CN114862113B - 一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法，涉及油气田勘探开发领域。本发明利用岩石物理实验获取岩心样品的孔隙结构参数，对岩心样品进行多级离心力核磁共振实验，获取岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，建立强、弱束缚水界限模型，再对岩心样品进行岩电实验，分析岩石中强束缚水组分、弱束缚水组分和自由水组分的差异导电规律，构建综合三水组分差异并联导电胶结指数项，并基于岩电实验数据剖解岩石中各水组分赋存空间的岩电参数，综合泥质导电的影响，建立三水组分差异并联导电含水饱和度模型。本发明解决了地层纵向非均质和复杂孔隙结构对含水饱和度计算精度的影响，实现了对低渗‑致密油气藏含油气性的精细定量评价。

Description

一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体涉及一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法。

背景技术

随着社会经济发展对能源需求的增加以及常规油气资源战略接替难度的增大，非常规油气资源的勘探开发已成为后油气时代的主旋律。低渗-致密油气在非常规油气中占据着极其重要的位置，其赋存于低孔-低渗甚至致密砂岩储层中，无自然产能或自然产能很低，需要通过压裂等特殊手段才能形成工业气流。由于储层矿物组分复杂、埋深普遍较大、成岩改造作用复杂等因素，低渗-致密油气藏存在流体组分赋存形式不清、物性发育差、非均质性强、孔隙结构复杂等特征，导致测井解释评价中存在储层遗漏、储层参数(孔隙度、渗透率和饱和度)计算不准、物性下限确定困难、流体识别困难、流体组分定量评价方法有待改善等问题，并且如何准确求取含水饱和度是油气勘探开发的重要问题也是难题，含水饱和度的准确确定对于评价低渗-致密油气藏的好坏、可开采性、储量预测上报等方面都极其重要。

自1942年Archie开创了饱和度评价的先河，提出了适用于纯净砂岩储层的Archie公式以来，饱和度评价模型一直是国内外专家学者研究的热门领域。随着非常规油气勘探的发展，行业专家学者发现传统导电规律已不再适用于诸如低渗-致密油气藏这类具有复杂孔隙结构储层的油气藏，从而导致以Archie公式为基础的饱和度模型在非常规油气藏含水饱和度评价中已不具有良好的适用性。因此，亟需构建一种适用于具有复杂孔隙结构油气藏的含水饱和度评价模型。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，提出了一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法，基于岩电实验数据分析岩石中各流体组分的导电贡献，确定岩石中各流体组分赋存空间的岩电参数，实现了低渗-致密油气藏含水饱和度的准确计算，为低渗-致密油气藏的含油气性精确评价提供了技术支撑。

本发明采用以下的技术方案：

一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法，用于复杂孔隙结构油气藏的含水饱和度评价，具体包括以下步骤：

步骤1，在研究区内选取多个取心井，采集各取心井位于不同地质层段内的岩心样品，对各岩心样品进行岩石物理实验，获取各岩心样品的孔隙度φ和渗透率K，得到各岩心样品的孔隙结构参数；

步骤2，基于多级离心力核磁共振实验，获取不同离心力驱替后各岩心样品的核磁共振T2谱，建立强束缚水界限模型和弱束缚水界限模型，具体包括以下步骤：

步骤2.1，对所有岩心样品进行加压饱和水处理后，设置多个驱替离心力，分别在各驱替离心力下对所有岩心样品进行驱替，在驱替后分别测量各岩心样品的核磁共振T2谱，获取各岩心样品受不同离心力驱替后的核磁共振T2谱，并分别将同一个岩心样品受不同离心力驱替后测量的核磁共振T2谱绘制到同一张图上，得到各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱；

步骤2.2，根据各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，分析核磁共振T2谱随驱替离心力的变化规律，获取各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱中的自由水信号、强束缚水信号和弱束缚水信号；

通过计算所有岩心样品多级离心力核磁共振T2谱中自由水信号衰减至无信号时所对应驱替离心力的平均值，得到弱驱替离心力P1，再通过计算所有岩心样品多级离心力核磁共振T2谱衰减至不再变化时所对应驱替离心力的平均值，得到强驱替离心力P2；

步骤2.3，根据弱驱替离心力P1和强驱替离心力P2，结合各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，分别确定各岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度以及在弱驱替离心力作用下所对应的束缚水饱和度；

