疏松砂岩岩石电阻率实验方法

疏松砂岩岩石电阻率实验方法刘志伟;曲日涛;任志勇;李冰;唐磊【摘要】渤海地区部分油田储层埋藏浅，胶结性差，在钻井取心提升至地面过程中，温度变化和压力的释放使岩心更加松散，按照常规取样方法无法获得合格样品进行准确的数据分析。提出了一种疏松砂岩岩石电阻率实验室测定的新方法。采用冷冻钻取、铅套包封等措施，对样品柱塞进行特殊处理，在覆压状态下进行岩石电阻率测试，较好地解决了疏松砂岩岩石电阻率测量数据异常等技术难题。覆压岩石电阻率测定方法在渤海油田多个疏松砂岩储层测井饱和度计算、油田m、n值变化规律和主要影响因素分析及疏松砂岩孔渗特征研究中进行了应用，取得了较为理想的结果。【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷)，期】2012(034)B09【总页数】3页(P95-97)【关键词】疏松砂岩;覆压测试;岩石电阻率;测定方法【作者】刘志伟;曲日涛;任志勇;李冰;唐磊【作者单位】中海石油能源发展股份有限公司钻采工程研究院，天津300452【正文语种】中文【中图分类】P631.8渤海地区近几年来发现和评价的上第三系浅层河流相沉积的油田居多，油田的主力含油层系多发育于上第三系明化镇组下段和馆陶组，储层岩性为河流相沉积的陆源碎屑岩，沉积相为辨状河、曲流河或浅水三角州沉积，储层具有中高孔、渗特征。运用常规分析方法测得的岩石电阻率分析结果m、n值通常会超出理论及经验值范围（m的理论值通常为1.0~2.2，胶结砂岩一般在1.8~2.0之间，非胶结的疏松砂岩大于1.3）［1］。合理的岩电实验参数a、b、m、n的取值对于饱和度的计算结果具有很大影响，也一直被作为划分油水界面及评价储层的含油性及含油程度的重要指标，尤其在油田注水开发后期，研究储层电阻率变化特点对搞清储层的油水分布状况具有重要意义［2］。目前，实验室通常执行石油天然气行业标准SY/T5385—2007《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法》开展岩石电阻率测定，但该方法只适合于固结和弱胶结砂岩岩心。大量实验研究表明，采用覆压条件下获得的疏松砂岩岩石电阻率测定参数更接近疏松砂岩储层的实际情况，并以此建立了一套疏松砂岩岩石电阻率测定实验方法，为储量评价提供可靠的岩石物理参数。渤海地区部分油田由于储层埋深浅，岩性疏松，岩心样品具有易松散不成型等特点，给分析实验工作带来极大的困难。不论是国内还是国外，疏松砂岩实验技术方法都是一个技术难题，特别是岩石电阻率的测试更为困难，目前很多样品处理技术都是使用金属导体为包封材料，这样的岩心处理方法无法准确获取岩石电阻率参数。1.1疏松砂岩覆压岩石电阻率测量把饱和冷冻状态下的岩心样品（图1a）去除包封用的金属锡套（图1b），放入岩心夹持器内，用覆压岩石电阻率测试系统给岩心加压至地层压力（见图2）,保持疏松砂岩的原始物性特征，静止放置1~2h，待冷冻的岩心样品与室温相同、电阻率值趋于稳定时，记录样品的出水量和岩石电阻率Ro。用一定压力的湿氮气驱替岩心中的地层水，计量驱出水体积，并测量此时的岩石电阻率Rt;改变驱替压力降低岩心水饱和度，测量不同饱和度下岩石电阻率，计算获得覆压下的孔隙胶结指数m和饱和度指数n。与常压下疏松砂岩岩石电阻率数据相比，在覆压条件下，随着压力的增加，岩石电阻率、地层因素及胶结指数都有所变化，这是由于在压实效应作用下，岩石孔喉的大小及连通孔道的迂曲度发生变化，更接近于地层条件下岩石状态。