变m值法计算火山岩含油饱和度

刘之的

(西安科技大学地质与环境学院，陕西 西安 710054)

变m值法计算火山岩含油饱和度

刘之的

(西安科技大学地质与环境学院，陕西 西安 710054)

火山岩油气藏研究中，含油饱和度计算的准确与否直接关系到油藏的勘探开发。在实际测井解释工作中发现，裂缝发育井段，用基于岩电参数的阿尔奇方程计算的火山岩含油饱和度比实际饱和度偏低；高阻、低孔储层井段，用基于岩电实验参数的阿尔奇公式计算的含油饱和度比实际饱和度偏高。为此，基于裂缝性地层的导电通路是裂缝流体与岩块孔隙流体纯岩石组成的假设，推导出了逐点计算m值的方法，并结合火山岩岩电参数实验结果，给出了火山岩含油饱和度测井计算变m值模型。将变m值含油饱和度计算模型应用于准噶尔盆地六九区火山岩储层，计算的含油饱和度在裂缝发育段比传统阿尔奇方程计算的高2%～5%，在低孔、高阻储层段，该法计算的含油饱和度比传统阿尔奇方程计算的饱和度低3%～6%，通过试油验证，该法计算的含油饱和度精度明显得到了提高，从而为火山岩储层评价、储量计算与地质建模提供了较为准确的饱和度参数。

火山岩；胶结指数；饱和度；测井解释

随着油田勘探和开发的不断深入,火山岩储层测井评价研究越来越受到重视。然而,火山岩储层电阻率受岩性的影响较大，高阻、低孔储层较多，用基于岩电实验参数的阿尔奇公式计算的含油饱和度在低孔隙度、高阻区域处比实际饱和度偏高[1,2]。而且由于传统阿尔奇方程是基于纯水砂岩基础上推导得出的，在火山岩裂缝性油藏中，计算的含油饱和度偏低。火山岩储层主要储集空间为裂缝和孔洞双重介质，孔洞中既包括基质孔隙又包括气孔和各种溶蚀孔，因此导电路径必然有裂缝和孔隙2种。对于含油气层，当存在裂缝时，假设裂缝内完全饱和油气，但一般在裂缝壁或者孔隙壁会残余部分束缚水，裂缝表面的束缚水必然引起电阻率的降低[3～7]，如果仍采用阿尔奇公式将引起计算含油气饱和度的偏低，这是由于岩石孔隙性质变化而引起的含油气饱和度的计算误差，这给火山岩储层测井评价造成很大困难。为此,笔者旨在建立变m(孔隙结构指数)值[1,2]的含油饱和度计算模型,为研究工区火山岩裂缝型复杂储层饱和度计算精度的提高提供理论依据。

1 m值计算模型推导

图1 电流通过裂缝型含水纯岩石的等效模型

研究表明[1,2]，以发育裂缝和孔洞、气孔为主要特征的储层含水饱和度计算必须采用与储层孔隙结构相适应的孔隙结构指数m、饱和度指数n。裂缝型储层影响饱和度计算的主要因素在于m值。

当储层为粒间孔隙-裂缝型双重储集空间类型时，复杂储层物性参数计算时曾假设裂缝性地层的导电通路是裂缝流体与岩块孔隙流体纯岩石组成。对于含水裂缝型纯岩石地层，其等效的导电模型如图1所示。

裂缝型含水纯砂岩等效导电模型为：

(1)

式中，r0、rma、rb、rf分别为岩石、骨架、基质部分及裂缝部分的电阻，Ω。

假设骨架部分的电阻无穷大，则有：

(2)

式中，R0、Rw分别为岩石和孔隙流体的电阻率，Ω·m；L、Lb、Lf分别是岩石总的导电通道长度、基质孔隙的等效导电通道长度和裂缝部分的等效导电通道长度，cm；A、Ab、Af分别是岩石总的导电通道截面积、基质孔隙的等效导电通道截面积和裂缝部分的等效导电通道截面积，cm2。

变换式(2)，可以得到：

(3)

式中，φb、φf分别为基质和裂缝的孔隙度。

对式(3)基质部分和裂缝部分分别运用阿尔奇公式[7]有：

(4)

式中，m、mb、mf分别为整个岩石、基质部分和岩石裂缝部分的孔隙结构指数，无量纲；φ为岩石的总孔隙度。

对于粒间孔隙-裂缝双重孔隙介质，一般称之为双重孔隙指数。将式(4)代入式(3)中，得到:

(5)

对式(5)两边取对数：

(6)

定义裂缝比例系数Vf为裂缝孔隙度与总孔隙度的比值，即：

(7)

由于岩石总孔隙度φ为基质孔隙度φb与裂缝孔隙度φf之和，因此基质孔隙度可以表示为：

φb=φ-φf=(1-Vf)×φ

(8)