以岩心样品的孔隙结构参数作为横坐标，岩心样品在弱驱替离心力作用下的束缚水饱和度作为纵坐标，根据所有岩心样品在弱驱替离心力作用下的束缚水饱和度和孔隙结构参数，建立弱束缚水界限模型，如式(1)所示：

式中，S_w1为弱束缚水界限，c、d均为弱束缚水界限模型系数，K为岩心样品的渗透率，φ为岩心样品的孔隙度；

以岩心样品的孔隙结构参数作为横坐标，岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度作为纵坐标，根据所有岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度和孔隙结构参数，建立强束缚水界限模型，如式(2)所示：

式中，S_w2为强束缚水界限，e、f均为强束缚水界限模型系数；

步骤2.4，根据强束缚水界限模型和弱束缚水界限模型，分别计算各岩心样品饱含水时的强束缚水界限和弱束缚水界限，再根据各岩心样品饱含水时的强束缚水界限和弱束缚水界限，分别计算各岩心样品饱含水时的自由水饱和度S_fm、强束缚水饱和度S_sb和弱束缚水饱和度S_wb；

其中，自由水饱和度S_fm计算公式为：

强束缚水饱和度S_sb计算公式为：

弱束缚水饱和度S_wb计算公式为：

步骤3，对所有岩心样品进行岩电实验，分别测量各岩心样品在饱含水时的电导率，根据各岩心样品饱含水时的自由水饱和度、强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度和电导率，分别建立自由水饱和度、强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度与电导率之间的关系，分析自由水饱和度、强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度对饱含水岩心样品电导率的贡献；

步骤4，将岩石样品中的强束缚水和弱束缚水合并为束缚水组分，结合阿尔奇公式，建立由自由水组分、强束缚水组分和弱束缚水组分构成的三水组分并联导电模型，如式(6)所示：

式中，C_t为岩石的电导率，C_fm为岩石中自由水组分的电导率，C_wb为岩石中弱束缚水的电导率，C_sb为岩石中强束缚水的电导率，C_bw为岩石中束缚水组分的电导率，φ_fm为自由水组分赋存空间的孔隙度，m_fm为自由水组分赋存空间的胶结指数，S_wfm为自由水组分赋存空间的含水饱和度，n_fm为自由水组分的饱和度指数，φ_bw为束缚水组分赋存空间的孔隙度，m_bw为束缚水组分赋存空间的胶结指数，S_wbw为束缚水组分赋存空间的含水饱和度，n_bw为束缚水组分的饱和度指数，C_w为地层水电导率，a、b均为岩性系数；

根据三水组分并联导电模型可得，岩石饱含水时电导率的计算公式为：

基于阿尔奇公式，结合三水组分并联导电模型，构建综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项φ^m′，如式(8)所示：

式中，φ^m′为综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项，S_w1为弱束缚水界限；

步骤5，获取所有岩心样品的岩电实验数据，基于岩电实验数据，确定三水组分差异并联导电胶结指数项中三水组分赋存空间的岩电参数，具体包括以下步骤：

步骤5.1，对所有岩心样品进行岩电实验，选取多个含水饱和度，测量各岩心样品在不同含水饱和度条件下的电导率，得到所有岩心样品的岩电实验数据并进行处理，处理过程中将所有岩心样品的岩性系数a设置为1，确定各岩心样品的胶结指数m、岩性系数b和饱和度指数n；

步骤5.2，将所有岩心样品的岩性系数b与孔隙度进行拟合，得到岩性系数b的计算公式，如式(9)所示：

b＝ge^hφ (9)

式中，g、h均为岩性系数拟合系数；

再将所有岩心样品的饱和度指数n与渗透率进行拟合，得到饱和度指数n的计算公式，如式(10)所示：

n＝iK^j (10)

式中，i、j均为饱和度指数拟合系数；

利用岩性系数计算公式计算各岩心样品的岩性系数，再利用饱和度指数计算公式计算各岩心样品的饱和度指数；

步骤5.3，当岩心样品的含水饱和度小于岩心样品的弱束缚水界限时，岩心样品中仅存在束缚水组分，此时三水组分并联导电模型变形为：

当岩心样品饱含水时，由于φ_fm＝φ(1-S_w1)且φ_bw＝φS_w1，结合弱束缚水界限模型，此时三水组分并联导电模型变形为：

步骤5.4，基于所有岩心样品的岩电实验数据，确定各岩心样品中束缚水组分赋存空间的胶结指数m_bw，分别针对各岩心样品选取实验过程中含水饱和度小于其弱束缚水界限的岩电实验数据作为计算数据，结合岩心样品的岩性系数、饱和度指数和电导率，利用公式(11)计算不同含水饱和度条件下岩心样品中束缚水组分赋存空间的胶结指数并求取平均值，得到岩心样品的束缚水组分赋存空间胶结指数m_bw，再结合各岩心样品饱含水时的电导率，利用公式(12)计算各岩心样品中自由水组分赋存空间的胶结指数；

