測井飽和度解釋模型研究現(xiàn)狀

測井飽和度解釋模型研究現(xiàn)狀

0有關(guān)石油層飽和度的解釋模型飽和評價是對油氣儲層的定量評價的核心。其他井技術(shù)也可以提供有關(guān)儲層飽和的信息，但在當前的鉆井解釋中，最常用的是基于阻力的飽和評價。1941年Archie先生在美國達拉斯石油工程與礦業(yè)學會上宣讀了關(guān)于利用電阻率測井確定儲集層參數(shù)的著名論文,1942年正式發(fā)表了對電法測井具有劃時代意義的Archie公式,奠定了測井解釋油氣層飽和度的理論基礎(chǔ)。60多年來,學者們以Archie公式為基礎(chǔ),在實驗以及理論研究的基礎(chǔ)上又提出了許多擴展的油氣飽和度解釋模型。本文將常用的油氣飽和度解釋模型分為經(jīng)典Archie公式、考慮泥質(zhì)影響的飽和度解釋模型、考慮骨架及多重孔隙影響的飽和度解釋模型以及非均質(zhì)條件下基于網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電的通用飽和度解釋模型4類,并對各模型的適用范圍、優(yōu)缺點加以評述,以期能對測井儲集層評價時飽和度解釋模型的選擇作基礎(chǔ)性的工作。1一般飽和解釋模型1.1儲集層巖石電性的方法或定義根據(jù)巖-電實驗研究結(jié)果,Archie最早提出了油氣層電阻率同含水飽和度之間滿足的關(guān)系式,即Archie公式:Ι=RtR0=1Swn(1)I=RtR0=1Swn(1)由于R0在儲集層條件下無法直接進行測量,于是Archie通過實驗研究建立了飽含地層水時巖石電阻率同巖石孔隙度之間的關(guān)系,根據(jù)這一關(guān)系能夠通過巖石孔隙度計算100%飽含地層水時巖石的電阻率。因此,可直接用于儲集層評價的飽和度解釋模型為:Sw=n√RwRta?m(2)Archie公式把儲集層巖石的電阻率與含油氣飽和度聯(lián)系起來,從而奠定了測井解釋油氣層的地質(zhì)基礎(chǔ)。Archie公式中Rt和R0取比值,能夠消除一部分孔隙及流體特性變化對結(jié)果的影響,突出了含水飽和度這一主要的影響因素。(2)式中的參數(shù)(m,n,a)稱為Archie參數(shù),常由巖-電實驗確定。關(guān)于Archie參數(shù)的意義目前認識還不一致:有的學者認為Archie公式是在對實驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)擬合時獲得的,因此參數(shù)屬于經(jīng)驗參數(shù),無物理意義;多數(shù)學者目前認為Archie參數(shù)具有物理意義。由于儲集層巖石電性影響因素的復(fù)雜性,使得目前對Archie參數(shù)物理意義的解釋還不很完善,許多認識只是定性的。Mungan和Moore分析指出,Archie公式包含了3個隱含假設(shè):①飽和度與電阻率之間的關(guān)系是唯一的;②對給定的儲集層巖石,n是常數(shù);③所有的地層水均傳導(dǎo)電流。只有當巖石物性較好時,上述幾個假設(shè)才能滿足或者近似滿足,而對復(fù)雜儲集層,如泥質(zhì)砂巖、裂縫性儲集層等,上述幾個條件是難以滿足的。首先,由于受到各種滯后效應(yīng)的影響,飽和度與電阻率之間的關(guān)系并非是唯一的,而與飽和歷史、驅(qū)替方式等有關(guān);其次,對非均質(zhì)性較強的儲集層,由于捕獲現(xiàn)象的存在,并非所有地層水均對電流傳導(dǎo)有貢獻。因此,在復(fù)雜儲集層中巖石電性往往呈現(xiàn)出Archie公式不能描述的現(xiàn)象,即非Archie特性。為了適應(yīng)復(fù)雜儲集層飽和度評價的需要,在實踐過程中發(fā)展了一系列擴展的Archie公式。