岩石电阻率频散及其对阿尔奇参数的影响

岩石电阻率存在频散现象，频散性的强弱与地层水矿化度、含水饱和度、阳离子交换容量等有关。当地层水矿化度增高，饱含水岩石电阻率频散性减弱；当含水饱和度及地层水矿化度较低时，频散现象较明显。在其它情况基本相同时，泥质砂岩的阳离子交换容量越大，频散现象越明显。因此，岩石电阻率频散性影响着阿尔奇参数的变化。文中系统介绍了饱和度指数、胶结指数与频率之间的关系，认为实验室进行阿尔奇公式参数的测量应采取多频测量。     

Waxman-Smits模型中B参数的频散特性

根据不同温度（25、50、80、95℃）、不同溶液矿化度（1、5、15、30、50，100g/L）下岩心电阻扫频（100Hz-15MHz)实验测量结果，讨论了Waxman-Smits模型中平衡阳离子当量电导B参数的频散特性，以侧向（100Hz)和感应（20kHz)2个频率点为例，给出了B参数与温度、溶液电阻率以及电阻率测量频率的关系曲线。通过计算，说明了不同频率下B参数的取值对含水饱和度的计算结果有很大影响，尤其对于我们所关心的油水同层和油层影响更大，指出在使用Waxman-Smits模型对目的层进行饱和度评价时，为准确求取饱和度，必须针对不同的电阻率测井频率，选取不同的B参数值。     

岩石电阻率频散及其对阿尔奇参数影响实验研究

岩石电阻率不仅具有频散特性，而且会因频散作用而造成阿尔奇公式中各种参数的变化，本文系统地介绍了岩石电阻率频散的影响因素及饱和度指数，胶结指数与频率之间的关系，认为实验室进行阿尔奇公式参数测量应采取多频测量。     

岩石阻容频散特性及其与流体饱和度关系研究

讨论砂岩和灰岩岩心电阻率、电容率参数与岩石含水饱和度之间的关系。对砂岩和灰岩岩心样品进行高压(30 MPa)真空(-0.092 MPa)驱替饱和,使岩心样品饱和某一矿化度的盐溶液,测量这些岩心电阻率和电容率参数。对所测量的数据分析发现,在4Hz~5 MHz的频率范围内,每种岩性电阻率和电容率均随频率的增加而减小,但在同等条件下,电容率随频率的变化幅度更明显,其频散度更大。不同的频率段,岩心电阻率和电容率参数频散度不同,低频段(小于100kHz)频散度大,在高频段(大于100kHz)频散度小。根据岩性电阻率和电容率参数,建立了一种新型的岩石含水饱和度的计算方法。相比于传统岩电实验,利用该方法计算饱和度不需要测量岩石的胶结指数、饱和度增大系数、地层因数等Archie公式的相关参数。通过岩心的电容率可以直接计算岩石含水饱和度,可减少多个不同参数实验测量带来的误差。     

由两种矿化度减饱和法计算含水饱和度

常规储层岩心柱电阻率和含水饱和度测量趋于使用电解液而不是模拟地层水。最初，根据储集层岩石电性特征，可将其分为阿尔奇型或非阿尔奇型。非阿尔储层是指在岩石总电导率表达式中非阿尔奇项或泥岩项与阿尔奇项或砂岩项有密切关系的储层。如果储层在电性上是非阿尔奇的，就要选择一定量有代表性的岩心在两种不同矿化度条件下进行减饱和作用并确定其电阻率指数。这时就引入了两种新的参数，它们均是特定模型下两种矿化度的电解液部分     

含气泥质砂岩频散特性的实验研究

根据岩石电性物理分析可知，不同频率范围，岩石复电阻率频散的物理机理不同。低频时，岩石的复电阻率频散现象主要由“有源的”的伽伐尼电流和“无源的”涡旋电流引起的，与位移电流无关。当频率小于10 kHz时，复电阻率测井主要受激发极化效应影响。在12 Hz～100 kHz频率范围内，对不同含水饱和度的含气泥质砂岩进行复电阻率测量，实验结果表明，含气泥质砂岩的复电阻率频散特性与含油泥质砂岩的复电阻率频散特性相同，随着含水饱和度的增大，频散程度降低，因此利用复电阻率测井技术同样可以有效地评价含气泥质砂岩储层。从岩石复电阻率频散特性曲线中可以看出，某一频点的相角和异相电阻率大体和该频点上复电阻率幅值频散特性曲线的斜率成正比关系，即复电阻率幅值随频率变化愈快，相角和异相电阻率绝对值愈大，随着频率的降低，激发极化效应将显著增强。     

阿尔奇参数实验影响因素分析

结合岩石物理实验资料分析了温度、压力、矿化度、润湿性及驱替方式对阿尔奇参数的影响,这些参数是利用电测井资料评价含油饱和度的重要参数。在实验过程中,必须保证储层条件下的温度、压力、矿化度及润湿性,否则所得到的阿尔奇参数是不准确的。同一块岩心,用注入和驱替润湿相两种方法测得的饱和度指数是不同的。由于阿尔奇参数的频散现象,要想适应各种频率下泥质砂岩储集层解释参数变化的要求,需要进行多频测量,以确定孔隙度指数和饱和度指数。     

