疏松砂巖巖石電阻率實驗方法

疏松砂巖巖石電阻率實驗方法劉志偉;曲日濤;任志勇;李冰;唐磊【摘要】渤海地區(qū)部分油田儲層埋藏淺，膠結性差，在鉆井取心提升至地面過程中，溫度變化和壓力的釋放使巖心更加松散，按照常規(guī)取樣方法無法獲得合格樣品進行準確的數(shù)據(jù)分析。提出了一種疏松砂巖巖石電阻率實驗室測定的新方法。采用冷凍鉆取、鉛套包封等措施，對樣品柱塞進行特殊處理，在覆壓狀態(tài)下進行巖石電阻率測試，較好地解決了疏松砂巖巖石電阻率測量數(shù)據(jù)異常等技術難題。覆壓巖石電阻率測定方法在渤海油田多個疏松砂巖儲層測井飽和度計算、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行了應用，取得了較為理想的結果?！酒诳Q】《石油鉆采工藝》【年(卷)，期】2012(034)B09【總頁數(shù)】3頁(P95-97)【關鍵詞】疏松砂巖;覆壓測試;巖石電阻率;測定方法【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【正文語種】中文【中圖分類】P631.8渤海地區(qū)近幾年來發(fā)現(xiàn)和評價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，儲層具有中高孔、滲特征。運用常規(guī)分析方法測得的巖石電阻率分析結果m、n值通常會超出理論及經驗值范圍（m的理論值通常為1.0~2.2，膠結砂巖一般在1.8~2.0之間，非膠結的疏松砂巖大于1.3）［1］。合理的巖電實驗參數(shù)a、b、m、n的取值對于飽和度的計算結果具有很大影響，也一直被作為劃分油水界面及評價儲層的含油性及含油程度的重要指標，尤其在油田注水開發(fā)后期，研究儲層電阻率變化特點對搞清儲層的油水分布狀況具有重要意義［2］。目前，實驗室通常執(zhí)行石油天然氣行業(yè)標準SY/T5385—2007《巖石電阻率參數(shù)實驗室測量及計算方法》開展巖石電阻率測定，但該方法只適合于固結和弱膠結砂巖巖心。大量實驗研究表明，采用覆壓條件下獲得的疏松砂巖巖石電阻率測定參數(shù)更接近疏松砂巖儲層的實際情況，并以此建立了一套疏松砂巖巖石電阻率測定實驗方法，為儲量評價提供可靠的巖石物理參數(shù)。渤海地區(qū)部分油田由于儲層埋深淺，巖性疏松，巖心樣品具有易松散不成型等特點，給分析實驗工作帶來極大的困難。不論是國內還是國外，疏松砂巖實驗技術方法都是一個技術難題，特別是巖石電阻率的測試更為困難，目前很多樣品處理技術都是使用金屬導體為包封材料，這樣的巖心處理方法無法準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，用覆壓巖石電阻率測試系統(tǒng)給巖心加壓至地層壓力（見圖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，記錄樣品的出水量和巖石電阻率Ro。用一定壓力的濕氮氣驅替巖心中的地層水，計量驅出水體積，并測量此時的巖石電阻率Rt;改變驅替壓力降低巖心水飽和度，測量不同飽和度下巖石電阻率，計算獲得覆壓下的孔隙膠結指數(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、地層因素及膠結指數(shù)都有所變化，這是由于在壓實效應作用下，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)。通過回歸計算的m、a、n、b值更近似地反映地下實際情況，提高了巖石電阻率參數(shù)的計算精度［3］。1.2實驗數(shù)據(jù)校正實驗過程中發(fā)現(xiàn)，在降低飽和度時個別數(shù)據(jù)點偏離回歸曲線（見圖3）［3］。分析原因主要是：（1）巖心驅出的水滴吸附在試管壁上，驅出水體積計量不準確；（2）在氣驅過程中，為了達到儲層的束縛水飽和度，需要加大驅替壓力和延長驅替時間，巖心中一部分水被氮氣帶走，無法準確計量巖心驅出水體積，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。通過大量實驗和分析研究，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）用稱重法校正驅出水體積（驅出水體積=（驅替前巖心質量-驅替后巖心質量）/水密度），解決水體積計量精度下降的問題。采取矯正措施后數(shù)據(jù)偏離回歸線的問題得以解決（見圖4）,既提高了驅出水體積計量精度，又保證巖石電阻率實驗參數(shù)的準確性和真實性。通過對渤海地區(qū)多口井的實驗數(shù)據(jù)進行分析比對發(fā)現(xiàn)，覆壓條件下測得的m、n值具有不同程度的提高，說明覆壓（儲層壓力）下的巖電測量結果符合地下油藏的實際情況（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，提高電阻率實驗數(shù)據(jù)的精度和實驗數(shù)據(jù)的可靠性［3］。結合巖石電阻率實驗資料分析壓力、礦化度等對阿爾奇參數(shù)的影響。Archie公式中a、b、m、n的取值對于油田含油、含水飽和度的計算結果有很大影響［4］,合理選擇和使用這組參數(shù)對油田的開發(fā)非常重要。使用渤海某油田23井、B19井、G19井3口井的168塊巖心進行了不同壓力、不同礦化度下巖石電阻率實驗分析，找出該油田m、n值的變化規(guī)律，充分分析巖石導電機理與巖石巖性、巖石結構和孔隙結構之間的關系，為水淹層測井定量評價及油田后期開發(fā)方案的確定提供基礎參數(shù)［2］。巖石電阻率實驗數(shù)據(jù)見表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。由以上討論可知，m、n值與壓力、礦化度及孔隙度等均有關［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，孔隙中導電流體含量會發(fā)生變化，但巖石自身結構及性質的變化對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，電阻增大率（I）與含水飽和度（Sw）的關系基本無變化，飽和指數(shù)n的變化很小。（1）覆壓巖石電阻率測定方法降低了巖心提升至地面釋放壓力后對巖石電阻率實驗數(shù)據(jù)的影響，提高了巖石電阻率實驗參數(shù)的精度。（2） 疏松砂巖采用覆壓條件下巖石電阻率測量方法得到的參數(shù)更接近儲層的實際電阻率值，解決了疏松砂巖巖石電阻率實驗的技術難題。（3） 實驗數(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n值的影響不明顯?！鞠嚓P文獻】［1］沈平平.油層物理實驗技術［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.提高疏松砂巖測井含油飽和度精度的探索[J].中國海上油氣，2006,18(5):316-319.[4]張振誠，孫