1.2巖石電性研究中飽和度解釋模型的建立由于泥質(zhì)分布及其導(dǎo)電性比較復(fù)雜,因此泥質(zhì)對電性的影響是巖石電性研究中一個比較活躍的方面。在實驗及理論研究基礎(chǔ)之上,提出了一系列飽和度解釋模型。根據(jù)模型提出的理論基礎(chǔ),本文將其進一步分為以下3種模型。1.2.1儲質(zhì)砂巖導(dǎo)電模型Dewitte認為黏土礦物以分散的、均勻的形式分布在孔隙空間中。在分散泥質(zhì)砂巖中泥質(zhì)可以等效地看成一部分液體,巖石的電導(dǎo)率是水和泥質(zhì)電導(dǎo)率的并聯(lián)。Dewitte提出了泥質(zhì)砂巖導(dǎo)電的二元模型,在該模型中泥質(zhì)是作為帶電體參與導(dǎo)電的。計算分散泥質(zhì)砂巖油氣層含水飽和度的公式為:Sw=n√R0/Rt-q1-q(3)分散泥質(zhì)砂巖油氣層巖石電阻率可由電阻率測井獲得,而分散泥質(zhì)砂巖電阻率的背景值可根據(jù)孔隙度測井利用下式計算:R0=a?tmRwRshqRw+(1-q)Rsh(4)Alger也認為黏土礦物只分散在孔隙空間內(nèi),分散泥質(zhì)砂巖中的黏土或泥質(zhì)均勻充填在孔隙空間中,可看作一部分液體。根據(jù)電阻并聯(lián)的概念,得到了相應(yīng)的飽和度解釋模型:Sw=√aRw(1-q)m-2Rt?em+[(Rw-Rsh)Vsh2Rsh?e]2-(Rw+Rsh)Vsh2Rsh?e(5)Poupon等提出了層狀泥質(zhì)砂巖導(dǎo)電模型,該模型認為泥巖和砂巖薄層的電導(dǎo)率是嚴格相加的。根據(jù)電阻率并聯(lián)的概念有:1R0=VshRsh+1-VshRsd(6)Rsd滿足Archie公式,因此層狀泥質(zhì)砂巖的含水飽和度解釋模型為:Sw=n√aRw(1-Vsh)?m(1Rt-VshRsh)(7)(3)式、(5)式只適用于分散泥質(zhì)砂巖,(7)式只適用于層狀泥質(zhì)砂巖,而在實際儲集層中,泥質(zhì)可能存在幾種不同的分布形式,混合泥質(zhì)砂巖模型不把泥質(zhì)的分布形式局限于分散或?qū)訝?而把泥質(zhì)作為巖性很細的粉砂巖來處理。Simandoux根據(jù)均勻分布的黏土混合物的實驗結(jié)果,提出了下面的飽和度解釋模型:1Rt=VshRshSw+?maRwSw2(8)Fertl和Dewan等人進一步發(fā)展了上述方程,提出了相應(yīng)的導(dǎo)電及飽和度解釋模型。1.2.2泥質(zhì)砂巖模型上述幾種泥質(zhì)砂巖含水飽和度解釋模型,從宏觀的、平均的角度考慮了泥質(zhì)對巖石電性的影響,模型簡單,計算便易。然而,由于巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及泥質(zhì)同流體之間的相互作用,使得沒有一個通用的泥質(zhì)校正模型能夠滿足所有泥質(zhì)砂巖的導(dǎo)電特性,從而給實際應(yīng)用、解釋帶來了困難和不確定性。隨著研究的深入,人們越來越多地關(guān)注泥質(zhì)本身的物理、化學特性,提出了一系列基于泥質(zhì)陽離子交換能力的飽和度解釋模型。Winsauer和McCardell最早提出了基于雙電層理論的導(dǎo)電模型。Hill和Winsauer對黏土礦物的陽離子交換作用進行了實驗研究,并用陽離子交換濃度代替泥質(zhì)含量研究了泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)率和電化學電位。