理學(xué)2-儲(chǔ)集層參數(shù)-new課件

第二節(jié)確定儲(chǔ)層參數(shù)一、測(cè)井曲線質(zhì)量檢查二、確定泥質(zhì)含量

三、確定孔隙度四、確定含水飽和度五、確定束縛水飽和度六、滲透率七、確定地層水電阻率八、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)m、n、a、b1-一、測(cè)井曲線質(zhì)量檢查在利用測(cè)井曲線作定量計(jì)算時(shí)，應(yīng)首先看測(cè)井曲線的質(zhì)量，以保證參數(shù)計(jì)算精度，測(cè)井曲線幅值是否正確，可以通過(guò)如下方法檢查：第二節(jié)確定儲(chǔ)層參數(shù)2-二、確定泥質(zhì)含量

3-三、確定孔隙度粒間孔隙度

就是通常所說(shuō)有效孔隙度，通常利用孔隙度測(cè)井方法(DEN，AC，CNL)確定，包括一種孔隙度測(cè)井方法，二種孔隙度測(cè)井交會(huì)方法等方法。1、一種孔隙度測(cè)井方法4-注：Halite巖鹽anhydrite硬石膏,無(wú)水石膏5-Bcp=1.68-0.0002*Depth6-7-8-注：Barite重晶石9-10-11-12-13-***例如:求巖石的孔隙度和礦物含量計(jì)算過(guò)程1)根據(jù)GR，SP求Vsh（1）需非線性校正（2）當(dāng)Vsh≥50%時(shí)，按泥巖處理φ=0，Sw=1.0,Vsh=100,V1=0,V2=0.K=0當(dāng)Vsh<50%時(shí)，按下述方法處理。2）進(jìn)行泥質(zhì)校正

14-3）求純巖石的孔隙度和礦物含量用矩陣表示為：CX=L其中：則孔隙度和兩種礦物的含量可以用解常數(shù)陣的逆的方法得出：X=C-1L15-測(cè)井孔隙度與巖心分析孔隙度比較

16-17-注：巖心分析深度與測(cè)井曲線深度歸一

18-注：巖心歸位某油田收集到：揚(yáng)3912、揚(yáng)31109等20余口井的取芯資料，并收集到與取心井相對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線資料，測(cè)井曲線主要有深、淺側(cè)向電阻率，感應(yīng)測(cè)井、深七測(cè)向、4米、0.5米、微電極、流體、井徑、自然電位、聲波。基于巖心深度歸位的基本原理，對(duì)泌陽(yáng)凹陷北部斜坡的楊樓油田20余口井進(jìn)行了巖心深度歸位，歸位的實(shí)例見(jiàn)圖。19-20-四、確定含水飽和度1、純地層（阿爾奇公式(ArchiesFormula)）

21-2泥質(zhì)砂巖地層22-23-（3）Qv型導(dǎo)電模型(WSCM)

Hill和Millbun(1956)

對(duì)粘土的礦物的陽(yáng)離子交換作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并用陽(yáng)離子交換濃度代替泥質(zhì)含量或粘土含量研究了泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)率和電化學(xué)電位。Waxman和Smits(1968，1974)等在Hill和Millbun研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了泥質(zhì)或粘土對(duì)泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)率和電化學(xué)電位的影響，提出Qv模型(或稱WSCM)

：

式中Sw為與相互連通總孔隙有關(guān)的含水飽和度；F為相互連通總孔隙有關(guān)的地層因素；B是粘土陽(yáng)離子交換的等價(jià)電導(dǎo)，是地層水電導(dǎo)率Cw的函數(shù)，即B=3.83(1-0.83e-Cw/2)，此處B的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式是在25oC對(duì)Na+得出的；Qv(ConcentrationofClayExcangeableCation，通常用Qv表示)為巖石的陽(yáng)離子交換濃度(容量)，Qv是CEC(Cation-ExchangeCapacity--縮寫為CEC，陽(yáng)離子交換能力)的函數(shù)：式中

t是泥質(zhì)砂巖的總孔隙度，小數(shù)；

g是巖石的平均顆粒密度。

24-歸一化Qv型導(dǎo)電模型

由于泥質(zhì)砂巖的陽(yáng)離子交換濃度Qv這個(gè)參數(shù)是巖心樣品實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的，不能從實(shí)際測(cè)井資料得到，限制了WSCM的使用，Juhasz(1979)