根据所有岩心样品的束缚水组分赋存空间胶结指数、自由水组分赋存空间胶结指数和弱束缚水界限，通过将束缚水组分赋存空间胶结指数与弱束缚水界限进行拟合，得到束缚水组分赋存空间胶结指数计算公式，如式(13)所示：

式中，o、p均为束缚水组分赋存空间胶结指数的拟合系数；

再将自由水组分赋存空间胶结指数与弱束缚水界限进行拟合，得到自由水组分赋存空间胶结指数计算公式，如式(14)所示：

式中，q、r均为自由水组分赋存空间胶结指数的拟合系数；

步骤6，根据步骤3中构建三水组分差异并联导电胶结指数项，通过将三水组分差异并联导电胶结指数项与Simandoux公式相结合，建立考虑泥质导电影响的三水组分差异并联导电含水饱和度模型，如式(15)所示：

其中，

式中，S_w为岩石的含水饱和度，R_w为地层水电阻率，R_sh为泥质电阻率，R_t为地层电阻率，V_sh为泥质含量，n为饱和度指数，n＝iK^j，i、j均为饱和度指数拟合系数，K为岩心样品的渗透率；φ^m′为三水组分差异并联导电胶结指数项；m_fm为自由水组分赋存空间的胶结指数，q、r均为自由水组分赋存空间胶结指数的拟合系数，S_w1为弱束缚水界限，φ为岩心样品的孔隙度；m_bw为束缚水组分赋存空间的胶结指数，o、p均为束缚水组分赋存空间胶结指数的拟合系数；b为岩性系数，b＝ge^hφ，g、h均为岩性系数拟合系数。

优选地，所述岩心样品中包括常规岩心、低孔低渗岩心和致密岩心。

所述步骤1中，岩心样品的孔隙结构参数计算公式为：

式中，X为岩心样品的孔隙结构参数，φ为岩心样品的孔隙度，K为岩心样品的渗透率。

优选地，所述步骤4中，阿尔奇公式为：

F＝C_w/C_o＝a/φ^m (18)

I＝C_o/C_t＝b/S_w ⁿ (19)

式中，F为地层因素，C_w为地层水电导率，C_o为岩石饱含水时电导率，a、b为均为岩性系数，φ为岩心样品的孔隙度，I为电阻增大系数，C_t为岩石的电导率，S_w为岩石的含水饱和度。

本发明具有如下有益效果：

由于低渗-致密油气藏中岩性和复杂孔隙结构共同作用影响测井电性特征，且受成岩环境及沉积过程的影响，低渗-致密油气藏存在岩性变化大、非均质性极强、孔隙结构变化复杂的特点，常规通过在阿尔奇公式上增加修正项提高含水饱和度模型计算精度的方法难以适用于低渗-致密油气藏。

本发明针对常规含水饱和度计算模型难以适用于低渗-致密油气藏的问题，提出了一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法，基于多级离心核磁共振实验和岩电实验对岩石中的多种流体组分进行了精细划分为自由水组分、弱束缚水组分和强束缚水组分，确定了由自由水组分、强束缚水组分和弱束缚水组分构成的三水组分并联导电模型，通过分析岩石中各水组分的导电贡献，构建综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项φ^m'，并综合考虑泥质对岩石导电性的影响，建立了适用于具有复杂孔隙结构油气藏的三水组分差异并联导电含水饱和度模型，实现了对低渗-致密油气藏含水饱和度的准确计算。

本发明通过对岩石导电组分进行精细划分及定量计算，结合油田现场实际情况，通过构建综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项φ^m′，消除了地层纵向非均质性以及复杂孔隙结构对含水饱和度计算精度的影响，避免了孔隙结构差异对油气藏含水饱和度评价精度的影响，实现了对具有复杂孔隙结构的低渗-致密油气藏含油气性的精细定量评价。

