張 菲,李秋政,陳同飛,蔣阿明

(中國(guó)石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

SHW地區(qū)阜三段砂巖儲(chǔ)層變參數(shù)巖電研究

張 菲,李秋政,陳同飛,蔣阿明

(中國(guó)石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

根據(jù)SHW地區(qū)巖電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，討論Archie公式中m、n變化對(duì)含水飽和度的影響。結(jié)果顯示，m變化對(duì)飽和度影響較大，特別對(duì)低孔儲(chǔ)層影響更甚，而n變化對(duì)飽和度影響遠(yuǎn)小于m，因此m的選取對(duì)飽和度的解釋至關(guān)重要。鑒于SHW地區(qū)受泥質(zhì)、灰質(zhì)影響，含油砂巖儲(chǔ)層巖性多樣、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研究不同巖性砂巖儲(chǔ)層的m分布特征，得出相同巖性儲(chǔ)層m與孔隙度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下呈線性正相關(guān)，而不同巖性砂巖儲(chǔ)層的m與孔隙度關(guān)系表現(xiàn)出趨勢(shì)線斜率不同?；谝陨险J(rèn)識(shí)，建立不同巖性砂巖儲(chǔ)層的巖電參數(shù)解釋模型，實(shí)現(xiàn)變參數(shù)解釋油層含油飽和度，提高解釋精度，在實(shí)際應(yīng)用中取得顯著效果。

Archie公式 巖電參數(shù) 飽和度 砂巖儲(chǔ)層

在利用電阻率測(cè)井資料評(píng)價(jià)砂巖儲(chǔ)層飽和度時(shí)，Archie公式仍然是應(yīng)用最廣泛的公式之一。Archie公式中巖電參數(shù)a、b、m、n值的選擇對(duì)飽和度的計(jì)算結(jié)果具有極其重要影響，這些參數(shù)通常由實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，擬合回歸的參數(shù)往往是固定值。但在油田實(shí)際開發(fā)過(guò)程中，因儲(chǔ)層巖性、孔隙結(jié)構(gòu)、地層水礦化度、地層溫度等多因素影響，巖電參數(shù)并不是固定值。已有很多專家學(xué)者針對(duì)這些影響因素進(jìn)行大量研究，提出對(duì)Archie公式進(jìn)行參數(shù)修正或模型改進(jìn)使其適用于各種儲(chǔ)層[1-5]。

研究區(qū)位于蘇北盆地高郵凹陷北斜坡帶，阜寧組阜三段儲(chǔ)層埋深1 500～3 000 m，埋深跨度大。含油砂巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，包括細(xì)砂巖、粉砂巖、含泥粉砂巖、含灰粉砂巖等多種類型。儲(chǔ)層孔隙度分布范圍5%～35%，滲透率(0.02～1 860)×10-3μm2，低孔低滲、中孔低滲、中孔中滲等儲(chǔ)層均有發(fā)育。地層水礦化度主要分布在20 000～30 000 mg/L范圍內(nèi)，地層水電阻率在0.09～0.11 Ω·m之間，變化范圍不大。針對(duì)SHW地區(qū)含油儲(chǔ)層巖性多樣、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，測(cè)井解釋過(guò)程中選取合適的a、b、m、n值，對(duì)準(zhǔn)確求取儲(chǔ)層含油飽和度是至關(guān)重要的。本次研究基于Archie理論公式，分析m、n變化對(duì)含水飽和度的影響，提出SHW地區(qū)不同巖性砂巖儲(chǔ)層的變巖電參數(shù)確定方法，在飽和度評(píng)價(jià)的實(shí)際應(yīng)用中取得良好效果。

1 m、n對(duì)含水飽和度的影響

1942年，Archie提出了將巖石電阻率與巖性、孔隙度和含水飽和度聯(lián)系起來(lái)的兩個(gè)響應(yīng)方程，表達(dá)式為：

F=Ro/Rw=a/φm

(1)

I=Rt/Ro=b/Snw

(2)

