不同孔隙類型組合的膠結指數計算模型分析

張翔，張偉

(長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100)

楊永杰

(中國石油集團測井有限公司生產測井中心，陜西 西安 710201)

孫建偉

(中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西 西安 710201)

不同孔隙類型組合的膠結指數計算模型分析

張翔，張偉

(長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100)

楊永杰

(中國石油集團測井有限公司生產測井中心，陜西 西安 710201)

孫建偉

(中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西 西安 710201)

[摘要]地層膠結指數m是碳酸鹽巖儲層評價中的重要參數，與孔隙結構和膠結度有關，是地層導電通道彎曲復雜程度的反映。一般情況下，地層中裂縫越發育，m越小，孔洞越發育，則m越大。在三孔隙模型中，一般將孔隙分為3種類型：基質孔隙、裂縫和非連通孔洞?；谌紫赌Ｐ?，計算了2種不同孔隙類型組合情況下的m：第1種孔隙類型組合為基質孔隙與裂縫并聯，再與非連通孔洞串聯；第2種孔隙類型組合為基質孔隙與非連通孔洞串聯，再與裂縫并聯。計算結果表明，2種三孔隙模型計算的m差異不大，且均與巖心試驗分析的m符合度較高。

[關鍵詞]地層膠結指數；三孔隙模型；裂縫；孔隙類型

計算地層膠結指數m有多種模型：1989年，Serraz建立了雙孔隙模型[1]，即基質孔隙與裂縫串聯模型和基質孔隙與非連通孔洞并聯模型，當孔隙度大于某一臨界值時，該模型在計算m時會出現明顯錯誤[2]。Aguilear M. S.等[3]基于Serraz的模型建立了嚴格的縫洞型儲層雙孔隙模型，從而避免了相關錯誤。當地層中同時存在基質孔隙、裂縫和孔洞時，雙孔隙模型并不適用。2004年，Aguilera R. F.等[4]將基質孔隙、裂縫和孔洞進行組合并提出三孔隙模型，該模型計算的m比雙孔隙模型更可靠。Al-Ghamdi A.等[5]在上述三孔隙模型的基礎上，考慮了地層整體孔隙度因素，提出了更為嚴格的三孔隙模型，從而進一步提高了m計算的準確性。筆者基于三孔隙模型，計算了2種不同孔隙類型組合情況下的m，并與巖心試驗分析的m進行了比較。

1三孔隙模型

圖1　Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型(模型1)

在三孔隙模型中，基質孔隙與裂縫為并聯關系，基質孔隙與非連通孔洞為串聯關系。Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型為基質孔隙先與裂縫并聯，再與孔洞串聯(見圖1)。

將Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型的地層膠結指數記作m1，計算公式如下：

(1)

式中：φt、φb、φf和φnc分別為地層總孔隙度、基質孔隙度、裂縫孔隙度和非連通孔洞孔隙度，1；mb為

圖2　復雜三孔隙模型(模型2)

只考慮基質孔隙時的地層膠結指數，1。

實際地層中不同的孔隙類型(基質孔隙、裂縫和孔洞等)具有多種組合形式，導電機制非常復雜。當電流通過復雜孔隙結構的地層時，還存在基質孔隙先與孔洞串聯再與裂縫并聯的情況(見圖2)。

在Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型基礎上，筆者結合復雜三孔隙模型，推導出改進的地層膠結指數m2為：

(2)

22種模型計算結果對比分析

圖3為模型1和模型2的m計算結果(假設mb=1.6)，可以看出，整體上模型2的m計算結果大于模型1；當φnc較小時，兩者差異很小，但隨著φnc的增加，兩者差異明顯增大；當φf=1%且φnc=20%時，在φt≈0.25處，2種模型的計算結果差異達到最大。

3與巖心試驗結果對比分析

實驗室測定巖石的m時，需要配置標準鹽水溶液，采用標準溶液80g/L的NaCl鹽水溶液，然后測定標準鹽水溶液的電阻率。首先，將樣品抽真空飽和標準鹽水溶液，測定完全飽和鹽水溶液的電阻率；再逐漸將樣品減飽和，測定不同含水飽和度下的巖心電阻率；最后根據阿爾奇公式計算巖石的m。

通過三孔隙模型計算m，將2種模型計算的結果與實驗室測定的結果進行對比，如圖4所示，可以看出，2種三孔隙模型計算的m差異不大，且與巖心試驗分析的m符合度較高。

圖3　2種模型計算結果對比　　　　　　　　　圖4　2種三孔隙模型計算結果與巖心測量結果對比

4結語

在三孔隙模型中，孔隙一般分為3種類型：基質孔隙、裂縫和非連通孔洞。計算并研究了基質孔隙與裂縫并聯，再與非連通孔洞串聯；基質孔隙與非連通孔洞串聯，再與裂縫并聯共2種不同孔隙類型組合情況下的m值。計算結果表明，2種三孔隙模型計算的m差異不大，且均與巖心試驗分析的m符合度較高。但在實際碳酸鹽巖地層中，基質孔隙、裂縫和孔洞的組合形式復雜多樣，2種模型可能同時存在，比理論模型更為復雜，需進一步研究。

[參考文獻]

[1]Serraz O.Foramation micro scanner image interpretation[Z]. Houston：Schlumberger Educational Service，1989：117.

[2]Aguilera R.Discussion of “trends in cenmentation exponents(m) for carbonate pore systems”[J].Petrophysics，2003，44(5)：301～304.

[3]Aguilera M S，Aguilera R.Improved models for petrophysical analysis of dual porosity reservoirs[J].Petrophysics，2003，44(1)：21～25.

[4]Aguilera R F，Aguilera R.A triple porosity model for petrophysical analysis of natrually fractured reservoirs[J].Petrophysics，2004，45(2)：157～166.

[5]Al-Ghamdi A，Chen B.An improved triple porosity model for evaluation of naturally fractured reservoirs[J]. SPE132879，2010.

[編輯]龔丹

[引著格式]張翔，張偉,楊永杰,等.不同孔隙類型組合的膠結指數計算模型分析[J].長江大學學報(自科版) ,2015,12(14):37~39.

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)14-0037-03

[中圖分類號]P631.84

[作者簡介]張翔(1969-)，男，博士(后)，教授，現主要從事成像測井、碳酸鹽巖儲層評價與地球物理信息處理的研究工作，zxjrxl@163.com。

[基金項目]國家科技重大專項(2011ZX05017-001-HZ01)；湖北省自然科學基金項目(2010CDB04304)；湖北省教育廳科學技術研究重點項目(D20121201)。

[收稿日期]2014-10-23