CN106285664B - 基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，包括：(1)将岩石样品切割为A段、B段和C段，对A段进行岩电实验和核磁共振实验，对B段进行润湿性测量，对C段进行扫描电镜实验；(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系；(3)计算常数C1和C2，C1、C2反映了双重介质储层基质孔隙的孔喉特征和电阻率性质；(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ；(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定溶孔系统的配位数z；(6)确定B′的取值以及获取双重介质储层岩石含水饱和度Sw。本发明完善了地球物理电法测井的解释方法，弥补了储层岩石电学性质的理论认识以及岩石含水饱和度计算方法上的不足。
Description
技术领域
本发明涉及双重介质油气储层岩石电学性质以及储层岩石含水饱和度的计算方法，特别是根据岩石电性实验数据和电法测井数据，实现对油气储层岩石含水饱和度的定量计算，是一种地球物理电法测井数据解释方法。
背景技术
油气资源主要蕴藏在地下岩层中，这些岩层包括砂岩和碳酸盐岩等。砂岩和碳酸盐岩储层岩石都可以发育成为单一介质或双重介质储层。这里，储层岩石孔隙类型主要有孔隙、裂缝、溶孔三种。在本发明中，单一介质指孔隙空间中只有孔隙的岩石，双重介质是指岩石孔隙空间中有孔隙和溶孔两种孔隙类型的岩石，其中仅有孔隙的岩块称为基质岩块。在双重介质中，孔隙存在于岩石基质骨架中，因此本发明中的双重介质又可称为基质-溶孔双重介质。不论是单一介质还是双重介质储层，它的油气含量都主要是通过地球物理方法进行探测和计算(石油工业用油气饱和度来度量地下油气含量的多少，饱和度定义为岩石中油气所占的体积与岩石中的有效孔隙体积之比，而油气饱和度等于一减去含水饱和度)。因此，只要测得含水饱和度，就可以得到含油气饱和度，其中应用最广泛的方法是通过电法测井技术结合岩石物理实验进行含油气饱和度评价，该方法获取的储层岩石含油气饱和度数值可应用于油气藏勘探开发的各个阶段。
据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5385-2007《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法》和Q/SY 1380-2011《特低渗油气藏室内岩石电阻率测定及计算方法空格删掉称重法》，饱和度解释方法大致为：对岩样进行选取、制备、洗油洗盐以及测量岩样的孔隙度，并进行岩样电阻率实验测量，最后根据常规电测井数据采用饱和度解释模型(阿尔奇公式)来计算含水饱和度。阿尔奇公式表达式如下：
式中，F—地层因素，与地层水电阻率无关；
I—电阻增大系数；
a—与岩性有关的岩性系数；
m—胶结指数，与岩石胶结情况和孔隙结构有关的指数；
b—与岩性有关的系数；
n—饱和度指数；
Sw—岩石含水饱和度，小数；
φ—岩石孔隙度，小数；
Rt—岩石部分饱和地层水(盐水)时的电阻率，单位为欧姆米(Ω·m)；
Rw—地层水电阻率，单位为欧姆米(Ω·m)；
R0—岩石完全饱和地层水(盐水)时的电阻率，单位为欧姆米(Ω·m)。
联立式(1)和式(2)，可以得到岩石含水饱和度计算公式为：
通过阿尔奇公式进行岩电实验结果的拟合，可以得到4个岩电参数(a，b，m，n)。将这4个参数代入式(3)中，并结合常规电阻率测井得到的Rt和水分析资料得到的Rw，即可求出油气储层的含水饱和度。
