利用激发极化确定泥质砂岩渗透率的实验研究
利用激发极化确定泥质砂岩渗透率的实验
研究
第32卷第4期
2008年8月
测井技术
W_EIII)GGINGTECHNOU)GY
V0L32No.4
Aug2008
文章编号:1004—1338(2008)04—0296—04
利用激发极化确定泥质砂岩渗透率的实验研究
王宏建,童茂松
(大庆钻探工程公司测井一公司,黑龙江大庆163412)
摘要:激发极化衰减谱与泥质砂岩储层的孑L隙结构有密切的关系,因此可以用来求取渗透率,这个参数是油气生
产的关键参数.本文的目的就是建立合理的模型,从而可以通过激发极化求取地层渗透率.采用四电极法测量了
大庆油田123块岩心的激发极化衰减谱,通过反演得到相应的弛豫时间谱,建立了不同的渗透率求取模型,并对这
些模型进行了讨论.结果
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
明与传统的通过孔隙度或者地层因素方法求取渗透率的模型相比,所建立的模型具有
更高的精度,因而更适合于求取渗透率.
关键词:激发极化;弛豫时间谱;渗透率;泥质砂岩;实验研究
中图分类号:P631.324;TEl22.23文献标识码:A
AnInducedPolarizationMethodforEstimatingPermeabilityofShalySandReservoir
WANGHong-jJan,TONGMao-song
(TheFirstWellLoggingCompany,DaqingDrilling&ExplorationEngineeringC()RP.,
Daqing,Heilongiiang163412,China)
Abstract:Time-domainInducedPolarization(IP)decaycurvedependsonporestructureofshaly
sandreservoiranditcanbeusedtoestimatethepermeabilitywhichisadeterminingfactorfor makingproductiondecisioninpetroleumindustry.Thepurposeofthispaperistoestablishanap—
preciatemodeltOestimatethepermeability.IPdecaycurvemeasurementshavebeenperformed
on123samplesfromDaqingoilfieldusingfour—
electrodetechnique.Asingularvaluedecomposi—
tionmethodwasusedtotransformtheIPdecaydataintothespectrum.Differentmodelswerees—
tablishedtoestimatethepermeability.TheresultsoftheresearchindicatethattheIPmeasure—
mentsgreatlyimprovestatisticalsignificanceofpermeabilitycorrelations.Comparedtothetradi—
tionalmethodusingporosityonlyorformationfactoronly,theconstructedmodelswhichcontain
theIPrelaxationtimespectrahavelowererrorfactor.ItiSconcludedthatthemodelsusingthe geometricmeantimeconstantoftheIPrelaxationtimespectrumcombiningwiththeporosityor
theresistivityformationfactorwillbebettertoestimatethepermeabilityoftheshalysandreser—
voirinthedownhole.
Keywords:InducedPolarization(IP),relaxationtimespectrum,permeability,shalysands,ex—
perimentalstudy
0引言
在油气生产中,常用的渗透率求取方法是岩
心分析,该方法的精度较高,但昂贵,且岩心的特性
与地层特性有分别,因此在井下测量渗透率是必须 的.目前较合理的方法就是采用NMR测井技 术L2].由于岩石孔隙内部结构影响电介质的扩散 和渗流特性,且这2种特性受影响的规律一致,因此 激发极化能够在井下测量渗透率,且激发极化的探 测深度深,信噪比高,成本低廉,该方法是一种具有 潜质的井下渗透率测量方法.
激发极化能够在频率域或者时间域内表征泥质 项目来源:中国石油天然气集团公司技术中心专项激发极化驰豫时间谱测井技术
研究,
合同
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编号:05H219
作者简介:王宏建,男,1964年生,高级工程师,现从事探井资料处理解释生产,测井
方法研究及处理解释软件的开发应用.
第32卷第4期王宏建,等:利用激发极化确定泥质砂岩渗透率的实验研究?297?
砂岩的渗流特性..在频率域内,激发极化测量 的是不同频率下视阻抗的幅度和相位,理论【60l和 实验分析[】5]表明激发极化的频率相应与岩石粒径 相关.Sturrock等人认为通过频率域激发极化能够 得到岩石的粒径分布和比表面积口.然而频率域 激发极化需要测量不同频率下阻抗的幅度和相位, 而且井下测量相位时干扰太多,仪器难以实现. 已经有文献说明通过时域激发极化得到渗透 率[均..,在绝大多数的文献中提到的是通过测量 极化率,进而得到渗透率,极化率除了与渗透率有 关,还受到很多因素的影响.
相比而言,激发极化衰减谱含有更多地层信息, 与含水岩石的孔隙结构相关,本文通过研究时域激 发极化衰减谱与渗透率的关系,确定了相应的解释 模型,为以后的实际应用打下了基础.
