混合泥质砂岩通用电阻率模型综合研究

摘要

随着油田勘探的深入，发现了一些复杂泥质砂岩油气储层，这些复杂泥质砂岩储层包括高泥储层、砂泥岩薄互层、含导电矿物泥质砂岩等。在这类储层中均已发现工业性油气流，故这类储层已成为油田增储上产，老油田改造挖潜的一个重要来源。但由于这类油气层与常规油气层相比，导电机理发生变化，而现有电阻率解释模型尚未完全描述这类复杂油气层导电规律，尤其，当分散泥质、层状泥质、骨架含导电矿物等多种因素存在于同一油气层时，油气层的导电规律变得更复杂，现在还未推出能描述这种复杂导电规律的通用电阻率模型。故建立适用性广泛的通用电阻率模型，对提高复杂油气层评价精度有着非常重要的现实意义。 论文针对复杂泥质砂岩油气层导电规律，从理论和实验角度，全面系统地研究了泥质电阻率模型、双电层电阻率模型和有效介质电阻率模型，建立了考虑分散和层状泥质均存在的混合泥质砂岩泥质通用电阻率模型、双电层通用电阻率模型和有效介质通用电阻率模型，并将这些混合泥质砂岩通用电阻率模型用于复杂泥质砂岩储层解释，提高了复杂油气层评价精度。 在理论上，论文主要开展了如下工作： 第一，论文基于层状泥质与分散泥质砂岩并联导电，而分散泥质砂岩导电性等效于分散粘土和地层水为一种导电液体的纯砂岩，并考虑到在低地层水电导率范围内分散粘土电导率随地层水电导率增大而增大，建立了混合泥质砂岩泥质通用电阻率模型。通过对该模型的影响因素分析，发现泥质分布形式对模型计算的含水饱和度有很大的影响；当只有粘土电导率变化时，地层电导率与有效含水饱和度关系曲线的曲率相近；随有效含水饱和度增大，胶结指数对地层电导率与有效含水饱和度关系曲线的影响增大，而饱和度指数对地层电导率与有效含水饱和度关系曲线的影响减小。 第二，论文基于层状泥质与分散泥质砂岩并联导电，而分散泥质砂岩导电规律用三种双电层电导率模型描述，建立了混合泥质砂岩双电层通用电导率模型。理论分析表明，S-B模型最完善，D-W模型次之。分散泥质砂岩的实验验证结果也表明，S-B模型的精度较高，W-SⅡ模型的精度最差。考察胶结指数和饱和度指数变化对三种模型应用效果的影响，表明固定饱和度指数而调整胶结指数，各种模型的应用效果及变化趋势相近，但固定胶结指数而调整饱和度指数，各种模型的应用效果及变化趋势相差较大。 第三，论文基于层状泥质与分散泥质砂岩并联导电，而分散泥质砂岩导电可用分散泥质(或粘土)颗粒、砂岩颗粒、油气并联导电的有效介质HB电阻率模型描述，并考虑粘土结合水的体积，但不考虑粘土结合水与地层水导电性的差别，而将粘土结合水与地层水的导电性差别归结到粘土颗粒导电中，建立了混合泥质砂岩有效介质通用非对称电阻率模型。通过对该模型的影响因素分析，发现泥质分布形式对混合泥质砂岩有效介质通用非对称电阻率模型计算的含水饱和度有很大影响。砂岩颗粒或粘土颗粒的电阻率越小，颗粒电阻率对地层电导率与总含水饱和度关系影响越大。当胶结指数和饱和度指数相等时，胶结指数对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响随总含水饱和度的增大而增大。 第四，论文基于层状泥质与分散泥质砂岩并联导电，而分散泥质砂岩导电规律可用导电的骨架颗粒、不导电油珠、分散粘土颗粒、水四组份的有效介质对称各向异性导电理论描述，首次建立了混合泥质砂岩有效介质通用对称电阻率模型。影响因素分析表明，不同泥质分布形式对混合泥质砂岩有效介质通用对称电阻率模型计算的含水饱和度有很大影响。骨架颗粒电导率一定而分散粘土颗粒电导率不同，地层电导率与总含水饱和度关系曲线的曲率不同；分散粘土颗粒电导率一定而骨架颗粒电导率不同，地层电导率与总含水饱和度关系曲线的曲率相近。