基于電阻率與自然電位曲線的孔隙度與滲透率解釋方法研究

劉 瑩 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠地質(zhì)大隊(duì)，黑龍江 大慶163000）

開發(fā)區(qū)的基礎(chǔ)井網(wǎng)完鉆于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)只對有效厚度0.5m以上油層的滲透率進(jìn)行了解釋，而且一些油層的滲透率還存在非絕對值。隨著精細(xì)地質(zhì)研究的不斷深入，儲層參數(shù)不完整，難以滿足油田精細(xì)開發(fā)調(diào)整的需要。由于基礎(chǔ)井網(wǎng)主要為梯度電阻率和自然電位測井，測井項(xiàng)目相對較少，不能應(yīng)用目前的儲層參數(shù)解釋模型。因此研究適合基礎(chǔ)井網(wǎng)孔隙度、滲透率參數(shù)的解釋方法，成為急待解決的技術(shù)難題，這一問題的解決將為油田開發(fā)后期儲層建模、數(shù)值模擬、剩余油分析、開發(fā)調(diào)整方案的編制以及開發(fā)效果的改善和經(jīng)濟(jì)效益的提高等提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1 方法及原理

孔隙度、滲透率和飽和度是描述儲層物性特征的重要參數(shù)。對于含油儲層，巖性的好壞直接影響到孔隙度和滲透率的大小，巖性變差直接導(dǎo)致孔隙度和滲透率變差，同時(shí)含油飽和度也將減小。反映在電性上則表現(xiàn)為電阻率值減小。

由阿爾奇公式：

可以得到：

式中，a為巖性系數(shù)；b為常數(shù)；m為膠結(jié)指數(shù)；n為飽和度指數(shù)；R0為該巖石全含水時(shí)的電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m；Rt為地層電阻率，Ω·m；φ為孔隙度；I為電阻率指數(shù)；F為地層因子；Sw為含水飽和度；不同的油藏，由于具有不同的巖石物理特性，a、b、m、n的取值也不同。

從公式中可知，儲層電阻率Rt與含水飽和度Sw呈反比，即與含油飽和度So呈正比（So＝100%－Sw），含油飽和度越高，電阻率值越大；而含油飽和度與孔隙度也成正比關(guān)系，孔隙度越大，含油飽和度也越高。電阻率曲線在滲透層一般為高值，在泥巖處一般為低值。巖石的滲透性越好，其孔隙度也越大，含油飽和度就越高，電阻率值也越高。因此可以建立孔隙度、滲透率與電阻率的經(jīng)驗(yàn)公式。

自然電位測井的依據(jù)是井筒中泥漿濾液的礦化度與地層中流體礦化度不同時(shí)，將導(dǎo)致離子移動，從而產(chǎn)生電位差。儲層在井壁附近產(chǎn)生自然電位有3種：擴(kuò)散電位、吸附電位和過濾電位，這3種電位的產(chǎn)生除與泥漿性能、泥漿與地層壓力等有關(guān)外，主要受儲層巖性的影響，也就是自然電位曲線的變化與巖性有密切關(guān)系。在泥巖處自然電位的異常幅度很小，在滲透性地層中則會出現(xiàn)明顯的負(fù)異常，自然電位曲線異常幅度的大小，可以反映儲層滲透性的好壞。隨著巖性的變好，孔隙度和滲透率的增大，自然電位負(fù)異常幅度值變大，因此可以用自然電位曲線反演孔隙度、滲透率。

從以上2點(diǎn)可以得出如下結(jié)論：從測井原理上講，電阻率曲線和自然電位曲線都能夠比較好的反映出儲層的孔、滲特性。因此，利用該原理，筆者以取心井的孔、滲分析資料和自然電位、電阻率曲線響應(yīng)特點(diǎn)為基礎(chǔ)，建立孔隙度、滲透率與電阻率和自然電位的對應(yīng)關(guān)系，確定解釋模型，進(jìn)行物性參數(shù)的反演計(jì)算。

2 孔隙度、滲透率解釋模型的確定

首先在開發(fā)區(qū)選取了8口取心井進(jìn)行巖心數(shù)據(jù)的分析處理，然后再根據(jù)孔、滲參數(shù)與電阻率和自然電位的相關(guān)性建立相應(yīng)的解釋模型。由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ油層組的沉積特征不完全相同，其巖性特征和物性參數(shù)存在較大差異；特別是表外儲層巖性、物性條件比較差，利用有效厚度層的泥質(zhì)砂巖孔隙度模型計(jì)算孔隙度誤差較大。為了提高儲層參數(shù)解釋的精度，實(shí)現(xiàn)精細(xì)解釋，筆者按照不同的油層組、不同的油層類型，依據(jù)其在地層中孔隙度、滲透率與儲層巖性、含油性及其在電阻率曲線上的不同顯示，分別研究了孔、滲參數(shù)與電阻率和自然電位曲線的關(guān)系，并建立了相應(yīng)的解釋模型。