1时间域激发极化衰减信号及多指数反演 理论分析表明,当施加在岩石两端的恒定电场 断开后,其激发极化衰减谱由多个单指数衰减叠加 而成,即
…\rT
()一:/'(T)exp(--于t)dT(1)
V\V,?J
mm
』
式中,厂(T)是系数;Tm.和分别为最小和最大 的时间常数;,(T)对T作图即可得到弛豫时间谱, 可以通过奇异值分解法得到弛豫时间谱.由于弛豫 时间常数与孔隙半径有关,因此弛豫时间谱反映了 泥质砂岩的孔隙结构.一旦孔隙结构确定,即可采 用不同的模型求取渗透率l7.
2实验情况
选取大庆油田123块岩心进行实验,岩心为长 2.5cm,直径为2.5cm的圆柱体,其孔隙度变化范 围为0.071,0.215,渗透率变化范同为0.1,770 mD(见表1),孔隙度和渗透率参数采用CMS300 设备测量得到.激发极化衰减谱的测量采用的实验 系统见图2,主要由岩心夹持器,供电部分和测量部 分等组成[21-~2j.
实验温度为25?1lC,供电电流为1mA/cm., 供电和断电时间均为120S.同一条件测量4次,然 后进行算术平均得到最终衰减谱.在进行激发极化 衰减谱采集之前,每1块岩心经过5g/L的NaC1溶 液饱和.地层因素(F)采用RCS一760毛管压力和电 *非法定计量单位1mD=9.87X10pm.,下同
匝】=:[二工=
供电部分
二:[亟窭匡圆
测量部分
图1激发极化衰减谱实验系统
阻率联测系统测量得到.
3结果与讨论
3.1由时域激发极化确定渗透率的模型
理论和实验研究表明,渗透率与孑L隙度(),孔隙结构相关,即
KE—At''(2)
式中,Kz为求取的渗透率;A,B和C为常数;t为弛 豫时间几何平均值.
地层因素(F)与岩石的孔隙结构有关,在模型 中加入该参数能够提高渗透率的求取精度,该参数 可以通过测井曲线或实验室分析得到,即 KE—AtF',(3)
为了研究渗透率,t,以及F之间的关系,用一 个独立参数评价渗透率求取结果,该参数定义为 1.
N
,一?[1nK()一InKE()],一et(4)i一1 式中,』\,是岩心数量;K()和K()分别为测量的 渗透率和求取的渗透率;是误差因子,通过优化模 型式(2)和式(3)中的常数A,B和C,降低值,该 值越小,则模型的精度越高.
3.2由孔隙度计算渗透率
按照传统的方法,由孔隙度求取渗透率,其基本 模型为A西,对于实验的数据,则
K().c_趴,===4.19(5)
式中,K()为单独由孔隙度模型得到的渗透率,结 果见图2(a).
3.3由t和求取渗透率
研究了由模型At求取渗透率结果,对于我 们的数据,有
?.,一1.96(6) K(t,)一0.39t?西
式中,K(T,)为由t和综合得到的渗透率,结果
测井技术2008拄
图2由不同模型求取的渗透率与测量渗透率之间的关系 见图2(b).该结果表明,弛豫时间几何平均值能够 明显降低误差因子,也就是说能够利用激发极化弛 豫时间谱改善渗透率求取模型的效果.
3.4由t和F求取渗透率
如图2(c)所示,采用模型AtF'求取渗透率, 对于我们的数据,有
K(f,F)一0.60t?.r.?引,一1.76(7)
式中,K(f,F)为由t和F求取的渗透率.
式(7)的误差因子小于式(6),实际上地层因素 F与孔隙度有关,然而地层因素F还与孔隙结构有 关,因此应用地层因素能够得到比应用孑L隙度更好 的结果.
3.5误差因子与常数B,C的关系
图3所示为模型AtF中随B和C变化的误 差因子(B,C)等值线,由图3可见,在一定区域内 误差因子等值线变化较小,表明误差因子对B和c 的变化并不十分灵敏,而在该区域外,误差因子随B 和C的变化而变化很大.另外还可以发现不同的B
和C组合能够得到相同的误差因子,表明F和t存 在相关性,如图4所示(相关系数达到0.75). 对误差因子的等值线进行详细的分析.令 B=0,也就是忽略弛豫时间常数的几何平均值的影 C
图3误差因子随B,C变化的等值线
量
量
t/ms
图4弛豫时间几何平均值与地层因素的关系 t).cf
图5单独由地层因素或者弛豫时间几何平均值 求取的渗透率与测量渗透率之间的关系 响,结果如下
,===3.85(8) K(F)0cF-.?削
式中,K(F)为单独由F求取的渗透率.结果见图5
第32卷第4期王宏建,等:利用激发极化确定泥质砂岩渗透率的实验研究?299?
(a).
令C=0,即忽略地层因素的影响,结果如下 K(,).Ct?%,一2.13(9)
式中,K(,)为单独由t得到的渗透率,该结果表明 单独由t能够较准确地求取渗透率,其误差因子比 较靠近最优B和C组合时的误差因子[见式(7)]. 实际上渗透率与t由非常好的相关性,而与地层因 素的关系较弱(见图5(b)).
