基于印度尼西亚公式的饱和度改进模型

柴 婧,王 敏,杨 波

(中国石化胜利石油管理局测井公司,山东东营257096;2.中国石油大学地球资源与信息学院;3.中国石油新疆油田公司陆梁油田作业区)

基于印度尼西亚公式的饱和度改进模型

柴 婧1,王 敏2,杨 波3

(中国石化胜利石油管理局测井公司,山东东营257096;2.中国石油大学地球资源与信息学院;3.中国石油新疆油田公司陆梁油田作业区)

阿尔奇公式及其改进模型是目前计算储层含水饱和度的主要方法。G地区泥质和钙质含量普遍偏高,且钙质分布非均质性强,使得传统的饱和度公式难以达到理想效果。针对 G油田的地质特征,分析了泥质含量和钙质含量对电阻率及饱和度的定量影响,借鉴印度尼西亚公式对泥质含量的考虑方式,通过将钙质含量看为是一种与泥质等效的单独组分,构建了基于印度尼西亚公式的改进的饱和度经验模型,通过结合岩心分析资料,确定了经验模型中的泥质指数及钙质指数等待定系数。利用该模型的含水饱和度计算方法与密闭取心井对比,相对误差小于8%。该经验模型及考虑方式可为今后含泥含钙储层饱和度定量评价提供参考。

印度尼西亚公式;饱和度;改进模型;钙质含量;泥质含量

饱和度计算是储层测井定量评价的核心内容,经典的阿尔奇公式在面向不同的储层类型、泥质组分的构成等方面存在着实用局限性和误差,以阿尔奇公式为基础,针对特定的区域地质特征,国内外专家和学者提出了众多具有针对性的含水饱和度方程表达式[1-5],以期改善经典阿尔奇公式,如:印度尼西亚方程、西曼亚方程、Shell方程等。

G油田为主要受岩性影响的构造-岩性油藏,储层属于中孔-低渗类型,岩性主要为岩屑砂岩,泥质、钙质比较发育,岩心分析表明该区钙质含量介于0.2%～47.1%之间,钙质含量的非均质性引起储层电阻率在纵向上剧烈变化,给饱和度定量评价带来困难。对于此类储层饱和度的计算,经典的阿尔奇公式显然已不再适用。

结合泥质含量和钙质含量等因素对储层电阻率及饱和度的影响,借鉴印度尼西亚公式中对于泥质含量的考虑方式,将钙质含量视为与泥质含量等同的组分,均为并联导电方式,对印度尼西亚公式进行扩展,建立了基于泥质及钙质分析的经验模型,并通过岩心实验数据及测井曲线响应特征的分析,确定了模型中的待定参数。作为经验模型,其考虑方式可为今后的泥质砂岩饱和度评价提供参考。

1 模型的提出

研究区G油田的高钙质含量及泥质含量特征,使得我们在进行储层评价工作时,必须同时考虑钙质及泥质对储层电阻率的共同影响。

1.1 泥质含量对含水饱和度的影响

泥质呈分散状充填在砂岩粒间孔隙空间,其与孔隙中的地层水并联导电从而对泥质砂岩电阻率产生影响,进而影响储层含水饱和度,目前计算这类储层的饱和度模型较多。

1.2 钙质含量对含水饱和度的影响

储层含钙可引起常规测井曲线呈现“三低两高”的特征,即低声波时差、低密度、低自然伽马、高补偿中子和高电阻率,从而直接影响到储层含水饱和度的评价。同时工区前期研究表明当储层钙质含量大于5%时,岩性逐渐开始大于流体性质对储层电阻率的贡献。而实验室岩心分析显示本区钙质含量在0.2%～47.1%,使得如何合理考虑钙质对饱和度的影响成为当务之急。

钙质本身电阻率极高,不导电,但由于测井曲线是对上下邻近探测点的一种综合反映,使得呈分散状分布的钙质在测井曲线上呈现高值,但并非无限大,根据不同钙质含量点的储层电阻率的对比分析,可以近似得到钙质对于电阻率的影响。

1.3 基于印度尼西亚公式的饱和度改进模型

阿尔奇公式及其改进模型均基于泥质分布形式并应用体积模型和电阻并联概念,在推导电阻率和含水饱和度的计算关系时,都作了一定的假设,采用了一些经验公式,因而在一定程度上说,它们都带有经验型,允许人们根据经验选择修改,以取得最佳的解释效果,印度尼西亚公式就是目前测井解释与数据处理中比较流行的一个计算公式[1],如下:

对 G地区地质特征进行分析,泥质含量与钙质含量并存,同时对储层电阻率有着显著影响,如何合理考虑钙质含量对于饱和度的定量影响成为问题难点。借鉴印度尼西亚公式对于泥质含量的考虑方式,将泥质含量与钙质含量视为独立于骨架的单独组分,假设二者对电阻率的贡献方式一致,在此基础上得到改进的饱和度经验模型(图1)。

图1 包含泥质及钙质的简化体积模型

模型中假定钙质和泥质呈分散状地填充在砂岩粒间孔隙空间之中,将钙质看为与泥质同等的单独组分进行考虑(钙质电阻率的求取方法在后面介绍),认为地层导电是孔隙中的地层水,钙质和分散泥质并联导电的结果。由于模型假设泥质和钙质对电阻率的贡献方式具有一致性,因此在阿尔奇公式之外附加的泥质项和钙质项遵循同样的形式,不同之处在于泥质和钙质对储层电阻率的贡献分别为减阻和增阻。改进的并联导电经验模型为:

式中:Vsh——泥质含量 ,小数;Vca——钙质含量 ,小数;Rsh——泥质电阻率 ,Ω ·m;Rca——钙质电阻率 ,Ω ·m;φe——有效孔隙度 ,小数;a——岩性系数;Rw——地层水电阻率,Ω·m;c,d——泥质含量指数、钙质含量指数。

当骨架为纯砂岩时,饱和度公式退化为经典的阿尔奇公式;而当储层含有泥质且钙质含量为零时,模型则相应退化为印度尼西亚公式。需要指出的一点,为了保持模型参数项的一致性,钙质影响主要是参照印度尼西亚公式给出的经验表达,其对于饱和度的影响形式尚待进一步商榷。

2 模型参数求取

改进的经验模型具有较强的地区针对性,因此模型中各参数的求取必须严格的建立在对研究区的准确分析之上,此模型涉及参数众多,各计算方法分列如下:

2.1 孔隙度的求取

储层段孔隙度的计算根据岩心分析资料与实测测井曲线值拟合而得:

式中:相关系数R=0.92,平均相对误差 7.3%。φe——有效孔隙度 ,%;A C——声波时差测井值 ,μs/ft;D EN——密度测井值,g/cm3。

对于非储层段孔隙度采用POR程序[1]计算。

2.2 泥质含量Vsh的求取

泥质含量的计算采取了地区经验公式

式中:相关系数R=0.82,平均绝对误差3.2%,平均相对误差22.8%,其中,△GR=(GR-GRM N)/(GRM X-GRM N)。

2.3 泥质电阻率的求取

泥质电阻率的求取,是根据研究区目的层段内邻近泥岩的电阻率的统计值,泥岩电阻率约在2.2～4.0Ω·m之间,默认取3Ω·m。

2.4 钙质含量的求取

钙质含量的准确计算一直是常规测井评价的难题,多条测井曲线对钙质都有着较为敏感的响应,国内很多测井专家学者都曾就此问题进行过探讨[6-7]。根据地区经验,结合对岩心、测井资料的综合分析,通过多次尝试和对比,确立了利用最能反映钙质含量变化的两条高分辨率曲线(声波时差曲线AC和微球聚焦曲线Rmsf)来建立钙质含量求取公式。具体公式如下:

式中:相关系数R2=0.801,数据点N=122,平均绝对误差为2.67%,Rmsf——微球聚焦曲线测井值,Ω·m。

2.5 钙质电阻率Rca的求取

钙质本身不导电,其电阻率极高,但分散状存在于储层中时其电阻率为有限值。本文选取研究区内有钙质含量分析,且目的储层段的钙质含量大于40%的典型井,认为此时分散钙质对储层电阻率占绝对主导影响,将此时储层的电阻率作为钙质储层电阻率,由此得到储层钙质电阻率约为80Ω·m。

2.6 泥质含量指数c及钙质含量指数d的求取

利用岩电实验提供的饱和度,与岩心分析孔隙度、钙质含量、泥质含量进行反推,反算得到泥质含量指数,钙质含量指数,这与印度尼西亚公式里的指数形式具有一致性。

3 实例分析

利用建立的经验模型对研究区3口密闭取心井进行了处理和对比,处理实例表明该经验模型计算值与密闭取心井实测值有着较好的一致性,其相对误差为7.80%(表1)。

以B井为例,图2为其测井综合解释成果图。其中第四道为孔隙度计算值与岩心分析值的对比可以看到二者有较好的一致性。第六道为三种饱和度曲线的对比,其中原始含水饱和度是指密闭取心井实测的含水饱和度,可认为是准确的,其它两条曲线分别为阿尔奇公式以及改进的经验模型计算的含水饱和度。在岩性剖面道中分别给出了计算得到的泥质、钙质、孔隙的百分含量。

表1 经验模型计算值与密闭取心井实测值对比表

图2 B井测井综合解释成果图

综合各条曲线特征分析,本井储层段49层和53层有明显的钙质含量显示,表现在曲线上为:电阻率曲线升高且微球聚焦曲线呈现尖峰状波动,同时自然伽马和声波时差测井值降低。根据公式(5)得到钙质含量计算值分别约为10%和14%以上,因此均属于钙质含量较高的储层。

对比这两层的含水饱和度计算值,阿尔奇公式计算值普遍偏高,而改进的经验模型与实测的原始含水饱和度具有很好的一致性,并且从图中可以看出,改进的经验饱和度模型含水饱和度与原始含水饱和度的变化趋势是一致的,说明其对储层纵向上的非均质性反映较好。由于测井曲线纵向分辨率有限,因此原始含水饱和度与改进的经验模型含水饱和度仍存在一定误差,但误差较小。

4 结论

(1)高钙质含量与泥质含量对于储层电阻率的双重影响,使得传统的阿尔奇公式计算的含水饱和度结果不理想。从对泥质和钙质的分析入手,借鉴印度尼西亚公式对于泥质的考虑方式,提出的改进的经验模型,可以较好解决 G地区高钙质及泥质含量储层的饱和度计算问题。

(2)为了保持模型参数项的一致性,钙质影响主要是参照印度尼西亚公式给出的经验表达,其对于饱和度的影响形式尚待进一步商榷。对于钙质含量的处理思路可为今后高含钙泥质砂岩储层饱和度的定量评价计算提供参考。

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编辑:彭刚

P631.842

A

2009-09-04;改回日期:2009-12-25

柴婧,1985年生,2006年毕业于中国石油大学(华东)资源勘察专业,现从事测井资料解释研究。