牟立偉，王剛，羅興平，樊海濤，林世均，王國輝

（1.中國石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.北京江安能源工程技術(shù)有限公司，北京 102200）

在中—高孔隙度和滲透率儲集層，特別是含氣儲集層中，高礦化度鉆井液會導致電阻率測井值較原始地層的電阻率明顯偏低[1-4]，干擾了儲集層識別，降低計算油氣飽和度的準確性。因此，對電阻率測井值進行校正，還原地層真電阻率，一直是測井工作的難點，也是油氣儲集層評價及有利區(qū)預(yù)測的關(guān)鍵[5-7]。

長期以來，針對地層真電阻率的還原，前人提出了諸多校正方法，并建立了相關(guān)的計算模型[8-14]，常用的有圖版法和數(shù)值模擬法。圖版法是依據(jù)測井儀器制作出相應(yīng)的侵入校正圖版，在低礦化度鉆井液侵入后校正效果較好，但在高礦化度鉆井液侵入后校正效果較差。數(shù)值模擬法是基于多孔介質(zhì)中的相滲流理論和擴散理論，建立電阻率測井值與鉆井液侵入程度的動態(tài)關(guān)系，反演得到地層真電阻率[15-16]。但該方法假設(shè)條件太多，將復雜的非線性問題簡化成了簡單的線性問題，與地層真實情況偏差較大。

有學者通過實驗，分析鉆井液侵入過程中鉆井液與地層水電阻率的比值、壓差、侵入時間、侵入程度等因素對電阻率的影響，提出使用及時測井或時間推移測井來解決高礦化度鉆井液侵入對電阻率的影響[17-18]。此外，也有學者在鉆井液侵入的實驗室研究中發(fā)現(xiàn)，電極環(huán)測量的不是巖樣的真實電阻率，只是反映了巖樣電阻率的相對變化[19]?，F(xiàn)有的巖電測量技術(shù)僅能提供阿爾奇公式中涉及的幾個比值參數(shù)，依然無法準確測量巖樣電阻率。

本文通過改進巖電實驗的電極系和測量工藝，建立巖樣電阻率與測井電阻率對比和標定的方法，使實驗與雙側(cè)向測井在測量方式、電極系、測量值等方面接近或一致。在此基礎(chǔ)上，分析了影響巖電測量結(jié)果的主要因素，用實驗數(shù)據(jù)對準噶爾盆地腹部地區(qū)氣層的測井電阻率進行校正，為油氣藏儲集層飽和度評價及有利區(qū)預(yù)測提供依據(jù)。

1 實驗原理與方法

對于形狀規(guī)則的柱塞樣，通過兩極供電的方式測定巖樣兩端的電阻，根據(jù)歐姆定律計算巖樣電阻率，用氣驅(qū)法降低巖樣的含水飽和度，確定電阻率與含水飽和度的關(guān)系。

為了提高測量精度，實驗采用直徑為38.1 mm、長度為50～60 mm 的柱塞樣。按行業(yè)標準，對巖樣進行洗油、洗鹽和烘干，進行孔隙度和滲透率測量[20]。按離子濃度配制飽和溶液，用以飽和巖樣。在計算中使用水測孔隙度，而不是氣測孔隙度。

為了獲取與地層實際情況接近的束縛水飽和度，采用過水壓力小于巖樣氣體突破壓力的半滲透隔板，既避免了氣體只在大孔喉中流動，又便于排出液的計量。在測量前，要在高溫高壓下考察半滲透隔板的性能，根據(jù)巖樣水相滲透率選擇相應(yīng)的隔板，在計算巖樣電阻率時扣除隔板電阻率。把巖樣含水電阻率和氣驅(qū)電阻率標注到測井曲線上，進行實時對比分析，當計量管中出現(xiàn)連續(xù)氣泡時，結(jié)束實驗。

