李鵬飛，黃　誠

(中國石油集團塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

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一種新的估算地層水礦化度的方法

李鵬飛，黃誠

(中國石油集團塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

[摘要]文章描述一種利用地層水的復電阻率頻散特性來估算地層水礦化度的新方法。通過對不同礦化度的地層水進行復電阻率測量實驗，從理論上建立了地層水復電阻率，特征頻率與礦化度之間的某種關系，并可建立相應的量板，從而為理論上快速估算地層水礦化度提供了一定技術支持，同時也為今后應用復電阻率測井估算地層水礦化度，識別油水層等提供了實驗基礎。

[關鍵詞]復電阻率；頻散；礦化度

評價估算地下地層水礦化度的常用方法大致可分為兩種：第一種是較為傳統(tǒng)的方法，即對地下地層水直接進行取樣，然后在實驗室進行分析化驗，從而確定其礦化度；第二種是間接地利用測井曲線(如SP曲線等)進行計算得到。許多學者在地層水礦化度評價方面做了大量實驗研究分析工作，如趙發(fā)展，戚洪彬等人運用地球物理測井方法(綜合測井曲線)對地層水礦化度進行檢測分析[1]；朱命和等人利用電測井曲線計算得到地層水礦化度[2]; 林滿意,馮億年,吳文君等人建立了地下地層水礦化度與視電阻率之間的關系模型[3]；Jesus M. Salazar用自然電位和電阻率測井曲線聯(lián)合模擬和反演的方法估算地層水電阻率和阿爾奇膠結指數(shù)[4]；陳渝，李新等人提出利用原始砂巖巖樣直接求取地層水礦化度的新方法[5]。胡進林，張雙林，胡少華等人利用綜合測井資料從理論上建立了地層溫度，地層水電阻率與等效NaCl礦化度的模型[6].縱觀地層水礦化度的各類檢測及評價方法發(fā)現(xiàn)：對不同礦化度的地層水的復電阻率頻散特性的研究還幾乎沒有涉及，本文正是基于此特性提出一種新的評價估算地層水礦化度的方法，從而為快速識別地層水礦化度提供一定技術支持。

1不同礦化度鹽水溶液的復電阻率測

量實驗

在進行鹽水復電阻率測量實驗之前，配比不同濃度的NaCl溶液以等效不同礦化度地層水，配置的NaCl溶液濃度分別為：1.4 mg/ml, 2.8 mg/ml, 5.6 mg/ml, 28 mg/ml。使用Solartron-1260A(以下簡稱1260A)阻抗分析儀分別對以上配置的不同濃度的NaCl溶液在室溫常壓條件下進行頻率從0.01 Hz～10 k Hz變化總共61個頻點的復電阻率掃頻測量(如圖1)，整個過程使用電腦全自動控制。測量時選用對稱四極測量裝置，即AB供電MN測量的方式，1260A阻抗分析儀利用其函數(shù)信號發(fā)生器為AB兩極提供一定頻率的交流電，然后通過MN端讀取NaCl溶液的阻抗值。為了降低電極自身的極化效應，實驗前對黃銅，紫銅，鋁，不銹鋼，鉑金等不同電極做了測量對比試驗，結果發(fā)現(xiàn)鉑金電極對自身的激發(fā)極化效應影響效果最小，因此本次鹽水復電阻率測量時所有的電極都使用鉑金網不極化電極。測量時M, N兩端盡可能與連接管緊靠。防止長時間測量過程中溶液揮發(fā)掉，改變NaCl溶液濃度，因此測量時注意及時補水及將兩個水槽頂端蓋住。為盡可能地降低干擾和誤差，對同一濃度的NaCl溶液進行至少3次以上的測量，直到相鄰兩次測量結果基本不變且曲線較為光滑穩(wěn)定為止。然后選取一組質量最好的數(shù)據，根據M, N之間的連接管的幾何參數(shù)(長度及橫截面積)將測量阻抗轉換為復電阻率幅值和相位，最終得到一組包括三列的數(shù)據分別是：頻率，復電阻率幅值和相位。