Waxman和Smits在Hill和Winsauer的研究基礎(chǔ)之上進一步研究了黏土對泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)率和電化學電位的影響,提出了考慮黏土陽離子交換能力的W-S模型:C0=1F(Cw+BQv)(9)W-S模型基于以下幾點假設(shè):①泥質(zhì)砂巖的特性可以等效于與其孔隙度、地層因素、流體含量完全相同的砂巖地層,只是由于黏土顆粒表面所發(fā)生的陽離子交換作用產(chǎn)生了附加導(dǎo)電。因此,泥質(zhì)砂巖的導(dǎo)電性等于自由電解液和黏土吸附陽離子交換導(dǎo)電的并聯(lián)。②黏土或者泥質(zhì)的電導(dǎo)率來源于它們的陽離子交換能力,陽離子交換能力同它們的表面積成正比,同地層水電導(dǎo)率呈指數(shù)關(guān)系。黏土表面的陽離子擴散層的厚度隨著溶液礦化度的降低而增大。③可交換陽離子的遷移率不受地層水被油氣局部取代的影響,因此含油氣時的地層電阻率為:1Rt=SwnF(Cw+BQvSw)(10)由于W-S模型既有實驗根據(jù),又有理論基礎(chǔ),因此在實際研究中被廣泛使用。但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題:一是陽離子交換濃度的求取仍不容易,無法從測井數(shù)據(jù)中直接導(dǎo)出;二是難以解釋泥巖水的電導(dǎo)率同理論數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)的偏差(根據(jù)W-S模型,泥巖水的電導(dǎo)率必然大于砂巖水的電導(dǎo)率,而實際情況并非完全如此)。Clavier等進一步分析時發(fā)現(xiàn),通過測定陽離子交換濃度確定黏土含量的方法本身值得懷疑。Clavier等認為W-S模型沒有考慮黏土水化的排鹽作用,忽略了陽離子擴散層具有一定的厚度。他們認為由于表面吸附和極性水分子的作用,泥質(zhì)砂巖中具有兩種水:黏土表面附近的黏土水,又稱為“近水”,其中聚集了大量的Na+,但是不含Cl-,因而不含鹽;離黏土表面較遠的水稱為“遠水”,其導(dǎo)電性同普通水一樣。從水動力學的角度而言,這兩種水不一定都是可動的。泥質(zhì)砂巖的導(dǎo)電性是黏土水和自由水并聯(lián)的結(jié)果,因而提出了泥質(zhì)砂巖的雙水(D-W)導(dǎo)電模型:1R0=1F0[(1-VQvQv)Cw+VQvQvCcw](11)含油氣時的電阻率公式為:1Rt=SwnF0[Cw+(Ccw-Cw)VQvQvSw](12)飽和度解釋模型為:Sw=n√R0/Rt-Swc1-Swc(13)不少測井專家認為D-W模型是一個實驗與理論結(jié)合較好的模型,但是進一步分析可以發(fā)現(xiàn)W-S模型仍然存在以下缺陷:①雖然D-W模型對W-S模型進行了改進,但是Qv的獲得仍然比較困難,到目前為止,沒有一種測井結(jié)果能夠直接獲得該參數(shù)。②沒有考慮泥質(zhì)顆粒,甚至砂巖顆粒、巖石骨架的導(dǎo)電性。③如果把泥質(zhì)砂巖作為一個地質(zhì)體來看待,那么雙水模型本身隱含的弱點在于黏土水沒有明確的地質(zhì)與物理意義。根據(jù)雙水模型概念,純泥巖的有效孔隙度為0,所有的水均為黏土束縛水,而實際情況并非如此。因此,雙水模型沒有考慮純泥巖中的遠水。④雖然雙水模型中認為束縛水和遠水的導(dǎo)電路徑不同,但在飽和度解釋模型的表達式中Sw只同Qv和Cw有關(guān),這實際上又等于黏土水和遠水具有相同的導(dǎo)電路徑。Silva和Bassiouni在W-S模型、D-W模型的基礎(chǔ)之上,提出了改進的泥質(zhì)砂巖電導(dǎo)率模型(S-B模型)。與雙水模型不同的是,平衡離子當量電導(dǎo)隨著擴散層的延伸程度而改變,是溫度和遠水電導(dǎo)率的函數(shù)。