牟立偉，王剛，羅興平，樊海濤，林世均，王國(guó)輝

（1.中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.北京江安能源工程技術(shù)有限公司，北京 102200）

在中—高孔隙度和滲透率儲(chǔ)集層，特別是含氣儲(chǔ)集層中，高礦化度鉆井液會(huì)導(dǎo)致電阻率測(cè)井值較原始地層的電阻率明顯偏低[1-4]，干擾了儲(chǔ)集層識(shí)別，降低計(jì)算油氣飽和度的準(zhǔn)確性。因此，對(duì)電阻率測(cè)井值進(jìn)行校正，還原地層真電阻率，一直是測(cè)井工作的難點(diǎn)，也是油氣儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)及有利區(qū)預(yù)測(cè)的關(guān)鍵[5-7]。

長(zhǎng)期以來(lái)，針對(duì)地層真電阻率的還原，前人提出了諸多校正方法，并建立了相關(guān)的計(jì)算模型[8-14]，常用的有圖版法和數(shù)值模擬法。圖版法是依據(jù)測(cè)井儀器制作出相應(yīng)的侵入校正圖版，在低礦化度鉆井液侵入后校正效果較好，但在高礦化度鉆井液侵入后校正效果較差。數(shù)值模擬法是基于多孔介質(zhì)中的相滲流理論和擴(kuò)散理論，建立電阻率測(cè)井值與鉆井液侵入程度的動(dòng)態(tài)關(guān)系，反演得到地層真電阻率[15-16]。但該方法假設(shè)條件太多，將復(fù)雜的非線性問(wèn)題簡(jiǎn)化成了簡(jiǎn)單的線性問(wèn)題，與地層真實(shí)情況偏差較大。

有學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分析鉆井液侵入過(guò)程中鉆井液與地層水電阻率的比值、壓差、侵入時(shí)間、侵入程度等因素對(duì)電阻率的影響，提出使用及時(shí)測(cè)井或時(shí)間推移測(cè)井來(lái)解決高礦化度鉆井液侵入對(duì)電阻率的影響[17-18]。此外，也有學(xué)者在鉆井液侵入的實(shí)驗(yàn)室研究中發(fā)現(xiàn)，電極環(huán)測(cè)量的不是巖樣的真實(shí)電阻率，只是反映了巖樣電阻率的相對(duì)變化[19]?，F(xiàn)有的巖電測(cè)量技術(shù)僅能提供阿爾奇公式中涉及的幾個(gè)比值參數(shù)，依然無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量巖樣電阻率。

本文通過(guò)改進(jìn)巖電實(shí)驗(yàn)的電極系和測(cè)量工藝，建立巖樣電阻率與測(cè)井電阻率對(duì)比和標(biāo)定的方法，使實(shí)驗(yàn)與雙側(cè)向測(cè)井在測(cè)量方式、電極系、測(cè)量值等方面接近或一致。在此基礎(chǔ)上，分析了影響巖電測(cè)量結(jié)果的主要因素，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)氣層的測(cè)井電阻率進(jìn)行校正，為油氣藏儲(chǔ)集層飽和度評(píng)價(jià)及有利區(qū)預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)原理與方法

對(duì)于形狀規(guī)則的柱塞樣，通過(guò)兩極供電的方式測(cè)定巖樣兩端的電阻，根據(jù)歐姆定律計(jì)算巖樣電阻率，用氣驅(qū)法降低巖樣的含水飽和度，確定電阻率與含水飽和度的關(guān)系。

為了提高測(cè)量精度，實(shí)驗(yàn)采用直徑為38.1 mm、長(zhǎng)度為50～60 mm 的柱塞樣。按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)巖樣進(jìn)行洗油、洗鹽和烘干，進(jìn)行孔隙度和滲透率測(cè)量[20]。按離子濃度配制飽和溶液，用以飽和巖樣。在計(jì)算中使用水測(cè)孔隙度，而不是氣測(cè)孔隙度。

為了獲取與地層實(shí)際情況接近的束縛水飽和度，采用過(guò)水壓力小于巖樣氣體突破壓力的半滲透隔板，既避免了氣體只在大孔喉中流動(dòng)，又便于排出液的計(jì)量。在測(cè)量前，要在高溫高壓下考察半滲透隔板的性能，根據(jù)巖樣水相滲透率選擇相應(yīng)的隔板，在計(jì)算巖樣電阻率時(shí)扣除隔板電阻率。把巖樣含水電阻率和氣驅(qū)電阻率標(biāo)注到測(cè)井曲線上，進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比分析，當(dāng)計(jì)量管中出現(xiàn)連續(xù)氣泡時(shí)，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

