特殊岩性岩石电性参数频散特性试验研究

赵云生 (浙江大学地球科学系,浙江杭州310027)

肖占山 (中石油长城钻探工程有限公司测井技术研究院,北京102206)

仇亚平 (中石油长城钻探工程有限公司测井公司,辽宁盘锦124011)

胡海涛,鲍雪山,高秀晓,朴檬 (中石油长城钻探工程有限公司测井技术研究院,北京102206)

特殊岩性岩石电性参数频散特性试验研究

赵云生 (浙江大学地球科学系,浙江杭州310027)

肖占山 (中石油长城钻探工程有限公司测井技术研究院,北京102206)

仇亚平 (中石油长城钻探工程有限公司测井公司,辽宁盘锦124011)

胡海涛,鲍雪山,高秀晓,朴檬 (中石油长城钻探工程有限公司测井技术研究院,北京102206)

泥质砂岩岩石电性参数频散特性试验研究目前已经较为成熟,而对于特殊岩性的岩石电性参数频散特性的试验研究却开展非常少。通过特殊岩性的岩石电性参数频散特性试验分析可以看出,花岗岩、粗面岩、碳酸盐岩的频散特性与泥质砂岩一致,受含油性影响较大,并且不同岩性的极值点 (截止频率)不同,花岗岩在100k Hz左右、粗面岩在4k Hz左右、碳酸盐岩在1k Hz左右。页岩的频散特性较弱,与泥岩的频散特性一致。

特殊岩性;频散特性;截止频率;流体特性

随着勘探开发的不断深入,碳酸盐岩、火成岩等复杂岩性油气藏,页岩气、页岩油等非常规油气藏越来越多地受到油藏工程师和地质学家们的关注。复电阻率法测井技术作为频谱电法勘探的一种,充分利用岩石电性参数的频散信息,在泥质砂岩的水淹层、低阻油层评价等方面表现出良好的应用前景[1～5]。目前,关于岩石电性参数频散特性的试验研究多数是针对泥质砂岩储层开展的,而针对碳酸盐岩、火成岩以及页岩的试验分析却非常少[6～8]。为此,笔者针对花岗岩、粗面岩、碳酸盐岩、页岩等特殊岩性的岩心开展了岩石电性参数频散特性试验研究,考察不同岩性岩石频散特性的影响因素和频散特征规律,为基于岩石频散特性开展的复杂油气藏储层测井评价提供有价值的参考。

1 试验方法

该次岩石电性参数频散特性的试验设备为SCMS-E高温高压多参数测量系统和ZL5智能LCR测量仪。选取中国东部某油田的花岗岩、粗面岩、碳酸盐岩、页岩共22块特殊岩性的岩心。试验采用二极法,测量频率范围为12Hz～100k Hz,测量电极为不锈钢电极。将岩心制备成直径2.54cm,长度5cm的试验岩样。对岩心进行洗油、洗盐、烘干等常规试验预处理。通过真空饱和及驱替的方式改变岩心中的孔隙流体,并测量其频散特征曲线。

2 试验分析

2.1 花岗岩电性参数频散特性

对于不同矿化度的泥质砂岩岩心,其频散特征曲线的规律是随着矿化度的升高,电阻率减小,频散程度降低,岩心的频散特性受地层水矿化度的影响较小,岩石相位、电抗率频散特征曲线的极值点 (截止频率)大致在5～10k Hz左右[9,10]。图1给出了花岗岩岩心在不同地层水矿化度(Cw)下岩石的电性参数频散曲线。从图1中可以看出,含水花岗岩的岩石电性参数频散特性的规律性与泥质砂岩相似,即随着Cw的升高,导电能力增强、电阻率减小、频散程度降低。与泥质砂岩相比,花岗岩的相位、电抗率频散特征曲线的极值点向高频方向移动,该次试验大致在100k Hz以上。

2.2 粗面岩电性参数频散特性

对于泥质砂岩岩心来说,其频散特性受含油性的影响较大,随着含油饱和度的升高,电阻率增大,频散程度增强[4,7～10]。图2给出了含油粗面岩岩心在不同含水饱和度 (Sw)状态下岩石的电性参数频散曲线。

图1 花岗岩岩心不同矿化度下岩石电性参数频散特性曲线

图2 含油粗面岩岩心不同含水饱和度岩石电性参数频散特性曲线

从图2中可以看出,含油粗面岩的岩石电性参数频散特征曲线的规律性与泥质砂岩相似,即随着Sw的降低、含油饱和度 (So)的升高,导电能力减弱、电阻率增大、频散程度增强。含油粗面岩的相位、电抗率频散特征曲线的极值点(截止频率)大致在4k Hz左右,这与泥质砂岩极值点的频率范围相近。

