理学2-储集层参数-new课件

第二节确定储层参数一、测井曲线质量检查二、确定泥质含量

三、确定孔隙度四、确定含水饱和度五、确定束缚水饱和度六、渗透率七、确定地层水电阻率八、地区经验参数m、n、a、b1-一、测井曲线质量检查在利用测井曲线作定量计算时，应首先看测井曲线的质量，以保证参数计算精度，测井曲线幅值是否正确，可以通过如下方法检查：第二节确定储层参数2-二、确定泥质含量

3-三、确定孔隙度粒间孔隙度

就是通常所说有效孔隙度，通常利用孔隙度测井方法(DEN，AC，CNL)确定，包括一种孔隙度测井方法，二种孔隙度测井交会方法等方法。1、一种孔隙度测井方法4-注：Halite岩盐anhydrite硬石膏,无水石膏5-Bcp=1.68-0.0002*Depth6-7-8-注：Barite重晶石9-10-11-12-13-***例如:求岩石的孔隙度和矿物含量计算过程1)根据GR，SP求Vsh（1）需非线性校正（2）当Vsh≥50%时，按泥岩处理φ=0，Sw=1.0,Vsh=100,V1=0,V2=0.K=0当Vsh<50%时，按下述方法处理。2）进行泥质校正

14-3）求纯岩石的孔隙度和矿物含量用矩阵表示为：CX=L其中：则孔隙度和两种矿物的含量可以用解常数阵的逆的方法得出：X=C-1L15-测井孔隙度与岩心分析孔隙度比较

16-17-注：岩心分析深度与测井曲线深度归一

18-注：岩心归位某油田收集到：扬3912、扬31109等20余口井的取芯资料，并收集到与取心井相对应的测井曲线资料，测井曲线主要有深、浅侧向电阻率，感应测井、深七测向、4米、0.5米、微电极、流体、井径、自然电位、声波。基于岩心深度归位的基本原理，对泌阳凹陷北部斜坡的杨楼油田20余口井进行了岩心深度归位，归位的实例见图。19-20-四、确定含水饱和度1、纯地层（阿尔奇公式(ArchiesFormula)）

21-2泥质砂岩地层22-23-（3）Qv型导电模型(WSCM)

Hill和Millbun(1956)

对粘土的矿物的阳离子交换作用进行了实验研究，并用阳离子交换浓度代替泥质含量或粘土含量研究了泥质砂岩的电导率和电化学电位。Waxman和Smits(1968，1974)等在Hill和Millbun研究的基础上进一步研究了泥质或粘土对泥质砂岩的电导率和电化学电位的影响，提出Qv模型(或称WSCM)

：

式中Sw为与相互连通总孔隙有关的含水饱和度；F为相互连通总孔隙有关的地层因素；B是粘土阳离子交换的等价电导，是地层水电导率Cw的函数，即B=3.83(1-0.83e-Cw/2)，此处B的经验关系式是在25oC对Na+得出的；Qv(ConcentrationofClayExcangeableCation，通常用Qv表示)为岩石的阳离子交换浓度(容量)，Qv是CEC(Cation-ExchangeCapacity--缩写为CEC，阳离子交换能力)的函数：式中

t是泥质砂岩的总孔隙度，小数；

g是岩石的平均颗粒密度。

24-归一化Qv型导电模型

由于泥质砂岩的阳离子交换浓度Qv这个参数是岩心样品实验室测量的，不能从实际测井资料得到，限制了WSCM的使用，Juhasz(1979)

提出归一化Qv的模型，即归一化Qv的参数Qvn：式中

t为泥质砂岩的总孔隙度；

tsh为泥岩的总孔隙度。用类似于AE求Sw：式中Rwsh=

tmRsh；Swt为总含水饱和度。25-注：粘土或泥质的电导率来源于它们的CEC吸附水：通常粘土颗粒表面均带负电荷，而岩石中的水分子是一种电荷不完全平衡的极性分子，对外可显正、负两个极性，使粘土颗粒表面的负电荷可直接吸附极性分子中的阳离子(如Na+)，这些被吸附的极性水分子称吸附水。结合水：被吸附的阳离子又可与极性水分子结合，成为水合离子(这些与阳离子结合的极性水分子又称为结合水)。粘土水化作用：这样，粘土颗粒表面的负电荷可吸附极性分子中阳离子，又可通过这些阳离子与极性水分子结合，即在粘土颗粒表面形成一层薄水膜，以上所述在粘土颗粒表面形成水膜过程称为粘土水化作用。阳离子交换：一般情况下粘土颗粒表面的负电荷吸附的阳离子是不能移动的，但这种吸附并不很紧密，在电场的作用下，吸附的阳离子可以与岩石中溶液的其它水合离子交换位置，引起导电现象，这种现象称为粘土矿物的阳离子交换(在泥质砂岩中，最常见的可交换阳离子是Na+，K+，Mg+，Ca+等离子）。粘土矿物的附加导电性：由粘土矿物的阳离子交换产生的导电性称为粘土矿物的附加导电性。