式中，a為巖性系數(shù)；b為系數(shù)，大多數(shù)接近于1；m為孔隙指數(shù)，無(wú)因次；n為飽和指數(shù)，無(wú)因次；F為地層因素，無(wú)因次；φ為有效孔隙度，小數(shù)；Ro為100%含水純巖石電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m；Rt為含油氣巖石電阻率，Ω·m；I為地層電阻率增大系數(shù)，無(wú)因次；Sw為含水飽和度，小數(shù)。

(1)、(2)兩式聯(lián)立，得含水飽和度計(jì)算公式：

(3)

a與m、b與n是相互制約的，a大m小，b大n小，但實(shí)際a、b表示巖性系數(shù)，不具有特定的物理意義，對(duì)飽和度的影響遠(yuǎn)沒(méi)有m、n大。一般令a=1，

b=1，研究分析m、n變化對(duì)含水飽和度的影響。

m表示孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，主要與巖性、巖石結(jié)構(gòu)、巖石構(gòu)造等地層因素有關(guān)。在Archie公式中，m的變化對(duì)含水飽和度有什么影響？假設(shè)m變化±Δm時(shí)，含水飽和度為S′w，那么由于m變化導(dǎo)致的含水飽和度誤差ΔSw為[6]：

ΔSw=S′w-Sw

(4)

式(4)中，ΔSw與n、Δm以及φ有關(guān)，若n=1.8(SHW地區(qū)n在1.6～2.2之間)，φ在5%～35%之間變化。當(dāng)m變化Δm時(shí)，S′w大于Sw，ΔSw為正差異，反之m變化-Δm時(shí)，ΔSw為負(fù)差異。

隨著Sw增加，ΔSw增大，且φ越低ΔSw變化越大(圖1)。當(dāng)m的誤差為±0.1，Sw在20%～60%之間時(shí)，對(duì)于φ≥15%的儲(chǔ)層，ΔSw分布范圍在1%～7%，含水飽和度誤差相對(duì)較?。粚?duì)于φ<15%的低孔儲(chǔ)層，ΔSw分布范圍在3%～10%，含水飽和度相比中高孔儲(chǔ)層誤差增大，說(shuō)明m的誤差對(duì)低孔儲(chǔ)層含水飽和度確定影響更甚。當(dāng)m的誤差為±0.2，同樣Sw在20%～60%之間，φ≥15%的儲(chǔ)層ΔSw分布范圍在3%～14%，φ<15%的儲(chǔ)層ΔSw分布范圍在6%～24%，說(shuō)明不論是中高孔還是低孔儲(chǔ)層，其計(jì)算的含水飽和度誤差基本大于5%，影響較大，不符合儲(chǔ)量計(jì)算飽和度誤差小于5%的要求。

(a)Δm=0.1(b)Δm=0.2

圖1 基于m值變化的計(jì)算含水飽和度誤差

飽和指數(shù)n主要同巖性、油氣在孔隙中的分布與連通情況、油氣與地層水間的表面張力以及巖石的潤(rùn)濕性等有關(guān)。n的變化對(duì)Sw取值會(huì)有多大影響？同理，當(dāng)n變化±Δn時(shí)，含水飽和度為S′w，由于n變化導(dǎo)致的含水飽和度誤差ΔSw為：

ΔSw=S″w-Sw

(5)

n取值在1.6～2.2之間，當(dāng)n變化Δn時(shí)，S″w大于Sw，ΔSw為正差異，n變化-Δn時(shí)，ΔSw為負(fù)差異。假設(shè)誤差Δn為0.2，Sw在0～100%之間變化時(shí)，隨著n值增大，ΔSw逐漸減小。對(duì)于相同n，隨著Sw從0至100%的變化，ΔSw先增大后減小，當(dāng)Sw在20%～60%之間，ΔSw變化最大，但即使是最大的誤差值也不超過(guò)5%。因此，盡管n也受到諸多因素影響，但相比m來(lái)說(shuō)，n的變化對(duì)含水飽和度的影響是較小的。

2 SHW地區(qū)巖電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.1F-φ關(guān)系與孔隙指數(shù)m的確定

(6)

(2)粉砂巖，F(xiàn)與φ相關(guān)性很好，因此即使φ從14%變化到27%，m取值都在2.0左右。

(3)含泥粉砂巖，m值變化范圍1.6～1.9，m與φ線性關(guān)系較明顯，隨φ的增大m值增加，即：

m=1.586 8φ+1.479 7

(7)