在此基礎(chǔ)上，將實驗結(jié)果與測井曲線對比。把深度歸位后的實驗數(shù)據(jù)（黏土礦物含量、含水密度、孔隙度、縱橫波速度、束縛水飽和度、電阻率等）與相應(yīng)的測井曲線進行對比。在測井曲線合格的前提下，實驗過程中的數(shù)據(jù)可以隨時與測井曲線對比，如果兩者相差較大，則需要及時分析原因。

完成上述步驟后，進行電阻率實驗校正。假設(shè)研究區(qū)內(nèi)的地層水礦化度基本不變，儲集層是純氣層，可以建立地層在束縛水狀態(tài)下電阻率與深側(cè)向電阻率的統(tǒng)計學關(guān)系。盡管每口井的鉆井液礦化度不同，侵入時間和程度不同，測井電阻率不同，都可以根據(jù)此關(guān)系式進行校正。由于鉆井液侵入是一個動態(tài)過程，如果儲集層為氣水同層或油水同層，則需要重新設(shè)計實驗流程和校正方法，在不同含油（氣）飽和度下，模擬鉆井液濾液侵入體積與巖樣電阻率的關(guān)系，再結(jié)合其他測井曲線，建立實驗數(shù)據(jù)與測井電阻率之間的校正關(guān)系。

2 實例分析

準噶爾盆地前哨地區(qū)三工河組氣藏的儲集層為粉—細砂巖，孔隙度為10%～16%，氣測滲透率為0.2～50.0 mD，地層水礦化度為14～23 g/L。該地區(qū)采用鉀鈣基聚合物鉆井液，鉆井液的等效氯化鈉礦化度為40～140 g/L。受高礦化度鉆井液侵入影響，雙側(cè)向電阻率明顯偏低，導致含氣飽和度計算不準。溫度為16 ℃時，前哨4井的鉆井液電阻率為0.1 Ω·m，等效氯化鈉礦化度為96 g/L 的電阻率。用斯倫貝謝圖版法對深側(cè)向電阻率進行了校正，其校正量非常小，僅增加了2～4 Ω·m。

巖樣選擇前哨4 井的巖心，根據(jù)巖心和測井曲線特征，在全直徑巖樣上確定取樣位置，為了便于深度校正和驗證飽和液礦化度，在致密鈣質(zhì)砂巖和泥巖均取樣。共鉆取37 塊巖樣，包括4 塊泥巖、2 塊鈣質(zhì)砂巖和31 塊砂巖。實驗中用2 種礦化度溶液飽和泥巖巖樣，測試后與測井值對比，地層水礦化度約為20.5 g/L，與自然電位幅度差計算的地層水礦化度（21.2 g/L）十分接近。根據(jù)前哨地區(qū)三工河組氣藏特征，實驗溫度為87 ℃，孔隙壓力為39 MPa，軸壓和圍壓均為90 MPa，在測試中用氮氣替代天然氣作為驅(qū)替流體。

為了提高測量效率和降低誤差，實時監(jiān)控每塊巖樣的測量狀態(tài)。在孔隙壓力基礎(chǔ)上，按一定的規(guī)則逐步增加驅(qū)替壓力，每個驅(qū)替點均保持壓力恒定，直至電阻率穩(wěn)定后，方可再次加壓（圖1），驅(qū)替壓力與孔隙壓力的差值就是毛細管壓力，驅(qū)替排出的液體由計量管單獨測量。本文實驗實現(xiàn)了在高溫高壓下用半滲透隔板驅(qū)替法自動聯(lián)測巖電參數(shù)與毛細管壓力，當計量管中出現(xiàn)連續(xù)氣泡時，認為巖樣達到了束縛水狀態(tài)，這時的電阻率就是地層真電阻率。

