疏松砂巖巖石電阻率實(shí)驗(yàn)方法

疏松砂巖巖石電阻率實(shí)驗(yàn)方法劉志偉;曲日濤;任志勇;李冰;唐磊【摘要】渤海地區(qū)部分油田儲(chǔ)層埋藏淺，膠結(jié)性差，在鉆井取心提升至地面過(guò)程中，溫度變化和壓力的釋放使巖心更加松散，按照常規(guī)取樣方法無(wú)法獲得合格樣品進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析。提出了一種疏松砂巖巖石電阻率實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的新方法。采用冷凍鉆取、鉛套包封等措施，對(duì)樣品柱塞進(jìn)行特殊處理，在覆壓狀態(tài)下進(jìn)行巖石電阻率測(cè)試，較好地解決了疏松砂巖巖石電阻率測(cè)量數(shù)據(jù)異常等技術(shù)難題。覆壓巖石電阻率測(cè)定方法在渤海油田多個(gè)疏松砂巖儲(chǔ)層測(cè)井飽和度計(jì)算、油田m、n值變化規(guī)律和主要影響因素分析及疏松砂巖孔滲特征研究中進(jìn)行了應(yīng)用，取得了較為理想的結(jié)果?！酒诳Q(chēng)】《石油鉆采工藝》【年(卷)，期】2012(034)B09【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P95-97)【關(guān)鍵詞】疏松砂巖;覆壓測(cè)試;巖石電阻率;測(cè)定方法【作者】劉志偉;曲日濤;任志勇;李冰;唐磊【作者單位】中海石油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院，天津300452【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類(lèi)】P631.8渤海地區(qū)近幾年來(lái)發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)的上第三系淺層河流相沉積的油田居多，油田的主力含油層系多發(fā)育于上第三系明化鎮(zhèn)組下段和館陶組，儲(chǔ)層巖性為河流相沉積的陸源碎屑巖，沉積相為辨狀河、曲流河或淺水三角州沉積，儲(chǔ)層具有中高孔、滲特征。運(yùn)用常規(guī)分析方法測(cè)得的巖石電阻率分析結(jié)果m、n值通常會(huì)超出理論及經(jīng)驗(yàn)值范圍（m的理論值通常為1.0~2.2，膠結(jié)砂巖一般在1.8~2.0之間，非膠結(jié)的疏松砂巖大于1.3）［1］。合理的巖電實(shí)驗(yàn)參數(shù)a、b、m、n的取值對(duì)于飽和度的計(jì)算結(jié)果具有很大影響，也一直被作為劃分油水界面及評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的含油性及含油程度的重要指標(biāo)，尤其在油田注水開(kāi)發(fā)后期，研究?jī)?chǔ)層電阻率變化特點(diǎn)對(duì)搞清儲(chǔ)層的油水分布狀況具有重要意義［2］。目前，實(shí)驗(yàn)室通常執(zhí)行石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5385—2007《巖石電阻率參數(shù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量及計(jì)算方法》開(kāi)展巖石電阻率測(cè)定，但該方法只適合于固結(jié)和弱膠結(jié)砂巖巖心。大量實(shí)驗(yàn)研究表明，采用覆壓條件下獲得的疏松砂巖巖石電阻率測(cè)定參數(shù)更接近疏松砂巖儲(chǔ)層的實(shí)際情況，并以此建立了一套疏松砂巖巖石電阻率測(cè)定實(shí)驗(yàn)方法，為儲(chǔ)量評(píng)價(jià)提供可靠的巖石物理參數(shù)。渤海地區(qū)部分油田由于儲(chǔ)層埋深淺，巖性疏松，巖心樣品具有易松散不成型等特點(diǎn)，給分析實(shí)驗(yàn)工作帶來(lái)極大的困難。不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，疏松砂巖實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法都是一個(gè)技術(shù)難題，特別是巖石電阻率的測(cè)試更為困難，目前很多樣品處理技術(shù)都是使用金屬導(dǎo)體為包封材料，這樣的巖心處理方法無(wú)法準(zhǔn)確獲取巖石電阻率參數(shù)。1.1疏松砂巖覆壓巖石電阻率測(cè)量把飽和冷凍狀態(tài)下的巖心樣品（圖1a）去除包封用的金屬錫套（圖1b），放入巖心夾持器內(nèi)，用覆壓巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)給巖心加壓至地層壓力（見(jiàn)圖2）,保持疏松砂巖的原始物性特征，靜止放置1~2h，待冷凍的巖心樣品與室溫相同、電阻率值趨于穩(wěn)定時(shí)，記錄樣品的出水量和巖石電阻率Ro。用一定壓力的濕氮?dú)怛?qū)替巖心中的地層水，計(jì)量驅(qū)出水體積，并測(cè)量此時(shí)的巖石電阻率Rt;改變驅(qū)替壓力降低巖心水飽和度，測(cè)量不同飽和度下巖石電阻率，計(jì)算獲得覆壓下的孔隙膠結(jié)指數(shù)m和飽和度指數(shù)n。與常壓下疏松砂巖巖石電阻率數(shù)據(jù)相比，在覆壓條件下，隨著壓力的增加，巖石電阻率、地層因素及膠結(jié)指數(shù)都有所變化，這是由于在壓實(shí)效應(yīng)作用下，巖石孔喉的大小及連通孔道的迂曲度發(fā)生變化，更接近于地層條件下巖石狀態(tài)。通過(guò)回歸計(jì)算的m、a、n、b值更近似地反映地下實(shí)際情況，提高了巖石電阻率參數(shù)的計(jì)算精度［3］。