*****因此，粘土或泥质的电导率来源于它们的CEC****26-阳离子交换泥质27-（4)双水模型

A、双水模型的有关参数及其相关关系双水模型认为泥质砂岩中含有两种水：粘土表面附近的粘土水；离粘土表面较远的自由水(远水)，其模型中的有关参数描述如下：

Swt=Swf+Sb

28-（5）各向异性导电模型

Bonnie(1993),Frischetal(1993),BittarandRodney(1994),Jiangquingetal(1994)已研究了电各向异性对电测井和地层评价的影响，但是，他们的研究都没有涉及到电各向异性对含水饱和度的影响。J.D.Klein(1996,1997)将电各向异性的原理用于求地层含水饱和度。

岩矿层的电各向异性

29-在大多数沉积岩中，具有明显的层状结构，其原因是成岩过程中的巡回作用，导致二种矿物成分交替成层，即形成交互层，如图。根据电阻串联原理：

根据电阻并联原理：

30-各向异性系数：

J.D.Klein将以上所述的m、u分别表示为宏观孔隙Фm和微观孔隙Фu，宏观孔隙和微观孔隙分别满足阿尔奇公式，即：

代入RT,RL公式式便有：

31-（6）其他导电模型

Crane(1990)等提出扩展阿尔奇公式(EAE)，将地层导电率方程扩展为：Ct=

Ci，Ct为地层导电率；Ci为地层中第i种导电成分的导电率。他认为通常的导电成分有宏观孔隙，粗糙孔隙表面(指粘土覆盖的粒间孔隙的表面)，岩石骨架中的微孔隙及骨架导电矿物等。该模型得出的含水饱和度关系式为：A扩展阿尔奇公式

式中Sw1、Sw2和Sw3分别为宏观孔隙、粗糙孔隙表面、微孔隙中的含水饱和度；

1、

2和

3分别为宏观孔隙度、粗糙孔隙表面孔隙度和微孔隙度；m1、m2和m3分别为宏观孔隙、粗糙孔隙表面和微孔隙的经验系数。Crane认为该模型能够解释W-S，Archie等人提出的模型。

32-B岩石骨架导电模型(CRMM)

Givens(1987)

认为：许多实际的岩层的导电性可以由两个平行的导电网络组成，一是含有自由流体的孔隙导电网络；其余是岩石骨架导电网络，岩石骨架由于含有导电矿物和(或)束缚水而导电；自由流体的孔隙导电网络服从阿尔奇地层因素和电阻率指数公式。因此根据电阻并联原理有：式中r、rpx和rr

分别为岩石、自由流体的孔隙导电网络和岩石骨架导电网络的电阻。由此式以及阿尔奇地层因素和电阻率指数公式得到含水饱和度公式：

参数b是一个常数，通过给定岩心资料分析计算得到。考虑测井解释的方便，Givens推导出如下含水饱和度公式：

式中Rt、Rr和Rw分别为岩石电阻率、岩石骨架导电网络的电阻率和地层水电阻率。33-五、确定束缚水饱和度岩石中的水包括：1）可动水：可以自由流动的水有条件下流动的水2）束缚水：吸附在岩石颗粒表面的水滞留在微小毛细管中的水求束缚水饱和度的经验公式有：34-注：束缚水饱和度

束缚水饱和度Swi是描述地层特性的一个非常重要的参数。它对于确定储层含水饱和度Sw、含水率、油水相对渗透率Kro、Krw等方面有重要意义。影响束缚水饱和度的因素很多，其主要影响因素有：