泥質(zhì)砂巖S-B導(dǎo)電模型為:1R0=1Fe[(1-fdl)Cw+λ+n+fdl](14)含油氣時,S-B模型電導(dǎo)率方程為:1Rt=SwΝeF[λ+QvSw+(1-VuFdlQvSw)Cw](15)基于陽離子交換能力的飽和度解釋模型最主要的特點是從電化學的角度來研究導(dǎo)電特性,將泥質(zhì)導(dǎo)電同陽離子交換能力聯(lián)系起來,這樣在模型中考慮了黏土的類型和含量,從而顯得比較合理。但是幾種基于陽離子交換能力的飽和度解釋模型仍然存在幾點不足:①陽離子交換能力的準確求取在實際應(yīng)用中是比較困難的,而且到目前為止,沒有一種測井結(jié)果能夠直接獲得該參數(shù)。②幾種基于陽離子交換能力的飽和度解釋模型都沒有考慮黏土分布形式對巖石電性的影響,都是簡單地處理為并聯(lián)(附加)導(dǎo)電。③對巖石骨架和孔隙結(jié)構(gòu)特性考慮得很少。1.2.3基于h-b方程的介質(zhì)模型前面兩種考慮泥質(zhì)影響的飽和度解釋模型最基本的思想為“并聯(lián)”導(dǎo)電。在研究中,有學者利用有效介質(zhì)理論來研究巖石的導(dǎo)電特性,并提出了相應(yīng)的飽和度解釋模型。這類研究中不存在明顯的“并聯(lián)”思想,其理論基礎(chǔ)是用于計算混合物介電性質(zhì)的麥克斯韋理論。1953年Bruggeman將這一理論擴展應(yīng)用到在一種連續(xù)相介質(zhì)中聚集著分散相的混合物。1982年、1983年Bussion提出將H-B方程用于解決泥質(zhì)砂巖問題,并給出了含水泥質(zhì)砂巖及含油氣泥質(zhì)砂巖的H-B方程改進形式。1989年Mayers基于H-B方程推導(dǎo)中獲得的差分方程,對加入的每一個內(nèi)含物進行連續(xù)積分,從而在不使用并聯(lián)導(dǎo)電理論條件下,分別建立了只含分散或?qū)訝钅噘|(zhì)的泥質(zhì)砂巖電阻率模型。Charles提出了一種有效介質(zhì)模型:Sw=1?(RwRt)1mRt-RdRw-Rd(16)以H-B方程為基礎(chǔ)的有效介質(zhì)導(dǎo)電模型有多種擴展模式,具有一定的理論基礎(chǔ),并且不依賴于某一特定的地質(zhì)條件。但是模型中參數(shù)的確定比較困難,所以一直停留在理論研究的基礎(chǔ)之上,在實際應(yīng)用中的實例比較少。1.3雙水模型的提出在研究初期,人們簡單地認為泥質(zhì)是造成Archie公式失效的根本原因。隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)一些純凈的砂巖地層Archie公式也難以給出合理的解釋,因此人們逐漸形成一種認識:巖石除了通過粒間孔隙自由流體、黏土導(dǎo)電以外,還可能存在其他的導(dǎo)電方式(骨架導(dǎo)電、微孔隙中的毛細管束縛水以及黏土束縛水導(dǎo)電等)。基于這一認識,提出了一系列考慮多種導(dǎo)電途徑的飽和度解釋模型。在這些研究中有的是從流體性質(zhì)的角度區(qū)分導(dǎo)電成分的,有的是從孔隙的角度區(qū)分導(dǎo)電成分的?？紤]到分類的需要,本文將其歸于多重孔隙的影響。Fraser在他的碩士論文中提出了計算碳酸鹽巖油氣飽和度的公式:Swt=?F?tSwF+(1-?F?t)n√aRwRtw?mm(17)(17)式是針對裂縫性儲集層而提出的飽和度解釋模型,然而分析表明,裂縫含水飽和度同基質(zhì)含水飽和度是嚴格相加的,且基質(zhì)含水飽和度滿足Archie方程,因此在用(17)式計算含水飽和度時,需求得基質(zhì)電阻率,限制了(17)式的應(yīng)用。Givens(1986)認為許多實際巖石的導(dǎo)電性可以用兩個平行的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)來描述:含有自由流體的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和巖石骨架組成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。