高紅賢，馮明剛，王建波，田雨，劉帥

（中國石化勘探南方分公司研究院，四川 成都610041）

0 引言

元壩氣田是繼普光氣田之后中石化在四川盆地新發(fā)現(xiàn)的又一大型氣田［1］。該氣田構(gòu)造上處于川北坳陷與川中低緩構(gòu)造帶結(jié)合部，主要目的層為長興組?？紫妒侵饕膬臻g，但裂縫和溶蝕孔洞發(fā)育，具有較強的非均質(zhì)性和各向異性［2-3］，給含水飽和度的精確計算帶來較大困難。

元壩氣田長興組氣藏礁灘相儲層儲集類型為孔隙型和裂縫-孔隙型，儲層巖石泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)低［4-5］，本次研究中采用目前應(yīng)用最廣泛的Archie 公式計算含水飽和度［6-8］，巖電參數(shù)（巖石的膠結(jié)指數(shù)m、飽和度指數(shù)n）的確定主要運用巖心實驗分析結(jié)果標(biāo)定［9］。通常Archie 公式有2 個表達式：

式中：F 為地層因數(shù)；Ro為100%飽含地層水時的地層電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m；a 為與巖石有關(guān)的比例系數(shù)；φ 為孔隙度；m 為巖石的膠結(jié)指數(shù)。

式中：I 為電阻率增大系數(shù)；Rt為含油氣地層電阻率，Ω·m；b 為與巖性有關(guān)的常數(shù)；Sw為含水飽和度；n 為飽和度指數(shù)。

對于具有雙重孔隙結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖地層，在裂縫發(fā)育層段，其基質(zhì)孔隙度相對較低，而在裂縫不發(fā)育、孔隙度較高的層段，基質(zhì)孔隙發(fā)育［10］。因此，研究過程中，按照孔隙型和裂縫-孔隙型2 種儲層類型，以Archie 公式為基礎(chǔ)，通過巖電實驗數(shù)據(jù)回歸分析研究不同儲層類型的巖電參數(shù)，并對其進行影響因素分析和優(yōu)化，提高了含水飽和度測井解釋精度。

1 巖電實驗

常溫高壓條件下，對元壩長興組的巖樣進行巖電實驗［11］。巖樣實驗圍壓定為5 MPa 和10 MPa，NaCl 溶液質(zhì)量濃度選用65.0 g/L，進行巖心地層因素和電阻率增大系數(shù)的測量。巖樣孔隙度分布范圍為2.83%～13.41%，分為孔隙型（滲透率與孔隙度之間有良好的相關(guān)性）和裂縫-孔隙型（孔隙度變化小而滲透率急劇增大）2 種孔隙類型。

通過F-φ，I-Sw的關(guān)系，擬合求得長興組巖電參數(shù)m 和n 的值。參考FMI 成像測井資料劃分孔隙類型，從而確定元壩地區(qū)長興組裂縫-孔隙型儲層的m 為1.711，n 為2.060；孔 隙 型 儲 層 的m 為1.792，n 為1.746。

利用巖電實驗數(shù)據(jù)所得m，n 值計算得到的含水飽和度與密閉取心分析的含水飽和度偏差較大。因此，有必要對含水飽和度影響因素進行分析和優(yōu)化。

2 m，n 值的影響因素

巖電參數(shù)m，n 值的影響因素較多，主要有圍壓、地層水礦化度、溫度、孔隙度及孔隙結(jié)構(gòu)等。由于普光地區(qū)和元壩地區(qū)均位于川東北臺緣礁灘相，儲層特征類似［12］（見表1），可利用普光地區(qū)的巖電實驗結(jié)果對影響因素進行逐一分析，并針對元壩地區(qū)的特征確定m，n 值。

表1 普光氣田與元壩氣田儲層特征對比

2.1 圍壓

不同圍壓條件下進行巖電實驗發(fā)現(xiàn)，總體來講，樣品的膠結(jié)指數(shù)m 值隨圍壓增大而增大，該特征在低于100 g/L 的礦化度條件下尤為明顯，在高于100 g/L 的礦化度條件下，m 值增幅不大；飽和度指數(shù)n 隨圍壓增大而減小。

元壩地區(qū)巖樣巖電實驗圍壓為5 MPa 和10 MPa；普光氣田巖電實驗圍壓為2 MPa 和15 MPa。普光氣田實驗圍壓在15 MPa 時，m 值為2.200，n 值為1.910，均高于元壩地區(qū)的測量值。當(dāng)元壩地區(qū)巖電實驗圍壓達到80 MPa 時，實驗得到的m，n 值同樣小于普光氣田。由此可知，圍壓并不是造成元壩地區(qū)長興組m，n 值偏小的主要因素。

2.2 地層水礦化度和溫度

m 值隨地層水礦化度cp的升高，呈增大的趨勢；但cp高于16 g/L 后，m 值變化幅度很小，即在地層水礦化度較高的條件下，m 值變化不明顯（見圖1a）；當(dāng)cp低于64 g/L 時，隨著cp的升高，n 值的增大趨勢明顯；但當(dāng)cp高于64 g/L 時，隨礦化度的升高，n 值增加得越來越緩慢（見圖1b）。元壩地區(qū)地層水礦化度為56.2～65.0 g/L，故m 值幾乎不受地層水礦化度的影響，n 值會隨礦化度的升高有微弱的增大。因此，地層水礦化度不是影響m，n 值較小的主要因素。

