不同孔隙類型組合的膠結(jié)指數(shù)計(jì)算模型分析

張翔，張偉

(長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100)

楊永杰

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司生產(chǎn)測(cè)井中心，陜西 西安 710201)

孫建偉

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安 710201)

不同孔隙類型組合的膠結(jié)指數(shù)計(jì)算模型分析

張翔，張偉

(長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100)

楊永杰

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司生產(chǎn)測(cè)井中心，陜西 西安 710201)

孫建偉

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安 710201)

[摘要]地層膠結(jié)指數(shù)m是碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的重要參數(shù)，與孔隙結(jié)構(gòu)和膠結(jié)度有關(guān)，是地層導(dǎo)電通道彎曲復(fù)雜程度的反映。一般情況下，地層中裂縫越發(fā)育，m越小，孔洞越發(fā)育，則m越大。在三孔隙模型中，一般將孔隙分為3種類型：基質(zhì)孔隙、裂縫和非連通孔洞?；谌紫赌Ｐ?，計(jì)算了2種不同孔隙類型組合情況下的m：第1種孔隙類型組合為基質(zhì)孔隙與裂縫并聯(lián)，再與非連通孔洞串聯(lián)；第2種孔隙類型組合為基質(zhì)孔隙與非連通孔洞串聯(lián)，再與裂縫并聯(lián)。計(jì)算結(jié)果表明，2種三孔隙模型計(jì)算的m差異不大，且均與巖心試驗(yàn)分析的m符合度較高。

[關(guān)鍵詞]地層膠結(jié)指數(shù)；三孔隙模型；裂縫；孔隙類型

計(jì)算地層膠結(jié)指數(shù)m有多種模型：1989年，Serraz建立了雙孔隙模型[1]，即基質(zhì)孔隙與裂縫串聯(lián)模型和基質(zhì)孔隙與非連通孔洞并聯(lián)模型，當(dāng)孔隙度大于某一臨界值時(shí)，該模型在計(jì)算m時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯錯(cuò)誤[2]。Aguilear M. S.等[3]基于Serraz的模型建立了嚴(yán)格的縫洞型儲(chǔ)層雙孔隙模型，從而避免了相關(guān)錯(cuò)誤。當(dāng)?shù)貙又型瑫r(shí)存在基質(zhì)孔隙、裂縫和孔洞時(shí)，雙孔隙模型并不適用。2004年，Aguilera R. F.等[4]將基質(zhì)孔隙、裂縫和孔洞進(jìn)行組合并提出三孔隙模型，該模型計(jì)算的m比雙孔隙模型更可靠。Al-Ghamdi A.等[5]在上述三孔隙模型的基礎(chǔ)上，考慮了地層整體孔隙度因素，提出了更為嚴(yán)格的三孔隙模型，從而進(jìn)一步提高了m計(jì)算的準(zhǔn)確性。筆者基于三孔隙模型，計(jì)算了2種不同孔隙類型組合情況下的m，并與巖心試驗(yàn)分析的m進(jìn)行了比較。

1三孔隙模型

圖1　Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型(模型1)

在三孔隙模型中，基質(zhì)孔隙與裂縫為并聯(lián)關(guān)系，基質(zhì)孔隙與非連通孔洞為串聯(lián)關(guān)系。Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型為基質(zhì)孔隙先與裂縫并聯(lián)，再與孔洞串聯(lián)(見圖1)。

將Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型的地層膠結(jié)指數(shù)記作m1，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：φt、φb、φf和φnc分別為地層總孔隙度、基質(zhì)孔隙度、裂縫孔隙度和非連通孔洞孔隙度，1；mb為

圖2　復(fù)雜三孔隙模型(模型2)

只考慮基質(zhì)孔隙時(shí)的地層膠結(jié)指數(shù)，1。

實(shí)際地層中不同的孔隙類型(基質(zhì)孔隙、裂縫和孔洞等)具有多種組合形式，導(dǎo)電機(jī)制非常復(fù)雜。當(dāng)電流通過復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的地層時(shí)，還存在基質(zhì)孔隙先與孔洞串聯(lián)再與裂縫并聯(lián)的情況(見圖2)。

在Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合復(fù)雜三孔隙模型，推導(dǎo)出改進(jìn)的地層膠結(jié)指數(shù)m2為：

(2)

22種模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析

圖3為模型1和模型2的m計(jì)算結(jié)果(假設(shè)mb=1.6)，可以看出，整體上模型2的m計(jì)算結(jié)果大于模型1；當(dāng)φnc較小時(shí)，兩者差異很小，但隨著φnc的增加，兩者差異明顯增大；當(dāng)φf=1%且φnc=20%時(shí)，在φt≈0.25處，2種模型的計(jì)算結(jié)果差異達(dá)到最大。

3與巖心試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

實(shí)驗(yàn)室測(cè)定巖石的m時(shí)，需要配置標(biāo)準(zhǔn)鹽水溶液，采用標(biāo)準(zhǔn)溶液80g/L的NaCl鹽水溶液，然后測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)鹽水溶液的電阻率。首先，將樣品抽真空飽和標(biāo)準(zhǔn)鹽水溶液，測(cè)定完全飽和鹽水溶液的電阻率；再逐漸將樣品減飽和，測(cè)定不同含水飽和度下的巖心電阻率；最后根據(jù)阿爾奇公式計(jì)算巖石的m。

通過三孔隙模型計(jì)算m，將2種模型計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖4所示，可以看出，2種三孔隙模型計(jì)算的m差異不大，且與巖心試驗(yàn)分析的m符合度較高。

圖3　2種模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比　　　　　　　　　圖4　2種三孔隙模型計(jì)算結(jié)果與巖心測(cè)量結(jié)果對(duì)比

4結(jié)語

在三孔隙模型中，孔隙一般分為3種類型：基質(zhì)孔隙、裂縫和非連通孔洞。計(jì)算并研究了基質(zhì)孔隙與裂縫并聯(lián)，再與非連通孔洞串聯(lián)；基質(zhì)孔隙與非連通孔洞串聯(lián)，再與裂縫并聯(lián)共2種不同孔隙類型組合情況下的m值。計(jì)算結(jié)果表明，2種三孔隙模型計(jì)算的m差異不大，且均與巖心試驗(yàn)分析的m符合度較高。但在實(shí)際碳酸鹽巖地層中，基質(zhì)孔隙、裂縫和孔洞的組合形式復(fù)雜多樣，2種模型可能同時(shí)存在，比理論模型更為復(fù)雜，需進(jìn)一步研究。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Serraz O.Foramation micro scanner image interpretation[Z]. Houston：Schlumberger Educational Service，1989：117.

[2]Aguilera R.Discussion of “trends in cenmentation exponents(m) for carbonate pore systems”[J].Petrophysics，2003，44(5)：301～304.

[3]Aguilera M S，Aguilera R.Improved models for petrophysical analysis of dual porosity reservoirs[J].Petrophysics，2003，44(1)：21～25.

[4]Aguilera R F，Aguilera R.A triple porosity model for petrophysical analysis of natrually fractured reservoirs[J].Petrophysics，2004，45(2)：157～166.

[5]Al-Ghamdi A，Chen B.An improved triple porosity model for evaluation of naturally fractured reservoirs[J]. SPE132879，2010.

[編輯]龔丹

[引著格式]張翔，張偉,楊永杰,等.不同孔隙類型組合的膠結(jié)指數(shù)計(jì)算模型分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版) ,2015,12(14):37~39.

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2015)14-0037-03

[中圖分類號(hào)]P631.84

[作者簡(jiǎn)介]張翔(1969-)，男，博士(后)，教授，現(xiàn)主要從事成像測(cè)井、碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)與地球物理信息處理的研究工作，zxjrxl@163.com。

[基金項(xiàng)目]國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05017-001-HZ01)；湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2010CDB04304)；湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(D20121201)。

[收稿日期]2014-10-23