压力变化对岩心参数的作用

孙永红 刘凤霞

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院岩芯资料室，黑龙江 大庆 163712）

1 岩心渗透率随压力的变化情况

岩心渗透牢随压力增大而呈指数规律下降，尤其在低渗透率的情况下规律性比较好，在较高渗透翠时。随压力增大渗透率也下降，但是出现了无规律性的摆动。出现摆动究其原因可能是：由于目前仪器的发展水平所限，对于较高渗透率参数的测量。重复性和稳定性难于达到百分之百的一致。所以测量点之间表现了一定的离散性。另外，当岩心在受到2MPa梯度压力的挤压时。由于岩心颗粒闻、颗粒和胶结物间受力点的不同，颗粒组成、胶结的不均匀性等，造成了它们之间微小位移变化的滞后和无序性，影响岩心的孔喉半径和曲折度的变化进而影响了渗透牢的无规律性。使流体阻力呈非线性变化。这也可能是促使各点离散原因之一。需要特别指出的是：对于同一块岩心平行层理方向和垂直层理方向的渗透率差别比孔隙度的差别要大的多。岩心平行层理时渗透率变化在440~380mD。而且数值的摆动幅度也比较大，而垂直层理时。渗透率在220～165roD且摆动幅度也比较小，这说明平行层理方向的岩心层间颗粒排列比垂直层理方向的颗粒排列较松散，或者说致密程度小于后者，也就是垂直方向的岩心由于层的阻挡其压实程度高于前者后者造成孔喉半径的减小。弯曲度增大流通阻力增加，致使渗透率降低。这证明，平行层理方向的岩心有效孔隙度和渗透率往往比垂直层理方向的岩心有效孔隙度和渗透率要高。岩心的方向性影响它的物性变化，从而也影响它的电性。这里要特别指出：本文讨论岩心的方向性时。认为取心井垂直目的层面，是一种理想化情况。实际情况缺少资料，可能有误差，但这不应防碍讨论岩心方向性影响物性变化的事实。

2 压力变化对电阻率测量的影响

为了方便讨论和对比，用gl0a、gl0b同一对岩心为例。电阻率随压力升高而呈非线性规律增长。这是因为岩心在受到挤压后，岩心的孔隙度减小，渗透率也降低，使导电液体在岩心内重新分布，部分导电液体被排除体外。致使电阻率升高。岩心在受到挤压的最初阶段(20MPa以下)电阻率增高的比较快，这是因为在这个阶段的孔隙度和渗透率都降低得比较快，排除体外导电液体比较多有关，随压力的增长，孔隙度、渗透率降低幅度减小，排除体外导电液体量渐渐减小。电阻宰增大的幅度渐渐减小。当压力再继续增大时，孔隙度和渗透率降低趋于平缓，排除体外液体量也趋平缓，因而电阻率增加也趋于平缓，这里有几点值得讨论：

对于平行层理取的岩心gl0a和垂直层理取的岩心压力.两者变化趋势相同，但电阻率数值不同。前者高于后者，分别为四极法和两极法，这个差异可能是因为渗透率不同造成的。虽然这两块岩心孔隙度有差别，g10a大于gl0b，但差别很小，而渗透率差别较大，前者大于后者1.3倍。

两极法测得电阻率大于四极法测的电阻率。这为多数统计资料所证实，但也有个别例外，四极法测的电阻率大于两极法测得电阻率，而且随压力增大两者电阻率呈平行线增长。我们仔细观察岩心发现。这是一块泥质胶结的粉细砂岩，泥质含量较大，浅褐色，较硬岩心的轴向层理发育。从岩心的端面看有平行条文，清晰可见。在岩心的轴向可看到清晰可见的条文垂直端面。它的孔隙度随压力的变化范围在l1.3～9.4。渗透率随压力的变化范围在0.61～0.23roD，由于轴向层理较发育，由此可推断出导电流体积存在层面内相对较多，当用两极法测量时，整个岩心和层面流体与层面呈并联状态.因此宏观上看电阻率较低，当用四极法测量时，由于测量电极MN绕在岩心中部表面，电板距为2cm。岩心长为3o68cm，直径为2.5cm，当岩心受到轴向压力挤压时，从岩心端面到中部压力呈递减趋势，但是在岩心中部横向压力作用大于轴向压力作用效果。另外平行层理方向的弹性形变小于垂直层理方向的弹性形变，在等值压力作用下，中部横向形变较大挤压出的液体较多的排向岩心的两端，中部就比较干燥，因而测出电阻率高于两极法的端面测量的电阻率。随压力增大出岩心体外的液体与压力呈某种线性关系，所以造成压力与电阻率呈线性关系增长。

3 频率、压力的变化对电阻率测量的影响

还是用gl0a、gl0b同一对岩心为例，这次测量条件与前边测量条件略有不同，前面测量时，在岩心的两端都留有2mm通路，当岩心受到挤压时，由于受到挤压力和重力的共同作用下，导电液体基本在岩心的底部排出，上部排出可能性较小。为了增加两端湿润性，这次实验时把电极的底端堵死，仅在上端留有2ram通路，这佯当岩心受到挤压时，导电掖体只能向上挤出，因而上端湿润度较高。下端由于重力作用也保持一定湿润度。这样两端的湿润度比以前要高，试图减小接触电阻的影响。先讨论两极法测量的情况，gl0a2是平行层理方向取的岩心，用两极法在不同频率情况下，测得压力与电阻率的关系曲线。从上 到 下 依 次 为 2OHz、100Hz、lkHz、10kHz、100kHz频率时电阻率与压力的变化关系。随压力增高电阻率量线性增长，随频率增高电阻率下降，为何随压力增大电阻率呈线性增高?这是因为岩心是平行层理方向。如前所述岩心的孔隙度和渗透性都比较好，岩心受到挤压力与排出的液体星某种线性关系，所以测的电阻率也呈线性关系这是不难理解的。

岩心是按垂直层理方向取的，岩心号为gl0b，用两极法测量时的电阻率与压力、频率关系。随频率增高电阻率下降，与上面相同。但随压力增高电阻率呈现有规律性渡动。垂直层理的岩心，可以假设为由若干等圆垫子重叠起来。所以轴向方向应变力较大，在压力作用下可产生较大形变，径向方向应变力较小可承受较大压力，产生形变较小。由于轴向的渗透率较低流通阻力较大，层间导电液体与层面呈串联状态，所以电阻率比平行层理的岩心要高些。当岩心受到挤压力时，可理解为岩心的端面到岩心的中部受力的程度，由强一较强一较弱一弱的过程。

4 结束语

模拟地层环境下研究岩心的各项参数的变化，具有现实意义，但难度也较大岩心的孔隙度和渗透宰随压力增大呈近指数规律下降。孔隙度和低渗透率随压力变化的关系较好，高渗透率离散性大些，但总的趋势还是有规律性的下降。这就要求我们在测量这两个参数时，要有个压力条件，对外提供服务时也要有在某个压力条件下的孔隙度和渗透率，这样更合理些更能接近地下情况。

从实验提供的资料表明，岩心的物性具有各向异性，因而岩心的孔隙度和渗透率也具有各向异性。尤其是渗透率参数各向异性影响更太。也就是平行层理的岩心的渗透率和孔隙度高于垂直层理岩心。研究岩心的各向异性具有重要意义。因为在一口井打完以后，有效的参数取向也就定下来了，平行层理的岩心渗透率高于垂直层理的岩心渗透率50以上。渗透率这个参数在油田开发中起到重要作用。

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