2.1 表外層孔、滲參數(shù)解釋模型

表外層以Ⅰ油層組為例。孔隙度與自然電位和0.45m梯度曲線的相關(guān)性比較好，相關(guān)系數(shù)分別是0.826和0.856，而與微電位曲線的相關(guān)性不好，相關(guān)系數(shù)僅為0.093，因此選用自然電位和0.45m梯度兩個(gè)參數(shù)回歸了孔隙度的經(jīng)驗(yàn)公式。滲透率與孔隙度和自然電位的相關(guān)性比較好，相關(guān)系數(shù)分別是0.815和0.743，而與0.45m梯度曲線的直接相關(guān)性稍差，相關(guān)系數(shù)為0.652。由于基礎(chǔ)井網(wǎng)的測井曲線縱向分辨率明顯低于目前的高分辨率測井曲線，因此回歸的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.7以上，解釋效果較好，所以選擇孔隙度和自然電位兩個(gè)參數(shù)來回歸滲透率的經(jīng)驗(yàn)公式。同理，Ⅱ和Ⅲ油層組的孔隙度和滲透率也選擇相關(guān)性好的參數(shù)來建立模型。各油層組表外層孔、滲參數(shù)計(jì)算公式如下：

Ⅰ油層組表外層：

Ⅱ油層組表外層：

Ⅲ油層組表外層：

式中，R045為0.45m梯度電阻率，Ω·m；R0.25為2.5m梯度電阻率，Ω·m；SP為自然電位，mV；φ為孔隙度，%；K為滲透率，μm2；其他為相關(guān)系數(shù)。

采用以上解釋模型對參與統(tǒng)計(jì)的8口取心井的孔隙度、滲透率進(jìn)行解釋，并與巖心資料進(jìn)行對比，結(jié)果表明，各油層組表外層孔隙度絕對誤差均小于2.0%；各級滲透率符合率均大于80% （見表1）。

表1 各油層組表外層孔隙度誤差、滲透率符合率統(tǒng)計(jì)表

2.2 有效厚度層孔、滲參數(shù)解釋模型

有效厚度層的孔隙度和滲透率解釋模型，以Ⅲ油層組為例。孔隙度與自然電位、0.45m梯度曲線及微電極曲線幅度差的相關(guān)性都比較好，相關(guān)系數(shù)分別是0.883、0.826和0.825，因此選用自然電位、0.45m梯度和微電極幅度差3個(gè)參數(shù)回歸了孔隙度的經(jīng)驗(yàn)公式。滲透率與孔隙度和自然電位的相關(guān)性比較好，相關(guān)系數(shù)分別是0.946和0.823，所以選擇孔隙度和自然電位2個(gè)參數(shù)來回歸滲透率的經(jīng)驗(yàn)公式。同理，Ⅰ和Ⅱ油層組的孔隙度和滲透率也選擇相關(guān)性好的參數(shù)來建立模型。各油層組有效厚度層孔、滲參數(shù)計(jì)算公式如下：

Ⅰ油層組有效厚度層：

Ⅱ油層組有效厚度層：

Ⅲ油層組有效厚度層：

采用以上解釋模型對參與統(tǒng)計(jì)的8口取心井的孔隙度、滲透率進(jìn)行解釋，并與巖心資料進(jìn)行對比，結(jié)果表明，各油層組有效厚度層孔隙度絕對誤差均小于2.0%；滲透率相對誤差小于50%，小于現(xiàn)測井系列原解釋滲透率60%的相對誤差（見表2）。

表2 各油層組有效厚度層孔隙度、滲透率誤差統(tǒng)計(jì)表

3 取心井實(shí)例驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證以上解釋模型的準(zhǔn)確程度，對未用于模型建立的A1井86個(gè)油層進(jìn)行孔、滲參數(shù)解釋，并與巖心分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對比結(jié)果表明，各油層組表外層及有效厚度層解釋孔隙度絕對誤差均在1.94%以內(nèi)；有效厚度層滲透率相對誤差在43.1%以內(nèi)，表外層滲透率落區(qū)符合率在81.3%以上。即該模型孔、滲參數(shù)解釋結(jié)果均達(dá)到指標(biāo)要求，其中孔隙度絕對誤差小于2%，有效厚度層滲透率相對誤差＜50%，表外層滲透率落區(qū)符合率在80%以上。

表3 A1井解釋結(jié)果與巖心數(shù)據(jù)對比表

4 幾點(diǎn)認(rèn)識

（1）以自然電位、電阻率曲線響應(yīng)特點(diǎn)和取心分析資料為基礎(chǔ)，建立儲層孔隙度、滲透率與電阻率和自然電位曲線的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行物性參數(shù)的反演計(jì)算，建立的解釋方法精度達(dá)到了行業(yè)指標(biāo)要求。

（2）按油層組分別建立有效厚度層和表外層的孔、滲參數(shù)解釋方法，能夠更好地反映目的層測井曲線與儲層參數(shù)之間的關(guān)系，解釋結(jié)果與實(shí)際更加相符。

（3）孔、滲參數(shù)解釋方法實(shí)現(xiàn)了儲層參數(shù)的精細(xì)解釋，為儲層建模、數(shù)值模擬和精細(xì)地質(zhì)研究提供了更加完整準(zhǔn)確的儲層參數(shù)。

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