对阿尔奇公式的质疑主要来自两个方面：1)阿尔奇公式是通过拟合均质砂岩等单一介质的岩电实验数据得到的，均质单一介质的岩电实验结果显示I-Sw双对数之间的关系是直线关系，而许多非均质性较强的单一介质和双重介质储层岩石的岩电实验结果显示出I-Sw关系在双对数坐标下并非一条直线(即“非阿尔奇”现象)。阿尔奇公式不适用于这些类型的岩石，这时采用该模型与方法计算的含水饱和度将与实际不符；2)当含水饱和度Sw为100％时，岩石电阻率应该与岩石100％完全饱和水时电阻率相等(即Rt＝R0)，但是根据式(2)可以得到Rt＝bR0。同理当岩石孔隙度接近1(当作一个水箱)，此时岩石100％完全饱和水时的电阻率应该与地层水电阻率相等(即R0＝Rw)，但是根据式(1)将得到R0＝aRw。显然，当参数a和b不为1时，式(1)和式(2)是不符合逻辑的，且这个经验公式中各个参数也没有明确的物理意义。通常情况下，碳酸盐岩的a和b都不等于1，I-Sw双对数关系也不是直线关系。
综上所述，通过阿尔奇公式来计算岩石含水饱和度的方法在理论和逻辑上都存在诸多缺陷，导致其对碳酸盐岩的电法测井适应性较差，即用于碳酸盐岩油气饱和度解释时会产生较大的误差。
发明内容
本发明的目的在于提供基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，该方法完善了地球物理电法测井的解释方法和技术，弥补和解决了现有技术中储层岩石电学性质的理论认识以及岩石含水饱和度计算方法上的不足。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
据文献(Y.B.Tang等.A new electrical formation factor model for bimodalcarbonates:Numerical studies using dual-pore percolation network.GeophysicalJournal International,2015,doi:10.1093/gji/ggv073)，基质-溶孔双重介质100％完全饱和地层水时的地层因素F为：
式中，
γ＝1.2903+0.045527σ+0.8239σ2
rH—溶孔水力半径，溶孔孔隙体积Vp与溶孔内表面积Ap比值的二倍(rH＝2Vp/Ap)，单位为微米；
Vp—溶孔孔隙空间体积，单位为微米立方；
Ap—溶孔孔隙空间表面积，单位为微米平方；
l—溶孔孔喉长度，单位微米；
z—溶孔平均配位数，描述溶孔的连通性；
zc—临界配位数，三维孔隙空间中zc＝1.5；
C—与溶孔孔隙形状和溶孔孔喉半径分布有关的系数；
γ—与溶孔孔喉半径分布有关的系数；
σ—溶孔孔喉半径变异系数，即溶孔的孔喉半径分布标准偏差除以溶孔孔喉半径的平均值；
Fm—基质地层因素。
由于岩石的电阻率取决于地层水(盐水)所占据孔隙空间的连通性和其孔喉半径及半径的频率分布，采用参考文献(M.Li等.Pore connectivity,electricalconductivity,andpartial water saturation:Network simulations,Journal ofGeophysical Research,2015,doi:10.1002/2014JB011799)中的方法，可推导出双重介质部分饱和地层水时的视地层因素Fw。本发明中双重介质部分饱和地层水时，双重介质的溶孔系统也部分饱和地层水，而基质中完全饱和地层水(因基质孔隙很小，油较难侵入基质孔隙空间)，此时双重介质的视地层因素Fw计算公式可写成如下形式：
式中，
rHw—地层水所占据溶孔孔隙空间的溶孔孔隙体积Vpw与水所占据的溶孔内表面积Apw比值的二倍(rHw＝2Vpw/Apw)，单位为微米；
Vpw—地层水所占据的溶孔孔隙空间体积，单位为微米立方；
Apw—地层水占据的溶孔孔隙空间表面积，单位为微米平方；
zw—地层水所占据溶孔孔隙空间的配位数(水相配位数)，描述地层水在溶孔系统中的连通性；
Cw、γw—与地层水在溶孔孔隙空间中的分布有关的系数；