(4)含灰粉砂巖：φ<15%，低孔低滲儲(chǔ)層，m值變化范圍1.6～2.0，m與φ的關(guān)系表示為：

m=3.356 8φ+1.490 9

(8)

上述m與φ關(guān)系是在有限實(shí)驗(yàn)資料下擬合的經(jīng)驗(yàn)公式，適用于一定的孔隙分布范圍，且具有地區(qū)性。

2.2I-Sw關(guān)系

SHW地區(qū)測(cè)量的96塊巖石樣品，b值分布范圍0.924～1.101，平均為0.994，接近1。細(xì)砂巖、粉砂巖、含泥粉砂巖的I-Sw數(shù)據(jù)分布集中，雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上呈線性分布，單一相同巖性的數(shù)據(jù)點(diǎn)基本表現(xiàn)為一直線，直線斜率對(duì)應(yīng)飽和指數(shù)n(圖4)。細(xì)砂巖n為1.621 4；粉砂巖和含泥粉砂巖n在1.8左右；含灰粉砂巖I-Sw數(shù)據(jù)相對(duì)分散一些，n值平均2.223 6。一般來(lái)說(shuō)，隨著巖石固結(jié)程度增加，飽和指數(shù)n值也增大，如n從固結(jié)砂巖1.5增加到致密砂巖的2.2等[8]。SHW地區(qū)從細(xì)砂巖、粉砂巖、含泥粉砂巖到含灰粉砂巖儲(chǔ)層，固結(jié)程度由疏松至致密，n由小到大，符合變化特征。

圖4 含水飽和度與電阻增大率關(guān)系

2.3 巖電參數(shù)的確定

通過(guò)以上巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立了SHW地區(qū)阜三段儲(chǔ)層的巖電參數(shù)(表1)。在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)過(guò)程中，按照儲(chǔ)層不同巖性、不同孔隙分布范圍選擇可變的巖電參數(shù)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層飽和度。

3 應(yīng)用效果分析

應(yīng)用上述巖電參數(shù)計(jì)算含水飽和度首先需要判斷儲(chǔ)層巖性，SHW地區(qū)不同巖性含油儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)特征較明顯。如細(xì)砂巖、粉砂巖具有低GR(<70 API)、高Rt(≥5 Ω·m)、高AC(≥280 μs/m)、SP幅度大等特征，含泥粉砂巖具有中低Rt(≥3Ω·m)、中低AC(≥265 μs/m)，中高GR(70～100 API)等特征，而含灰粉砂巖具有高Rt(>6 Ω·m)、低AC(245～260 μs/m)，SP幅度較小等特征。

A井是1口取心井，取心井段為含泥粉砂巖與泥巖互層，砂巖孔隙度主要分布在21.8%～25.7%，泥質(zhì)含量12.8%～24.7%，均值17.2%，儲(chǔ)層含泥重，從巖性和孔隙度分布來(lái)看，儲(chǔ)層含水飽和度的計(jì)算可選擇含泥粉砂巖的巖電參數(shù)(圖5)。5、6、7號(hào)層測(cè)井解釋的含水飽和度41.2%～47.6%，與巖心分析含水飽和度40.4%～43.4%相比，兩者趨勢(shì)基本一致，平均誤差在0.8%～4.7%(表2)，說(shuō)明計(jì)算含水飽和度采用的巖電參數(shù)是合適的。

圖5 A井測(cè)井解釋成果

若同一口井存在不同巖性的含油儲(chǔ)層，其解釋飽和度也需要選擇不同的巖電參數(shù)。B井3、4、7、8、12號(hào)層投產(chǎn)日產(chǎn)油11.1 t，是純油層，從測(cè)井曲線上判斷，3、7、8號(hào)層的Rt低值，3～5 Ω·m，自然伽馬60～64 API，相比于12號(hào)層純砂巖55 API高一些，判斷儲(chǔ)層為含泥粉砂巖。計(jì)算的泥質(zhì)含量曲線上也顯示，3、7、8號(hào)層泥質(zhì)含量均大于10%。因此測(cè)井解釋含油飽和度時(shí)，對(duì)4、12號(hào)層采用粉砂巖的巖電參數(shù)，含油飽和度65%左右；而3、7、8號(hào)層采用含泥粉砂巖的巖電參數(shù)，含油飽和度40%～55%，若仍采用粉砂巖的巖電參數(shù)解釋，7、8號(hào)含油飽和度只有20%～30%，解釋結(jié)果明顯偏低。