通过回归计算的m、a、n、b值更近似地反映地下实际情况，提高了岩石电阻率参数的计算精度［3］。1.2实验数据校正实验过程中发现，在降低饱和度时个别数据点偏离回归曲线（见图3）［3］。分析原因主要是：（1）岩心驱出的水滴吸附在试管壁上，驱出水体积计量不准确；（2）在气驱过程中，为了达到储层的束缚水饱和度，需要加大驱替压力和延长驱替时间，岩心中一部分水被氮气带走，无法准确计量岩心驱出水体积，造成含水饱和度数值偏小，这是数据偏离曲线的主要原因。通过大量实验和分析研究，提出校正措施：（1）用白油密封试管口，减小水分蒸发散失；（2）用称重法校正驱出水体积（驱出水体积=（驱替前岩心质量-驱替后岩心质量）/水密度），解决水体积计量精度下降的问题。采取矫正措施后数据偏离回归线的问题得以解决（见图4）,既提高了驱出水体积计量精度，又保证岩石电阻率实验参数的准确性和真实性。通过对渤海地区多口井的实验数据进行分析比对发现，覆压条件下测得的m、n值具有不同程度的提高，说明覆压（储层压力）下的岩电测量结果符合地下油藏的实际情况（表1）。以1-4s1井为例，地层因素F由常压下的3.361增加到覆压下的9.502，胶结指数m值由常压下的0.901增加到覆压下的1.614，随地层因素F的增加，胶结指数也增加。因此，覆压电阻率更能反映地层条件（覆压）下的孔隙特征，提高电阻率实验数据的精度和实验数据的可靠性［3］。结合岩石电阻率实验资料分析压力、矿化度等对阿尔奇参数的影响。Archie公式中a、b、m、n的取值对于油田含油、含水饱和度的计算结果有很大影响［4］,合理选择和使用这组参数对油田的开发非常重要。使用渤海某油田23井、B19井、G19井3口井的168块岩心进行了不同压力、不同矿化度下岩石电阻率实验分析，找出该油田m、n值的变化规律，充分分析岩石导电机理与岩石岩性、岩石结构和孔隙结构之间的关系，为水淹层测井定量评价及油田后期开发方案的确定提供基础参数［2］。岩石电阻率实验数据见表1、表2。从表1、表2可以看出（：1）随地层水矿化度的增加，m值和n值均增大（；2）随压力的增大，m值有所增大，但n值变化不明显，这与疏松砂岩的特性有关。由以上讨论可知，m、n值与压力、矿化度及孔隙度等均有关［5］。不同压力、不同矿化度条件下的n值分析表明，随着压力增大，n值相应增大，但增大幅度不大，随着矿化度的增加n值明显增加。在一定温度、压力变化时，孔隙中导电流体含量会发生变化，但岩石自身结构及性质的变化对两种电阻率的影响是等同的，并且它们根据岩石含水饱和度的不同而呈一定比例变化。因此，压力变化时，电阻增大率（I）与含水饱和度（Sw）的关系基本无变化，饱和指数n的变化很小。（1）覆压岩石电阻率测定方法降低了岩心提升至地面释放压力后对岩石电阻率实验数据的影响，提高了岩石电阻率实验参数的精度。（2） 疏松砂岩采用覆压条件下岩石电阻率测量方法得到的参数更接近储层的实际电阻率值，解决了疏松砂岩岩石电阻率实验的技术难题。（3） 实验数据表明，m值随矿化度及围压增加而增大，n值随矿化度增加而增大，而压力变化对n值的影响不明显。【相关文献】［1］沈平平.油层物理实验技术［M］.北京：石油工业出版社，1995.［2］顾保祥，刘维永.绥中36-1油田水淹层密闭取心饱和度校正［J］.中国海上油气，2008,20(1):38-40.[3]桑华，吕洪志，刘志伟.提高疏松砂岩测井含油饱和度精度的探索[J].中国海上油气，2006,18(5):316-319.[4]张振诚，孙