Waxman-Smits模型中B参数的频散特性

根据不同温度 (2 5、5 0、80、95℃ )、不同溶液矿化度 (1、5、15、30、5 0 ,10 0 g/ L )下岩心电阻扫频 (10 0 Hz～ 15 MHz)实验测量结果 ,讨论了 Waxman- Smits模型中平衡阳离子当量电导 B参数的频散特性 ,以侧向 (10 0 Hz)和感应 (2 0 k Hz) 2个频率点为例 ,给出了 B参数与温度、溶液电阻率以及电阻率测量频率的关系曲线。通过计算 ,说明了不同频率下 B参数的取值对含水饱和度的计算结果有很大影响 ,尤其对于我们所关心的油水同层和油层影响更大 ,指出在使用 Waxman- Smits模型对目的层进行饱和度评价时 ,为准确求取饱和度 ,必须针对不同的电阻率测井频率 ,选取不同的 B参数值     

据多频介电测量推导地层特性

仅用电阻率测井很难区分淡水和油，为了解决这一难题，20世纪70年代研发了介电测井。在外界条件下，水的介电常数比油或岩石骨架的介电常数至少高出一个数量级。因此，有效地层介电常数的测量对地层水的含量敏感。结合地层总孔隙度，它可以直接确定含水饱和度，从而避免与胶结指数和饱和度指数相关的难题，在阿尔奇公式和电阻率测量中必须用到这两个指数。 介电测井解释需要在岩石的介电特性和岩石组分之间建立某种关系。已经有人证明，经验性的复折射率模型在1GHz的频率下表现令人满意（Seleznev等，2004a）。在盐水饱和的无粘土岩石内，介电常数在频率较低的情况下会受到体积盐水含量和岩石质地的极大影响。这种相关性限制了简单的经验公式的适用范围，从而需要开发一种综合性的频散模型，可以准确地描述质地相差很大的岩石的介电频散和电导率频散现象，如碳酸盐岩。 世界上将近一半的石油产自灰岩和白云岩油藏（Dickey，1970），碳酸盐岩油藏蕴含了现有剩余储量的60％以上。以中东为首的大型碳酸盐岩油田预计会控制21世纪世界原油的产量。在质地参数（如阿尔奇胶结指数）变化大的碳酸盐岩地层中，质地频散模型易用于介电测井解释。 本文介绍了一个考虑岩石质地影响、在多种频率下与实验数据相匹配的模型，同时提出了可以提供冲洗带电阻率、含水饱和度和阿尔奇胶结指数的解释方法。     

电极型复电阻率测井方法及其应用

根据岩石电性参数(电阻率、介电常数等)的频散特性提出了一种复电阻率测井方法.从理论角度看,复电阻率测井的独特新颖之处在于把电性参数的频散特性作为测井地层评价的主要依据,有望成为剩余油评价、特殊矿化度地层评价的一种有效手段.介绍了电阻率测井的基本原理,给出了复电阻率的定义、电阻率频散的概念、复电阻率测井的原理及具体研究方法,并给出了电极型复电阻率测井仪器的应用实例,证明了复电阻率测井方法的有效性.     

射频段岩心介电频散特性的实验研究——实验用冀东油田某区块岩心

实验研究了不同频率下岩心相对介电常数与矿化度、含水饱和度等影响因素之间的关系,当含水饱和度较低时,相对介电常数随矿化度的增大而降低,当含水饱和度增大到一定程度时,不同矿化度的岩心介电常数曲线基本重合;岩石介电常数随含水孔隙度的升高而近于线性增大;含水饱和度越高介电常数越大,频散程度也越大。     

三元复合剂驱岩石复电阻率频散特性实验研究

目前大庆油田三元复合剂驱已具备了工业化推广的条件,三元复合剂驱对复电阻率的影响有待于实验研究论证.实验针对不同地层水矿化度,在三元复合剂驱条件下进行了泥质砂岩岩心复电阻率频散特性的实验研究,分析了同一地层水矿化度不同含水饱和度下和同一含水饱和度不同地层水矿化度下岩心复电阻率的频散特性;以及不同地层水矿化度不同频率下聚合物驱岩心复电阻率变化特征.实验结果表明,复电阻率模值、模的差值、虚部、虚部差值、虚部比值与含水饱和度有着很好的单调相关性,可以用来评价三元复合剂驱条件下储层的油水层解释.     

