變m值法計(jì)算火山巖含油飽和度

劉之的

(西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054)

變m值法計(jì)算火山巖含油飽和度

劉之的

(西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054)

火山巖油氣藏研究中，含油飽和度計(jì)算的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到油藏的勘探開(kāi)發(fā)。在實(shí)際測(cè)井解釋工作中發(fā)現(xiàn)，裂縫發(fā)育井段，用基于巖電參數(shù)的阿爾奇方程計(jì)算的火山巖含油飽和度比實(shí)際飽和度偏低；高阻、低孔儲(chǔ)層井段，用基于巖電實(shí)驗(yàn)參數(shù)的阿爾奇公式計(jì)算的含油飽和度比實(shí)際飽和度偏高。為此，基于裂縫性地層的導(dǎo)電通路是裂縫流體與巖塊孔隙流體純巖石組成的假設(shè)，推導(dǎo)出了逐點(diǎn)計(jì)算m值的方法，并結(jié)合火山巖巖電參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給出了火山巖含油飽和度測(cè)井計(jì)算變m值模型。將變m值含油飽和度計(jì)算模型應(yīng)用于準(zhǔn)噶爾盆地六九區(qū)火山巖儲(chǔ)層，計(jì)算的含油飽和度在裂縫發(fā)育段比傳統(tǒng)阿爾奇方程計(jì)算的高2%～5%，在低孔、高阻儲(chǔ)層段，該法計(jì)算的含油飽和度比傳統(tǒng)阿爾奇方程計(jì)算的飽和度低3%～6%，通過(guò)試油驗(yàn)證，該法計(jì)算的含油飽和度精度明顯得到了提高，從而為火山巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、儲(chǔ)量計(jì)算與地質(zhì)建模提供了較為準(zhǔn)確的飽和度參數(shù)。

火山巖；膠結(jié)指數(shù)；飽和度；測(cè)井解釋

隨著油田勘探和開(kāi)發(fā)的不斷深入,火山巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)研究越來(lái)越受到重視。然而,火山巖儲(chǔ)層電阻率受巖性的影響較大，高阻、低孔儲(chǔ)層較多，用基于巖電實(shí)驗(yàn)參數(shù)的阿爾奇公式計(jì)算的含油飽和度在低孔隙度、高阻區(qū)域處比實(shí)際飽和度偏高[1,2]。而且由于傳統(tǒng)阿爾奇方程是基于純水砂巖基礎(chǔ)上推導(dǎo)得出的，在火山巖裂縫性油藏中，計(jì)算的含油飽和度偏低。火山巖儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間為裂縫和孔洞雙重介質(zhì)，孔洞中既包括基質(zhì)孔隙又包括氣孔和各種溶蝕孔，因此導(dǎo)電路徑必然有裂縫和孔隙2種。對(duì)于含油氣層，當(dāng)存在裂縫時(shí)，假設(shè)裂縫內(nèi)完全飽和油氣，但一般在裂縫壁或者孔隙壁會(huì)殘余部分束縛水，裂縫表面的束縛水必然引起電阻率的降低[3～7]，如果仍采用阿爾奇公式將引起計(jì)算含油氣飽和度的偏低，這是由于巖石孔隙性質(zhì)變化而引起的含油氣飽和度的計(jì)算誤差，這給火山巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)造成很大困難。為此,筆者旨在建立變m(孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù))值[1,2]的含油飽和度計(jì)算模型,為研究工區(qū)火山巖裂縫型復(fù)雜儲(chǔ)層飽和度計(jì)算精度的提高提供理論依據(jù)。

1 m值計(jì)算模型推導(dǎo)

圖1 電流通過(guò)裂縫型含水純巖石的等效模型

研究表明[1,2]，以發(fā)育裂縫和孔洞、氣孔為主要特征的儲(chǔ)層含水飽和度計(jì)算必須采用與儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)m、飽和度指數(shù)n。裂縫型儲(chǔ)層影響飽和度計(jì)算的主要因素在于m值。

