SHW地區阜三段砂巖儲層變參數巖電研究

張 菲,李秋政,陳同飛,蔣阿明

(中國石化江蘇油田分公司勘探開發研究院，江蘇 揚州 225009)

SHW地區阜三段砂巖儲層變參數巖電研究

張 菲,李秋政,陳同飛,蔣阿明

(中國石化江蘇油田分公司勘探開發研究院，江蘇 揚州 225009)

根據SHW地區巖電實驗數據，討論Archie公式中m、n變化對含水飽和度的影響。結果顯示，m變化對飽和度影響較大，特別對低孔儲層影響更甚，而n變化對飽和度影響遠小于m，因此m的選取對飽和度的解釋至關重要。鑒于SHW地區受泥質、灰質影響，含油砂巖儲層巖性多樣、孔隙結構復雜，研究不同巖性砂巖儲層的m分布特征，得出相同巖性儲層m與孔隙度在雙對數坐標下呈線性正相關，而不同巖性砂巖儲層的m與孔隙度關系表現出趨勢線斜率不同?；谝陨险J識，建立不同巖性砂巖儲層的巖電參數解釋模型，實現變參數解釋油層含油飽和度，提高解釋精度，在實際應用中取得顯著效果。

Archie公式 巖電參數 飽和度 砂巖儲層

在利用電阻率測井資料評價砂巖儲層飽和度時，Archie公式仍然是應用最廣泛的公式之一。Archie公式中巖電參數a、b、m、n值的選擇對飽和度的計算結果具有極其重要影響，這些參數通常由實驗室測量，擬合回歸的參數往往是固定值。但在油田實際開發過程中，因儲層巖性、孔隙結構、地層水礦化度、地層溫度等多因素影響，巖電參數并不是固定值。已有很多專家學者針對這些影響因素進行大量研究，提出對Archie公式進行參數修正或模型改進使其適用于各種儲層[1-5]。

研究區位于蘇北盆地高郵凹陷北斜坡帶，阜寧組阜三段儲層埋深1 500～3 000 m，埋深跨度大。含油砂巖儲層巖性復雜，包括細砂巖、粉砂巖、含泥粉砂巖、含灰粉砂巖等多種類型。儲層孔隙度分布范圍5%～35%，滲透率(0.02～1 860)×10-3μm2，低孔低滲、中孔低滲、中孔中滲等儲層均有發育。地層水礦化度主要分布在20 000～30 000 mg/L范圍內，地層水電阻率在0.09～0.11 Ω·m之間，變化范圍不大。針對SHW地區含油儲層巖性多樣、孔隙結構復雜等特點，測井解釋過程中選取合適的a、b、m、n值，對準確求取儲層含油飽和度是至關重要的。本次研究基于Archie理論公式，分析m、n變化對含水飽和度的影響，提出SHW地區不同巖性砂巖儲層的變巖電參數確定方法，在飽和度評價的實際應用中取得良好效果。

1 m、n對含水飽和度的影響

1942年，Archie提出了將巖石電阻率與巖性、孔隙度和含水飽和度聯系起來的兩個響應方程，表達式為：

F=Ro/Rw=a/φm

(1)

I=Rt/Ro=b/Snw

(2)

式中，a為巖性系數；b為系數，大多數接近于1；m為孔隙指數，無因次；n為飽和指數，無因次；F為地層因素，無因次；φ為有效孔隙度，小數；Ro為100%含水純巖石電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m；Rt為含油氣巖石電阻率，Ω·m；I為地層電阻率增大系數，無因次；Sw為含水飽和度，小數。

(1)、(2)兩式聯立，得含水飽和度計算公式：

(3)

a與m、b與n是相互制約的，a大m小，b大n小，但實際a、b表示巖性系數，不具有特定的物理意義，對飽和度的影響遠沒有m、n大。一般令a=1，

b=1，研究分析m、n變化對含水飽和度的影響。

m表示孔隙結構指數，主要與巖性、巖石結構、巖石構造等地層因素有關。在Archie公式中，m的變化對含水飽和度有什么影響？假設m變化±Δm時，含水飽和度為S′w，那么由于m變化導致的含水飽和度誤差ΔSw為[6]：

ΔSw=S′w-Sw

(4)

式(4)中，ΔSw與n、Δm以及φ有關，若n=1.8(SHW地區n在1.6～2.2之間)，φ在5%～35%之間變化。當m變化Δm時，S′w大于Sw，ΔSw為正差異，反之m變化-Δm時，ΔSw為負差異。

