基于逾渗网络模型的岩石电性研究与应用

来源 :西南石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tian_mizhen
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岩石电阻率参数在储层识别、饱和度定量评价和储层特征分析中具有极其重要的作用,但是目前已有的研究成果对储层岩石电性的影响因素和机理认识还不完善,缺乏复杂储层测井精细解释的有效方法,因此有必要开展深入的岩石物理基础研究。逾渗理论最初用于研究随机系统的微观和宏观性质,其与随机网络模型结合而衍生出的逾渗网络模型广泛用于岩石物理与渗流领域。近年来,大量研究显示这一研究方法在理解和分析岩石微观孔喉结构作用机理方面表现出巨大的优势,对于理解渗流规律和指导测井解释、储层评价具有重要的理论意义和实际应用价值。为此,论文以逾渗理论为基础,结合数值模拟、室内实验和岩石微观孔喉结构分析等研究手段开展储层岩石电性研究,结合现场工程条件对理论研究结果进行简化处理并进行实际的测井精细解释。论文开展的主要研究内容及取得的成果如下:(1)构建逾渗网络模型,对比不同孔喉半径分布非均质性、空间分布特征和微观流动规律,分析了岩石的微观孔喉分布特征对微观流动规律的影响。研究发现孔喉分布较均匀时,逾渗模型的孔喉空间分布特征与微观流动规律可通过管束模型来表征;当孔喉半径分布的非均质性较强时,孔喉中的流量与孔喉半径偏离线性关系。(2)论文对三类储层岩石(单孔介质、基质-溶孔型岩石和裂缝性岩石)的孔喉特征表征方法和电性进行了研究。分析了不同类型储层岩石微观孔喉结构的共性与相似性,提出三类逾渗网络模型(单孔隙介质逾渗网络模型、基质-溶孔型双重介质逾渗网络模型和逾渗裂缝网络模型)的建模和模拟方法。(3)通过数值模拟研究了岩石微观孔喉结构对储层岩石电性的影响规律。根据逾渗理论、岩石导电机理和数值模拟结果推导出三类储层岩石的电传导定量模型,并将其与对应储层岩石电阻率实验数据进行了对比验证。研究发现不同类型储层岩石的电性均可采用逾渗理论的“普适”尺度关系进行描述。在亲水单孔介质中电阻率指数曲线在双对数坐标下可呈现不同程度的“弯曲”,即非阿尔奇特征。电阻率指数曲线具体形态与配位数、孔喉半径非均质性和水膜厚度有关,非阿尔奇现象在双重介质中普遍存在。(4)为满足测井解释实际工程应用,论文从储层岩石的微观孔喉特征和实际工程情况两个方面出发,对理论研究得到的岩石电阻率指数模型进行简化,得到能够用于实际测井分析的(Li-Bernabe-Tang)LBT模型。该模型整合了单孔介质和基质-溶孔型双重介质的电阻率指数模型,继承了逾渗理论的“普适性”,能够用于多种类型储层(包括致密储层)的电测井解释。根据岩电实验数据的拟合结果,LBT模型拟合精度相对于阿尔奇公式提高0.2%~13.2%。与实际致密储层的核磁共振测井含油饱和度解释结果相对比,LBT模型的含水饱和度解释精度相对于阿尔奇公式提高10%~28%。通过以上研究,明确了岩石微观孔喉结构、含水饱和度与其宏观电性之间的关系并进行了定量描述,定量模型具有广泛的适应性且物理意义明确。论文研究从整体上形成了一套理论、数值模拟和实验研究相结合,并能够推广至实际应用且具有广泛适应性的储层岩石电性理论与应用方法,进一步丰富和发展现有岩石物理理论与技术。
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