其中后者包含了導(dǎo)電礦物和束縛水的導(dǎo)電性,并且假設(shè)自由流體導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)滿足Archie地層因素和電阻率指數(shù)公式,骨架導(dǎo)電與任何特定的導(dǎo)電機理無關(guān)。導(dǎo)電模型為:1Rt=?mRw+1Rm(18)Rt滿足Archie方程,根據(jù)Archie方程可得相應(yīng)的飽和度解釋模型。Givens又對上述模型作了改進,其主要原因是考慮到微毛細管水是低電阻率儲集層的導(dǎo)電主體,故將其作了單獨處理。他認為巖石的導(dǎo)電由3條路徑并聯(lián)而成:自由流體孔隙空間、相互連通的微毛細管束縛水及表面導(dǎo)電的巖石骨架。Archie公式對自由水有效,3種路徑可以具有不同的m值。改進后的導(dǎo)電模型為:1R0=1Rf+1Ri+1Rm(19)對一般的巖石,骨架電導(dǎo)率1/Rm=0。當骨架導(dǎo)電時,由于假設(shè)微孔隙中總是飽含水的,所以后兩項實際上可合并為一項Rim,從而有:1R0=?fmRw+1Rim(20)當含有油氣時,Rt形式類似(20)式,只是自由水體積發(fā)生變化,Rt滿足Archie方程,根據(jù)Archie方程可得相應(yīng)的飽和度解釋模型。Givens的模型考慮了不同水形成的導(dǎo)電路徑,并對毛細管束縛水進行了定量處理,這是相對于以往其他模型的一個優(yōu)點。然而認為表面電導(dǎo)不依賴于黏土礦物的類型和數(shù)量,這與實驗結(jié)果不一致。另外,上述模型也不便于測井評價,無論是Rm還是Rim的確定都比較困難,因而限制了其實際應(yīng)用。Crane在對各種生產(chǎn)實踐和觀察討論的再解釋基礎(chǔ)之上,借鑒Givens模型和Argaud模型的思路,提出了具有一般意義的擴展的Archie方程:1Rt=∑1Rj(21)其中1/Rj為各個組成部分的電導(dǎo)率,這些組成部分可以是大孔隙、粗糙孔隙表面、骨架巖石中的微孔隙以及導(dǎo)電礦物等。他認為除導(dǎo)電礦物以外,其他部分的電導(dǎo)率均滿足Archie公式,但是不同的部分具有不同的膠結(jié)指數(shù)和飽和度指數(shù)。Crane提出的模型可以解釋W-S模型,但是認為宏觀孔隙、粗糙孔隙表面以及微孔隙中水的導(dǎo)電性是一樣的,不盡合理。在國內(nèi),曾文沖在系統(tǒng)分析低電阻率儲集層的形成原因和黏土作用的基礎(chǔ)之上,提出了基于雙孔隙模型的雙水模型。該模型的要點為:①巖石的導(dǎo)電性由滲流特性完全不同的兩部分孔隙系統(tǒng)組成:一是完全由束縛水占據(jù)的微孔隙體積,二是流體可以流動的有效孔隙。不同的孔隙系統(tǒng)具有不同的幾何因子。②微孔隙的導(dǎo)電、滲流特性同相鄰泥巖相同,即認為泥巖的束縛水飽和度為1,微孔隙系統(tǒng)的電阻率Ri=Rsh。解釋方程為:Cwe=?i?Cwsh+?e?Cw(22)地層電導(dǎo)率與等效電導(dǎo)率之間滿足Archie方程:Ct=Swn?maCwe(23)在這個模型中微孔隙不一定單純是黏土中的微孔隙,也可以是巖性變細的結(jié)果。該解釋模型的主要優(yōu)點在于模型中的參數(shù)是可測的,并且具有嚴格的物理意義。莫修文在分析現(xiàn)有導(dǎo)電模型以及低電阻率儲集層的形成機理、電性的影響因素基礎(chǔ)之上,提出了一個三孔隙度模型。