σw—地层水所占据溶孔孔隙空间的孔喉半径变异系数。
再根据电阻增大系数的定义(I＝Fw/F)，得到双重介质电阻增大系数为：
对上式进行推导，并化简模型，可得到如下双重介质电阻增大系数：
式中，Sw—溶孔孔隙空间的含水饱和度，百分数。
储层岩石通常具有不同的润湿性，通常有水湿和油湿两类。由于不同润湿性下岩石孔隙空间中的流体分布及变化规律各不相同，因此建立多孔介质逾渗网络模型，通过侵入逾渗算法模拟不同润湿性下，油或气侵入饱和水双重介质的驱替或自吸过程。根据模拟结果得到不同润湿性下水在双重介质溶孔系统中的分布和变化规律(即不同含水饱和度Sw下zw和σw的取值)。同时，通过模拟结果得到(Ap/Apw)与含水饱和度Sw之间存在乘幂关系：Ap/Apw＝Sw η，式中η的取值与岩石润湿性有关(李闽等，一种多孔介质含水饱和度的计算方法，CN201110433270.8)，并且根据模拟结果可对公式(7)化简，得到不同润湿性条件下的I-Sw关系式。
对于溶孔孔喉半径分布较均匀(σ<0.55)的情况，当岩石亲水时，双重介质电阻增大系数的计算公式为：
当岩石亲油时，双重介质电阻增大系数的计算公式为：
以上公式中，B′描述了溶孔系统的连通性、溶孔孔喉半径的分布和溶孔系统中地层水的分布对电阻增大系数的影响，该参数不是常数，它随着含水饱和度的变化而变化，当Sw＝100％时B′＝1；C1、C2反映了双重介质基质的孔喉特征和电阻率性质，为常数，且C1+C2＝1。根据推导结果可以发现，溶孔水力半径对双重介质电阻增大系数无影响。从双重介质电阻增大系数关系式可以看出电阻增大系数I与含水饱和度Sw双对数之间并非简单的“线性”关系，或者说I与含水饱和度Sw并非存在乘幂关系。当基质无渗透性时，基质的Ro趋于无限大，导致1/Fm趋于零，式(6)及上述电阻增大系数模型可退化为单一介质电阻增大系数关系式(李闽等，一种多孔介质含水饱和度的计算方法，CN 201110433270.8)。
根据电阻增大系数的定义式(I＝Rt/R0，Rt为岩石部分饱和地层水时的电阻率，R0为岩石100％完全饱和地层水时的电阻率)和地层因素的定义式(F＝R0/Rw，R0为岩石100％完全饱和地层水时的电阻率，Rw为地层水电阻率)，式(11)和式(12)变形为如下形式。当双重介质亲水时，式(11)变形为：
当双重介质亲油时，式(12)变形为：
已知双重介质岩石总孔隙度，基质孔隙度(基质中完全饱和地层水)，当求得溶孔孔隙空间的含水饱和度Sw后，即可换算出双重介质岩石的总含水饱和度Sw *。在本发明中，认为基质孔隙度很小，可忽略基质孔隙中的地层水含量，从而可近似认为岩石的总含水饱和度Sw *约等于溶孔孔隙空间的含水饱和度Sw(即Sw *≈Sw)。
基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，依次包括以下步骤：
(1)对岩石样品进行制备、洗油洗盐、测量孔隙度、配置地层水，并切割为A段、B段和C段。对A段岩样进行岩电实验，得到岩样地层因素F、电阻增大系数I与含水饱和度Sw双对数关系曲线(I-Sw)；对A段岩样进行核磁共振实验，得到岩样的T2谱，获取基质地层因素Fm；对B段岩样进行润湿性测量；对C段进行扫描电镜实验；
(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系，该函数关系如下：
式中，m为岩石胶结指数，x1、y1为拟合系数；
(3)计算常数C1和C2，C1、C2反映了双重介质储层基质孔隙的孔喉特征和电阻率性质，均为常数；
(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ；
(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定溶孔系统的配位数z；