渗滤指数或水的渗滤速率变化而其它参数不变，地层电导率与总含水饱和度关系曲线的曲率不同；只有骨架渗滤速率变化，地层电导率与总含水饱和度关系曲线的曲率相近。地层电导率一定，总含水饱和度随渗滤指数或骨架渗滤速率增大而增大，随水的渗滤速率增大而减小。 第五，在水介质中顺序添加分散粘土颗粒、油珠、导电的骨架颗粒、层状泥质，并对每一种成分进行连续积分，首次建立了一种适用骨架导电及含有分散粘土和层状泥质的泥质砂岩通用电阻率模型。通过对该模型的影响因素分析，发现泥质分布形式对模型计算的总含水饱和度有很大影响；对应两个不同分散粘土电阻率或骨架电阻率的地层电导率之差，几乎与总含水饱和度无关，而对应两个不同层状泥质电阻率的地层电导率之差，随总含水饱和度增大而增大；骨架胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最大，而粘土胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最小；饱和度指数对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响随总含水饱和度的增大而减小。 实验上，论文首次人工设计和制作了16块含有不同分散泥质和层状泥质含量的泥质砂岩岩样，测量了不同矿化度和不同含油饱和度的岩心电阻率，并利用该组实验数据研究了泥质分布形式和泥质含量变化对泥质砂岩导电规律的影响。实验研究表明，当混合泥质砂岩中的分散泥质砂岩部分具有相同物性和电性，或混合泥质砂岩中的层状泥质含量和层状泥质电阻率相同，或层状泥质含量和分散泥质含量近似相同时，在地层水电导率大于某一界限值的条件下，对应同一地层水电导率值，混合泥质砂岩岩样电导率随层状泥质含量或分散泥质含量或总泥质含量增加而减少；在地层水电导率小于某一界限值的条件下，对应同一地层水电导率值，混合泥质砂岩岩样电导率随层状泥质含量或分散泥质含量或总泥质含量增加而增大。岩样的泥质含量相同，但泥质分布形式不同，则混合泥质砂岩岩样电导率不同。混合泥质砂岩的导电规律可看成混合泥质砂岩中的层状泥质与分散泥质砂岩或纯砂岩之间并联导电。 本文给出的三种混合泥质砂岩有效介质电阻率模型得到了实验验证，它可以用于地层水电阻率小于颗粒电阻率的骨架导电的纯岩石。论文的实验和实际资料验证表明，混合泥质砂岩泥质电阻率模型、双电层电导率模型和有效介质电阻率模型是适用于含有分散粘土和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释的通用电阻率模型。目前的混合泥质砂岩双电层电阻率模型优于泥质电阻率模型，但这两种电阻率模型是经验模型，且适用于骨架不导电的地层；而论文提出的三种混合泥质砂岩有效介质通用电阻率模型可适用于骨架导电的地层，适用范围更广，优于前两种电阻率模型。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章混合泥质砂岩电阻率特性实验研究

第三章混合泥质砂岩泥质通用电阻率模型

第四章混合泥质砂岩双电层通用电导率模型

4.1混合泥质砂岩双电层通用电导率模型的建立

4.2混合泥质砂岩双电层通用电导率模型的参数确定

4.3混合泥质砂岩双电层通用电导率模型的影响因素分析

4.4泥质砂岩三种双电层电导率模型的理论比较

4.5泥质砂岩三种双电层电导率模型的实验比较

4.6泥质砂岩三种双电层电导率模型的应用比较

4.7本章小结

第五章混合泥质砂岩有效介质通用非对称电阻率模型

第六章混合泥质砂岩有效介质通用对称电阻率模型

第七章混合泥质砂岩有效介质通用孔隙结合电阻率模型

结论

参考文献

攻读博士学位期间完成的科研项目及发表的论文

致谢