提出歸一化Qv的模型，即歸一化Qv的參數(shù)Qvn：式中

t為泥質(zhì)砂巖的總孔隙度；

tsh為泥巖的總孔隙度。用類似于AE求Sw：式中Rwsh=

tmRsh；Swt為總含水飽和度。25-注：粘土或泥質(zhì)的電導(dǎo)率來(lái)源于它們的CEC吸附水：通常粘土顆粒表面均帶負(fù)電荷，而巖石中的水分子是一種電荷不完全平衡的極性分子，對(duì)外可顯正、負(fù)兩個(gè)極性，使粘土顆粒表面的負(fù)電荷可直接吸附極性分子中的陽(yáng)離子(如Na+)，這些被吸附的極性水分子稱吸附水。結(jié)合水：被吸附的陽(yáng)離子又可與極性水分子結(jié)合，成為水合離子(這些與陽(yáng)離子結(jié)合的極性水分子又稱為結(jié)合水)。粘土水化作用：這樣，粘土顆粒表面的負(fù)電荷可吸附極性分子中陽(yáng)離子，又可通過(guò)這些陽(yáng)離子與極性水分子結(jié)合，即在粘土顆粒表面形成一層薄水膜，以上所述在粘土顆粒表面形成水膜過(guò)程稱為粘土水化作用。陽(yáng)離子交換：一般情況下粘土顆粒表面的負(fù)電荷吸附的陽(yáng)離子是不能移動(dòng)的，但這種吸附并不很緊密，在電場(chǎng)的作用下，吸附的陽(yáng)離子可以與巖石中溶液的其它水合離子交換位置，引起導(dǎo)電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為粘土礦物的陽(yáng)離子交換(在泥質(zhì)砂巖中，最常見(jiàn)的可交換陽(yáng)離子是Na+，K+，Mg+，Ca+等離子）。粘土礦物的附加導(dǎo)電性：由粘土礦物的陽(yáng)離子交換產(chǎn)生的導(dǎo)電性稱為粘土礦物的附加導(dǎo)電性。

*****因此，粘土或泥質(zhì)的電導(dǎo)率來(lái)源于它們的CEC****26-陽(yáng)離子交換泥質(zhì)27-（4)雙水模型

A、雙水模型的有關(guān)參數(shù)及其相關(guān)關(guān)系雙水模型認(rèn)為泥質(zhì)砂巖中含有兩種水：粘土表面附近的粘土水；離粘土表面較遠(yuǎn)的自由水(遠(yuǎn)水)，其模型中的有關(guān)參數(shù)描述如下：

Swt=Swf+Sb

28-（5）各向異性導(dǎo)電模型

Bonnie(1993),Frischetal(1993),BittarandRodney(1994),Jiangquingetal(1994)已研究了電各向異性對(duì)電測(cè)井和地層評(píng)價(jià)的影響，但是，他們的研究都沒(méi)有涉及到電各向異性對(duì)含水飽和度的影響。J.D.Klein(1996,1997)將電各向異性的原理用于求地層含水飽和度。

巖礦層的電各向異性

29-在大多數(shù)沉積巖中，具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，其原因是成巖過(guò)程中的巡回作用，導(dǎo)致二種礦物成分交替成層，即形成交互層，如圖。根據(jù)電阻串聯(lián)原理：

根據(jù)電阻并聯(lián)原理：

30-各向異性系數(shù)：

J.D.Klein將以上所述的m、u分別表示為宏觀孔隙Фm和微觀孔隙Фu，宏觀孔隙和微觀孔隙分別滿足阿爾奇公式，即：

代入RT,RL公式式便有：

31-（6）其他導(dǎo)電模型

Crane(1990)等提出擴(kuò)展阿爾奇公式(EAE)，將地層導(dǎo)電率方程擴(kuò)展為：Ct=

Ci，Ct為地層導(dǎo)電率；Ci為地層中第i種導(dǎo)電成分的導(dǎo)電率。他認(rèn)為通常的導(dǎo)電成分有宏觀孔隙，粗糙孔隙表面(指粘土覆蓋的粒間孔隙的表面)，巖石骨架中的微孔隙及骨架導(dǎo)電礦物等。該模型得出的含水飽和度關(guān)系式為：A擴(kuò)展阿爾奇公式