(6)通过网络模拟计算并确定B′的取值以及获取双重介质储层岩石含水饱和度Sw。
所述步骤(1)包括以下内容：
按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5385-2007《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法》和Q/SY 1380-2011《特低渗油气藏室内岩石电阻率测定及计算方法空格删掉称重法》，对岩石样品进行选取、制备、洗油洗盐、测量孔隙度、配置地层水和岩电实验等；岩样需切割为A段和B段，A段用于岩电实验和核磁共振实验测量，B段用于润湿性测量。
对A段岩样进行岩电实验测定，得到岩样地层因素F、电阻增大系数I与含水饱和度Sw双对数关系曲线(I-Sw)；对A段岩样进行核磁共振实验测量，得到岩样的T2谱，对其分析如下：对于核磁共振T2谱呈“单峰”且孔隙度较小的岩样，则认为该岩样属于纯基质岩块(岩样)，分析纯基质岩样的地层因素实验结果，获取基质地层因素Fm。
按照中华人民共和国国家标准GB/T 18295-2001《油气储层砂岩样品扫描电子显微镜分析方法》，测量C段岩样，获取该岩样扫描电镜图像。
所述步骤(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系，过程如下：
根据岩石胶结指数m的计算公式(Neustaeder.Log evaluation ofdeepEllenburger gas zones.Society ofPetroleum Engineers.1968)：
再根据孔隙度φ与胶结指数m间的拟合关系式：
m＝x1φ+y1
式中，x1、y1为拟合系数。
从而得到储层岩石地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系(Archie.Theelectrical resistivity log as an aid in determining some reservoircharacteristics.Trans.AIME,1942；Neustaeder.Log evaluation ofdeep Ellenburgergas zones.Society ofPetroleum Engineers.1968)：
式中，m为岩石胶结指数(与孔隙度φ有关的变量)，x1、y1为拟合系数。
所述步骤(3)计算常数C1和C2，包括以下内容：
根据步骤(1)得到的岩样的基质地层因素Fm和地层因素F，采用下式计算C1和C2：
所述步骤(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ，过程如下：
根据步骤(1)核磁共振实验测得的岩样T2谱数据，将其转化为孔喉半径频率分布图(阙洪培等，核磁共振T2谱法估算毛管压力曲线综述，西南石油学院学报，2003)。以频率分布图中双峰曲线凹处中间点为基质孔隙与溶孔孔隙的分界点，计算溶孔系统(大于分界线的孔喉半径分布)的孔喉半径变异系数σ，即溶孔的孔喉半径分布标准偏差除以溶孔孔喉半径的平均值。当缺少核磁共振实验数据时，也可采用毛管压力曲线实验数据进行转换来获取孔喉半径频率分布图。
所述步骤(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定溶孔系统的配位数z，包括以下内容：
