王建功,蔡文淵,羅安銀,李擁軍,趙正奎

(1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司華北事業(yè)部,河北任丘062550;2.中國(guó)石油華北油田分公司,河北任丘062550)

二連地區(qū)復(fù)雜砂巖膠結(jié)指數(shù)m和系數(shù)a的研究

王建功1,蔡文淵1,羅安銀1,李擁軍2,趙正奎1

(1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司華北事業(yè)部,河北任丘062550;2.中國(guó)石油華北油田分公司,河北任丘062550)

對(duì)二連地區(qū)27口井403塊巖心巖電實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)膠結(jié)指數(shù)m與系數(shù)a具有很好的相關(guān)性,由此實(shí)現(xiàn)了單塊巖心的膠結(jié)指數(shù)m和系數(shù)a的計(jì)算。分析了巖心膠結(jié)指數(shù) m的相關(guān)因素,得出膠結(jié)指數(shù) m與巖心孔隙度相關(guān)性較好且受流體礦化度影響的結(jié)論,實(shí)現(xiàn)了由測(cè)井資料計(jì)算膠結(jié)指數(shù)m,采用連續(xù)可變a、m值計(jì)算含油飽和度。該方法適應(yīng)二連地區(qū)復(fù)雜砂巖巖石孔隙結(jié)構(gòu)變化快的特性,有利于提高含油飽和度計(jì)算精度。

測(cè)井解釋;實(shí)驗(yàn)研究;膠結(jié)指數(shù);復(fù)雜砂巖;礦化度;含油飽和度

0 引 言

利用電阻率和孔隙度計(jì)算含油飽和度是測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要方法。阿爾奇公式中的膠結(jié)指數(shù) m和系數(shù)a是計(jì)算含油飽和度的重要參數(shù)。分析巖電實(shí)驗(yàn)得到的巖心膠結(jié)指數(shù)m和系數(shù)a,發(fā)現(xiàn)其有反相關(guān)趨勢(shì),且實(shí)際應(yīng)用中常將系數(shù) a近似為1.0。復(fù)雜砂礫巖地區(qū)多變的沉積環(huán)境決定了儲(chǔ)集巖縱向、橫向上變化大且快,近物源沉積使巖石成熟度低且變化大[1]。統(tǒng)計(jì)分析二連地區(qū)多年的巖電實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn),膠結(jié)指數(shù)m和系數(shù)a變化范圍很大,將系數(shù)a近似為1.0與實(shí)際不符。為改善有限的巖心實(shí)驗(yàn)資料不適應(yīng)復(fù)雜砂巖孔隙結(jié)構(gòu)變化快的狀況,提高復(fù)雜砂巖儲(chǔ)層含油飽和度計(jì)算精度,開展了膠結(jié)指數(shù)m和系數(shù)a的相互關(guān)系及相關(guān)因素的研究。

1 膠結(jié)指數(shù)m和系數(shù)a的關(guān)系

收集二連盆地額仁淖爾凹陷(5口井)、賽漢塔拉凹陷(11口井)、阿南凹陷(2口井)、哈南凹陷(1口井)、烏里雅斯太凹陷(8口井)共27口井403塊巖心巖電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分地區(qū)、分層位、分巖性確定a、m值,共得到42組 a、m值。統(tǒng)計(jì)得到42組 a、m值,發(fā)現(xiàn)其有很好的相關(guān)性(見圖1)。

由圖1可見,a與m呈冪函數(shù)或指數(shù)函數(shù)關(guān)系

式中,f0、f1為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。m、a的變化范圍較大,m值集中在0.8～2.3之間,a值集中在0.3～5.0之間,a變化范圍很大,只有 m=1.7左右時(shí) a接近于1.0。表明將a近似為1.0與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果不符。

