新方法测量电阻增大率实验工艺研究

摘要：就新方法测量电阻增大率开展实验研究的可行性以及理论依据进行了论述。通过增饱和实验获得了较满意的测试结果，并与常规的气驱法做了对比和分析。实验表明该方法操作简单、经济实用，尤其适合低孔低渗等致密岩心的测量。

关键词：测量电阻增大率　新方法　实验工艺

中图分类号：TMl　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)09-018-02

1、问题的提出

实验室电阻增大率测量是借助气驱、油驱、离心等方法使得岩心含水饱和度从100％逐步递减后测量得到的。而电阻的测量是通过对岩心两端施加一定频率、一定的电压，根据欧姆定律计算得到的岩心两端的电阻值。目前，国内外对于实验室岩心电阻测量基本是一致的，针对不同的含水饱和度，能否找到其他途径昵?

常规的气驱法是用含一定压力的气体为动力，通过饱和地层水的岩心，气体驱替岩心中饱和的可动水，然后再逐步增加流动气体的压力，最终可使岩心达到束缚水状态。气驱法测量时间短，适用与孔隙连通性好且孔、渗值较大的岩心。由于气驱法的局限性，可用油代替流动的气体来驱替岩心中的可动水。它可模拟地层温度及压力条件，但时间长，而且由于测量电极极易受油污染造成接触电阻增大，从而导致测量值偏大。另外，压力过大会造成岩心孔隙结构的改变和破坏。离心法也存在一定的局限性，它类似与气驱，都是通过气体驱赶岩心中的可动水。离心后的样品的含可动水的不均匀性分布以及气体水分的增发都会不同程度影响饱和度指数的测量。以上几种方法对于孔隙连通较差的低孔、低渗的岩心均不理想，有时甚至是无能为力的。能否寻找一种简便、适用且能提高测试准确性，从而提供有效的解释参数的新的测试方法呢?为此，我们开展了这项实验工艺研究。

2、理论依据

地层是由岩石骨架和孔隙(含裂缝及充填物)构成的较复杂的几何结构。这里我们认为岩石的骨架、空气、油均为非导体物质。在实际地层孔隙中，岩石并非完全由盐水饱和，孔隙中还含有油和气，油和气是不导电的，由于非导电物质气体的渗入并占据岩心一定的孔隙后，它们的存在将减小电流的通道面积和增加电流长度，增加了岩石的电阻率。由于岩石中不完全含水时使岩石电阻率增加的现象我们用岩石电阻增大率表示：即：I=Rt／Ro　(1-1)

电阻增大率I也是含水饱和度Sw的函数。其函数关系式为：I=b*Sw　(1－2)

式中：Sw为地层含水饱和度，单位为百分数；Rt为地层电阻率：Ro为100％含水地层电阻率；b为岩性系数，由实验数据统计分析获得：n为饱和度指数，由实验数据统计分析获得。

在双对数坐标上，I与Sw的关系曲线为直线。若将常规的气驱法改变成逆向的增加含水饱和度测量法，即使得岩心由干样品逐渐过渡到高含水饱和度，直至100％含水饱和度，同样可以根据实验数据得到所需的I值。

电管束理论认为：岩石的孔隙结构是由无穷多的并列毛管组成的。通过自然浸泡的方法，让烘干后的岩心利用其本身毛管表面的吸附作用及润湿性，使其过渡到低含水饱和度，再通过借助一定的手段使岩心由低含水饱和度逐步过渡到高含水饱和度，直至100％含水饱和度。这正是该实验工艺研究得以开展的依据所在。

3、实验工艺的难点和关键

(1)实验初期低含水饱和度的控制：

(2)岩心样品中含可动水在孔隙中的重新分布及自然平衡时间；

(3)低含水饱和度逐步向高含水饱和度直至100％含水饱和度所应采取的相应的措施；

(4)在静置平衡时，针对每个采样点即对每块岩心不同的含水饱和度，如何尽量减少岩心样品的水分蒸发，确保岩心的含水矿化度基本一致。

4、实验结果及分析

孔隙度、渗透率及颗粒密度分析：

从表中可直观地看出：孔隙度和渗透率的分布比较散，其中孔隙度的最大值与最小值相差很大，孔隙度在9.0％－10.0％之间的岩心占据了一半，其它的则分布在3.5(％－8.8(％)和10(％)-15(％)区间；渗透率的分布多集中在0.1(10-3υm2)－0.9(10-3pm2)之间，几乎占了20块岩心的一大半，其余的在10(10-3υm2)－32(10-3υm2)，编号为9的岩心的渗透率为104..8，可见渗透率的最大值与最小值相差更悬殊。通过对该20块岩心的物性分析，我们可以对以下展开的实验研究的结果做进一步地分析和解释。