双重介质逾渗网络模型的建模方法见参考文献(Y.B.Tang等.Anew electricalformation factor model for bimodal carbonates:Numerical studies using dual-pore percolation network.Geophysical Journal International,2015,doi:10.1093/gji/ggv073)。根据前人的研究(Y.B.Tang等.A new electrical formation factor modelfor bimodal carbonates:Numerical studies using dual-pore percolationnetwork.Geophysical Journal International,2015,doi:10.1093/gji/ggv073；M.Li等.Pore connectivity,electrical conductivity,and partial water saturation:Network simulations,Journal ofGeophysical Research,2015,doi:10.1002/2014JB011799)，通常情况储层岩石的配位数小于6、大于1.5，而对于双重介质而言，通常情况下次生溶孔配位数的变化范围为1.5～4。因此可以在建立的双重介质逾渗网络模型中，在其它参数(溶孔系统的孔喉半径变异系数σ、基质地层因素Fm)确定的情况下，假设岩样的溶孔配位数z为4，进行油(气)/水两相流和电阻增大系数(I-Sw)双对数曲线的网络模拟，模拟结果与步骤(1)中岩电实验测得的岩样I-Sw双对数曲线进行对比。若模拟结果与实验吻合，则可认为溶孔配位数z＝4；否则减小z的取值，直到能够与岩电实验数据相匹配。
上述两相流过程与电阻增大系数模拟中，根据步骤(1)测得的岩石润湿性，采用侵入逾渗算法模拟不同润湿条件下双重介质中的准静态两相流过程和电阻增大系数曲线，详细模拟过程见参考文献(M.Sahimi.Flow phenomena in rocks:from continuum modelsto fractals,percolation,cellular automata,and simulated annealing.ReviewsofModern Physics,1993)，模拟时，单个管束中采用活塞式驱替并忽略水膜对电传导的影响。本发明涉及的非混相两相流动模拟仅发生在溶孔系统中，认为基质的孔隙半径较小，非湿相流体难以侵入基质孔隙空间。当无润湿性测量实验数据时，一般可默认岩石亲水。
所述步骤(6)通过网络模拟计算并确定B′的取值以及获取双重介质储层岩石含水饱和度Sw，包括以下内容：
根据步骤(5)确定的双重介质微观结构参数(溶孔系统的孔喉半径变异系数σ、基质地层因素Fm和溶孔系统的配位数z)，建立双重介质逾渗网络模型，并进行两相流模拟获取电阻增大系数曲线I-Sw，通过模拟结果得到不同含水饱和度Sw下的zw和σw的数值，根据下式计算不同含水饱和度Sw下的参数B′的数值：
式中，γw—与地层水在溶孔孔隙空间中的分布有关的系数；
γ—与溶孔孔喉半径分布有关的系数；
z—溶孔平均配位数，描述溶孔的连通性；
zc—临界配位数，三维孔隙空间中zc＝1.5；
zw—地层水所占据溶孔孔隙空间的配位数；
σ—溶孔孔喉半径变异系数；
σw—地层水所占据溶孔孔隙空间的孔喉半径变异系数。
根据以上计算结果进一步计算不同含水饱和度Sw下的(岩石亲水时)或(岩石亲油时)。具体为：当岩石亲水时，根据公式(13)：
将前述步骤得到的含水饱和度Sw、B′、C1和C2值代入上式的等号右边项，从而可计算出的值。同理，当岩石亲油时，根据公式(14)：
式中，Rt为岩石部分饱和地层水时的电阻率，
Rw为地层水电阻率，
将前述步骤得到的含水饱和度Sw、B′、C1和C2值代入上式的等号右边项，从而可计算出的值。并将以上模拟数据和计算结果列到如下数据表中：
由于Rw和Rt是已知的，可根据公式(13)和(14)方程的左边项Rt/FRw，将前述步骤得到的地层因素F、以及Rw和Rt分别代入(Rt/FRw)中，从而得到Rt/FRw的取值。计算得到的Rt/FRw值介于表中的(岩石亲水时)或(岩石亲油时)数据之间。由于Sw与或之间存在明显线性关系，可以通过这一线性关系或直接查上述数据表得到介于(岩石亲水时)或(岩石亲油时)数据之间的含水饱和度Sw的数值大小。