當(dāng)儲(chǔ)層為粒間孔隙-裂縫型雙重儲(chǔ)集空間類(lèi)型時(shí)，復(fù)雜儲(chǔ)層物性參數(shù)計(jì)算時(shí)曾假設(shè)裂縫性地層的導(dǎo)電通路是裂縫流體與巖塊孔隙流體純巖石組成。對(duì)于含水裂縫型純巖石地層，其等效的導(dǎo)電模型如圖1所示。

裂縫型含水純砂巖等效導(dǎo)電模型為：

(1)

式中，r0、rma、rb、rf分別為巖石、骨架、基質(zhì)部分及裂縫部分的電阻，Ω。

假設(shè)骨架部分的電阻無(wú)窮大，則有：

(2)

式中，R0、Rw分別為巖石和孔隙流體的電阻率，Ω·m；L、Lb、Lf分別是巖石總的導(dǎo)電通道長(zhǎng)度、基質(zhì)孔隙的等效導(dǎo)電通道長(zhǎng)度和裂縫部分的等效導(dǎo)電通道長(zhǎng)度，cm；A、Ab、Af分別是巖石總的導(dǎo)電通道截面積、基質(zhì)孔隙的等效導(dǎo)電通道截面積和裂縫部分的等效導(dǎo)電通道截面積，cm2。

變換式(2)，可以得到：

(3)

式中，φb、φf(shuō)分別為基質(zhì)和裂縫的孔隙度。

對(duì)式(3)基質(zhì)部分和裂縫部分分別運(yùn)用阿爾奇公式[7]有：

(4)

式中，m、mb、mf分別為整個(gè)巖石、基質(zhì)部分和巖石裂縫部分的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，無(wú)量綱；φ為巖石的總孔隙度。

對(duì)于粒間孔隙-裂縫雙重孔隙介質(zhì)，一般稱(chēng)之為雙重孔隙指數(shù)。將式(4)代入式(3)中，得到:

(5)

對(duì)式(5)兩邊取對(duì)數(shù)：

(6)

定義裂縫比例系數(shù)Vf為裂縫孔隙度與總孔隙度的比值，即：

(7)

由于巖石總孔隙度φ為基質(zhì)孔隙度φb與裂縫孔隙度φf(shuō)之和，因此基質(zhì)孔隙度可以表示為：

φb=φ-φf(shuō)=(1-Vf)×φ

(8)

如果假設(shè)巖石裂縫部分的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)mf=1，式(6)可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：

(9)

2 火山巖含油飽和度變m值計(jì)算模型

由于火山巖巖性較純,泥質(zhì)含量很小,可忽略不計(jì),因此可采用阿爾奇公式計(jì)算基質(zhì)巖石含水飽和度Sw[3,4],即：

(10)

式中，a、b為巖性系數(shù)，無(wú)量綱；n為飽和度指數(shù)，無(wú)量綱；Rt為地層的電阻率測(cè)井值，Ω·m。對(duì)于裂縫型儲(chǔ)層，飽和度指數(shù)n值可用常數(shù)。

在巖石總孔隙度一定的情況下，裂縫越發(fā)育，巖石的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)m值越低。在裂縫孔隙度一定的條件下，巖石的總孔隙度越高，對(duì)應(yīng)的m值也就越大。也就是說(shuō)，m值變化反映了儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)和孔隙膠結(jié)情況的變化，可以通過(guò)依據(jù)儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度自動(dòng)計(jì)算m值的方法，將均質(zhì)地層解釋模式轉(zhuǎn)化為非均質(zhì)地層解釋模式，從而實(shí)現(xiàn)在非均質(zhì)裂縫型儲(chǔ)層準(zhǔn)確計(jì)算含水飽和度的目的。對(duì)于裂縫型儲(chǔ)層，飽和度指數(shù)n值可以用巖電試驗(yàn)得到的常數(shù)[2]。

