SHW地区阜三段砂岩储层变参数岩电研究

张 菲,李秋政,陈同飞,蒋阿明

(中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009)

SHW地区阜三段砂岩储层变参数岩电研究

张 菲,李秋政,陈同飞,蒋阿明

(中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009)

根据SHW地区岩电实验数据，讨论Archie公式中m、n变化对含水饱和度的影响。结果显示，m变化对饱和度影响较大，特别对低孔储层影响更甚，而n变化对饱和度影响远小于m，因此m的选取对饱和度的解释至关重要。鉴于SHW地区受泥质、灰质影响，含油砂岩储层岩性多样、孔隙结构复杂，研究不同岩性砂岩储层的m分布特征，得出相同岩性储层m与孔隙度在双对数坐标下呈线性正相关，而不同岩性砂岩储层的m与孔隙度关系表现出趋势线斜率不同。基于以上认识，建立不同岩性砂岩储层的岩电参数解释模型，实现变参数解释油层含油饱和度，提高解释精度，在实际应用中取得显著效果。

Archie公式 岩电参数 饱和度 砂岩储层

在利用电阻率测井资料评价砂岩储层饱和度时，Archie公式仍然是应用最广泛的公式之一。Archie公式中岩电参数a、b、m、n值的选择对饱和度的计算结果具有极其重要影响，这些参数通常由实验室测量，拟合回归的参数往往是固定值。但在油田实际开发过程中，因储层岩性、孔隙结构、地层水矿化度、地层温度等多因素影响，岩电参数并不是固定值。已有很多专家学者针对这些影响因素进行大量研究，提出对Archie公式进行参数修正或模型改进使其适用于各种储层[1-5]。

研究区位于苏北盆地高邮凹陷北斜坡带，阜宁组阜三段储层埋深1 500～3 000 m，埋深跨度大。含油砂岩储层岩性复杂，包括细砂岩、粉砂岩、含泥粉砂岩、含灰粉砂岩等多种类型。储层孔隙度分布范围5%～35%，渗透率(0.02～1 860)×10-3μm2，低孔低渗、中孔低渗、中孔中渗等储层均有发育。地层水矿化度主要分布在20 000～30 000 mg/L范围内，地层水电阻率在0.09～0.11 Ω·m之间，变化范围不大。针对SHW地区含油储层岩性多样、孔隙结构复杂等特点，测井解释过程中选取合适的a、b、m、n值，对准确求取储层含油饱和度是至关重要的。本次研究基于Archie理论公式，分析m、n变化对含水饱和度的影响，提出SHW地区不同岩性砂岩储层的变岩电参数确定方法，在饱和度评价的实际应用中取得良好效果。

1 m、n对含水饱和度的影响

1942年，Archie提出了将岩石电阻率与岩性、孔隙度和含水饱和度联系起来的两个响应方程，表达式为：

F=Ro/Rw=a/φm

(1)

I=Rt/Ro=b/Snw

(2)

式中，a为岩性系数；b为系数，大多数接近于1；m为孔隙指数，无因次；n为饱和指数，无因次；F为地层因素，无因次；φ为有效孔隙度，小数；Ro为100%含水纯岩石电阻率，Ω·m；Rw为地层水电阻率，Ω·m；Rt为含油气岩石电阻率，Ω·m；I为地层电阻率增大系数，无因次；Sw为含水饱和度，小数。

(1)、(2)两式联立，得含水饱和度计算公式：

(3)

a与m、b与n是相互制约的，a大m小，b大n小，但实际a、b表示岩性系数，不具有特定的物理意义，对饱和度的影响远没有m、n大。一般令a=1，

b=1，研究分析m、n变化对含水饱和度的影响。

m表示孔隙结构指数，主要与岩性、岩石结构、岩石构造等地层因素有关。在Archie公式中，m的变化对含水饱和度有什么影响？假设m变化±Δm时，含水饱和度为S′w，那么由于m变化导致的含水饱和度误差ΔSw为[6]：

ΔSw=S′w-Sw

(4)

式(4)中，ΔSw与n、Δm以及φ有关，若n=1.8(SHW地区n在1.6～2.2之间)，φ在5%～35%之间变化。当m变化Δm时，S′w大于Sw，ΔSw为正差异，反之m变化-Δm时，ΔSw为负差异。