附图说明

图1为本发明一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法的流程图。

图2为本实施例中岩石样品的多级离心力核磁共振T2谱。

图3为本实施例中的弱束缚水界限模型和强束缚水界限模型。

图4为本实施例中岩心样品中三水组分与饱和岩石样品饱含水时电导率的交会图；图中，图4(a)为强束缚水饱和度与岩心样品饱含水时电导率的交会图，图4(b)为弱束缚水饱和度与岩心样品饱含水时电导率的交会图，图4(c)为自由水饱和度与岩心样品饱含水时电导率的交会图。

图5为采用三水组分差异并联导电含水饱和度模型进行含油气性评价的测井解释图。

具体实施方式

下面结合附图和东海盆地某研究区中的低渗-致密碎屑岩储层为例，对本发明的具体实施方式做进一步说明：

以东海盆地某研究区中的低渗-致密碎屑岩储层为例，对本发明提出的一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法进行说明，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1，在研究区内选取多个取心井，采集各取心井位于不同地质层段内的岩心样品，岩心样品中应尽可能多的包括常规岩心、低孔低渗岩心和致密岩心，对各岩心样品进行岩石物理实验，获取各岩心样品的孔隙度φ和渗透率K，利用公式(17)分别计算各岩心样品的孔隙结构参数，获取所有岩心样品的孔隙度、渗透率和孔隙结构参数。

步骤2，基于多级离心力核磁共振实验，获取不同离心力驱替后各岩心样品的核磁共振T2谱，建立强束缚水界限模型和弱束缚水界限模型，具体包括以下步骤：

步骤2.1，对所有岩心样品进行加压饱和水处理后，分别对各岩心样品进行多级离心力核磁共振实验，选取离心力为50psi、100psi、200psi、300psi、400psi、500psi，分别在各驱替离心力下对所有岩心样品进行驱替，在驱替后分别测量各岩心样品的核磁共振T2谱，获取各岩心样品受不同离心力驱替后的核磁共振T2谱，并分别将同一个岩心样品受不同离心力驱替后测量的核磁共振T2谱绘制到同一张图上，如图2所示，得到各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，从而获取所有岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱。

步骤2.2，根据各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，分析核磁共振T2谱随驱替离心力的变化规律，发现核磁共振T2谱的面积随着驱替离心力的增大而减小。

进一步分析图2可得：当驱替离心力增大到100psi时，大于3ms截止值的核磁共振T2谱已无信号，说明在较小驱替压差下，赋存在岩石样品具有良好连通性大孔内的水组分优先从岩石样品中排出，使得大于截止值的核磁共振T2谱信号迅速减弱，因此将赋存于岩石连通性好的大孔内且在较小驱替力作用下可自由流动的水组分定义为自由水。

随着驱替离心力的逐渐增大，大于3ms截止值的核磁共振T2谱已无信号，小于截止值的核磁共振T2谱信号随着驱替离心力的增大而继续减弱，这就说明随着驱替离心力的逐渐增大，赋存在岩石连通性较差中小孔内的水组分在驱替离心力的作用下逐渐由不可动变为可动，从岩石中被驱替出来，因此将赋存在岩石连通性较差中小孔内且在驱替离心力作用下由不可动变为可动的水组分定义为弱束缚水。

当驱替离心力达到300psi后，随着驱替离心力的增大，核磁共振T2谱信号整体不再减弱，说明弱束缚水组分在驱替离心力作用下已经被驱替完毕，岩石内剩余的水组分在驱替离心力作用下仍不能被驱替出来，因此将这部分水组分为强束缚水。由核磁共振T2谱的信号分布可得，强束缚水组分主要分布在核磁共振T2谱截止值的左侧，即赋存在连通性差、无连通性的微-小孔隙内。

根据各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，划分各岩心样品多级离心力核磁共振T2谱中的自由水信号、强束缚水信号和弱束缚水信号。

通过计算所有岩心样品多级离心力核磁共振T2谱中自由水信号衰减至无信号时所对应驱替离心力的平均值，得到弱驱替离心力P1，再通过计算所有岩心样品多级离心力核磁共振T2谱衰减至不再变化时所对应驱替离心力的平均值，得到强驱替离心力P2。本实施例中，研究区内岩石样品的弱驱替离心力P1为100psi，强驱替离心力P2为300psi。

步骤2.3，根据弱驱替离心力P1和强驱替离心力P2，结合各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，分别确定各岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度以及在弱驱替离心力作用下所对应的束缚水饱和度。

以岩心样品的孔隙结构参数作为横坐标，岩心样品在弱驱替离心力作用下的束缚水饱和度作为纵坐标，根据所有岩心样品在弱驱替离心力作用下的束缚水饱和度和孔隙结构参数，通过对弱驱替离心力作用下的束缚水饱和度与孔隙结构参数进行拟合，建立弱束缚水界限模型。

