水飽和度階段時(shí)，巖心電阻率隨圍壓增大而先減小再略微增大；在巖心高含水飽和度階段時(shí)，巖心電阻率隨所加圍壓增大略微增大，對(duì)于溶孔、裂縫發(fā)育的Ⅱ-113、Ⅱ-116巖心這一特征更為明顯。

巖心在不同飽和度狀態(tài)下，其電阻率隨飽和度的增加而降低。大多數(shù)巖心含水飽和度小于50%時(shí)，隨著含水飽和度的增加其電阻率下降幅度較大。巖心含水飽和度大于50%時(shí)，隨著含水飽和度的增加其電阻率下降幅度較小。

2.2 圍壓對(duì)巖心電阻率影響機(jī)制分析

碳酸鹽巖孔隙空間分布具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，在低含水飽和度階段，巖心內(nèi)部孔隙和孔洞中的地層水量少且相對(duì)比較分散，故連續(xù)性差。隨著圍壓增加，原本孤立的孔隙空間被壓縮，分散的少量地層水變得相對(duì)連續(xù)，增加了巖心中導(dǎo)電通路，故該階段電阻率隨圍壓增大而減小。

在中含水飽和度階段，巖心孔隙和縫洞飽和的地層水逐漸增多。隨圍壓增加巖心中飽和水先由于孔隙空間進(jìn)一步壓縮而匯集，巖心電阻率減小，但減小幅度降低；再隨圍壓增大巖心中裂縫逐漸閉合及孔洞空間繼續(xù)壓縮，使得巖心中少量地層水被擠壓溢出，巖心部分喉道被截?cái)?，?dǎo)致一些電流通道被截?cái)啵孰娮杪试黾印?/p>

在高含水飽和度階段，巖心中地層水量大且非常連續(xù)，隨圍壓增加，初期電阻率基本保持不變，隨著飽和地層水不斷溢出和部分孔隙喉道被截?cái)?，巖心電阻率逐漸增加，圍壓越大增加的幅度越小，該現(xiàn)象與砂巖實(shí)驗(yàn)規(guī)律相吻合。

3 圍壓對(duì)飽和度指數(shù)n的影響

基于阿爾奇理論，利用不同含水飽和度下的電阻率實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到了各圍壓下的飽和度指數(shù)n。飽和度指數(shù)n與圍壓呈指數(shù)關(guān)系且相關(guān)性較好（見圖4至圖6）。

（1）隨圍壓增大，不同地層不同孔隙結(jié)構(gòu)的3組碳酸鹽巖巖心均表現(xiàn)出相同規(guī)律，即飽和度指數(shù)n逐漸減??；圍壓越大，飽和度指數(shù)n減小的幅度越小。

圖6 第Ⅲ組巖心飽和度指數(shù)隨圍壓變化圖

（2）從數(shù)據(jù)分析得知，3組巖心孔隙度關(guān)系為φⅠ＜φⅡ＜φⅢ；飽和度指數(shù)n大小關(guān)系為nⅠ＞nⅡ＞nⅢ。即相同圍壓下，低孔隙度低滲透率碳酸鹽巖孔隙度越大，飽和度指數(shù)n越小。

4 結(jié) 論

（1）低孔隙度低滲透率碳酸鹽巖在低飽和度階段電阻率隨圍壓的增加而減??；中含水飽和度階段，隨著圍壓的增大電阻率先減小再略微增加；在高飽和度階段，電阻率隨圍壓增加略微增大。

（2）圍壓相同條件下，低孔隙度低滲透率碳酸鹽巖孔隙度越大，飽和度指數(shù)n越小。

（3）隨圍壓增加，飽和度指數(shù)n減小，且隨圍壓增大，飽和度指數(shù)變化幅度降低。

[1]羅娜.阿爾奇公式數(shù)值分析及其意義[J].石油學(xué)報(bào)，2007，28（1）：111-114.

[2]王克文，孫建孟，關(guān)繼騰，等.儲(chǔ)層巖石電性特征的逾滲網(wǎng)絡(luò)模型[J].石油學(xué)報(bào)，2007，28（1）：101－106.

[3]張明祿，石玉江.復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)砂巖儲(chǔ)層巖電參數(shù)研究[J].測井技術(shù)，2005，29（5）：446－448.

[4]傅愛兵，王善江，張豆娟，等.含水飽和度指數(shù)n值計(jì)算方法探討[J].測井技術(shù)，2007，31（5）：438－440.

[5]王克文，孫建孟，關(guān)繼騰.兩相流下巖石電性的三維網(wǎng)絡(luò)模型模擬[J].測井技術(shù)，2005，29（4）：289－292.

[6]鄭慶林，王鈺森，趙雨.低孔隙度條件下阿爾奇含水飽和度解釋模型改進(jìn)[J].測井技術(shù)，2006，30（1）：57－59.

[7]王建，呂成遠(yuǎn).地層條件下巖石電性特征實(shí)驗(yàn)研究[J].石油勘探與開發(fā)，2004，31（1）：113－115.

[8]向丹，張?bào)?，黃大志.川西洛帶淺層氣藏巖電參數(shù)模擬研究[J].天然氣工業(yè)，2005，25（8）：18－20.

[9]趙文杰，李厚裕.飽和度歷史、圍壓和潤濕性對(duì)飽和度指數(shù)的影響[J].國外測井技術(shù)，1997，12（6）：16－22.