随着Sw增加，ΔSw增大，且φ越低ΔSw变化越大(图1)。当m的误差为±0.1，Sw在20%～60%之间时，对于φ≥15%的储层，ΔSw分布范围在1%～7%，含水饱和度误差相对较小；对于φ<15%的低孔储层，ΔSw分布范围在3%～10%，含水饱和度相比中高孔储层误差增大，说明m的误差对低孔储层含水饱和度确定影响更甚。当m的误差为±0.2，同样Sw在20%～60%之间，φ≥15%的储层ΔSw分布范围在3%～14%，φ<15%的储层ΔSw分布范围在6%～24%，说明不论是中高孔还是低孔储层，其计算的含水饱和度误差基本大于5%，影响较大，不符合储量计算饱和度误差小于5%的要求。

(a)Δm=0.1(b)Δm=0.2

图1 基于m值变化的计算含水饱和度误差

饱和指数n主要同岩性、油气在孔隙中的分布与连通情况、油气与地层水间的表面张力以及岩石的润湿性等有关。n的变化对Sw取值会有多大影响？同理，当n变化±Δn时，含水饱和度为S′w，由于n变化导致的含水饱和度误差ΔSw为：

ΔSw=S″w-Sw

(5)

n取值在1.6～2.2之间，当n变化Δn时，S″w大于Sw，ΔSw为正差异，n变化-Δn时，ΔSw为负差异。假设误差Δn为0.2，Sw在0～100%之间变化时，随着n值增大，ΔSw逐渐减小。对于相同n，随着Sw从0至100%的变化，ΔSw先增大后减小，当Sw在20%～60%之间，ΔSw变化最大，但即使是最大的误差值也不超过5%。因此，尽管n也受到诸多因素影响，但相比m来说，n的变化对含水饱和度的影响是较小的。

2 SHW地区岩电实验数据分析

2.1F-φ关系与孔隙指数m的确定

(6)

(2)粉砂岩，F与φ相关性很好，因此即使φ从14%变化到27%，m取值都在2.0左右。

(3)含泥粉砂岩，m值变化范围1.6～1.9，m与φ线性关系较明显，随φ的增大m值增加，即：

m=1.586 8φ+1.479 7

(7)

(4)含灰粉砂岩：φ<15%，低孔低渗储层，m值变化范围1.6～2.0，m与φ的关系表示为：

m=3.356 8φ+1.490 9

(8)

上述m与φ关系是在有限实验资料下拟合的经验公式，适用于一定的孔隙分布范围，且具有地区性。

2.2I-Sw关系

SHW地区测量的96块岩石样品，b值分布范围0.924～1.101，平均为0.994，接近1。细砂岩、粉砂岩、含泥粉砂岩的I-Sw数据分布集中，双对数坐标上呈线性分布，单一相同岩性的数据点基本表现为一直线，直线斜率对应饱和指数n(图4)。细砂岩n为1.621 4；粉砂岩和含泥粉砂岩n在1.8左右；含灰粉砂岩I-Sw数据相对分散一些，n值平均2.223 6。一般来说，随着岩石固结程度增加，饱和指数n值也增大，如n从固结砂岩1.5增加到致密砂岩的2.2等[8]。SHW地区从细砂岩、粉砂岩、含泥粉砂岩到含灰粉砂岩储层，固结程度由疏松至致密，n由小到大，符合变化特征。

图4 含水饱和度与电阻增大率关系

2.3 岩电参数的确定

通过以上岩电实验结果建立了SHW地区阜三段储层的岩电参数(表1)。在储层评价过程中，按照储层不同岩性、不同孔隙分布范围选择可变的岩电参数评价储层饱和度。

3 应用效果分析

应用上述岩电参数计算含水饱和度首先需要判断储层岩性，SHW地区不同岩性含油储层的测井响应特征较明显。如细砂岩、粉砂岩具有低GR(<70 API)、高Rt(≥5 Ω·m)、高AC(≥280 μs/m)、SP幅度大等特征，含泥粉砂岩具有中低Rt(≥3Ω·m)、中低AC(≥265 μs/m)，中高GR(70～100 API)等特征，而含灰粉砂岩具有高Rt(>6 Ω·m)、低AC(245～260 μs/m)，SP幅度较小等特征。

A井是1口取心井，取心井段为含泥粉砂岩与泥岩互层，砂岩孔隙度主要分布在21.8%～25.7%，泥质含量12.8%～24.7%，均值17.2%，储层含泥重，从岩性和孔隙度分布来看，储层含水饱和度的计算可选择含泥粉砂岩的岩电参数(图5)。5、6、7号层测井解释的含水饱和度41.2%～47.6%，与岩心分析含水饱和度40.4%～43.4%相比，两者趋势基本一致，平均误差在0.8%～4.7%(表2)，说明计算含水饱和度采用的岩电参数是合适的。