基于相渗分析纯岩石电阻率增大系数与含水饱和度关系

岩石岩电实验表明电阻率增大系数与含水饱和度关系呈现非阿尔奇现象。基于岩石导电与渗流过程的相似性与差异性,分别建立纯岩石渗流与导电模型,尝试结合渗流特征探索岩石电阻率增大系数与含水饱和度的关系。建立岩石渗流模型,通过模型分析、公式推导和渗流实验数据,得到不同含水饱和度条件下水相渗流路径迂曲度比值表达式;建立纯岩石等效导电模型:将岩石孔隙空间划分为参与渗流的孔隙空间与不参与渗流的孔隙空间,2部分并联导电,结合渗流模型结论推导电阻率增大系数与含水饱和度的关系式,提出了差异渗流导电公式。该公式在一定条件下可退化为经典阿尔奇公式,其呈现的电阻率增大系数与饱和度关系趋势解释了岩石中存在的非阿尔奇现象。     

聚合物驱岩石复电阻率频散特性

为了探索复电阻率测井的可行性,利用模拟岩心所处地层条件下的不同矿化度地层水对岩心样品进行完全饱和,油驱水至束缚水,再进行聚合物驱.实验过程中仪器采用宽频带扫频测量,不断改变测量频率,记录不同频率下岩心复电阻率的实部数值、虚部数值;分析孔隙流体性质及含量变化和测量频率变化对泥质砂岩频散特性的影响.实验结果表明,含油饱和度相同、低频时复电阻率实部、模值受溶液矿化度的影响,而虚部几乎不受矿化度的影响.当注入水与原始地层水电阻率比值小于2.2时,复电阻率模值、模的差值、虚部与含水饱和度有着很好的函数关系,可用来评价含油性.     

频率域复电阻率数学模型研究

应用电阻和电容网络模型来模拟电极发射法交变电场岩石阻抗，根据电化学理论，给出每个电子元件的数学表达式，使网络模型与地层参数（孔隙度，地层水矿化度，阳离子交换量和含水饱和度）联系起来，从而使网络模型转换成用地层参数描述的数学模型，然后，进行数学模型计算结果与岩样实验数据拟合，确定了数学模型中的待定系数，再应用阿尔奇公式求出复电阻率，这样，该数学模型说较好地描述了岩石的复电阻率的响应特性。     

吐哈油田注水驱油实验和数值模拟研究

吐哈油田具有低孔隙度、低渗透率、低矿化度储层特征,其含水饱和度大于50%时,电阻率随含水饱和度增大而增大。室内岩心注水驱油实验表明,注入水矿化度与原始地层总矿化度相当时,电阻率随含水饱和度升高而降低;注入水矿化度小于原始地层水矿化度,电阻率随含水饱和度升高而不再单调下降,出现U形曲线。建立水淹层含水饱和度计算模型,结合过套管地层电阻率,经过多次迭代计算,可求得套后地层含水饱和度和套后地层含油饱和度。实际应用中,综合分析确定水淹阶段及混合水电阻率,结合阿尔奇公式,用U形曲线迭代方法寻找最优的含水饱和度值。     

低频下岩石的电学模型和介电频散的关系

苏庆新．低频下岩石的电学模型和介电频散的关系．测井技术,１９９９,２３（２）：１２７～１３２在低频段（１００Ｈｚ～１０ＭＨｚ）应用两电极法测量的岩样,在不同含水饱和度和地层水矿化度下的电阻抗和电纳均存在着明显的频散现象。实验表明,岩石阻抗或导纳是岩石组成成分物性参数及电性参数的非线性函数。在低频下应用常规导电模型由阻抗或导纳测量值计算出的岩石电导率和介电常数,可出现异常值。根据岩石的导电和极化机理,给出一个含水岩石的电学模型,可较好地解释和描述岩石的介电频散现象。     

基于矿物组分模型的阳离子交换容量评价新方法

阳离子交换容量(Qv)是Waxman-Smits模型的关键参数,利用常规测井求准Qv是岩石物理分析家一直探讨的热点.在充分利用测井曲线和全岩矿物衍射、黏土矿物衍射岩心分析资料的基础上,提出了基于矿物组分模型求解各种黏土矿物含量的新方法,与衍射岩心分析结果一致;结合各种黏土矿物的岩石阳离子交换能力(CEC)值,可求得地层总的CEC值,继而可以求得Qv曲线,结果与阳离子交换能力实验相吻合;在低电阻率层段利用Waxman-Smits模型计算的含油饱和度比Archie公式更加合理.     

介电实验测量与饱和度模型建立及应用

低孔隙度低渗透率储层的孔隙结构比较复杂,当地层水矿化度未知时,难以利用电阻率区分流体性质。介电测井仪器可以测量地层的介电常数,利用含不同流体的地层介电常数之间的差异可以较好地区分地层的含流体性质。基于介电实验以及介电频散分析,建立与ADT阵列介电测井仪器测量频率匹配的2种饱和度解释模型——仿Archie公式和体积模型,应用于近平衡钻井的A井ADT测井资料处理,通过与岩心实验测量及核磁共振束缚水饱和度对等处理结果的对比分析,证实了所建立饱和度模型及实验参数的可靠性。     

影响阿尔奇参数测定的因素

通过岩石电阻率实验获得阿尔奇参数,并结合测井资料计算油气储层含油饱和度一直是油气层划分、储量计算最有效的方法,而准确测定阿尔奇参数是这一方法的关键。利用密闭取心井岩心,通过常温常压条件下岩心电阻率测试实验,详细阐述了测量岩心电阻时,岩心与电极耦合以及孔隙度分布对阿尔奇参数的影响,提出了实验改进方法,消除了影响因素,并获得了非常好的实验测试结果。同时,与密闭取心井实测含水饱和度进行了对比,符合程度很高。