該模型的基本思想是:①巖石電性的主要影響因素有孔隙空間中的自由流體、黏土水、微孔隙水以及導(dǎo)電礦物等,這些不同的因素形成不同的導(dǎo)電路徑,并且以并聯(lián)的方式對整體電導(dǎo)率產(chǎn)生影響,在模型中只考慮了前3種因素對巖石電性的影響;②自由流體、黏土水、微孔隙水具有不同的導(dǎo)電路徑、地層因素和膠結(jié)指數(shù);③自由流體孔隙和微孔隙中的水導(dǎo)電性相同;④微孔隙水和黏土水不可流動,油氣只能夠取代自由流體。據(jù)此,得到的三孔隙度模型為:1Rt=?fmSwfnRw+?imRw+?cmRwc(24)潘和平等在泥質(zhì)分布型導(dǎo)電模型的基礎(chǔ)之上,提出了雙水泥質(zhì)骨架導(dǎo)電模型,該模型基于的幾點假設(shè)有:①孔隙中存在自由水和微孔隙水(砂巖微孔隙很少,這里主要指的是黏土中的微孔隙水);②由于黏土骨架表面含有黏土水,因此潤濕黏土骨架顆粒表面是導(dǎo)電的,砂巖骨架不導(dǎo)電;③黏土礦物分散在孔隙空間中,可以視為一部分液體。最終得到的飽和度解釋模型為:Swf=√aRwRt(?t+Vsh)m-1(?t-?tSi+?tSiRwRi+RwVshRsh)(25)1.4儲層巖石含水率飽和度最佳截短公式上述飽和度解釋模型可適用于特定條件下的飽和度評價,但存在兩個主要問題:一是這些飽和度解釋模型很多是通過實驗建立的或者是基于宏觀巖石等價模型建立的,把儲集層巖石導(dǎo)電這一復(fù)雜的問題過于理想化了,從而不足以揭示Rt與Sw之間的物理本質(zhì);二是這些模型的通用性比較差。考慮到上述問題,李寧從非均勻各向異性地層及其網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電理論出發(fā),通過完整的數(shù)學推導(dǎo),給出了電阻率與含水飽和度之間的一般關(guān)系式,常用的Archie方程、W-S方程和D-W方程等均為該一般關(guān)系式的特例。研究得到的電阻率指數(shù)與含水飽和度之間的一般關(guān)系式為:Ι=Ν∑i=1pili∑k=1hikSθikw=p1h11Sθ11w+h12Sθ12w+?+h1l1Sθ1l1w+p2h21Sθ21w+h22Sθ22w+?+h2l2Sθ2l2w+?+pΝh(huán)Ν1SθΝ1w+hΝ2SθΝ2w+?+hΝlΝSθΝlΝw(26)其中pi,hik和θik為待定參數(shù)。(26)式概括的是最一般的情況,在實際應(yīng)用中要針對具體情況本著適度、夠用的原則截取其中滿足精度要求的最短形式,也稱為最佳形式。這一過程類似泰勒逼近,根據(jù)不同精度要求依次保留泰勒級數(shù)中的一次、二次或多次項。在大量巖-電實驗測量和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,李寧同時給出了由(26)式表征的一般關(guān)系在計算油層和氣層巖石含水飽和度時的兩個最佳截短公式,即:Ι=p1h11Sθ11w+h12Sθ12w(27)Ι=p1h11Sθ11w+p2h21Sθ21w(28)(27)式、(28)式待定參數(shù)pi,hik和θik(i,k∈{1,2})由實驗室?guī)r樣測定確定,這些參數(shù)同巖石的粒徑、泥質(zhì)含量等因素有關(guān)。利用上述公式,結(jié)合實驗測量確定的參數(shù)和測井獲得的電阻增大率,可分別計算油層和氣層的含水飽和度。之后,李寧通過人造巖心的實驗數(shù)據(jù)進一步驗證了(27)式、(28)式的適用性。(27)式、(28)式給出了油、氣層巖石電阻率與含水飽和度之間滿足的關(guān)系。氣層和油層的I與Sw之間關(guān)系曲線的變化形態(tài)是不一樣的。對于這一差別可以理解為:在巖-電實驗過程中,氣驅(qū)水比較平緩,氣、水在孔隙空間的分布比較均勻,因此隨著含水飽和度的降低,氣層的電阻增大率單調(diào)增加;在油驅(qū)水的過程中,油、水在孔隙空間的分布不均勻,因此隨著含水飽和度的降低,油層的電阻增大率并非單調(diào)增加,在高含水飽和度和低含水飽和度時增加的速度較快,在中等含水飽和度時增加的速度較慢。