本发明中，B′描述了溶孔系统的连通性、溶孔孔喉半径的分布和溶孔系统中地层水的分布对电阻增大系数的影响，该参数不是常数，它随着含水饱和度的变化而变化，当Sw＝100％时B′＝1；C1、C2反应了双重介质基质与溶孔的孔喉特征和电阻率性质，这两个参数为常数，且C1+C2＝1。
本发明给出了不同润湿性及溶孔变异系数小于0.55条件下，基质-溶孔型双重介质的含水饱和度计算公式，以及采用双重介质逾渗网络模型进行数值模拟获取双重介质储层含水饱和度的实施方法。本方法采用的双重介质含水饱和度计算模型中，三个参数B′、C1和C2均有明确的物理意义，并根据这些参数的基本物理意义提出了相应的计算方法，最后根据双重介质网络模拟结果获取含水饱和度。本发明进一步丰富和完善了地球物理电法测井解释方法和技术，弥补了原计算方法中各参数物理意义不明确与自身逻辑错误等方面的缺陷。步骤(1)中的润湿性测量通常可以省略，因为通常情况下油气藏为水湿，即使油藏岩石初期亲油，但是随着注水开发进行，油藏岩石也会逐渐变成水湿，所以在无润湿性测量数据的情况下可默认岩石为亲水的，直接采用式(13)计算含水饱和度。本方法也同样适用于单一介质储层的含水饱和度计算。当储层为单一介质时，基质地层因素Fm为无穷大，基质渗透率为0，此时双重介质电阻增大系数公式即可退化为单一介质电阻增大系数公式，双重介质逾渗网络模型也退化为单孔隙介质网络模型。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)计算公式中的各个参数的物理意义明确。新模型中，参数B′描述了双重介质溶孔孔喉结构和溶孔中地层水的分布状态对电阻增大系数的影响，C1和C2是与基质地层因素Fm有关的常数，且C1+C2＝1。(2)可操作性。根据模型中各参数的物理意义，采用相应的实验手段及实验数据进行拟合、模拟和计算，就可获得双重介质储层岩石含水饱和度，操作简单可行。
本发明适用于双重介质(基质-溶孔)储层，对双重介质逾渗网络模型化简后该方法同样适用于单一介质(砂岩)储层。
附图说明
图1是岩心分段图。
图2是实施例1储集层的地区岩电实验数据地层因素F-孔隙度φ关系图。
图3是实施例1储集层的地区岩电实验数据胶结指数m-孔隙度φ关系图。
图4是实施例1储层的孔喉半径频率分布图。
图5是实施例1储集层的地区岩电实验数据电阻增大系数I-含水饱和度Sw关系图以及双重介质网络模型的模拟结果。
具体实施方式
图1中岩心的长度和直径需符合行业标准SY/T 5385-2007、Q/SY 1380-2011和GB/T 18295-2001的要求。
图2中，黑色圆点为岩电实验测得的岩样地层因素F实验数据，虚线是采用原方法拟合孔隙度和地层因素之间函数关系的结果，虚线为采用步骤(2)方法并排除纯基质岩样实验数据(图中黑色三角形点)后剩余全部基质-溶孔岩样地层因素实验数据的拟合结果。
图3中，黑色菱形点为排除纯基质岩样后剩余全部基质-溶孔岩样地层因素实验数据的胶结指数m的计算结果，实线为胶结指数m-孔隙度φ关系拟合结果。
图4中，曲线为储层岩石的孔喉半径频率分布，图中黑色虚线为基质孔隙和溶孔系统的分界线，其对应的孔喉半径约为7微米。
图5中，黑色圆点为岩电实验测得的基质-溶孔型双重介质储层岩石电阻增大系数I的实验数据，虚线为原方法拟合结果，实线为双重介质网络模型的电阻增大系数模拟结果。图2和图5中的公式均为原方法的拟合结果。
实施例1
已知某基质-溶孔型碳酸盐岩气藏储层段，埋藏深度为2100-2110m，总孔隙度φ为11.9％，气测渗透率k为11.2mD，地层真电阻率Rt＝16.64Ω·m。由水分析资料知该井地层水电阻率Rw＝0.1Ω·m。地区岩电实验数据见图2和图4。采用原方法拟合地区岩电实验数据得：a＝1.2173，m＝1.658，b＝1.0732，n＝1.108。计算该碳酸盐储层段含水饱和度。