當(dāng)?shù)貙铀V化度較低時，隨著溫度升高，m 值有所減小，但減小幅度較?。划?dāng)?shù)貙铀V化度較高時，溫度對m 值影響很?。ㄒ妶D1a）。隨著溫度的增加，n 值減小，但減小幅度較小（見圖1b）。所以，溫度也不是影響m，n 值偏小的主要因素。

圖1 地層水礦化度、溫度對m，n 的影響

2.3 孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙度較小時，隨著孔隙度增大，m 值增大；當(dāng)孔隙度大到一定程度時，隨著孔隙度繼續(xù)增大，m 值逐漸減?。ㄒ妶D2a）。溶蝕孔洞越發(fā)育，m 值越高。均質(zhì)孔隙型儲層，m 值隨孔隙度增大而增大的幅度較小，即受孔隙度影響較小；而縫洞型儲層，m 值隨孔隙度增大而增大的幅度較大，m 值受孔隙度影響較大。

隨著孔隙度的增大，飽和度指數(shù)n 逐漸增大，但增大的幅度越來越小，達到一定程度后，n 值不再變化（見圖2b）。

圖2 孔隙度對m，n 的影響

元壩地區(qū)長興組的巖心基質(zhì)孔隙度較低，巖樣平均孔隙度為6.54%，裂縫相對較發(fā)育。較低的基質(zhì)孔隙度導(dǎo)致m，n 值降低，這是元壩地區(qū)m，n 值偏低的主要因素。

3 m，n 值的優(yōu)化

鑒于較低的基質(zhì)孔隙度是導(dǎo)致元壩地區(qū)m，n 值偏低的主要原因，研究中嘗試增加基質(zhì)孔隙度較高的巖電實驗數(shù)據(jù)，以充分反映碳酸鹽巖非均質(zhì)儲層的多元性，得到元壩氣田長興組礁灘相儲層不同孔隙分布區(qū)間含水飽和度計算公式中的m，n 值。

圖3為長興組巖心滲透率與孔隙度的關(guān)系。儲層孔隙類型主要為裂縫-孔隙型和孔隙型2 種，說明巖心孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溶孔、裂縫發(fā)育，非均質(zhì)性強。將所有井的層位、沉積環(huán)境、孔隙類型相同且?guī)r性相近的實驗數(shù)據(jù)點合并，對m，n 值進行優(yōu)化。優(yōu)化后的m，n 值可以擴展應(yīng)用到四川盆地川東北地區(qū)礁灘相儲層。

圖3 長興組巖心滲透率-孔隙度關(guān)系

膠結(jié)指數(shù)m 是計算含水飽和度的關(guān)鍵參數(shù)，合理的m 值不僅能夠更真實地反映儲層的孔隙結(jié)構(gòu)，而且能夠提高含水飽和度的計算精度［13-14］。長興組儲層微裂縫發(fā)育，非均質(zhì)性強，儲層孔隙度變化范圍較大，但儲層的m 值與孔隙度之間具有較好的相關(guān)性。圖4為元壩地區(qū)長興組F-φ 關(guān)系圖，以孔隙度4%為界，將2個孔隙區(qū)間的數(shù)據(jù)分別擬合a＝1 時的F-φ 關(guān)系，擬合關(guān)系式F＝aφ-m，回歸線斜率不同，即二者的m 值不同，從而確定不同孔隙空間的m 值。

圖4 長興組a＝1 時F-φ 關(guān)系

在計算飽和度指數(shù)n 值的眾多方法中，I-Sw回歸分析法是目前利用巖電資料求取n 值的常用方法［15］。在深入揭示和了解碳酸鹽巖儲層n 值的分布范圍和變化特點的基礎(chǔ)上［16］，將巖電實驗數(shù)據(jù)按孔隙區(qū)間和孔隙類型，合理優(yōu)選n 值（見圖5）。圖5為元壩氣田長興組的I-Sw關(guān)系圖，以孔隙度4%為界，分孔隙區(qū)間擬合關(guān)系式I＝bSw－n，確定不同孔隙空間的n 值。優(yōu)化后的m，n 值取值見表2。

圖5 長興組b=1 時I-Sw 關(guān)系

表2 元壩地區(qū)長興組巖電實驗m，n 值統(tǒng)計

4 應(yīng)用效果分析

根據(jù)長興組地層水分析資料，計算得出平均地層水電阻率為0.032 Ω·m。結(jié)合上述巖電參數(shù)，采用Archie 公式計算含水飽和度。將元壩Y 井測井計算的含水飽和度與密閉取心含水飽和度分析結(jié)果進行對比（見圖6），驗證m，n 值選取的合理性，同時評價測井計算含水飽和度精度。從圖6可看出，二者變化趨勢基本一致且數(shù)值接近。

圖6 元壩Y 井測井計算與巖心分析含水飽和度對比

5 結(jié)論

1）元壩氣田長興組海相碳酸鹽儲層具有橫向變化大、 縱向非均質(zhì)性強的特點，在測井計算含水飽和度時，要按照儲集空間類型分類選取m，n 進行計算。

2）孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致元壩地區(qū)長興組m，n值偏小的主要原因。

3）利用含水飽和度影響因素分析和優(yōu)化之后的計算模型，計算的含水飽和度更加接近于密閉取心巖心分析值，提高了利用測井資料計算儲層參數(shù)的精度。

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