1.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)校正實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在降低飽和度時(shí)個(gè)別數(shù)據(jù)點(diǎn)偏離回歸曲線（見(jiàn)圖3）［3］。分析原因主要是：（1）巖心驅(qū)出的水滴吸附在試管壁上，驅(qū)出水體積計(jì)量不準(zhǔn)確；（2）在氣驅(qū)過(guò)程中，為了達(dá)到儲(chǔ)層的束縛水飽和度，需要加大驅(qū)替壓力和延長(zhǎng)驅(qū)替時(shí)間，巖心中一部分水被氮?dú)鈳ё撸瑹o(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量巖心驅(qū)出水體積，造成含水飽和度數(shù)值偏小，這是數(shù)據(jù)偏離曲線的主要原因。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和分析研究，提出校正措施：（1）用白油密封試管口，減小水分蒸發(fā)散失；（2）用稱(chēng)重法校正驅(qū)出水體積（驅(qū)出水體積=（驅(qū)替前巖心質(zhì)量-驅(qū)替后巖心質(zhì)量）/水密度），解決水體積計(jì)量精度下降的問(wèn)題。采取矯正措施后數(shù)據(jù)偏離回歸線的問(wèn)題得以解決（見(jiàn)圖4）,既提高了驅(qū)出水體積計(jì)量精度，又保證巖石電阻率實(shí)驗(yàn)參數(shù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。通過(guò)對(duì)渤海地區(qū)多口井的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)發(fā)現(xiàn)，覆壓條件下測(cè)得的m、n值具有不同程度的提高，說(shuō)明覆壓（儲(chǔ)層壓力）下的巖電測(cè)量結(jié)果符合地下油藏的實(shí)際情況（表1）。以1-4s1井為例，地層因素F由常壓下的3.361增加到覆壓下的9.502，膠結(jié)指數(shù)m值由常壓下的0.901增加到覆壓下的1.614，隨地層因素F的增加，膠結(jié)指數(shù)也增加。因此，覆壓電阻率更能反映地層條件（覆壓）下的孔隙特征，提高電阻率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性［3］。結(jié)合巖石電阻率實(shí)驗(yàn)資料分析壓力、礦化度等對(duì)阿爾奇參數(shù)的影響。Archie公式中a、b、m、n的取值對(duì)于油田含油、含水飽和度的計(jì)算結(jié)果有很大影響［4］,合理選擇和使用這組參數(shù)對(duì)油田的開(kāi)發(fā)非常重要。使用渤海某油田23井、B19井、G19井3口井的168塊巖心進(jìn)行了不同壓力、不同礦化度下巖石電阻率實(shí)驗(yàn)分析，找出該油田m、n值的變化規(guī)律，充分分析巖石導(dǎo)電機(jī)理與巖石巖性、巖石結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，為水淹層測(cè)井定量評(píng)價(jià)及油田后期開(kāi)發(fā)方案的確定提供基礎(chǔ)參數(shù)［2］。巖石電阻率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。從表1、表2可以看出（：1）隨地層水礦化度的增加，m值和n值均增大（；2）隨壓力的增大，m值有所增大，但n值變化不明顯，這與疏松砂巖的特性有關(guān)。由以上討論可知，m、n值與壓力、礦化度及孔隙度等均有關(guān)［5］。不同壓力、不同礦化度條件下的n值分析表明，隨著壓力增大，n值相應(yīng)增大，但增大幅度不大，隨著礦化度的增加n值明顯增加。在一定溫度、壓力變化時(shí)，孔隙中導(dǎo)電流體含量會(huì)發(fā)生變化，但巖石自身結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的變化對(duì)兩種電阻率的影響是等同的，并且它們根據(jù)巖石含水飽和度的不同而呈一定比例變化。因此，壓力變化時(shí)，電阻增大率（I）與含水飽和度（Sw）的關(guān)系基本無(wú)變化，飽和指數(shù)n的變化很小。（1）覆壓巖石電阻率測(cè)定方法降低了巖心提升至地面釋放壓力后對(duì)巖石電阻率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，提高了巖石電阻率實(shí)驗(yàn)參數(shù)的精度。（2） 疏松砂巖采用覆壓條件下巖石電阻率測(cè)量方法得到的參數(shù)更接近儲(chǔ)層的實(shí)際電阻率值，解決了疏松砂巖巖石電阻率實(shí)驗(yàn)的技術(shù)難題。（3） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，m值隨礦化度及圍壓增加而增大，n值隨礦化度增加而增大，而壓力變化對(duì)n值的影響不明顯?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】［1］沈平平.油層物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1995.［2］顧保祥，劉維永.綏中36-1油田水淹層密閉取心飽和度校正［J］.中國(guó)海上油氣，2008,20(1):38-40.[3]桑華，呂洪志，劉志偉.提高疏松砂巖測(cè)井含油飽和度精度的探索[J].中國(guó)海上油氣，2006,18(5):316-319.[4]張振誠(chéng)，孫