4结论
(1)能在井下应用时域激发极化求取渗透率. (2)时域激发极化能够显着提高渗透率求取精
度,采用A,西和A,F模型得到结果要好于单独
利用孑L隙度的模型A.
(3)在结合弛豫时间几何平均值的模型中,地
层因素比孑L隙度更适合于求取渗透率.
参考文献:
[1]CerepiA.(~ologicalControlofElectricalBehaviourand PredictionKeyofTrarksportPropertiesinSedimentaryPor—
OUSSystems[J].ColloidsandSurfacesA:Physicochera Eng.Aspects,2004,241(1—3):281—298.
[2]FleuryM,DeflandreF,Godefroys.ValidityofPer—
meabilityPredictionFromNMRMeasurements[J].C. R.Acad.Sci.Paris,Chimie/Chemistry,2001,4(11): 869—872.
r3]BalzariniM.BrancoliniA,GossenbergP.Permeabili—
tyEstimationfromNMRDiffusionMeasurementsin ReservoirRocks[J].MagneticResonanceImaging, 1998.16(5-6):6O1-603.
[4]GallegosDP,SmithDM.ANMRTechniqueforThe AnalysisofPoreStructure:DeterminationofContinu—
OUSPoreSizeDistributions[J].JournalofColloidand InterfaceScience,1988,122(1):143—153.
[53翁爱华.NMR测井的数据处理及实验研究[D].长春:
吉林大学,2001.
[6]MarshallDJ,MaddenTR.InducedPolarization,a StudyofItsCauses[J].Geophysics,1959,24(4): 790—816.
[7]VinegarHJ,WaxmanMH.InducedPolarizationof ShalySands[J].Geophysics,1984,49(8):1267—
1287.
[8]I.esmesDP,MorganFD'DielectricSpectroscopyof
SedimentaryRocksEJ].JournalofGeophysicalRe—
search,2001,106(B7):13329—13346.
[9]TitovK,KemnaA,TarasovA,VereeckenH.In—
ducedPolarizationofUnsaturatedSandsDetermined ThroughTimeDomainMeasurements[J].Vadose [1o]
[11]
[12]
ZoneJournal,2004.3(4):1160一l168.
TitovK.KomarovV.TarasovV.LevitskiA.Theo- reticalandExperimentalStudyofTimeDomain-In—
ducedPolarizationinWater-saturatedSands[J].Jour—
nalofAppliedGeophysics,2002.50(4):417—433.
BonetFD.SchopperJR,WellerA.Evaluationof TransportandStoragePropertiesinTheSoiland GroundwaterZonefromInducedPolarizationMeasure- mentsEJ].GeophysicalProspecting,1996,44(4):583 -
602.
SlaterI,IesmesDP.EkcticaI.11ydraulicRelation—
shipsObservedforUnconsolidatedSediments[J].wa—
terResourcesResearch,2002,38(10):31-1—31-1O.
r13]BarkerRnANoteontheInducedPolarizationof TheBunterSandstone[J].Geoexp1oration,1975,139 (卜4):227-233.
[14]WorthingtonPF,CollarFA.RelevanceofInduced PolarizationtoQuantitativeFormationEvaluation[J]. MarineandPetroleumGeology,1984,l(1):14—26.
rl5]PeltonWH,WardSH,HallofPG,SillWR,Nel—
sonPH.MineralDiscriminationandRemovalofIn—
ductiveCouplingwithMultifrequencyIP[J].Geophys—
ics.1978,43(3):588—609.
[16]SturrockJT,I,esmesD.MorganFnPermeability EstimationUsingSpectralInducedPolarizationMeas—
urements[C]}}ProceedingsoftheSymposiumonthe ApplicationofGeophysicstoEngineeringandEnviron—
mentalProblems,March14—18.1999,Oakland:409—
415.
[17]VinegarHJ,WaxmanMH.In-situMethodforI)e—
terminingPoreSizeDistribution,CapillaryPressure andPermeability[P].U.S.Patent4,644,283,1987. [183VinegarHJ,WaxmanMH.1n-situMethodforDe—
terminingFormationPermeability[P].U.s.Patent4, 743.854,1988.
119]PrammerMG.NMRPoreSizeDistributionsandPer—
meabilityatEhtWellsite[(:]?SPE28368,1994,
E20]ArchieGE.TheElectricalResistivity1.ogasanAid toDeterminingSomeReservoirCharacteristics[J]. Trans.AIME,l942,146(1):54-62.
[21]童茂松,李莉,王伟男,等.岩石激发极化驰豫时间
谱与孑L隙结构,渗透率的关系[J].地球物理,
2005,48(3):710-716.
[22]童茂松,王伟男,范清华,等.利用激发极化驰豫时间
谱确定渗透率的实验研究I.I].吉林大学:地球科
学版,2004,34(4):625—629.
(收稿日期:2008—03—02本文编辑余迎)