以岩心样品的孔隙结构参数作为横坐标，岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度作为纵坐标，根据所有岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度和孔隙结构参数，通过对强驱替离心力作用下的束缚水饱和度与孔隙结构参数进行拟合，建立强束缚水界限模型。

图3所示为本实施例中的弱束缚水界限模型和强束缚水界限模型，其中，弱束缚水界限模型为：

式中，S_w1为弱束缚水界限，K为岩心样品的渗透率，φ为岩心样品的孔隙度。

强束缚水界限模型为：

式中，S_w2为强束缚水界限。

步骤2.4，利用强束缚水界限模型和弱束缚水界限模型计算各岩心样品饱含水时的强束缚水界限和弱束缚水界限后，再利用公式(3)～(5)分别计算各岩心样品饱含水时的自由水饱和度S_fm、强束缚水饱和度S_sb和弱束缚水饱和度S_wb。

步骤3，对所有岩心样品进行岩电实验，分别测量各岩心样品在饱含水时的电导率，根据各岩心样品饱含水时的自由水饱和度、强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度和电导率，绘制自由水饱和度与岩心样品饱含水时电导率的交会图、强束缚水饱和度与岩心样品饱含水时电导率的交会图、弱束缚水饱和度与岩心样品饱含水时电导率的交会图，如图4所示，得到自由水饱和度、强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度与岩心样品饱含水电导率之间的关系。

由图4(a)和图4(b)可得，岩心电导率与强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度均呈负相关，即岩心电导率随着强束缚水饱和度的增大(储层物性越差、孔隙结构越复杂)而减小，岩心电导率随着弱束缚水饱和度的增大而减小，说明在物性较差、孔隙结构复杂的储层中，即便具有较大的强束缚水饱和度和弱束缚水饱和度，强束缚水和弱束缚水对于岩石导电性的贡献仍旧很低。由图4(c)可得，岩心电导率与自由水饱和度呈正相关，即岩石电导率随着自由水饱和度的增大(储层物性更好、孔隙结构越好)而增大。因此，强束缚水饱和度和弱束缚水饱和度对岩石导电性的贡献呈现一致性，自由水饱和度决定了岩石的导电效率。

步骤4，将岩石样品中的强束缚水和弱束缚水合并为束缚水组分，结合阿尔奇公式，建立由自由水组分、强束缚水组分和弱束缚水组分构成的三水组分并联导电模型，如式(6)所示：

式中，C_t为岩石的电导率，C_fm为岩石中自由水组分的电导率，C_wb为岩石中弱束缚水的电导率，C_sb为岩石中强束缚水的电导率，C_bw为岩石中束缚水组分的电导率，φ_fm为自由水组分赋存空间的孔隙度，m_fm为自由水组分赋存空间的胶结指数，S_wfm为自由水组分赋存空间的含水饱和度，n_fm为自由水组分的饱和度指数，φ_bw为束缚水组分赋存空间的孔隙度，m_bw为束缚水组分赋存空间的胶结指数，S_wbw为束缚水组分赋存空间的含水饱和度，n_bw为束缚水组分的饱和度指数，C_w为地层水电导率，a、b均为岩性系数。

根据三水组分并联导电模型可得，岩石饱含水时电导率的计算公式为：

基于阿尔奇公式，结合三水组分并联导电模型，构建综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项φ^m′，如式(8)所示：

式中，φ^m′为综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项，S_w1为弱束缚水界限。

步骤5，获取所有岩心样品的岩电实验数据，基于岩电实验数据，确定三水组分差异并联导电胶结指数项中三水组分赋存空间的岩电参数，具体包括以下步骤：

步骤5.1，对所有岩心样品进行岩电实验，选取多个含水饱和度，测量各岩心样品在不同含水饱和度条件下的电导率，得到所有岩心样品的岩电实验数据并进行处理，处理过程中将所有岩心样品的岩性系数a固定设置为1，统计各岩心样品的胶结指数m、岩性系数b和饱和度指数n。

步骤5.2，将所有岩心样品的岩性系数b与孔隙度进行拟合，确定岩性系数b的计算公式，再将所有岩心样品的饱和度指数n与渗透率进行拟合，确定饱和度指数n的计算公式。

本实施例中，岩性系数b的计算公式为：

b＝0.84e^0.0113φ (22)

