不同孔隙类型组合的胶结指数计算模型分析

张翔，张伟

(长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100)

杨永杰

(中国石油集团测井有限公司生产测井中心，陕西 西安 710201)

孙建伟

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西 西安 710201)

不同孔隙类型组合的胶结指数计算模型分析

张翔，张伟

(长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100)

杨永杰

(中国石油集团测井有限公司生产测井中心，陕西 西安 710201)

孙建伟

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西 西安 710201)

[摘要]地层胶结指数m是碳酸盐岩储层评价中的重要参数，与孔隙结构和胶结度有关，是地层导电通道弯曲复杂程度的反映。一般情况下，地层中裂缝越发育，m越小，孔洞越发育，则m越大。在三孔隙模型中，一般将孔隙分为3种类型：基质孔隙、裂缝和非连通孔洞。基于三孔隙模型，计算了2种不同孔隙类型组合情况下的m：第1种孔隙类型组合为基质孔隙与裂缝并联，再与非连通孔洞串联；第2种孔隙类型组合为基质孔隙与非连通孔洞串联，再与裂缝并联。计算结果表明，2种三孔隙模型计算的m差异不大，且均与岩心试验分析的m符合度较高。

[关键词]地层胶结指数；三孔隙模型；裂缝；孔隙类型

计算地层胶结指数m有多种模型：1989年，Serraz建立了双孔隙模型[1]，即基质孔隙与裂缝串联模型和基质孔隙与非连通孔洞并联模型，当孔隙度大于某一临界值时，该模型在计算m时会出现明显错误[2]。Aguilear M. S.等[3]基于Serraz的模型建立了严格的缝洞型储层双孔隙模型，从而避免了相关错误。当地层中同时存在基质孔隙、裂缝和孔洞时，双孔隙模型并不适用。2004年，Aguilera R. F.等[4]将基质孔隙、裂缝和孔洞进行组合并提出三孔隙模型，该模型计算的m比双孔隙模型更可靠。Al-Ghamdi A.等[5]在上述三孔隙模型的基础上，考虑了地层整体孔隙度因素，提出了更为严格的三孔隙模型，从而进一步提高了m计算的准确性。笔者基于三孔隙模型，计算了2种不同孔隙类型组合情况下的m，并与岩心试验分析的m进行了比较。

1三孔隙模型

图1　Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型(模型1)

在三孔隙模型中，基质孔隙与裂缝为并联关系，基质孔隙与非连通孔洞为串联关系。Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型为基质孔隙先与裂缝并联，再与孔洞串联(见图1)。

将Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型的地层胶结指数记作m1，计算公式如下：

(1)

式中：φt、φb、φf和φnc分别为地层总孔隙度、基质孔隙度、裂缝孔隙度和非连通孔洞孔隙度，1；mb为

图2　复杂三孔隙模型(模型2)

只考虑基质孔隙时的地层胶结指数，1。

实际地层中不同的孔隙类型(基质孔隙、裂缝和孔洞等)具有多种组合形式，导电机制非常复杂。当电流通过复杂孔隙结构的地层时，还存在基质孔隙先与孔洞串联再与裂缝并联的情况(见图2)。

在Al-Ghamdi A.等提出的三孔隙模型基础上，笔者结合复杂三孔隙模型，推导出改进的地层胶结指数m2为：

(2)

22种模型计算结果对比分析

图3为模型1和模型2的m计算结果(假设mb=1.6)，可以看出，整体上模型2的m计算结果大于模型1；当φnc较小时，两者差异很小，但随着φnc的增加，两者差异明显增大；当φf=1%且φnc=20%时，在φt≈0.25处，2种模型的计算结果差异达到最大。

3与岩心试验结果对比分析

实验室测定岩石的m时，需要配置标准盐水溶液，采用标准溶液80g/L的NaCl盐水溶液，然后测定标准盐水溶液的电阻率。首先，将样品抽真空饱和标准盐水溶液，测定完全饱和盐水溶液的电阻率；再逐渐将样品减饱和，测定不同含水饱和度下的岩心电阻率；最后根据阿尔奇公式计算岩石的m。

通过三孔隙模型计算m，将2种模型计算的结果与实验室测定的结果进行对比，如图4所示，可以看出，2种三孔隙模型计算的m差异不大，且与岩心试验分析的m符合度较高。

图3　2种模型计算结果对比　　　　　　　　　图4　2种三孔隙模型计算结果与岩心测量结果对比

4结语

在三孔隙模型中，孔隙一般分为3种类型：基质孔隙、裂缝和非连通孔洞。计算并研究了基质孔隙与裂缝并联，再与非连通孔洞串联；基质孔隙与非连通孔洞串联，再与裂缝并联共2种不同孔隙类型组合情况下的m值。计算结果表明，2种三孔隙模型计算的m差异不大，且均与岩心试验分析的m符合度较高。但在实际碳酸盐岩地层中，基质孔隙、裂缝和孔洞的组合形式复杂多样，2种模型可能同时存在，比理论模型更为复杂，需进一步研究。

[参考文献]

[1]Serraz O.Foramation micro scanner image interpretation[Z]. Houston：Schlumberger Educational Service，1989：117.

[2]Aguilera R.Discussion of “trends in cenmentation exponents(m) for carbonate pore systems”[J].Petrophysics，2003，44(5)：301～304.

[3]Aguilera M S，Aguilera R.Improved models for petrophysical analysis of dual porosity reservoirs[J].Petrophysics，2003，44(1)：21～25.

[4]Aguilera R F，Aguilera R.A triple porosity model for petrophysical analysis of natrually fractured reservoirs[J].Petrophysics，2004，45(2)：157～166.

[5]Al-Ghamdi A，Chen B.An improved triple porosity model for evaluation of naturally fractured reservoirs[J]. SPE132879，2010.

[编辑]龚丹

[引著格式]张翔，张伟,杨永杰,等.不同孔隙类型组合的胶结指数计算模型分析[J].长江大学学报(自科版) ,2015,12(14):37~39.

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)14-0037-03

[中图分类号]P631.84

[作者简介]张翔(1969-)，男，博士(后)，教授，现主要从事成像测井、碳酸盐岩储层评价与地球物理信息处理的研究工作，zxjrxl@163.com。

[基金项目]国家科技重大专项(2011ZX05017-001-HZ01)；湖北省自然科学基金项目(2010CDB04304)；湖北省教育厅科学技术研究重点项目(D20121201)。

[收稿日期]2014-10-23