李寧模型((26)式)是目前國內(nèi)從事飽和度模型研究最有代表性的一個通用模型。該模型不僅考慮了油層與氣層的差異,而且考慮了儲集層復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)對飽和度模型的影響,非常適合目前國內(nèi)復(fù)雜儲集層的評價研究。2儲集層耦合過程在Archie基本模型之上,經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展,提出了許多不同的飽和度解釋模型。這些飽和度模型分別在不同條件下提高了測井解釋油氣層的符合率。在飽和度解釋模型研究中呈現(xiàn)出以下幾個特點。①從研究的側(cè)重點來看,主要集中在富含泥質(zhì)、微孔隙發(fā)育、含有導(dǎo)電礦物以及裂縫性儲集層等方面。在研究初期,對泥質(zhì)砂巖飽和度解釋模型的研究較多,后來對復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲集層飽和度評價給予了更多的關(guān)注,如微孔隙等。這可能同測井工作者面臨的實際儲集層條件以及對儲集層電性影響因素的認識有關(guān)。②除個別模型以外,很多飽和度解釋模型往往是針對某一影響因素提出的,如:泥質(zhì)等效體積模型、陽離子交換模型主要是針對泥質(zhì)的影響而提出的,Givens的導(dǎo)電模型主要考慮了骨架導(dǎo)電,Fraser的導(dǎo)電模型主要針對裂縫性儲集層,曾文沖等提出的導(dǎo)電模型主要針對微孔隙導(dǎo)電。當然也有模型考慮了多種影響因素,如Crane提出的模型、李寧模型等,這些模型的通用性較強。③從導(dǎo)電機理上,以并聯(lián)導(dǎo)電為主,即認為不同形式的導(dǎo)電路徑是嚴格并聯(lián)的。有效介質(zhì)模型中沒有明顯的串聯(lián)、并聯(lián)概念,李寧模型則認為既存在并聯(lián)又存在串聯(lián)。3復(fù)雜儲集層地震測井地震測井模型實驗的進一步探討根據(jù)模型提出的理論背景,本文將目前國內(nèi)外常用的飽和度解釋模型分為經(jīng)典Archie公式、考慮泥質(zhì)影響的飽和度解釋模型、考慮骨架及多重孔隙影響的飽和度解釋模型和非均質(zhì)條件下基于網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電的通用飽和度解釋模型4大類。從模型研究的角度看,后人的研究多是在Archie公式的基礎(chǔ)上增加修正項(如泥質(zhì)修正項、微孔隙項等),基本以并聯(lián)導(dǎo)電為主來考慮。李寧模型則采取了復(fù)雜的串、并聯(lián)導(dǎo)電形式,是對傳統(tǒng)并聯(lián)導(dǎo)電模型的重要改進。從目前復(fù)雜儲集層逾滲網(wǎng)絡(luò)模擬研究和實驗研究看,巖石孔隙結(jié)構(gòu)本身以及孔隙空間流體分布的復(fù)雜性,使不同導(dǎo)電形式之間的相互作用也變得比較復(fù)雜,李寧模型非常適合在復(fù)雜的非均質(zhì)火山巖和碳酸鹽巖地層中應(yīng)用。當?shù)貙铀兓瘯r,三水導(dǎo)電模型和筆者在1996提出的雙孔隙水導(dǎo)電模型是一種較好的考慮,但微孔隙水電阻率的求取比較困難?？傊?在各種飽和度模型的實際應(yīng)用中,其潛在的假設(shè)是巖性、物性、地層水基本不變,但目前國內(nèi)研究的復(fù)雜儲集層主要是陸相的低品質(zhì)儲集層,其成藏機理的復(fù)雜性、地層變化的旋回性等直接導(dǎo)致了油氣層和水層之間可能不滿