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1、第21卷第1期世界地质Vol.21No.12002年3月WORLDGEOLOGYMar.2002泥质砂岩含水饱和度的求法肖丽,范晓敏(吉林大学地球探测与信息技术学院,吉林长春130026)摘要:确定岩层的油气饱和度是测井解释的主要任务之一,砂泥岩储层是我国许多油田的主力产油层,研究砂泥岩储层的油气饱和度求取方法是非常有意义的。总结了主要应用于纯砂岩的阿尔奇公式,以及近年来比较通用、更能有效解决泥质导电问题的Waxman—Smiths公式、双水模型、双孔隙度解释模型和三水模型等。关键词:泥质砂岩;阿尔奇公式;解释模型;饱和度中图分类号:P631.8文献
2、标识码:A文章编号:10045589(2002)01008906确定岩层的油、气饱和度是测井解释十分重要的任务。泥质砂岩地层的解释理论与分析方法,是由纯砂岩的模式演化过来的,更确切地说,是衍生自阿尔奇公式的解释模型,是这一经验与公式的扩展与延伸。随着科学技术的发展,不断有人在阿尔奇公式的基础上,建立新的求解砂岩饱和度的模型。本文介绍了阿尔奇公式及近年来的发展公式。1阿尔奇公式1941年,阿尔奇(Archie)提出以他命名的阿尔奇公式。公式的核心内容是把测量的岩石电阻率转换成饱和度,根据饱和度评价油气层。[1]阿尔奇公式是以纯砂岩为基础建立起来的,同样
3、它也主要应用于纯砂岩。阿尔奇公式的基本假设是:在储层条件下,尤其运移没有进入储层以前,岩石孔隙度空间完全饱和着地层水。这时候,测量的岩石电阻率称为油气层岩石电阻率背景值。然而,当油气运移进入储层以后,岩石孔隙空间一部分饱和着油气,而另一部分饱和着地层水。这时候,测量的岩石电阻率称为油气层岩石电阻率。阿尔奇根据岩电实验研究,建立了岩石电阻率与含水饱和度的关系式:Rt1=n。(1)RoSw式中,Rt为测量的油气层岩石电阻率(Ω·m);Ro为测量的油气层岩石电阻率背景值(Ω·m);Sw为含水饱和度(小数);n为饱和度指数(无因次)。在岩电实验室中,Ro和R
4、t是在同一岩样中测量的,两者取比值定义为岩石电阻增大率I,能消除岩石孔隙度与地层水电阻率变化的影响,只突出含水饱和度单一因素变化的贡献。为了把在实验室条件下建立的阿尔奇公式应用到实际测井解释油气层中,阿尔奇构思岩石孔隙和地层水电阻率转换成油气层岩石电阻率背景值,他根据岩电实验研究,建立了地层岩石电阻率因素与岩石孔隙度的关系式收稿日期:20010712作者简介:肖丽(1976),女,黑龙江省大庆市人,硕士生,主要从事固体地球物理研究190世界地质2002年aF=m。(2)φ式中,F为地层岩石电阻率因素(无因次);φ为岩石孔隙度(小数);m为胶结指数(无
5、因次);a为常数(无因次)。由(2)式可得到aRwRo=m。(3)φ由(1)式和(3)式,则得到了岩石含水饱和度的阿尔奇公式naRwSw=m。φRt这是计算岩石含水饱和度的阿尔奇公式。分布在岩石孔隙中的含水饱和度与含油饱和度相加等于1。于是,只要已知岩石含水饱和度大小,就能够确定它的含油饱和度。阿尔奇地层电阻率因子公式要求:①孔隙大小的分布形态是稳定的,且孔隙大小平均值与孔隙度成正比;②平均孔隙大小与平均孔喉大小具有固定的关系。但仅有一些非常有限的岩石类型中,地层因子才是孔隙度的简单函数。对于大多数储集层来说,岩相图像分析与水银孔隙度仪测量表明:①同
6、时存在几种具有不同大小和形态的孔隙类型;②在同一岩心中,各岩样孔隙类型所占相对比例差异很大;③孔隙类型与孔隙大小之间存在着程度不同的关系。这种关系违背了含在阿尔奇公式中的假设条件,从而导致在同一砂岩储集层内m和a值的连续变化。孔隙类型对岩石电阻率的控制作用是阿尔奇公式失败的原因。应用阿尔奇公式时,将m和a值当作常数使用,会导致不准确的地层因子值和含油饱和度值。该结果是解释低阻油层和错误估计油气储量的原因之一。Etris和Brumfield等根据阿尔奇公式的这一不适用性,建立了一种孔隙度系统的物理模[2]型,并根据欧姆定律,由测得的该系统特征值计算出地
7、层因子。尽管知道任何岩石的孔隙度可形成连通非常发育的三维孔隙网络,但无法获得反映不同孔隙类型互相连通程度的确切资料,这样就迫使用一系列互相平行的电流回路来模拟孔隙系统。模型可由不同直径的“导线束”组成,每“束”中的“导线数”与某一特定孔隙类型单位截面上的孔隙数成正比。一“束”中的每根“导线”的直径等于与该孔隙类型相关联的平均孔喉大小。导出的模型为1F=n。π21013×Cf×∑NPirii=1128式中,F为地层因子;Cf为每个孔隙中的电流通道数;NPi为每平方微米截面上的第I种孔隙类型的孔隙数;ri为第I种孔隙类型的孔喉半径(单位为μm);n为孔隙
8、类型数;1013为微米与毫达西的转换因子。用这种方法计算的地层因子值和实验室测定的地层因子吻合较好。应用该模