在此基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與測(cè)井曲線對(duì)比。把深度歸位后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（黏土礦物含量、含水密度、孔隙度、縱橫波速度、束縛水飽和度、電阻率等）與相應(yīng)的測(cè)井曲線進(jìn)行對(duì)比。在測(cè)井曲線合格的前提下，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)可以隨時(shí)與測(cè)井曲線對(duì)比，如果兩者相差較大，則需要及時(shí)分析原因。

完成上述步驟后，進(jìn)行電阻率實(shí)驗(yàn)校正。假設(shè)研究區(qū)內(nèi)的地層水礦化度基本不變，儲(chǔ)集層是純氣層，可以建立地層在束縛水狀態(tài)下電阻率與深側(cè)向電阻率的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系。盡管每口井的鉆井液礦化度不同，侵入時(shí)間和程度不同，測(cè)井電阻率不同，都可以根據(jù)此關(guān)系式進(jìn)行校正。由于鉆井液侵入是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，如果儲(chǔ)集層為氣水同層或油水同層，則需要重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程和校正方法，在不同含油（氣）飽和度下，模擬鉆井液濾液侵入體積與巖樣電阻率的關(guān)系，再結(jié)合其他測(cè)井曲線，建立實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與測(cè)井電阻率之間的校正關(guān)系。

2 實(shí)例分析

準(zhǔn)噶爾盆地前哨地區(qū)三工河組氣藏的儲(chǔ)集層為粉—細(xì)砂巖，孔隙度為10%～16%，氣測(cè)滲透率為0.2～50.0 mD，地層水礦化度為14～23 g/L。該地區(qū)采用鉀鈣基聚合物鉆井液，鉆井液的等效氯化鈉礦化度為40～140 g/L。受高礦化度鉆井液侵入影響，雙側(cè)向電阻率明顯偏低，導(dǎo)致含氣飽和度計(jì)算不準(zhǔn)。溫度為16 ℃時(shí)，前哨4井的鉆井液電阻率為0.1 Ω·m，等效氯化鈉礦化度為96 g/L 的電阻率。用斯倫貝謝圖版法對(duì)深側(cè)向電阻率進(jìn)行了校正，其校正量非常小，僅增加了2～4 Ω·m。

巖樣選擇前哨4 井的巖心，根據(jù)巖心和測(cè)井曲線特征，在全直徑巖樣上確定取樣位置，為了便于深度校正和驗(yàn)證飽和液礦化度，在致密鈣質(zhì)砂巖和泥巖均取樣。共鉆取37 塊巖樣，包括4 塊泥巖、2 塊鈣質(zhì)砂巖和31 塊砂巖。實(shí)驗(yàn)中用2 種礦化度溶液飽和泥巖巖樣，測(cè)試后與測(cè)井值對(duì)比，地層水礦化度約為20.5 g/L，與自然電位幅度差計(jì)算的地層水礦化度（21.2 g/L）十分接近。根據(jù)前哨地區(qū)三工河組氣藏特征，實(shí)驗(yàn)溫度為87 ℃，孔隙壓力為39 MPa，軸壓和圍壓均為90 MPa，在測(cè)試中用氮?dú)馓娲烊粴庾鳛轵?qū)替流體。

為了提高測(cè)量效率和降低誤差，實(shí)時(shí)監(jiān)控每塊巖樣的測(cè)量狀態(tài)。在孔隙壓力基礎(chǔ)上，按一定的規(guī)則逐步增加驅(qū)替壓力，每個(gè)驅(qū)替點(diǎn)均保持壓力恒定，直至電阻率穩(wěn)定后，方可再次加壓（圖1），驅(qū)替壓力與孔隙壓力的差值就是毛細(xì)管壓力，驅(qū)替排出的液體由計(jì)量管單獨(dú)測(cè)量。本文實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了在高溫高壓下用半滲透隔板驅(qū)替法自動(dòng)聯(lián)測(cè)巖電參數(shù)與毛細(xì)管壓力，當(dāng)計(jì)量管中出現(xiàn)連續(xù)氣泡時(shí)，認(rèn)為巖樣達(dá)到了束縛水狀態(tài)，這時(shí)的電阻率就是地層真電阻率。