(1)泥质含量泥质砂岩中的束缚水包括微孔隙中不能流动的水和吸附在岩石颗粒表面上的水，即在泥质中存在大量束缚水，所以储层中随泥质增大束缚水饱和度增大。(2)细粉砂含量细粉砂含量是指泥质砂岩骨架中颗粒粒径在50-10

m的成分占骨架重量的百分比。随细粉砂含量的增大，岩石颗粒表面的总面积（比面）增大，使束缚水饱和度增大。

35-(3)粒度中值粒度中值是反映岩石颗粒粒径大小的一个量，粒度中值越小，岩石颗粒粒径就越小。同时，岩石颗粒粒径小，也就反映泥质砂岩中泥质含量和细粉砂含量的增大，所以，随泥质砂岩粒度中值减小，束缚水饱和度增大。

(4)孔隙度孔隙度的大小在较大程度上受地层压实、分选性(粒度)、泥质含量影响。孔隙度越小，分选性越差，粒度中值越小，泥质含量越大，所以，随泥质砂岩孔隙度减小，束缚水饱和度增大。

(5)渗透率渗透率对束缚水饱和度是一个综合影响因素，因渗透率与孔隙度、粒度中值、泥质含量等有关。

36-综上所述，影响束缚水饱和度的因素有泥质含量、孔隙度、粒度中值、粉砂含量、渗透率等。因为束缚水饱和度影响因素多且复杂，很难从理论上直接推导确定束缚水饱和度的测井解释方程，一般利用岩心分析束缚水饱和度、岩心分析孔隙度、岩心分析渗透率、测井计算泥质含量、测井计算粒度中值等资料统计得到的他们之间的关系式。37-六、渗透率1、绝对渗透率

绝对渗透率是岩石中只有一种流体(油或气或水)时测量的渗透率，常用K表示。绝对渗透率只与岩石孔隙结构有关，而与流体性质无关。目前国内外广泛应用孔隙度Ф和束缚水饱和度Swi统计它们与渗透率的关系，所建立的经验方程一般有如下形式：38-2、油、水相对渗透率1）有效渗透率、相对渗透率

有效渗透率：当两种或两种以上的流体通过岩石时，对其中某一种流体测得的渗透率，称为岩石对该流体的有效渗透率或相渗透率。

相对渗透率：流体的有效渗透率与它在岩石中的相对含量有关，当流体的相对含量变化，有效渗透率变化，为此引入相对渗透率的概念。相对渗透率是岩石有效渗透率与绝对渗透率之比：

式中：Kro、Krg、Krw分别为油、气、水的相对渗透率

Ko、Kg、Kw分别为油、气、水的相渗透率(有效渗透率),K为绝对渗透率。

将图分为A、B、C三个区域来分析：A区：Sw<Swi(束缚水饱含度)，Krw小，Kro大，此时油层只含束缚水，而且毛细管有足的力约束束缚水，水对油的流动影响很小，该区为产纯油的含油区。B区：随Sw的增大，Kro快速减小，Krw快速增大，交叉点是Krw=Kro的特殊情况，在交叉点左侧Kro>Krw，在交叉点右侧Kro<Krw，该区是油水同时流动区。

C区：Kro很小，接近0，Krw很大，接近1，该区是完全产水区。39-注：1）含水率：

在油水共产体系中，由达西定律可导出含水率：

式中：Fw为产液的含水率；g为重力加速度；

水、油密度差；Vt为总流速；

为地层倾角。在储层水平时，即水驱油在水平方向上进行，毛管压力及重力加速度的影响可以忽略不计，此时，以上方程可以简化为：由上式可知，含水率与M有关，而在油水粘度比大致一定时，M与油、水相对渗透率有关。当Kro很小，接近0，Krw较大，接近1时，Fw=1，即储层完全产水；当Kro很大，接近1，Krw较小1时，Fw=0，即储层完全产油；当0<Krw<1，0<Kro<1时，0<Fw<1，即储层油水同产。

40-2）某地区利用岩心分析资料得到的三个油田的油、水相对渗透率曲线：

41-求解的油、水相对渗透率方程为：A油田：R=0.8814177

Kro=-0.134067-0.283329Lg(Krw)R=-0.939656num=125B油田：R=0.9340191

Kro=-0.232644-0.285677Lg(Krw)R=-0.9396536num=160C油田：R=0.8677312

Kro=-0.215043-0.291664Lg(Krw)R=-0.9207407num=8742-七Rwa=RtΦm/a油层:Rwa>Rw水层:Rw=Rw43-44-45-46-计算Rw时可借鉴BATEMAN.R.Metal(1977)提出的几个公式：47-SP确定Rw流程图48-地层水电阻率与深度的关系，具有随深度加大减小，且具有分段特征，其关系如下：700-750