5、两种方法测量的电阻增大率与含水饱和度关系的对比分析

实验数据分析及测井解释参数的统计分析、研究等工作，是为某地区储层的综合评价和合理开发提供实验依据。当一个地区的实验样品具有一定数量之后，通过统计分析，就会提取出具有地区代表意义的实验结果。实验室的岩芯分析数据是较为准确客观的。它的目的主要有两点：一是研究机理，弄清各种岩电现象的前因后果，把握问题的实质；二是建立解释模型，确定模型参数，为提高解释精度服务。

表1－2为饱和度指数n与φ关系统计结果；表1－3为岩性系数b与φ关系统计结果：表1－4为气驱法与增饱和法得到的电阻增大率I与含水饱和度关系统计结果。表1－5是气驱法测量得到的岩性系数b气和饱和度指数n气与增饱和法测量得到的岩性系数b增和饱和度指数n增。 br>

6、初步认识与结论

虽然我们也做了用油驱法测量电阻增大率，但由于考虑到受油驱测量装置简陋、工艺流程、岩心测试平衡时间难以掌控等测试环节所限，尤其是岩心样品低孔、低渗严重，采用油驱法测量难度大，且与常规的气驱法的可比性不强。这里我们仅对气驱法和增包和法测量做一对比分析。

(1)采用增饱和法测量的最低含水饱和度普遍低于气驱法测量的最低含水饱和度。对于低孔、低渗岩心，以往实验室气驱法测量的最低含水饱和度60％－80％，有的甚至达90％以上，驱替难，测量时间较长，而且需要加大测试的围压和流压，而压力过大或围压和流压控制不当会造成岩心结构的改变和破坏。目前，我们采用增饱和法测量的最低含水饱和度均低于30％(在10％-30％之间)，普遍低于20％，只需常规加压即可测试，操作简便。

(2)通过对比，我们发现：增包和法测量得到的饱和度指数n值除了4块岩心外，较气驱法得到的饱和度指数n、值均有不同程度的下降，其中lO块岩心的n值平均降低0，42，有2块岩心的n值比n值低0.7以上。这恰好印证了气驱法测试的局限性，即对于低孔、低渗岩心，由于需要长时间驱替，岩心端面与测量电极之间的耦合介质会随着气流的运移致使其导电性能降低，亦即接触电阻增加，从而造成最终测量结果偏大，因此拟和后的n也偏大。

(3)表1－5的气驱法和增包和法得到的岩性系数b和饱和度指数n对比数据分析也揭示：增包和法得到的岩性系数b也普遍低于气驱法得到的岩性系数b、(个别岩心除外)，但降低幅度不明显，因为岩性系数b本身的取值接近数值1的缘故。

(4)从岩心系数、饱和度指数与孔隙度的关系曲线可看出：无论是气驱法还是增饱和法测量统计分析后得到的统计参数与孔隙度的关系不明显。这可能由于该批岩心的孔隙度与渗透率的分散性较大也可能与该岩心所在地区地层情况复杂有关。因为少数样品有着相同的渗透率，其孔隙度却相差比较大，而相同的孔隙度，其渗透率亦相差较大，这说明该地区存在着孔隙结构复杂，非均质较严重的现象。由于岩心数目有限，统计分析结果不具备代表性。

需要说明的是：储集层中束缚水饱和度即最低含水饱和度总是有一定的取值的，不可能取零值。因此，实验室测量含水饱和度也应遵循这个原则，并不是含水饱和度测得越低越好。如果测量的含水饱和度低于束缚水饱和度，就意味着岩心的束缚水平衡状态被打破，会造成岩心孔隙内部导电机理的改变，这样测得的含水饱和度也就失去了实际意义。此外，由于接触电阻一般随着岩心含水饱和度的增大而减小。在测量时，对应低的含水饱和度的岩心端面和电极的耦合相对高含水饱和度来说要差，势必造成接触电阻偏大。因此，本次实验测得的最低的含水饱和度的测量值没有参与回归(即低于20％的Sw值被忽略)。