在得到地層真電阻率的同時(shí)，還得到了阿爾奇公式中的巖電參數(shù)。如在前哨4井33塊巖樣中去掉2塊致密層巖樣數(shù)據(jù)點(diǎn)后，地層因素與孔隙度基本呈負(fù)相關(guān)；同樣，電阻增大率與含水飽和度也呈負(fù)相關(guān)（圖2）。統(tǒng)計(jì)回歸得到巖電參數(shù)后，再由阿爾奇公式計(jì)算儲(chǔ)集層的含氣飽和度。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與測(cè)井曲線的對(duì)比（圖3），巖樣含水電阻率與淺側(cè)向電阻率接近，說(shuō)明巖樣淺側(cè)向電阻率受到高礦化度注入水的影響，接近地層完全含水電阻率；巖樣含氣和含束縛水的電阻率遠(yuǎn)大于深側(cè)向電阻率，深側(cè)向電阻率受鉆井液侵入影響明顯小于含氣電阻率。為了確定鉆井液侵入過(guò)程對(duì)巖樣電阻率的影響，對(duì)含氣和束縛水巖樣注入高礦化度（96 g/L）鉆井液，當(dāng)注入0.05～0.10 PV 的鉆井液后，巖樣電阻率減小至深側(cè)向電阻率；注入0.20～0.30 PV 的鉆井液后，巖樣電阻率接近淺側(cè)向電阻率；繼續(xù)注入1.50～3.00 PV 的鉆井液后，巖樣電阻率趨于穩(wěn)定，接近或小于微球型聚焦電阻率，說(shuō)明微球型聚焦測(cè)井測(cè)量的是沖洗帶電阻率。

以巖樣含氣電阻率為準(zhǔn)，建立地層真電阻率與深側(cè)向電阻率的回歸關(guān)系：

用該關(guān)系式校正深側(cè)向電阻率，得到實(shí)驗(yàn)校正后電阻率。同樣，以實(shí)驗(yàn)得到的巖樣孔隙度為準(zhǔn)，建立孔隙度與密度的關(guān)系：

再用阿爾奇公式，分別計(jì)算深側(cè)向電阻率和實(shí)驗(yàn)校正后電阻率對(duì)應(yīng)的含氣飽和度，校正后的含氣飽和度提高了13.0%～20.0%。

3 討論

首先，巖電測(cè)量方法和工藝的改進(jìn)，是獲取與雙側(cè)向測(cè)井接近的巖樣電阻率和實(shí)驗(yàn)法校正的關(guān)鍵。其次，由于驅(qū)替過(guò)程中巖電測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾十天，如果實(shí)驗(yàn)室溫度變化5 ℃，巖樣電阻率將變化10%，所以恒溫就顯得尤為重要，建議在地層溫度下測(cè)量巖電參數(shù)。巖心夾持器能獨(dú)立提供3 種壓力（軸壓、圍壓和孔隙壓力），根據(jù)地層壓力敏感性，選擇在有效壓力或孔隙壓力條件下測(cè)量巖電參數(shù)。通?？紫抖?、滲透率越大，其電阻率受壓力影響越大。在測(cè)量巖電參數(shù)時(shí)，根據(jù)油層或氣層選擇相應(yīng)的驅(qū)替流體，同一塊巖樣采用不同的驅(qū)替方式（直接驅(qū)替和帶隔板驅(qū)替）會(huì)得到不同的巖電參數(shù)。

此外，由于儲(chǔ)集層為純氣層，實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)在于獲取地層真電阻率，使得校正過(guò)程更為簡(jiǎn)單。用實(shí)驗(yàn)法還原地層真電阻率，要比圖版法和數(shù)值模擬法更直觀、準(zhǔn)確和有效。該方法在應(yīng)用上具有一定局限性，需要獲取一定數(shù)量的巖樣；如果儲(chǔ)集層是氣水同層（或油水同層），需要在不同含水飽和度下模擬整個(gè)高礦化度鉆井液的侵入過(guò)程，結(jié)合其他測(cè)井曲線，確定實(shí)驗(yàn)值與測(cè)井值的校正關(guān)系。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)巖樣精細(xì)加工和制備、電極系改進(jìn)以及在高溫高壓下用半滲透隔板氣驅(qū)法，在實(shí)驗(yàn)室能得到接近地層真電阻率的巖樣電阻率。

（2）建立巖樣電阻率與測(cè)井電阻率的對(duì)比標(biāo)定方法，并應(yīng)用于準(zhǔn)噶爾盆地腹部多口井，平均含氣飽和度提高18.6%，使儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)和儲(chǔ)量計(jì)算更為合理，為研究測(cè)井響應(yīng)、測(cè)井資料解釋和儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)提供了有效技術(shù)方法。

符號(hào)注釋

A、B——分別為實(shí)驗(yàn)電阻率與深側(cè)向電阻率測(cè)井值的回歸系數(shù)；

C、D——分別為巖樣孔隙度與密度測(cè)井值的回歸系數(shù)；

RLLD——深側(cè)向電阻率測(cè)井值，Ω·m；

RT——地層電阻率，Ω·m；

?——孔隙度，%；

ρDEN——密度，g/cm3。