式中Sw1、Sw2和Sw3分別為宏觀孔隙、粗糙孔隙表面、微孔隙中的含水飽和度；

1、

2和

3分別為宏觀孔隙度、粗糙孔隙表面孔隙度和微孔隙度；m1、m2和m3分別為宏觀孔隙、粗糙孔隙表面和微孔隙的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。Crane認(rèn)為該模型能夠解釋W(xué)-S，Archie等人提出的模型。

32-B巖石骨架導(dǎo)電模型(CRMM)

Givens(1987)

認(rèn)為：許多實(shí)際的巖層的導(dǎo)電性可以由兩個(gè)平行的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)組成，一是含有自由流體的孔隙導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)；其余是巖石骨架導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，巖石骨架由于含有導(dǎo)電礦物和(或)束縛水而導(dǎo)電；自由流體的孔隙導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)服從阿爾奇地層因素和電阻率指數(shù)公式。因此根據(jù)電阻并聯(lián)原理有：式中r、rpx和rr

分別為巖石、自由流體的孔隙導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和巖石骨架導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的電阻。由此式以及阿爾奇地層因素和電阻率指數(shù)公式得到含水飽和度公式：

參數(shù)b是一個(gè)常數(shù)，通過(guò)給定巖心資料分析計(jì)算得到。考慮測(cè)井解釋的方便，Givens推導(dǎo)出如下含水飽和度公式：

式中Rt、Rr和Rw分別為巖石電阻率、巖石骨架導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的電阻率和地層水電阻率。33-五、確定束縛水飽和度巖石中的水包括：1）可動(dòng)水：可以自由流動(dòng)的水有條件下流動(dòng)的水2）束縛水：吸附在巖石顆粒表面的水滯留在微小毛細(xì)管中的水求束縛水飽和度的經(jīng)驗(yàn)公式有：34-注：束縛水飽和度

束縛水飽和度Swi是描述地層特性的一個(gè)非常重要的參數(shù)。它對(duì)于確定儲(chǔ)層含水飽和度Sw、含水率、油水相對(duì)滲透率Kro、Krw等方面有重要意義。影響束縛水飽和度的因素很多，其主要影響因素有：

(1)泥質(zhì)含量泥質(zhì)砂巖中的束縛水包括微孔隙中不能流動(dòng)的水和吸附在巖石顆粒表面上的水，即在泥質(zhì)中存在大量束縛水，所以儲(chǔ)層中隨泥質(zhì)增大束縛水飽和度增大。(2)細(xì)粉砂含量細(xì)粉砂含量是指泥質(zhì)砂巖骨架中顆粒粒徑在50-10

m的成分占骨架重量的百分比。隨細(xì)粉砂含量的增大，巖石顆粒表面的總面積（比面）增大，使束縛水飽和度增大。

35-(3)粒度中值粒度中值是反映巖石顆粒粒徑大小的一個(gè)量，粒度中值越小，巖石顆粒粒徑就越小。同時(shí)，巖石顆粒粒徑小，也就反映泥質(zhì)砂巖中泥質(zhì)含量和細(xì)粉砂含量的增大，所以，隨泥質(zhì)砂巖粒度中值減小，束縛水飽和度增大。

(4)孔隙度孔隙度的大小在較大程度上受地層壓實(shí)、分選性(粒度)、泥質(zhì)含量影響?？紫抖仍叫?，分選性越差，粒度中值越小，泥質(zhì)含量越大，所以，隨泥質(zhì)砂巖孔隙度減小，束縛水飽和度增大。

(5)滲透率滲透率對(duì)束縛水飽和度是一個(gè)綜合影響因素，因滲透率與孔隙度、粒度中值、泥質(zhì)含量等有關(guān)。

36-綜上所述，影響束縛水飽和度的因素有泥質(zhì)含量、孔隙度、粒度中值、粉砂含量、滲透率等。因?yàn)槭`水飽和度影響因素多且復(fù)雜，很難從理論上直接推導(dǎo)確定束縛水飽和度的測(cè)井解釋方程，一般利用巖心分析束縛水飽和度、巖心分析孔隙度、巖心分析滲透率、測(cè)井計(jì)算泥質(zhì)含量、測(cè)井計(jì)算粒度中值等資料統(tǒng)計(jì)得到的他們之間的關(guān)系式。37-六、滲透率1、絕對(duì)滲透率