如果假设岩石裂缝部分的孔隙结构指数mf=1，式(6)可以进一步简化为：

(9)

2 火山岩含油饱和度变m值计算模型

由于火山岩岩性较纯,泥质含量很小,可忽略不计,因此可采用阿尔奇公式计算基质岩石含水饱和度Sw[3,4],即：

(10)

式中，a、b为岩性系数，无量纲；n为饱和度指数，无量纲；Rt为地层的电阻率测井值，Ω·m。对于裂缝型储层，饱和度指数n值可用常数。

在岩石总孔隙度一定的情况下，裂缝越发育，岩石的孔隙结构指数m值越低。在裂缝孔隙度一定的条件下，岩石的总孔隙度越高，对应的m值也就越大。也就是说，m值变化反映了储层结构和孔隙胶结情况的变化，可以通过依据储层裂缝发育程度自动计算m值的方法，将均质地层解释模式转化为非均质地层解释模式，从而实现在非均质裂缝型储层准确计算含水饱和度的目的。对于裂缝型储层，饱和度指数n值可以用岩电试验得到的常数[2]。

将式(9)计算的m值和岩电试验得到的n值代入式(10)，从而实现其火山岩裂缝型储层含水饱和度的计算。

3 实例分析

图2 BJ1164井变m法计算的饱和度与阿尔奇公式算的饱和度对比

将上述方法模型程序化，挂接在Forward测井处理平台上，实现可视化自动处理。利用该法对研究工区内的BJ1164井等井进行了含油饱和度处理解释。图2是BJ1164井变m法计算的饱和度与阿尔计奇公式计算的饱和度对比。该井1508～1580m井段，气测显示较好，测井解释为油层，试油结果为：日产油6.76m3。图2中第10道SO为用阿尔奇公式计算的含油饱和度，a、b、m、n参数均用试验结果数据；SO1为变m值法计算的含油饱和度。由图2不难看出，1495～1500m井段呈现低孔隙度、高阻特征，SO1比SO低6个百分点。1513～1521m井段，裂缝较为发育，SO1比SO高4个百分点，这与裂缝性地层含油饱和度较高这一理论相符合；1525～1550m井段，基质孔隙较为发育，且电阻较低，2种方法计算的含油饱和度基本相同。工区内电阻率受岩性的影响较大，高阻、低孔储层较多，用基于岩电实验参数的阿尔奇公式计算的含油饱和度在低孔隙度、高阻区域处比实际饱和度偏高。变m值法计算的含油饱和度在低孔、高阻区域比阿尔奇公式计算的含油饱和度偏低,更符合实际情况。通过试油验证，该法计算的含油饱和度精度明显得到了提高。

4 结 语

基于裂缝型含水纯岩石等效导电模型，详细推导了m值的逐点计算方法，并应用于火山岩含油饱和度计算中，计算结果与传统阿尔奇方程计算结果对比表明，该法计算的含油饱和度更符合实际地质含油性特征，计算的饱和度精度比目前实际生产中所用的方法更高。

火山岩储层基岩电阻率很高，掩盖了流体对电阻率测井的贡献，而且火山岩储层常常发育裂缝，使得含油饱和度计算误差较大。国内外测井界各位同仁正在研究这一难题，随着研究的深入和测井技术的发展，不久将来火山岩储层含油饱和度计算精度将会提高。

致谢：对西部钻探测井公司戴诗华、董延喜、王洪亮等的指导和建议表示感谢！

[1]刘之的.石炭系储层流体性质识别方法研究[R].克拉玛依：中国石油新疆油田公司,2008.

[2] 王树寅,李晓光,石强,等.复杂储层测井评价原来和方法[M].北京:石油工业出版社,2006.

[3] 戴诗华,罗兴平,王军,等.火山岩储集层测井响应与解释方法[J].新疆石油地质,1998,19(6):466～467.

[4] 潘保芝, 薛林福,李舟波,等.裂缝性火成岩储层测井评价方法与应用[M].北京: 石油工业出版社,2003:19～32.

[5] 谭廷栋.裂缝油气藏测井解释模型及评价方法[M].北京:石油工业出版社,1987.

[6] 赵良孝.碳酸盐岩储集层测井评价技术[M].北京:石油工业出版社，1994.

[7] 雍世和,张超谟.测井数据处理与综合分析[M].北京:中国石油大学出版社,1996.

[编辑] 洪云飞

2010-05-20

[基金贡目]新疆油田博士后课题(XJBSH0601)；西安科技大学博士后科研启动基金项目(A5030720)。

刘之的(1978-)，男,2001年大学毕业，博士(后)，副教授，现主要从事储层测井评价方面的研究工作。

P631.84

A

1673-1409(2010)03-N062-04