隨著Sw增加，ΔSw增大，且φ越低ΔSw變化越大(圖1)。當m的誤差為±0.1，Sw在20%～60%之間時，對于φ≥15%的儲層，ΔSw分布范圍在1%～7%，含水飽和度誤差相對較??；對于φ<15%的低孔儲層，ΔSw分布范圍在3%～10%，含水飽和度相比中高孔儲層誤差增大，說明m的誤差對低孔儲層含水飽和度確定影響更甚。當m的誤差為±0.2，同樣Sw在20%～60%之間，φ≥15%的儲層ΔSw分布范圍在3%～14%，φ<15%的儲層ΔSw分布范圍在6%～24%，說明不論是中高孔還是低孔儲層，其計算的含水飽和度誤差基本大于5%，影響較大，不符合儲量計算飽和度誤差小于5%的要求。

(a)Δm=0.1(b)Δm=0.2

圖1 基于m值變化的計算含水飽和度誤差

飽和指數n主要同巖性、油氣在孔隙中的分布與連通情況、油氣與地層水間的表面張力以及巖石的潤濕性等有關。n的變化對Sw取值會有多大影響？同理，當n變化±Δn時，含水飽和度為S′w，由于n變化導致的含水飽和度誤差ΔSw為：

ΔSw=S″w-Sw

(5)

n取值在1.6～2.2之間，當n變化Δn時，S″w大于Sw，ΔSw為正差異，n變化-Δn時，ΔSw為負差異。假設誤差Δn為0.2，Sw在0～100%之間變化時，隨著n值增大，ΔSw逐漸減小。對于相同n，隨著Sw從0至100%的變化，ΔSw先增大后減小，當Sw在20%～60%之間，ΔSw變化最大，但即使是最大的誤差值也不超過5%。因此，盡管n也受到諸多因素影響，但相比m來說，n的變化對含水飽和度的影響是較小的。

2 SHW地區巖電實驗數據分析

2.1F-φ關系與孔隙指數m的確定

(6)

(2)粉砂巖，F與φ相關性很好，因此即使φ從14%變化到27%，m取值都在2.0左右。

(3)含泥粉砂巖，m值變化范圍1.6～1.9，m與φ線性關系較明顯，隨φ的增大m值增加，即：

m=1.586 8φ+1.479 7

(7)

(4)含灰粉砂巖：φ<15%，低孔低滲儲層，m值變化范圍1.6～2.0，m與φ的關系表示為：

m=3.356 8φ+1.490 9

(8)

上述m與φ關系是在有限實驗資料下擬合的經驗公式，適用于一定的孔隙分布范圍，且具有地區性。

2.2I-Sw關系

SHW地區測量的96塊巖石樣品，b值分布范圍0.924～1.101，平均為0.994，接近1。細砂巖、粉砂巖、含泥粉砂巖的I-Sw數據分布集中，雙對數坐標上呈線性分布，單一相同巖性的數據點基本表現為一直線，直線斜率對應飽和指數n(圖4)。細砂巖n為1.621 4；粉砂巖和含泥粉砂巖n在1.8左右；含灰粉砂巖I-Sw數據相對分散一些，n值平均2.223 6。一般來說，隨著巖石固結程度增加，飽和指數n值也增大，如n從固結砂巖1.5增加到致密砂巖的2.2等[8]。SHW地區從細砂巖、粉砂巖、含泥粉砂巖到含灰粉砂巖儲層，固結程度由疏松至致密，n由小到大，符合變化特征。

圖4 含水飽和度與電阻增大率關系

2.3 巖電參數的確定

通過以上巖電實驗結果建立了SHW地區阜三段儲層的巖電參數(表1)。在儲層評價過程中，按照儲層不同巖性、不同孔隙分布范圍選擇可變的巖電參數評價儲層飽和度。

3 應用效果分析

應用上述巖電參數計算含水飽和度首先需要判斷儲層巖性，SHW地區不同巖性含油儲層的測井響應特征較明顯。如細砂巖、粉砂巖具有低GR(<70 API)、高Rt(≥5 Ω·m)、高AC(≥280 μs/m)、SP幅度大等特征，含泥粉砂巖具有中低Rt(≥3Ω·m)、中低AC(≥265 μs/m)，中高GR(70～100 API)等特征，而含灰粉砂巖具有高Rt(>6 Ω·m)、低AC(245～260 μs/m)，SP幅度較小等特征。

A井是1口取心井，取心井段為含泥粉砂巖與泥巖互層，砂巖孔隙度主要分布在21.8%～25.7%，泥質含量12.8%～24.7%，均值17.2%，儲層含泥重，從巖性和孔隙度分布來看，儲層含水飽和度的計算可選擇含泥粉砂巖的巖電參數(圖5)。5、6、7號層測井解釋的含水飽和度41.2%～47.6%，與巖心分析含水飽和度40.4%～43.4%相比，兩者趨勢基本一致，平均誤差在0.8%～4.7%(表2)，說明計算含水飽和度采用的巖電參數是合適的。