絕對(duì)滲透率是巖石中只有一種流體(油或氣或水)時(shí)測(cè)量的滲透率，常用K表示。絕對(duì)滲透率只與巖石孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與流體性質(zhì)無(wú)關(guān)。目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用孔隙度Ф和束縛水飽和度Swi統(tǒng)計(jì)它們與滲透率的關(guān)系，所建立的經(jīng)驗(yàn)方程一般有如下形式：38-2、油、水相對(duì)滲透率1）有效滲透率、相對(duì)滲透率

有效滲透率：當(dāng)兩種或兩種以上的流體通過(guò)巖石時(shí)，對(duì)其中某一種流體測(cè)得的滲透率，稱為巖石對(duì)該流體的有效滲透率或相滲透率。

相對(duì)滲透率：流體的有效滲透率與它在巖石中的相對(duì)含量有關(guān)，當(dāng)流體的相對(duì)含量變化，有效滲透率變化，為此引入相對(duì)滲透率的概念。相對(duì)滲透率是巖石有效滲透率與絕對(duì)滲透率之比：

式中：Kro、Krg、Krw分別為油、氣、水的相對(duì)滲透率

Ko、Kg、Kw分別為油、氣、水的相滲透率(有效滲透率),K為絕對(duì)滲透率。

將圖分為A、B、C三個(gè)區(qū)域來(lái)分析：A區(qū)：Sw<Swi(束縛水飽含度)，Krw小，Kro大，此時(shí)油層只含束縛水，而且毛細(xì)管有足的力約束束縛水，水對(duì)油的流動(dòng)影響很小，該區(qū)為產(chǎn)純油的含油區(qū)。B區(qū)：隨Sw的增大，Kro快速減小，Krw快速增大，交叉點(diǎn)是Krw=Kro的特殊情況，在交叉點(diǎn)左側(cè)Kro>Krw，在交叉點(diǎn)右側(cè)Kro<Krw，該區(qū)是油水同時(shí)流動(dòng)區(qū)。

C區(qū)：Kro很小，接近0，Krw很大，接近1，該區(qū)是完全產(chǎn)水區(qū)。39-注：1）含水率：

在油水共產(chǎn)體系中，由達(dá)西定律可導(dǎo)出含水率：

式中：Fw為產(chǎn)液的含水率；g為重力加速度；

水、油密度差；Vt為總流速；

為地層傾角。在儲(chǔ)層水平時(shí)，即水驅(qū)油在水平方向上進(jìn)行，毛管壓力及重力加速度的影響可以忽略不計(jì)，此時(shí)，以上方程可以簡(jiǎn)化為：由上式可知，含水率與M有關(guān)，而在油水粘度比大致一定時(shí)，M與油、水相對(duì)滲透率有關(guān)。當(dāng)Kro很小，接近0，Krw較大，接近1時(shí)，F(xiàn)w=1，即儲(chǔ)層完全產(chǎn)水；當(dāng)Kro很大，接近1，Krw較小1時(shí)，F(xiàn)w=0，即儲(chǔ)層完全產(chǎn)油；當(dāng)0<Krw<1，0<Kro<1時(shí)，0<Fw<1，即儲(chǔ)層油水同產(chǎn)。

40-2）某地區(qū)利用巖心分析資料得到的三個(gè)油田的油、水相對(duì)滲透率曲線：

41-求解的油、水相對(duì)滲透率方程為：A油田：R=0.8814177

Kro=-0.134067-0.283329Lg(Krw)R=-0.939656num=125B油田：R=0.9340191

Kro=-0.232644-0.285677Lg(Krw)R=-0.9396536num=160C油田：R=0.8677312

Kro=-0.215043-0.291664Lg(Krw)R=-0.9207407num=8742-七Rwa=RtΦm/a油層:Rwa>Rw水層:Rw=Rw43-44-45-46-計(jì)算Rw時(shí)可借鑒BATEMAN.R.Metal(1977)提出的幾個(gè)公式：47-SP確定Rw流程圖48-地層水電阻率與深度的關(guān)系，具有隨深度加大減小，且具有分段特征，其關(guān)系如下：700-750