圖1 膠結(jié)指數(shù)m與系數(shù)a關(guān)系圖

2 單塊巖心m、a值計(jì)算

依據(jù)阿爾奇公式,單塊巖心巖電實(shí)驗(yàn)得到的(F,φ)值不能同時(shí)確定公式中的2個(gè)系數(shù) a和m,至少需要2塊以上巖心巖電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)才能確定出a和m。但確定了a和m的相關(guān)關(guān)系后,式(1)中的2個(gè)系數(shù)簡(jiǎn)化為1個(gè),由此使得確定單塊巖心的a、m值成為可能。

將式(1)代入阿爾奇公式得到

每塊巖心實(shí)驗(yàn)得到的1組(F,φ)值由式(1)、式(2)計(jì)算能同時(shí)確定該巖心的a和m,實(shí)現(xiàn)了單塊巖心a和m的計(jì)算。

分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果認(rèn)為,①式(1)的形式和系數(shù)不是唯一的。改變a、m關(guān)系式模型進(jìn)行回歸分析,可得到不同的 a=f(m)關(guān)系式,用式(2)計(jì)算能得到滿足公式 F=a/φm的對(duì)應(yīng)單塊巖心巖電實(shí)驗(yàn)值(F, φ)的a、m值。②即使某一種a=f(m)關(guān)系式,對(duì)應(yīng)1塊巖心的(F,φ),不同的計(jì)算方法可得到不只1組數(shù)值解(a,m),應(yīng)依據(jù)m的一般變化范圍選取合理的計(jì)算方法。③多巖樣統(tǒng)計(jì)的常規(guī) a、m值與單塊巖心計(jì)算a、m值的關(guān)系。常規(guī) F-φ統(tǒng)計(jì)法確定a、m值,反映的是多塊巖心 F與φ的分布關(guān)系,不反映其中某一塊巖心的a、m值,如果統(tǒng)計(jì)其中任意2塊以上不同數(shù)量的巖心 F與φ的關(guān)系,會(huì)得出不同的、差別很大的a、m值。

3 膠結(jié)指數(shù)m相關(guān)因素分析

3.1 膠結(jié)指數(shù)m與孔隙度關(guān)系

圖2是由式(2)計(jì)算的單塊巖心的膠結(jié)指數(shù) m與巖心孔隙度φ的關(guān)系圖。圖2中數(shù)據(jù)點(diǎn)包含了所有實(shí)驗(yàn)巖心樣,包括二連盆地西部的額仁淖爾、中西部的賽漢塔拉、中東部的阿爾善、東部的烏里雅斯太等重要勘探開發(fā)區(qū)塊。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,m與φ有很好的相關(guān)性,不同方法得到的m值可以用φ的直線或多項(xiàng)式關(guān)系描述

式中,g0、g1、g2為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

將m值代入式(1)可得到每塊巖心對(duì)應(yīng)的 a值。由此利用測(cè)井資料計(jì)算的地層孔隙度,可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)a、m值的計(jì)算。

圖2 膠結(jié)指數(shù)m與孔隙度φ的關(guān)系

3.2 膠結(jié)指數(shù)m和滲透率關(guān)系

分別統(tǒng)計(jì)單井、斷塊單塊巖心的m值與巖心滲透率 K的相關(guān)性。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,只有少部分井m與滲透率的相關(guān)性較好,大部分井相關(guān)性不好。

圖3所示是統(tǒng)計(jì)所有巖心單塊巖心 m值與巖心滲透率 K的關(guān)系圖。m與滲透率沒有明顯的相關(guān)性。

圖3 膠結(jié)指數(shù)值與滲透率關(guān)系

3.3 膠結(jié)指數(shù)m和流體礦化度關(guān)系

為考察流體礦化度對(duì)膠結(jié)指數(shù)m的影響,對(duì)部分井進(jìn)行了多種流體礦化度巖電實(shí)驗(yàn)。圖4為a403井在4種礦化度溶液條件下 F-φ關(guān)系。