图5 A井测井解释成果

若同一口井存在不同岩性的含油储层，其解释饱和度也需要选择不同的岩电参数。B井3、4、7、8、12号层投产日产油11.1 t，是纯油层，从测井曲线上判断，3、7、8号层的Rt低值，3～5 Ω·m，自然伽马60～64 API，相比于12号层纯砂岩55 API高一些，判断储层为含泥粉砂岩。计算的泥质含量曲线上也显示，3、7、8号层泥质含量均大于10%。因此测井解释含油饱和度时，对4、12号层采用粉砂岩的岩电参数，含油饱和度65%左右；而3、7、8号层采用含泥粉砂岩的岩电参数，含油饱和度40%～55%，若仍采用粉砂岩的岩电参数解释，7、8号含油饱和度只有20%～30%，解释结果明显偏低。

4 结论

(1)Archie公式中孔隙指数m的变化对含水饱和度有较大影响，对低孔储层影响更甚，饱和指数n的变化对含水饱和度影响远小于m，n变化±0.2，含水饱和度的误差不超过5%。

(2)m与储层岩性和孔隙结构有关，不是固定值，SHW地区相同岩性储层m与φ呈线性正相关，但不同岩性砂岩储层的m与φ相关斜率不一致。

(3)建立了SHW地区不同岩性砂岩储层的m、n解释模型，采用变岩电参数计算饱和度，克服了储层性质、孔隙结构的多变对饱和度解释造成的影响，在实际应用中取得了良好的效果。

[1] 殷艳玲.岩电参数影响因素研究[J].测井技术，2006，31(6):511-515.

[2] 张明禄，石玉江.复杂孔隙结构砂岩储层岩电参数研究[J].测井技术，2005，29(5):446-448.

[3] 赵毅，朱立华,施正飞,等.低孔低渗储层中岩电参数的修正[J].复杂油气藏，2013，4(4):1-4.

[4] 伍泽云，王晓光，王浩.低孔低渗储层中确定Archie参数m与a的改进方法[J]石油天然气学报，2009，31(3):76-78.

[5] 王勇，章成广，李进福，等.岩电参数影响因素研究[J].石油天然气学报，2006，28(4):75-77.

[6] 李雄炎，秦瑞宝，刘春成.岩电参数对储层饱和度计算精度的影响分析[J].西南石油大学学报(自然科学版)，2014，36(3):68-72.

[7] 洪有密.测井原理与综合解释[M].东营：中国石油大学出版社，2008:19-23.

[8] 雍世和，张超谟.测井数据处理于综合解释[M].东营：中国石油大学出版社，2002:216-217.

(编辑 韩 枫)

Study on electric petrophysical property of sandstone reservoir in SHW area by variable parameter

Zhang Fei，Li Qiuzheng，Chen Tongfei，Jiang Aming

(ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SIOPEC，Yangzhou225009，China)

According to data of electric petrophysical experiments in SHW area，it was discussed the effect of porosity exponent，m，and saturation exponent，n，on water saturation in Archie formula.The results indicated that the effect ofmon the saturation is bigger，especially in low porosity reservoir.And the effect ofnis much less than that ofmon the saturation.Therefore，the selection ofmis essential to the saturation interpretation.In view of the lithologic diversity and complex pore structure of oil-bearing sandstone reservoirs in SHW area affected by shale and calcareous clay，it was studied on themdistribution characteristics for different lithologic sandstone reservoirs.The study results indicated that themhas a linear correlation with the porosity for the same lithologic sandstone reservoir in log-log coordinate，but the trend line slop is different for various lithologic sandstone reservoirs.The interpretation models of electric petrophysical parameter were established based on various lithologic sandstone reservoirs.Thus this can realize oil saturation interpretation by variable parameters and improve the interpreting accuracy.And the remarkable effects were obtained in the practical application.

Archie formula；electric petrophysical parameter；saturation；sandstone reservoir

2016-01-20；改回日期：2016-04-29。

张菲(1985—)，女，工程师，硕士研究生，研究方向：测井精细解释和储量综合研究评价。电话：0514-87760163，E-mail：zhangfei.jsyt@sinopec.com.cn。

江苏油田分公司“SHW地区阜宁组四性关系及油层精细识别研究”(JS 14009)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.03.001

TE122

A