利用电法和非电法测井信息探讨含油饱和度方程
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发布时间：2022-05-07 05:25
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时间：2023-10-16 22:00
核磁共振、声波等非电法测井方法同样也能反映储层中的含液性质，在获取高质量资料的前提下，利用一些特殊的方法技术也能准确地判识储层中含液性质。
(一) 利用核磁共振测井计算火山岩含油饱和度
地层孔隙中的混合流体包括气、油、水。已有研究表明，岩石孔隙中被极化的氢核总数随着极化时间的增加成指数增加，关系式为:
准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术
式中:M(t)—极化t时间后岩石孔隙系统的宏观磁化矢量;
M0—完全极化后的系统宏观磁化矢量;
T1—纵向弛豫时间，是与t相对应的参数。
公式(5－46)表明，只有当t=3×T1时，M(t)=M0×0.95，也就是说要使95%的氢核被极化，至少需要3×T1的时间。而要使M(t)=M0，则需要的时间约为8T1，说明100%极化是不可能的。通常称为95%极化为完全极化。表5－6是常见油藏流体的NMR参数。
表5－6 油气水的NMR参数范围
从表5－8可见，地层水的纵向弛豫时间T1比油气小得多，也就是说，利用较少时间可将地层水中的氢核极化;而油气因具有很大的T1值，达到相同极化程度需要的时间很长。这是用核磁共振差谱法判识油气的依据。图5－27是利用差谱法进行油气层判识的理论分析。
由于水的纵向弛豫时间短，仅采用一个较小的极化时间(等待时间TW短)，地层水可被完全极化，而油气仅部分极化，反演后的T2谱见图5－27b。图中蓝色代表水信号，绿色代表油气信号。再采用一个较长的极化时间(等待时间TW长)，油气水都可被完全极化，反演后的T2谱见图5－27c。图5－27b和图5－27c表明，用两种不同极化时间，水信号基本一致，而油气信号则有明显差别。将两次反演后的T2谱相减可消去水的信号和部分油气的信号，留下的信号反映油气的存在。这就是差谱法识别油气层的原理。
图5－28是利用差谱法在识别油气层的实例。图中，第四道为反演的标准T2谱，第五道为差谱处理结果，第六道为据差谱结果得到的烃指示，第七道为据T2分布得到的地层总孔隙度、可动流体孔隙度和束缚水饱和度SWI。从图中可见，3107～3140m井段，地层总孔隙度为10%左右，差谱处理结果表明有较强烃类信号，同时第四道的标准T2谱也表明本井段孔隙中具有较多的可动流体(T2截止值以后的信号代表可动流体)。上述信息综合表明该井段储层为油气层。
图5－27 核磁共振差谱法判识油气层的原理示意图
图5－28 差谱法识别油气层例图
以上分析的是利用核磁共振差谱法判识油气层。在反演后得到的标准T2谱中，截止值T2cutoff将地层的T2分布分成两部分，左侧的T2分布代表束缚流体，积分面积等于束缚流体相对体积;右侧的T2分布代表的是可动流体，积分面积等于可动流体相对体积;在正确刻度的前提下，整个T2分布曲线的积分面积等于地层的孔隙度。束缚流体相对体积、刻度流体相对体积分别除孔隙度得到束缚流体饱和度和可动流体饱和度。因核磁共振测井的探测深度较浅(斯伦贝谢的CMR探测范围为井壁附近1in地层，贝克休斯公司5700系统的MRII探测范围为距井眼中心16in范围)，可动流体饱和度反映的是冲洗带泥浆滤液即残余油体积之和。
地层中可动流体体积代表在一定压差条件下可流出的流体相对含量。在油气从烃源岩运移到储层的过程中，油气要驱替原始孔隙中的地层水。在油源充足的前提下，如成藏后未经大的地质改造，即储层目前的孔隙结构与成藏时的孔隙结构大致相同的情况下，可以想象，储层孔隙中的可动流体体积等于储层孔隙中的烃含量，也就是说在油藏的油水界面之上，可以用核磁共振的可动流体体积近似表示储层的含油饱和度。
图5－28中第七道计算的束缚水饱和度为40%～60%之间，均值为50%，对应的储层含油饱和度均值为50%。
(二) 利用纵横波时差速计算含油饱和度
已有研究表明，应用纵横波速度可以确定出储层孔隙度、流体类型及饱和度。对于孔隙相同的储层，当其孔隙空间所含流体性质不同时，储层岩石的纵横波速度也有不同的数值。孔隙度相同的砂岩，一般含水时的纵波速度高于含油时的纵波速度，横波速度却相反。而且，孔隙度越大、骨架的波速越高，孔隙度相同的含水储层和含油储层的波速差异越明显。但是，仅根据纵波或横波速度的差异判断油水层，不确定性太大。
对Berryman的理*式作进一步分析，结合Domeruco的体积模量并联原理及Krief(1990)和Raymer等人(1980)的实验结果，得到下列公式:
准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术
式中，a，b为常数。
可以看出，上式的形式完全类似于传统的Archie公式，只是用体积模量来模拟百分之百饱和水时的岩心电阻率。
在应用式(5－47)进行饱和度计算需要中子、密度、纵、横波等资料。首先利用自然伽马测井资料，结合纵、横波来综合判别岩性，不同的岩性将采用不同的参数进行计算;然后，利用密度、中子测井资料计算孔隙度;最后，利用纵横波测井资料计算的体积模量等参数来计算含水饱和度。
把这种应用纵横波时差联合确定储层孔隙度、流体类型和饱和度的方法付诸于实践，应用于现代的纵横波测井资料计算孔隙度和含油饱和度，预想可取得较好的效果。然而，气液两相的性质差别较大，而油水两相的密度、体积模量等参数差别较小。应用纵横波时差来计算地层饱和度必须满足两个条件:①消除岩性不均匀的影响，②消除孔隙度大小变化的影响。也就是说这种理论应用的条件就是首先必须把地层按照不同的岩性和不同的孔隙度大小进行分类，然后计算得到地层的饱和度。但这样做仅在岩心实验中可行，而在实际资料解释评价中要做到这两点是不容易的。