圖1　測量裝置示意圖

2實驗結果及分析

選取實驗數(shù)據最好的一組作圖其結果如圖2，(a)(b)(c)(d)對應的鹽水濃度分別為：1.4 mg/ml, 2.8 mg/ml, 5.6 mg/ml, 28 mg/ml.從圖中可以清晰地看出對同一濃度的鹽水而言復電阻率幅值隨著頻率的增加而逐漸降低(即頻散效應)。整體上隨著鹽水濃度的增加由于導電特性的增強復電阻率幅值降低，但相位峰值增大且向著頻率增大方向移動。通過求取復電阻率幅值相對于頻率的變化率發(fā)現(xiàn)：相位絕對值的大小與復電阻率幅值相對頻率的變化率成正比，即復電阻率幅值相對頻率變化最快處對應的頻率與相位絕對值最大處(相位峰值)所對應的頻率一致(如圖中的藍線)，此頻率稱之為特征頻率。(a)(b)(c)(d)所對應的鹽水濃度，特征頻率及該頻率處對應的復電阻率幅值及相位極值見表1。

表1　鹽水濃度，特征頻率及該頻率

圖2　不同礦化度鹽水的復電阻率及相位變化圖

3估算礦化度

由以上實驗可看出：不同礦化度鹽水(等效地層水)均表現(xiàn)出復電阻率頻散特性，尤其表現(xiàn)在相位的不同。建立鹽水濃度與特征頻率及其復電阻率之間的關系正是估算地層水礦化度的基礎。由本次實驗數(shù)據建立的礦化度與特征頻率的關系如圖3，其中黑線代表特征頻率與鹽水濃度的實際關系曲線，紅線代表兩者關系的擬合曲線，由于篇幅有限，這里只給出一種較簡單的二項式擬合關系(對應圖中的紅線)，如式1：

y=2E-05×x2+0.007 1x+1.467 9

(1)

式中：y為地層水濃度(礦化度)，單位mg/ml；x為特征頻率，單位Hz.該二項式擬合結果顯示R2=0.998 4，說明擬合效果較好。從1式可以看出如果已經知道特征頻率x時，可以求出相應的地層水礦化度，而特征頻率又與復電阻率相對于頻率的最大變化率有關，因此亦可相應建立礦化度與復電阻率之間的某種關系。

圖3　礦化度與特征頻率關系圖

4結語

通過不同礦化度鹽水的復電阻率測量實驗，分析復電阻率頻散特性及其相位峰值的改變可以得到以下幾點認識：

(1)對于不同礦化度的鹽水其復電阻率幅值相對于頻率的變化率與相位絕對值大小成正比復電阻率變化最快處對應相位絕對值最大處(相位峰值)。

(2)隨著礦化度的增加，鹽水復電阻率幅值降低，相位峰值增大且向頻率增大方向移動。

(3)通過本次實驗建立了礦化度與特征頻率之間的關系，亦可建立復電阻率與礦化度之間的某種關系。在實驗數(shù)據充分而精準的情況下可制定關于礦化度，特征頻率及復電阻率變化率之間關系的量板圖，從而為估算地層水礦化度開辟了一種新方法。

在室溫常壓下進行的有關不同礦化度鹽水的復電阻率測量實驗，且配置的不同礦化度鹽水樣品有限，具有一定局限性，但是通過該實驗啟發(fā)了利用地層水復電阻率特性去估算地層水礦化度的思想，從而為理論上快速識別地層水礦化度提供了一定技術支持，同時也為今后應用復電阻率測井估算地層水礦化度，識別油水層等提供了實驗基礎。為了論證該方法的實用性，尚需進行許多其他的研究工作，如配置更多的不同礦化度的鹽水(等效地層水)來參與實驗；盡可能模擬地下地層條件(不同溫度、壓力)進行實驗測量等工作。

參考文獻

[1]趙發(fā)展,戚洪彬,等.地層水礦化度檢測的地球物理測井方法[J].地球物理學進展.2002,17(3):551-558.

[2]朱命和.應用電測井曲線計算地層水礦化度[J].物探與化探.2005,29(1):31-33.

[3]林滿意,馮億年,吳文君.地下水礦化度與視電阻率關系模型的建立[J].人民黃河.2006,28(6):42-43.

[4]Jesus M. Salazar. SPWLA 48th Annual Logging Symposium[C].2007.

[5]陳渝,李新,杜環(huán)虹,等.一種直接求取地層水礦化度的方法[J].測井技術(增刊).2011，35(03):635-637.

[6]胡進林，張雙林，胡少華.利用綜合測井資料計算地下水礦化度方法[J].石油儀器.2012,26(2):64-69.

[中圖分類號]P641.5+4

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)02-0050-02

[作者簡介]李鵬飛(1990-)，男，四川資陽人，主攻方向：油氣資源評價、油氣成藏機理。

[收稿日期]2016-02-26