將式(9)計(jì)算的m值和巖電試驗(yàn)得到的n值代入式(10)，從而實(shí)現(xiàn)其火山巖裂縫型儲(chǔ)層含水飽和度的計(jì)算。

3 實(shí)例分析

圖2 BJ1164井變m法計(jì)算的飽和度與阿爾奇公式算的飽和度對(duì)比

將上述方法模型程序化，掛接在Forward測(cè)井處理平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)可視化自動(dòng)處理。利用該法對(duì)研究工區(qū)內(nèi)的BJ1164井等井進(jìn)行了含油飽和度處理解釋。圖2是BJ1164井變m法計(jì)算的飽和度與阿爾計(jì)奇公式計(jì)算的飽和度對(duì)比。該井1508～1580m井段，氣測(cè)顯示較好，測(cè)井解釋為油層，試油結(jié)果為：日產(chǎn)油6.76m3。圖2中第10道SO為用阿爾奇公式計(jì)算的含油飽和度，a、b、m、n參數(shù)均用試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)；SO1為變m值法計(jì)算的含油飽和度。由圖2不難看出，1495～1500m井段呈現(xiàn)低孔隙度、高阻特征，SO1比SO低6個(gè)百分點(diǎn)。1513～1521m井段，裂縫較為發(fā)育，SO1比SO高4個(gè)百分點(diǎn)，這與裂縫性地層含油飽和度較高這一理論相符合；1525～1550m井段，基質(zhì)孔隙較為發(fā)育，且電阻較低，2種方法計(jì)算的含油飽和度基本相同。工區(qū)內(nèi)電阻率受巖性的影響較大，高阻、低孔儲(chǔ)層較多，用基于巖電實(shí)驗(yàn)參數(shù)的阿爾奇公式計(jì)算的含油飽和度在低孔隙度、高阻區(qū)域處比實(shí)際飽和度偏高。變m值法計(jì)算的含油飽和度在低孔、高阻區(qū)域比阿爾奇公式計(jì)算的含油飽和度偏低,更符合實(shí)際情況。通過(guò)試油驗(yàn)證，該法計(jì)算的含油飽和度精度明顯得到了提高。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于裂縫型含水純巖石等效導(dǎo)電模型，詳細(xì)推導(dǎo)了m值的逐點(diǎn)計(jì)算方法，并應(yīng)用于火山巖含油飽和度計(jì)算中，計(jì)算結(jié)果與傳統(tǒng)阿爾奇方程計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明，該法計(jì)算的含油飽和度更符合實(shí)際地質(zhì)含油性特征，計(jì)算的飽和度精度比目前實(shí)際生產(chǎn)中所用的方法更高。

火山巖儲(chǔ)層基巖電阻率很高，掩蓋了流體對(duì)電阻率測(cè)井的貢獻(xiàn)，而且火山巖儲(chǔ)層常常發(fā)育裂縫，使得含油飽和度計(jì)算誤差較大。國(guó)內(nèi)外測(cè)井界各位同仁正在研究這一難題，隨著研究的深入和測(cè)井技術(shù)的發(fā)展，不久將來(lái)火山巖儲(chǔ)層含油飽和度計(jì)算精度將會(huì)提高。

致謝：對(duì)西部鉆探測(cè)井公司戴詩(shī)華、董延喜、王洪亮等的指導(dǎo)和建議表示感謝！

[1]劉之的.石炭系儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方法研究[R].克拉瑪依：中國(guó)石油新疆油田公司,2008.

[2] 王樹(shù)寅,李曉光,石強(qiáng),等.復(fù)雜儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)原來(lái)和方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

[3] 戴詩(shī)華,羅興平,王軍,等.火山巖儲(chǔ)集層測(cè)井響應(yīng)與解釋方法[J].新疆石油地質(zhì),1998,19(6):466～467.

[4] 潘保芝, 薛林福,李舟波,等.裂縫性火成巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方法與應(yīng)用[M].北京: 石油工業(yè)出版社,2003:19～32.

[5] 譚廷棟.裂縫油氣藏測(cè)井解釋模型及評(píng)價(jià)方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,1987.

[6] 趙良孝.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社，1994.

[7] 雍世和,張超謨.測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合分析[M].北京:中國(guó)石油大學(xué)出版社,1996.

[編輯] 洪云飛

2010-05-20

[基金貢目]新疆油田博士后課題(XJBSH0601)；西安科技大學(xué)博士后科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(A5030720)。

劉之的(1978-)，男,2001年大學(xué)畢業(yè)，博士(后)，副教授，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方面的研究工作。

P631.84

A

1673-1409(2010)03-N062-04