礦化度為1 250 mg/L條件下的 F-φ相關(guān)性差,沒有得出回歸分析趨勢(shì)線和m值。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,隨礦化度增大,地層因素 F增大,礦化度為3 000、5 000、7 500 mg/L時(shí)回歸統(tǒng)計(jì) m值分別為1.32、1.64、1.61,系數(shù) a值變化不大或變化趨勢(shì)不明顯,分別為 2.42、1.83、2.25。盡管礦化度為5 000、7 500 mg/L時(shí)的回歸m值相近,但a值差別明顯。如果前者的a值等于后者的情況下,前者的回歸m值應(yīng)會(huì)明顯減小。即隨流體礦化度增大,回歸m值呈增大趨勢(shì)。

圖4 不同礦化度溶液 F-φ關(guān)系

利用式(2)計(jì)算每塊巖心不同礦化度時(shí)的 m值。圖5為a403井相應(yīng)礦化度條件下單塊巖心膠結(jié)指數(shù)m與孔隙度φ的關(guān)系。圖5表明,①單塊巖心m值呈隨礦化度增大而增大的趨勢(shì);②在同一礦化度條件下,單塊巖心m值與孔隙度φ有較好的線性關(guān)系。

圖5 不同礦化度條件下膠結(jié)指數(shù)m與孔隙度φ關(guān)系

3.4膠結(jié)指數(shù)m與孔隙度、流體礦化度關(guān)系

m與孔隙度的相關(guān)性較好,且受流體礦化度的影響,而 m與滲透率的相關(guān)性不好,故在確定m值時(shí),只考慮m與孔隙度φ和流體礦化度的關(guān)系?？紤]到測(cè)井解釋時(shí)使用地層水電阻率,將m與流體礦化度φ的關(guān)系轉(zhuǎn)換為與溶液電阻率Rw的關(guān)系。

統(tǒng)計(jì)了二連地區(qū)20口井,包含了盆地西部賽漢塔拉10口井189塊巖心、額仁淖爾5口井120塊巖心,中部阿爾善3口井74塊巖心,東部烏里雅斯太1口井10塊巖心。統(tǒng)計(jì)m與孔隙度φ和溶液電阻率Rw的關(guān)系。選定的關(guān)系模型及統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖6。

式中,c0～c4為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。相關(guān)系數(shù) R=0.942 7。

4 應(yīng) 用

4.1 可變a和固定a對(duì)含油飽和度的影響

在縱向上地層水礦化度變化不大的地區(qū)(如二連東部區(qū)域),可不考慮地層水礦化度變化,應(yīng)用式(3)估算砂巖膠結(jié)指數(shù)m值,進(jìn)而由式(1)計(jì)算系數(shù)a;在縱向上地層水礦化度變化較大的地區(qū)(如二連中西部區(qū)域),需考慮地層水礦化度變化,應(yīng)用式(4)估算砂巖膠結(jié)指數(shù)m值,同樣由式(1)計(jì)算系數(shù)a。

圖6 固定a值和可變a值對(duì)計(jì)算含水飽和度S w的影響

分析可變a、m和單一改變m值(a=1)對(duì)計(jì)算含油飽和度的影響。依據(jù)區(qū)域特征,固定Rw=0.35 Ω·m,Rt=20.0Ω·m,b=1,n=1.4,選擇不同 m值,對(duì)a=1和由式(1)計(jì)算的可變 a值2種情況用阿爾奇公式計(jì)算含水飽和度(見圖6)。

對(duì)應(yīng)相同孔隙度,不同m值圖6(b)中Sw的差值比圖6(a)中Sw的差值小,即可變 a、m比單一改變m值(a=1)對(duì)計(jì)算含油飽和度的影響小,且孔隙度越小,這一差別越明顯。這是因?yàn)閙值較小或較大時(shí),實(shí)際a值偏離1.0也較大。

采用可變a、m計(jì)算Sw,即使給出的 m變化較大,由于a值也相應(yīng)改變,對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響也較小。而用a=1只改變 m值,對(duì) Sw數(shù)值影響很大,且隨孔隙度減小,不同 m計(jì)算的Sw的差值明顯增大。

