[发明专利]一种实验室快速测定饱和度指数n的方法

说明书

技术领域

本发明涉及勘探地球物理领域中测定岩石电性参数的方法，具体是一种实验室快速测定储层饱和度指数n的方法。

背景技术

阿尔奇(Archie)根据纯砂岩地层岩心电性实验建立了电阻率增大率(R_I)和含水饱和度(Sw)以及地层因素(F_F)和孔隙度(φ)的关系，即阿尔奇(Archie)公式：

R_I＝Rt/Ro＝1/Sⁿ_W    (1)

F_F＝R₀/Rw＝1/φ^m    (2)

式中，Rt为饱和地层水和烃的岩心的真电阻率，Ro为完全含水砂岩的电阻率，Rw为地层水的电阻率，m为胶结指数，n为饱和度指数。阿尔奇(Archie)公式在孔隙度测量和电阻率测量之间建立了联系的纽带，并构成了应用电测井资料定量评价“纯地层”原始含油(气)饱和度的理论基础。通常，把Archie公式中包含的胶结指数m和饱和度指数n看作是对岩石电学性质的描述参数，泛称为岩电参数(有称作Archie参数的)，并把实验确定岩电参数的过程称作岩心电性实验。出于对储层精确评价的客观需要，岩心电性实验方法、技术的研究一直是油藏岩石物理实验研究的重点。

当前实验室测定储层饱和度指数n主要有两种方法：

(1)常用方法：

使用离心机或普通驱替系统快速地改变岩心含水饱和度，测量岩心的含水饱和度和电阻率后经数学处理得到。具体操作步骤是：①对制备好的岩心，测量其初始状态下的饱和度Sw和电阻率Rt；②设置离心机转速或驱替工作压力，以增或降(含水)饱和度的方式改变柱塞岩心含水饱和度Sw，测量该含水饱和度Sw状态下的电阻率Rt；③逐渐增加离心机转速或驱替工作压力，重复过程②至含水饱和度Sw不再改变(具体数值取决于离心机或驱替装置的最大转速或工作压力)；④计算不同含水饱和度Sw状态下的电阻增大率I，在双对数坐标下绘制电阻增大率I与含水饱和度Sw的交会图(图1)，幂函数拟合后得到饱和度指数n；这种方法获得的前提：二者呈“线性”关系，也称Archie关系，与其相对的是非Archie关系。这种做法的特点是实验测试周期短，缺点是不考虑毛管力与电阻率的平衡(此处的平衡是指：孔隙内含有两相以上的流体时，孔隙内部流体的微观分布调整需要花费时间。最终平衡的结果是实验观测的岩心含水饱和度、油(气)水微观分布稳定；压力、电阻率恒定)，所以实验测量精度不高。

(2)推荐方法(隔板法)：

为了确保毛管压力与电阻率平衡，提高饱和度指数n的测量精度，实验室推荐的做法是采用毛管压力与电阻率联测的方式完成饱和度指数n的测量(装置见图2，与常用做法装置的差别在于在流体排出端使用了半渗透隔板)。该方法的测量步骤：①测量岩心初始状态下的饱和度Sw和电阻率Rt；②设置驱替(非润湿相驱排润湿相)或吸吮(润湿相驱排非润湿相)的工作压力，缓慢地改变岩心的含水饱和度，至毛管压力与电阻率平衡后测量岩心的含水饱和度Sw和电阻率Rt；③逐渐增加工作压力，重复步骤②至含水饱和度不再改变(束缚水饱和度Swi或残余油(气)饱和度状态Sor)，结束含水饱和度Sw和电阻率Rt的实验测量。④计算不同含水饱和度Sw状态下的电阻增大率I，在双对数坐标下绘制电阻增大率I与含水饱和度Sw的交会图，幂函数拟合后得到饱和度指数n；该方法获得的前提仍然是二者呈“线性”关系，也称Archie关系。该推荐做法存在以下问题：由于要考虑到饱和度变化后的毛管力与电阻率平衡，在每个驱替工作压力点(与岩心的含水饱和度对应)常需要稳定7-10天，若获得5-7个含水饱和度状态的电阻率，完成饱和度指数n的实验测量需要2个月左右，实验的测试周期长。在准确获得饱和度指数n的前提下，如何快速地完成实验测试是一个现实问题，对某些预探井、评价井的含油气储层的快速评价(要求在1-2周内完成)以及后续的完井决策的制定非常重要。

现有技术中有一种“两点法”，即：用含水饱和度100％和束缚水饱和度Swi这2个孔隙流体分布稳定的饱和度状态的电阻增大率来确定饱和度指数n。该方法具有不用考虑毛管力与电阻率平衡的优点。尽管该方法的提出是想提高饱和度指数n的测量准确度，对于符合Archie关系的情况不失为一种快速测量方法。但是，由于润湿性、孔隙结构等原因，岩石电阻增大率与含水饱和度的关系可能不遵从Archie关系，即出现图3所示的非Archie关系。在无法预先知道Archie公式是否适用的情况下，使用“二点法”存在风险。

发明内容