科学研究

王谦:裂缝性致密砂岩孔隙尺度电阻率数值模拟与新饱和度模型【AAPG Bulletin,2022】
2022-07-22 阅读:6467

含水饱和度一直是油气藏储层评价和产量预测的关键参数。目前,常用Archie方程来估算储层含水饱和度。裂缝性致密砂岩储层具有基质孔隙度、渗透率低,孔隙结构复杂,非均质性强等特点。裂缝发育导致了地层导电规律不明确,直接利用Archie方程计算储层含水饱和度不准确。此外,针对裂缝性岩心的岩石物理实验开展困难,Archie方程中的关键参数(胶结指数m和饱和度指数n)难以确定。至今为止,对于裂缝性致密砂岩储层的导电规律和饱和度评价模型研究相对较少,现有的模型仍需确定准确的mn值,或者需要计算复杂的模型参数,导致其在实际应用中难以推广。近年来发展的数字岩石物理技术可以有效解决上述难题,通过数值模拟研究含裂缝地层导电特征,得到准确的饱和度参数,从而构建饱和度评价模型。

针对上述科学问题,我校地球物理与信息技术学院王谦博士、谭茂金教授及其合作者以数字岩石物理技术为手段,通过孔隙尺度数值模拟,对塔里木盆地库车深层白垩系裂缝性致密砂岩储层开展了岩石导电规律和含水饱和度评价模型研究。取得的创新性研究成果如下:

1、结合研究区电成像测井资料建立了不同裂缝开度、裂缝倾角以及不同流体分布的数字岩心模型,通过有限元数值模拟明确了裂缝开度、裂缝倾角以及含水饱和度对岩石电阻率的影响规律(图1)。

2、通过建立不同裂缝特征下地层因素F与孔隙度φ交会图,拟合m值,建立了m与裂缝开度、裂缝倾角的关系式;通过构建电阻率指数RI与含水饱和度Sw交会图,发现RISw之间并非线性相关,而是一种指数关系(图2)。

3、结合阿尔奇方程的基本思想,提出了一种裂缝性致密岩储层含水饱和度评价新模型。以库车白垩系深层裂缝性致密砂岩气藏为例,利用压汞测试数据验证了该模型的准确性(图3)。

该研究不仅为裂缝性致密砂岩油气藏含水饱和度估算提供了一种有效的方法,而且对于碳酸盐岩、页岩等复杂储层利用测井进行地层评价提供借鉴。同时,本研究也拓展了数字岩石物理技术在复杂储层中的应用。

岩石电阻率与裂缝开度、裂缝倾角及含水饱和度的关系



胶结指数、电阻率指数与裂缝的关系

 

塔里木库车地区裂缝与含水饱和度评价成果图


上述研究成果发表在石油地质领域国际权威期刊《AAPG Bulletin》上Wang, Q., Tan, M.J.*, Xiao, C.W., Wang, S.Y., Han, C., Zhang, L.T., 2022. Pore-scale electrical numerical simulation and new saturation model of fractured tight sandstone. AAPG Bulletin, 106 (7): 1479–1497. [IF2022=3.863].

全文链接:Doi: https://doi.org/10.1306/04132220165