饱和度指数n的计算公式为：

n＝1.624K^0.0499 (23)

利用岩性系数计算公式计算各岩心样品的岩性系数，再利用饱和度指数计算公式计算各岩心样品的饱和度指数。

步骤5.3，当岩心样品的含水饱和度小于岩心样品的弱束缚水界限时，岩心样品中仅存在束缚水组分，此时三水组分并联导电模型变形为：

当岩心样品饱含水时，由于φ_fm＝φ(1-S_w1)且φ_bw＝φS_w1，结合弱束缚水界限模型，此时三水组分并联导电模型变形为：

步骤5.4，基于所有岩心样品的岩电实验数据，确定各岩心样品中不同水组分赋存空间的胶结指数。

分别针对各岩心样品选取岩电实验过程中含水饱和度小于其弱束缚水界限的岩电实验数据作为计算数据，结合岩心样品的岩性系数、饱和度指数和电导率，利用公式(11)计算不同含水饱和度条件下岩心样品中束缚水组分赋存空间的胶结指数并求取平均值，得到岩心样品的束缚水组分赋存空间胶结指数m_bw，再结合各岩心样品饱含水时的电导率，利用公式(12)计算各岩心样品中自由水组分赋存空间的胶结指数。

根据所有岩心样品的束缚水组分赋存空间胶结指数、自由水组分赋存空间胶结指数和弱束缚水界限，通过将束缚水组分赋存空间胶结指数与弱束缚水界限进行拟合，得到束缚水组分赋存空间胶结指数计算公式，再将自由水组分赋存空间胶结指数与弱束缚水界限进行拟合，得到自由水组分赋存空间胶结指数计算公式。

本实施例中束缚水组分赋存空间胶结指数计算公式为：

自由水组分赋存空间胶结指数计算公式为：

步骤6，由于实际储层中泥质为不可忽略的部分，现有技术Simandoux公式中将泥质部分作为岩性很细的粉砂岩，使得泥质部分的饱和度指数设置为1，将步骤3中构建三水组分差异并联导电胶结指数项与Simandoux公式相结合，综合考虑泥质导电影响，建立适用于本实施例研究区的三水组分差异并联导电含水饱和度模型，如式(26)所示：

式中，S_w为岩石的含水饱和度，R_w为地层水电阻率，R_sh为泥质电阻率，R_t为地层电阻率，V_sh为泥质含量，n为饱和度指数，n＝1.624K^0.0499，K为岩心样品的渗透率；m_fm为自由水组分赋存空间的胶结指数，S_w1为弱束缚水界限，φ为岩心样品的孔隙度；m_bw为束缚水组分赋存空间的胶结指数，b为岩性系数，b＝0.84e^0.0113φ。

将本实施例建立的三水组分差异并联导电含水饱和度模型用于评价研究区内某井高产气层段的含油气性，如图5所示，该高产气层段上、下部在孔隙结构上存在巨大差异。相较于气层上部(4040～4050m)，下部气层(4050～4060m)由于孔隙结构更加复杂，导致其束缚水饱和度高，在电阻率测井响应上表现为相对低阻。

图5中第7道曲线是利用Simandoux公式计算得到的含水饱和度，分析后发现利用Simandoux公式计算得到的含水饱和度在层间变化剧烈，存在较多“跳尖”，这主要是由于层间孔隙结构变化复杂，导致常规含水饱和度模型不适用。图5中第8道曲线是本实施例中建立的三水组分差异并联导电含水饱和度模型计算的含水饱和度，通过与Simandoux公式计算结果对比可得，采用本实施例中建立的三水组分差异并联导电含水饱和度模型计算得到的含水饱和度曲线更加平滑，并且由于本实施例中建立的三水组分差异并联导电含水饱和度模型中包括综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项，精细刻画了纵向地层孔隙结构的差异，消除了由于层间孔隙结构差异导致的含油气饱和度评价精度低的问题，大大提高了对于复杂孔隙结构、低渗-致密碎屑岩储层含油气性评价的精确性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法，其特征在于，用于复杂孔隙结构油气藏的含水饱和度评价，具体包括以下步骤：

步骤1，在研究区内选取多个取心井，采集各取心井位于不同地质层段内的岩心样品，对各岩心样品进行岩石物理实验，获取各岩心样品的孔隙度φ和渗透率K，得到各岩心样品的孔隙结构参数；