圖5 A井測井解釋成果

若同一口井存在不同巖性的含油儲層，其解釋飽和度也需要選擇不同的巖電參數。B井3、4、7、8、12號層投產日產油11.1 t，是純油層，從測井曲線上判斷，3、7、8號層的Rt低值，3～5 Ω·m，自然伽馬60～64 API，相比于12號層純砂巖55 API高一些，判斷儲層為含泥粉砂巖。計算的泥質含量曲線上也顯示，3、7、8號層泥質含量均大于10%。因此測井解釋含油飽和度時，對4、12號層采用粉砂巖的巖電參數，含油飽和度65%左右；而3、7、8號層采用含泥粉砂巖的巖電參數，含油飽和度40%～55%，若仍采用粉砂巖的巖電參數解釋，7、8號含油飽和度只有20%～30%，解釋結果明顯偏低。

4 結論

(1)Archie公式中孔隙指數m的變化對含水飽和度有較大影響，對低孔儲層影響更甚，飽和指數n的變化對含水飽和度影響遠小于m，n變化±0.2，含水飽和度的誤差不超過5%。

(2)m與儲層巖性和孔隙結構有關，不是固定值，SHW地區相同巖性儲層m與φ呈線性正相關，但不同巖性砂巖儲層的m與φ相關斜率不一致。

(3)建立了SHW地區不同巖性砂巖儲層的m、n解釋模型，采用變巖電參數計算飽和度，克服了儲層性質、孔隙結構的多變對飽和度解釋造成的影響，在實際應用中取得了良好的效果。

[1] 殷艷玲.巖電參數影響因素研究[J].測井技術，2006，31(6):511-515.

[2] 張明祿，石玉江.復雜孔隙結構砂巖儲層巖電參數研究[J].測井技術，2005，29(5):446-448.

[3] 趙毅，朱立華,施正飛,等.低孔低滲儲層中巖電參數的修正[J].復雜油氣藏，2013，4(4):1-4.

[4] 伍澤云，王曉光，王浩.低孔低滲儲層中確定Archie參數m與a的改進方法[J]石油天然氣學報，2009，31(3):76-78.

[5] 王勇，章成廣，李進福，等.巖電參數影響因素研究[J].石油天然氣學報，2006，28(4):75-77.

[6] 李雄炎，秦瑞寶，劉春成.巖電參數對儲層飽和度計算精度的影響分析[J].西南石油大學學報(自然科學版)，2014，36(3):68-72.

[7] 洪有密.測井原理與綜合解釋[M].東營：中國石油大學出版社，2008:19-23.

[8] 雍世和，張超謨.測井數據處理于綜合解釋[M].東營：中國石油大學出版社，2002:216-217.

(編輯 韓 楓)

Study on electric petrophysical property of sandstone reservoir in SHW area by variable parameter

Zhang Fei，Li Qiuzheng，Chen Tongfei，Jiang Aming

(ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SIOPEC，Yangzhou225009，China)

According to data of electric petrophysical experiments in SHW area，it was discussed the effect of porosity exponent，m，and saturation exponent，n，on water saturation in Archie formula.The results indicated that the effect ofmon the saturation is bigger，especially in low porosity reservoir.And the effect ofnis much less than that ofmon the saturation.Therefore，the selection ofmis essential to the saturation interpretation.In view of the lithologic diversity and complex pore structure of oil-bearing sandstone reservoirs in SHW area affected by shale and calcareous clay，it was studied on themdistribution characteristics for different lithologic sandstone reservoirs.The study results indicated that themhas a linear correlation with the porosity for the same lithologic sandstone reservoir in log-log coordinate，but the trend line slop is different for various lithologic sandstone reservoirs.The interpretation models of electric petrophysical parameter were established based on various lithologic sandstone reservoirs.Thus this can realize oil saturation interpretation by variable parameters and improve the interpreting accuracy.And the remarkable effects were obtained in the practical application.

Archie formula；electric petrophysical parameter；saturation；sandstone reservoir

2016-01-20；改回日期：2016-04-29。

張菲(1985—)，女，工程師，碩士研究生，研究方向：測井精細解釋和儲量綜合研究評價。電話：0514-87760163，E-mail：zhangfei.jsyt@sinopec.com.cn。

江蘇油田分公司“SHW地區阜寧組四性關系及油層精細識別研究”(JS 14009)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.03.001

TE122

A