4 結(jié)論

(1)Archie公式中孔隙指數(shù)m的變化對(duì)含水飽和度有較大影響，對(duì)低孔儲(chǔ)層影響更甚，飽和指數(shù)n的變化對(duì)含水飽和度影響遠(yuǎn)小于m，n變化±0.2，含水飽和度的誤差不超過(guò)5%。

(2)m與儲(chǔ)層巖性和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，不是固定值，SHW地區(qū)相同巖性儲(chǔ)層m與φ呈線性正相關(guān)，但不同巖性砂巖儲(chǔ)層的m與φ相關(guān)斜率不一致。

(3)建立了SHW地區(qū)不同巖性砂巖儲(chǔ)層的m、n解釋模型，采用變巖電參數(shù)計(jì)算飽和度，克服了儲(chǔ)層性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)的多變對(duì)飽和度解釋造成的影響，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

[1] 殷艷玲.巖電參數(shù)影響因素研究[J].測(cè)井技術(shù)，2006，31(6):511-515.

[2] 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(cè)井技術(shù)，2005，29(5):446-448.

[3] 趙毅，朱立華,施正飛,等.低孔低滲儲(chǔ)層中巖電參數(shù)的修正[J].復(fù)雜油氣藏，2013，4(4):1-4.

[4] 伍澤云，王曉光，王浩.低孔低滲儲(chǔ)層中確定Archie參數(shù)m與a的改進(jìn)方法[J]石油天然氣學(xué)報(bào)，2009，31(3):76-78.

[5] 王勇，章成廣，李進(jìn)福，等.巖電參數(shù)影響因素研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2006，28(4):75-77.

[6] 李雄炎，秦瑞寶，劉春成.巖電參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層飽和度計(jì)算精度的影響分析[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，36(3):68-72.

[7] 洪有密.測(cè)井原理與綜合解釋[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2008:19-23.

[8] 雍世和，張超謨.測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理于綜合解釋[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2002:216-217.

(編輯 韓 楓)

Study on electric petrophysical property of sandstone reservoir in SHW area by variable parameter

Zhang Fei，Li Qiuzheng，Chen Tongfei，Jiang Aming

(ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SIOPEC，Yangzhou225009，China)

According to data of electric petrophysical experiments in SHW area，it was discussed the effect of porosity exponent，m，and saturation exponent，n，on water saturation in Archie formula.The results indicated that the effect ofmon the saturation is bigger，especially in low porosity reservoir.And the effect ofnis much less than that ofmon the saturation.Therefore，the selection ofmis essential to the saturation interpretation.In view of the lithologic diversity and complex pore structure of oil-bearing sandstone reservoirs in SHW area affected by shale and calcareous clay，it was studied on themdistribution characteristics for different lithologic sandstone reservoirs.The study results indicated that themhas a linear correlation with the porosity for the same lithologic sandstone reservoir in log-log coordinate，but the trend line slop is different for various lithologic sandstone reservoirs.The interpretation models of electric petrophysical parameter were established based on various lithologic sandstone reservoirs.Thus this can realize oil saturation interpretation by variable parameters and improve the interpreting accuracy.And the remarkable effects were obtained in the practical application.

Archie formula；electric petrophysical parameter；saturation；sandstone reservoir

2016-01-20；改回日期：2016-04-29。

張菲(1985—)，女，工程師，碩士研究生，研究方向：測(cè)井精細(xì)解釋和儲(chǔ)量綜合研究評(píng)價(jià)。電話：0514-87760163，E-mail：zhangfei.jsyt@sinopec.com.cn。

江蘇油田分公司“SHW地區(qū)阜寧組四性關(guān)系及油層精細(xì)識(shí)別研究”(JS 14009)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.03.001

TE122

A