步骤2，基于多级离心力核磁共振实验，获取不同离心力驱替后各岩心样品的核磁共振T2谱，建立强束缚水界限模型和弱束缚水界限模型，具体包括以下步骤：

步骤2.1，对所有岩心样品进行加压饱和水处理后，设置多个驱替离心力，分别在各驱替离心力下对所有岩心样品进行驱替，在驱替后分别测量各岩心样品的核磁共振T2谱，获取各岩心样品受不同离心力驱替后的核磁共振T2谱，并分别将同一个岩心样品受不同离心力驱替后测量的核磁共振T2谱绘制到同一张图上，得到各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱；

步骤2.2，根据各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，分析核磁共振T2谱随驱替离心力的变化规律，获取各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱中的自由水信号、强束缚水信号和弱束缚水信号；

通过计算所有岩心样品多级离心力核磁共振T2谱中自由水信号衰减至无信号时所对应驱替离心力的平均值，得到弱驱替离心力P1，再通过计算所有岩心样品多级离心力核磁共振T2谱衰减至不再变化时所对应驱替离心力的平均值，得到强驱替离心力P2；

步骤2.3，根据弱驱替离心力P1和强驱替离心力P2，结合各岩心样品的多级离心力核磁共振T2谱，分别确定各岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度以及在弱驱替离心力作用下所对应的束缚水饱和度；

以岩心样品的孔隙结构参数作为横坐标，岩心样品在弱驱替离心力作用下的束缚水饱和度作为纵坐标，根据所有岩心样品在弱驱替离心力作用下的束缚水饱和度和孔隙结构参数，建立弱束缚水界限模型，如式(1)所示：

式中，S_w1为弱束缚水界限，c、d均为弱束缚水界限模型系数，K为岩心样品的渗透率，φ为岩心样品的孔隙度；

以岩心样品的孔隙结构参数作为横坐标，岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度作为纵坐标，根据所有岩心样品在强驱替离心力作用下的束缚水饱和度和孔隙结构参数，建立强束缚水界限模型，如式(2)所示：

式中，S_w2为强束缚水界限，e、f均为强束缚水界限模型系数；

步骤2.4，根据强束缚水界限模型和弱束缚水界限模型，分别计算各岩心样品饱含水时的强束缚水界限和弱束缚水界限，再根据各岩心样品饱含水时的强束缚水界限和弱束缚水界限，分别计算各岩心样品饱含水时的自由水饱和度S_fm、强束缚水饱和度S_sb和弱束缚水饱和度S_wb；

其中，自由水饱和度S_fm计算公式为：

强束缚水饱和度S_sb计算公式为：

弱束缚水饱和度S_wb计算公式为：

步骤3，对所有岩心样品进行岩电实验，分别测量各岩心样品在饱含水时的电导率，根据各岩心样品饱含水时的自由水饱和度、强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度和电导率，分别建立自由水饱和度、强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度与电导率之间的关系，分析自由水饱和度、强束缚水饱和度、弱束缚水饱和度对饱含水岩心样品电导率的贡献；

步骤4，将岩石样品中的强束缚水和弱束缚水合并为束缚水组分，结合阿尔奇公式，建立由自由水组分、强束缚水组分和弱束缚水组分构成的三水组分并联导电模型，如式(6)所示：

式中，C_t为岩石的电导率，C_fm为岩石中自由水组分的电导率，C_wb为岩石中弱束缚水的电导率，C_sb为岩石中强束缚水的电导率，C_bw为岩石中束缚水组分的电导率，φ_fm为自由水组分赋存空间的孔隙度，m_fm为自由水组分赋存空间的胶结指数，S_wfm为自由水组分赋存空间的含水饱和度，n_fm为自由水组分的饱和度指数，φ_bw为束缚水组分赋存空间的孔隙度，m_bw为束缚水组分赋存空间的胶结指数，S_wbw为束缚水组分赋存空间的含水饱和度，n_bw为束缚水组分的饱和度指数，C_w为地层水电导率，a、b均为岩性系数；

根据三水组分并联导电模型可得，岩石饱含水时电导率的计算公式为：

基于阿尔奇公式，结合三水组分并联导电模型，构建综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项φ^m′，如式(8)所示：

式中，φ^m′为综合自由水、强束缚水和弱束缚水的三水组分差异并联导电胶结指数项，S_w1为弱束缚水界限；

步骤5，获取所有岩心样品的岩电实验数据，基于岩电实验数据，确定三水组分差异并联导电胶结指数项中三水组分赋存空间的岩电参数，具体包括以下步骤：

步骤5.1，对所有岩心样品进行岩电实验，选取多个含水饱和度，测量各岩心样品在不同含水饱和度条件下的电导率，得到所有岩心样品的岩电实验数据并进行处理，处理过程中将所有岩心样品的岩性系数a设置为1，确定各岩心样品的胶结指数m、岩性系数b和饱和度指数n；