4.2 可變a、m實(shí)際應(yīng)用效果

用式(3)、式(4)分別計(jì)算 m,記為 m0、m,由式(1)計(jì)算的a記為a0、a。圖7是賽漢塔拉凹陷某井的處理成果對(duì)比圖。圖7中 SW1、SW2是在 R w= 0.35Ω·m、b=1、n=1.9對(duì)應(yīng)(m0,a0)、(m,a)計(jì)算的含水飽和度,SW是對(duì)應(yīng)常規(guī)固定m、a(m=1.6,a =1)方法計(jì)算的含水飽和度。

首先比較m0、m、a0、a?？梢?砂巖層處計(jì)算的m0、m值較小,m0與 m、a0與 a的差別很小可以忽略,也導(dǎo)致SW1、SW2基本相同。

可變a、m計(jì)算的SW1與固定 a、m計(jì)算的SW。上部13、16號(hào)層,電阻率低,孔隙度高,SW1明顯高于SW,水層特征更明顯;緊鄰的20號(hào)層,電阻率高,孔隙度高,SW1與 SW數(shù)值基本相同,都反映為典型油層;底部45號(hào)層,電阻率較高,但孔隙度低,48、49號(hào)層電阻率較45號(hào)層高,孔隙度略高,在48、49號(hào)層SW1與SW相同的狀況下,可變m、a使得45號(hào)層SW1明顯低于SW,含油特征更明顯。即由可變 a、m計(jì)算的含水飽和度更有利于油水層識(shí)別。

只需提供孔隙度曲線并根據(jù)區(qū)域不同層位地層水礦化度變化調(diào)整地層水電阻率,地層因素公式中的a、m會(huì)自動(dòng)隨孔隙度、礦化度的變化調(diào)整,改變了人為調(diào)整參數(shù)的不規(guī)范性,增強(qiáng)了解釋參數(shù)自適應(yīng)能力。

圖7 賽××井測(cè)井處理成果圖

5 結(jié) 論

大量巖電實(shí)驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析,明確了二連地區(qū)砂巖膠結(jié)指數(shù)m與系數(shù)a很好的相關(guān)性,實(shí)現(xiàn)了單塊巖心m、a值的計(jì)算。統(tǒng)計(jì)分析表明,單塊巖心m值與孔隙度相關(guān)性較好,受流體礦化度影響,確定了由孔隙度、流體礦化度計(jì)算連續(xù)的巖石 m、a的方法。研究結(jié)論在二連地區(qū)具有普遍規(guī)律,適用性和實(shí)用性強(qiáng)。配合飽和度指數(shù) n的研究,對(duì)于復(fù)雜砂巖提高含有飽和度的計(jì)算精度有一定意義。

[1] 雍世和,洪有密.測(cè)井資料綜合解釋與數(shù)字處理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1982.

On Complex Sandstone Cementation Exponent m and Factor a in Erlian Area

WANGJiangong1,CA IWenyuan1,LUO Anyin1,L I Yongjun2,ZHAO Zhengkui1
(1.Huabei Division,China Petroleum Logging CO.L TD.,Renqiu,Hebei 062552,China; 2.Huabei Oilfield Company,China Petroleum CO.,Renqiu,Hebei 062550,China)

Analyzed are 403 cores’rock electricity experiment data of 27 wells in Erlian basin. Discovered is the good relationship betw een cementation exponent m and facto r a,and thismakes it possible to calculate the m and a of a single core.Analyzed are the relevant factors of core cementation exponent m,and the m is closely related to co re po rosity and influenced by fluid salinity,and so we can get the m from log data.Then computed isoil saturation from log data and continuous variable a,m,w hich is adap table to po re structure variations of comp lex sandstone and imp roves the p recision of calculatiing oil saturation.

log interp retation,experimental study,cementation exponent,comp lex sandstone, salinity,oil saturation

1004-1338(2010)05-0449-04

P631.84

A

王建功,男,1964年生,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事測(cè)井資料綜合解釋和應(yīng)用研究。

2010-05-10 本文編輯 王小寧)