(1)按照图1所示将岩石样品切割为A段、B段和C段。该储层段的地区岩电实验数据如图2和图4所示。由于该储层为天然气藏，可默认该储层岩石亲水。
(2)重新拟合图2中的实验数据，得到图2中的实线。具体过程为：通过如下公式计算各个岩样的地层因素：
得到各岩样对应的胶结指数m，计算结果绘于图3中。拟合图3中的数据得到：
F＝φ-m
m＝5.3983φ+1.2973,0.02＜φ＜0.18
根据以上拟合结果，计算该储层段地层因素为：
F＝φ-(5.3983φ+1.2973)＝0.119-(5.3983×0.11+1.2973)≈56。
(3)计算常数C1和C2。
分析该储层地层因素实验数据(图2)，低孔隙度(孔隙度小于5％)的纯基质岩样地层因素接近460，得到基质地层因素Fm＝460，对应的基质孔隙度为1.8％。排除纯基质岩样后，其余基质-溶孔型岩石的地层因素均小于100，这里以平均值F＝56为例进行计算。通过如下式子计算C1和C2：
从以上计算结果可以看出，C1+C2＝1。
(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ。根据储层岩样的孔喉半径频率分布图(图4)，可认为7微米(图4中的虚线)为基质孔隙和溶孔系统孔喉半径的界限。对于孔喉半径大于7微米的溶孔系统，计算得到其孔喉半径分布的变异系数约为0.3，小于0.55。
(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定溶孔系统的配位数z。建立双重介质网络模型，设定模型中基质地层因素Fm为460，溶孔孔喉半径分布变异系数σ为0.3，溶孔配位数z＝4。由于该储层为碳酸盐岩气藏，所以默认为该储层岩石亲水，因此在网络模型中模拟油(气)驱水过程，得到电阻增大系数模拟结果(图5中的实线)。从图5可以看出，电阻增大系数模拟结果与实验数据能够较好地匹配。因此，可认为该岩样溶孔配位数z＝4。
(6)通过网络模拟计算并确定B′的取值以及获取双重介质储层岩石含水饱和度Sw。
建立双重介质网络模型，模型基本参数为：Fm＝460，σ＝0.3，z＝4。进行两相流模拟获取电阻增大系数曲线，根据模拟结果得到不同含水饱和度Sw下的zw、σw、B′和的数值，如表1所示。
表1网络模拟结果与计算结果
地层水电阻率Rw和实际地层的视电阻率Rt是已知的，且储层岩石亲水，计算该储层为：
对照表1可以发现，当时，含水饱和度在0.347～0.399之间。从表1可以发现含水饱和度Sw与之间存在线性关系，根据这一线性关系可以确定该储层含水饱和度Sw约为36.4％。
本实例中，双重介质储层的基质孔隙度很小(约为1.8％)，可忽略基质孔隙中的地层水含量，可近似认为岩石的总含水饱和度Sw *约等于溶孔孔隙空间的含水饱和度Sw，即岩石总含水饱和度约为36.4％。
若按传统计算方法，则将地区岩电实验数据采用原方法拟合得到：a＝1.2173，m＝1.658，b＝1.0732，n＝1.108。将这些参数代入阿尔奇公式中计算，得到的含水饱和度为Sw：
原方法与新方法计算的含水饱和度的误差为6％。分析已知数据：Rt＝16.64Ω·m，Rw＝0.1Ω·m，φ＝11.9％；计算得地层因素F＝56，R0＝5.6Ω·m。可得到I＝Rt/R0＝2.97。对比图5中电阻增大系数实验数据可以看到I＝2.97时，对应的含水饱和度接近40％，可见新方法的计算结果更接近实际。
Claims (4)
1.基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，依次包括以下步骤：