步骤5.2，将所有岩心样品的岩性系数b与孔隙度进行拟合，得到岩性系数b的计算公式，如式(9)所示：

b＝ge^hφ (9)

式中，g、h均为岩性系数拟合系数；

再将所有岩心样品的饱和度指数n与渗透率进行拟合，得到饱和度指数n的计算公式，如式(10)所示：

n＝iK^j (10)

式中，i、j均为饱和度指数拟合系数；

利用岩性系数计算公式计算各岩心样品的岩性系数，再利用饱和度指数计算公式计算各岩心样品的饱和度指数；

步骤5.3，当岩心样品的含水饱和度小于岩心样品的弱束缚水界限时，岩心样品中仅存在束缚水组分，此时三水组分并联导电模型变形为：

当岩心样品饱含水时，由于φ_fm＝φ(1-S_w1)且φ_bw＝φS_w1，结合弱束缚水界限模型，此时三水组分并联导电模型变形为：

步骤5.4，基于所有岩心样品的岩电实验数据，确定各岩心样品中束缚水组分赋存空间的胶结指数m_bw，分别针对各岩心样品选取实验过程中含水饱和度小于其弱束缚水界限的岩电实验数据作为计算数据，结合岩心样品的岩性系数、饱和度指数和电导率，利用公式(11)计算不同含水饱和度条件下岩心样品中束缚水组分赋存空间的胶结指数并求取平均值，得到岩心样品的束缚水组分赋存空间胶结指数m_bw，再结合各岩心样品饱含水时的电导率，利用公式(12)计算各岩心样品中自由水组分赋存空间的胶结指数；

根据所有岩心样品的束缚水组分赋存空间胶结指数、自由水组分赋存空间胶结指数和弱束缚水界限，通过将束缚水组分赋存空间胶结指数与弱束缚水界限进行拟合，得到束缚水组分赋存空间胶结指数计算公式，如式(13)所示：

式中，o、p均为束缚水组分赋存空间胶结指数的拟合系数；

再将自由水组分赋存空间胶结指数与弱束缚水界限进行拟合，得到自由水组分赋存空间胶结指数计算公式，如式(14)所示：

式中，q、r均为自由水组分赋存空间胶结指数的拟合系数；

步骤6，根据步骤3中构建三水组分差异并联导电胶结指数项，通过将三水组分差异并联导电胶结指数项与Simandoux公式相结合，建立考虑泥质导电影响的三水组分差异并联导电含水饱和度模型，如式(15)所示：

其中，

式中，S_w为岩石的含水饱和度，R_w为地层水电阻率，R_sh为泥质电阻率，R_t为地层电阻率，V_sh为泥质含量，n为饱和度指数，n＝iK^j，i、j均为饱和度指数拟合系数，K为岩心样品的渗透率；φ^m'为三水组分差异并联导电胶结指数项；m_fm为自由水组分赋存空间的胶结指数，q、r均为自由水组分赋存空间胶结指数的拟合系数，S_w1为弱束缚水界限，φ为岩心样品的孔隙度；m_bw为束缚水组分赋存空间的胶结指数，o、p均为束缚水组分赋存空间胶结指数的拟合系数；b为岩性系数，b＝ge^hφ，g、h均为岩性系数拟合系数。

2.根据权利要求1所述的一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法，其特征在于，所述岩心样品中包括常规岩心、低孔低渗岩心和致密岩心；

所述步骤1中，岩心样品的孔隙结构参数计算公式为：

式中，X为岩心样品的孔隙结构参数，φ为岩心样品的孔隙度，K为岩心样品的渗透率。

3.根据权利要求1所述的一种三水组分差异并联导电含水饱和度模型的建立方法，其特征在于，所述步骤4中，阿尔奇公式为：

F＝C_w/C_o＝a/φ^m (18)

I＝C_o/C_t＝b/S_w ⁿ (19)

式中，F为地层因素，C_w为地层水电导率，C_o为岩石饱含水时电导率，a、b为均为岩性系数，φ为岩心样品的孔隙度，I为电阻增大系数，C_t为岩石的电导率，S_w为岩石的含水饱和度。