2.3 碳酸盐岩电性参数频散特性

图3给出了碳酸盐岩岩心在不同So状态下岩石的电性参数频散曲线。从图3中可以看出,含油碳酸盐岩的岩石电性参数频散特征曲线规律性也与含油泥质砂岩一致,即随着So的升高,导电能力减弱、电阻率增大、频散程度增强。含油碳酸盐岩的相位、电抗率频散特征曲线的极值点向低频方向移动,该次试验大致在1k Hz左右。

2.4 页岩电性参数频散特性

对于纯泥岩而言,其电阻率较小,频散程度很弱[10,11]。图4给出了页岩岩心在不同Sw状态下岩石的电性参数频散特性曲线。从图4中可以看出,页岩的复电阻率模值和电阻率在该次试验的频率范围内频散特征非常弱,而相位和电抗率的频散特征曲线的形态与其他岩性有所不同,即随着频率的升高,相位和电抗率增大,但是其数值较小,基本在试验仪器的测量精度左右波动。该次试验采用的是页岩露头岩心,岩性比较致密。露头页岩岩心的性质与一般泥岩相近,频散特性较弱。

3 结语

碳酸盐岩油藏、火成岩油藏以及页岩气、页岩油都是目前油气藏勘探开发研究的热点问题。基于岩石电性参数频散特性发展起来的复电阻率测井技术,在泥质砂岩油藏的水淹层、低阻油层测井评价中展现出良好的应用前景,而国外的多频介电扫描测井在碳酸盐岩油藏评价中也发挥着重要的作用。从不同岩性的储层岩石频散特性的试验研究可以看出,花岗岩、粗面岩、碳酸盐岩的频散特征曲线的规律性以及受孔隙流体的影响方面与泥质砂岩一致,页岩的频散特征曲线与泥岩基本一致。因此利用岩石电性参数频散特性,同样可在复杂岩性油藏测井评价中提供有价值的参考资料,具有良好的发展潜力。此外,不同岩性岩石相位、电抗率的频散特征曲线的极值点 (截止频率)不同。一般来说,极值点是激电(IP)效应和电磁 (EM)效应的分界点,在低于极值点的频率范围,IP效应是岩石频散特性的主控因素;在高于极值点的频率范围,随着频率的增加,EM效应逐步增强,这主要与形成的双电层的性质有关[9,10]。相位、电抗率频散特征曲线的极值点可以作为岩性区分的辅助参考信息。

图4 页岩岩心不同含水饱和度岩石电性参数频散特性曲线

[1]陈序三,赵文杰,朱留方.复电阻率测井方法应用[J].测井技术,2001,25(5):327～331.

[2]范宜仁,陆介明,王光海,等.岩石电阻率频散现象的实验研究[J].石油大学学报(自然科学版),1994,18(1):17～23.

[3]何展翔.圈定油气藏边界的井地电法研究[D].成都:成都理工大学,2006.

[4]李建军,邓少贵,范宜仁,等.岩石复电阻率实验研究[A].第十三届测井年会论文汇编[C].西安,2003-09-24～28..

[5]许少华,张守谦,韩有信.泥质砂岩复电阻率的测量研究[J].大庆石油学院学报,1994,18(4):6～10.

[6]苏朱刘,吴信全,胡文宝,等.复视电阻率(CR)法在油气预测中的应用[J].石油地球物理勘探,2005,40(4):467～471.

[7]童茂松,郭立新.复电阻率测井技术及其在大庆油田的应用[J].勘探地球物理进展,2007,30(6):459～467.

[8]肖占山,徐世浙,罗延钟,等.泥质砂岩复电阻率的频散特性实验[J].高校地质学报,2006,12(1):123～130.

[9]肖占山,徐世浙,罗延钟,等.岩石复电阻率频散特性的机理研究[J].浙江大学学报,2006,33(5):584～587.

[10]肖占山,曾志国,朱世和,等.基于岩石电性参数频散特性评价润湿性的实验方法研究[J].地球物理学报,2009,52(5): 1326～1332.

[11]傅良魁.激发极化法[M].北京:地质出版社,1982.

[编辑] 龚丹

P631.84

A

1000-9752(2014)12-0098-04

2014-04-24

赵云生(1978-),男,2000年大学毕业,工程师,硕士生,现主要从事测井方法的理论研究、试验分析及数值模拟方面的研究工作。