(1)对岩石样品进行制备、洗油洗盐、测量孔隙度、配置地层水，并切割为A段、B段和C段，对A段岩样进行岩电实验，得到岩样地层因素F、电阻增大系数I与含水饱和度Sw双对数关系曲线，对A段岩样进行核磁共振实验，得到岩样的T2谱，获取基质地层因素Fm；对B段岩样进行润湿性测量；对C段进行扫描电镜实验；
(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系，该函数关系如下：
式中，m为岩石胶结指数，x1、y1为拟合系数；
(3)计算常数C1和C2，C1、C2反映了双重介质储层基质孔隙的孔喉特征和电阻率性质，包括以下内容：
根据步骤(1)得到的岩样的基质地层因素Fm和地层因素F，采用下式计算C1和C2：
(4)计算岩石溶孔系统的孔喉半径变异系数σ，过程如下：
根据步骤(1)核磁共振实验测得的岩样T2谱数据，将其转化为孔喉半径频率分布图，以频率分布图中双峰曲线凹处中间点为基质孔隙与溶孔孔隙的分界点，计算溶孔系统的孔喉半径变异系数σ，即溶孔的孔喉半径分布标准偏差除以溶孔孔喉半径的平均值；
(5)建立双重介质逾渗网络模型，采用试错法通过网络模拟确定溶孔系统的配位数z，包括以下内容：
在建立的双重介质逾渗网络模型中，在溶孔系统的孔喉半径变异系数σ、基质地层因素Fm确定的情况下，假设岩样的溶孔配位数z为4，进行油(气)/水两相流和电阻增大系数双对数曲线I-Sw的网络模拟，模拟结果与步骤(1)中岩电实验测得的岩样I-Sw双对数曲线进行对比，若吻合，可认为溶孔配位数z＝4；否则减小z的取值，直到能够与岩电实验数据相匹配，双重介质溶孔配位数的变化范围为1.5～4；
(6)通过网络模拟计算并确定B’的取值以及获取双重介质储层岩石含水饱和度Sw，包括以下内容：
根据双重介质微观结构参数，即溶孔系统的孔喉半径变异系数σ、基质地层因素Fm和溶孔系统的配位数z，建立双重介质逾渗网络模型，进行两相流模拟获取电阻增大系数曲线I-Sw，得到不同含水饱和度Sw下的zw和σw的数值，根据下式计算不同含水饱和度Sw下的参数B’的数值：
式中，γw—与地层水在溶孔孔隙空间中的分布有关的系数，
γ—与溶孔孔喉半径分布有关的系数，
z—溶孔平均配位数，描述溶孔的连通性，
zc—临界配位数，三维孔隙空间中zc＝1.5，
zw—地层水所占据溶孔孔隙空间的配位数，
σ—溶孔孔喉半径变异系数，
σw—地层水所占据溶孔孔隙空间的孔喉半径变异系数；
当岩石亲水时，根据下式计算出的值：
当岩石亲油时，根据下式计算出的值：
式中，Rt为岩石部分饱和地层水时的电阻率，
Rw为地层水电阻率，
将以上模拟数据和计算结果列到如下数据表中：
通过Sw与或之间存在的线性关系或直接查上述数据表得到含水饱和度Sw。
2.如权利要求1所述的基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，其特征在于，所述步骤(2)拟合地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系，过程如下：
根据岩石胶结指数m的计算公式：
再根据孔隙度φ与胶结指数m间的拟合关系式：
m＝x1φ+y1
式中，x1、y1为拟合系数，
从而得到储层岩石地层因素F与孔隙度φ之间的函数关系：
式中，m为岩石胶结指数，x1、y1为拟合系数。
3.如权利要求1所述的基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，其特征在于，所述步骤(3)中，C1、C2反应了双重介质基质与溶孔的孔喉特征和电阻率性质，C1+C2＝1。
4.如权利要求1所述的基于逾渗网络模拟的双重介质储层岩石含水饱和度计算法，其特征在于，所述步骤(6)中，B’描述了溶孔系统的连通性、溶孔孔喉半径的分布和溶孔系统中地层水的分布对电阻增大系数的影响，它随着含水饱和度的变化而变化，当Sw＝100％时B’＝1。
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