在得到地層真電阻率的同時，還得到了阿爾奇公式中的巖電參數(shù)。如在前哨4井33塊巖樣中去掉2塊致密層巖樣數(shù)據(jù)點后，地層因素與孔隙度基本呈負相關(guān)；同樣，電阻增大率與含水飽和度也呈負相關(guān)（圖2）。統(tǒng)計回歸得到巖電參數(shù)后，再由阿爾奇公式計算儲集層的含氣飽和度。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)與測井曲線的對比（圖3），巖樣含水電阻率與淺側(cè)向電阻率接近，說明巖樣淺側(cè)向電阻率受到高礦化度注入水的影響，接近地層完全含水電阻率；巖樣含氣和含束縛水的電阻率遠大于深側(cè)向電阻率，深側(cè)向電阻率受鉆井液侵入影響明顯小于含氣電阻率。為了確定鉆井液侵入過程對巖樣電阻率的影響，對含氣和束縛水巖樣注入高礦化度（96 g/L）鉆井液，當注入0.05～0.10 PV 的鉆井液后，巖樣電阻率減小至深側(cè)向電阻率；注入0.20～0.30 PV 的鉆井液后，巖樣電阻率接近淺側(cè)向電阻率；繼續(xù)注入1.50～3.00 PV 的鉆井液后，巖樣電阻率趨于穩(wěn)定，接近或小于微球型聚焦電阻率，說明微球型聚焦測井測量的是沖洗帶電阻率。

以巖樣含氣電阻率為準，建立地層真電阻率與深側(cè)向電阻率的回歸關(guān)系：

用該關(guān)系式校正深側(cè)向電阻率，得到實驗校正后電阻率。同樣，以實驗得到的巖樣孔隙度為準，建立孔隙度與密度的關(guān)系：

再用阿爾奇公式，分別計算深側(cè)向電阻率和實驗校正后電阻率對應(yīng)的含氣飽和度，校正后的含氣飽和度提高了13.0%～20.0%。

3 討論

首先，巖電測量方法和工藝的改進，是獲取與雙側(cè)向測井接近的巖樣電阻率和實驗法校正的關(guān)鍵。其次，由于驅(qū)替過程中巖電測量時間長達幾十天，如果實驗室溫度變化5 ℃，巖樣電阻率將變化10%，所以恒溫就顯得尤為重要，建議在地層溫度下測量巖電參數(shù)。巖心夾持器能獨立提供3 種壓力（軸壓、圍壓和孔隙壓力），根據(jù)地層壓力敏感性，選擇在有效壓力或孔隙壓力條件下測量巖電參數(shù)。通?？紫抖?、滲透率越大，其電阻率受壓力影響越大。在測量巖電參數(shù)時，根據(jù)油層或氣層選擇相應(yīng)的驅(qū)替流體，同一塊巖樣采用不同的驅(qū)替方式（直接驅(qū)替和帶隔板驅(qū)替）會得到不同的巖電參數(shù)。

此外，由于儲集層為純氣層，實驗重點在于獲取地層真電阻率，使得校正過程更為簡單。用實驗法還原地層真電阻率，要比圖版法和數(shù)值模擬法更直觀、準確和有效。該方法在應(yīng)用上具有一定局限性，需要獲取一定數(shù)量的巖樣；如果儲集層是氣水同層（或油水同層），需要在不同含水飽和度下模擬整個高礦化度鉆井液的侵入過程，結(jié)合其他測井曲線，確定實驗值與測井值的校正關(guān)系。

4 結(jié)論

（1）通過巖樣精細加工和制備、電極系改進以及在高溫高壓下用半滲透隔板氣驅(qū)法，在實驗室能得到接近地層真電阻率的巖樣電阻率。

（2）建立巖樣電阻率與測井電阻率的對比標定方法，并應(yīng)用于準噶爾盆地腹部多口井，平均含氣飽和度提高18.6%，使儲集層評價和儲量計算更為合理，為研究測井響應(yīng)、測井資料解釋和儲集層評價提供了有效技術(shù)方法。

符號注釋

A、B——分別為實驗電阻率與深側(cè)向電阻率測井值的回歸系數(shù)；

C、D——分別為巖樣孔隙度與密度測井值的回歸系數(shù)；

RLLD——深側(cè)向電阻率測井值，Ω·m；

RT——地層電阻率，Ω·m；

?——孔隙度，%；

ρDEN——密度，g/cm3。