专利名称：一种基于网络模拟的多孔介质含水饱和度计算方法
技术领域：
本发明涉及岩石电学性质以及岩石含水饱和度的计算方法，特别是根据岩石电性实验数据和电法测井数据，可对油气藏含水饱和度进行定量计算，是一种地球物理电法测井数据解释方法。
背景技术：
多孔介质广泛存在于自然界以及人类社会中，如天然岩石中的沉积岩、变质岩、火成岩以及人造岩石材料等。油、气、水资源大量蕴藏于地下岩层中，这些资源通常通过地球物理方法探测出以及进行资源量评估，其中最广泛采用的方法是通过电法测井技术结合岩石物理实验进行含油气饱和度评价，该方法应用于油气藏勘探、开发的各个阶段。据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5385-2007《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法》，对岩样进行选取、制备，以及测量岩样的孔隙度和进行岩样电阻率实验测量。实验结果通过阿尔奇公式进行拟合，得到4个岩电参数——a，b，m，n。阿尔奇公式如下
R. aF = -^ = -T
(1)
3/ = ^
… (2)式中，a——与岩性有关的岩性系数；m——胶结指数，与岩石胶结情况和孔隙结构有关的指数；b——与岩性有关的系数；η——饱和度指数；Sw——多孔介质含水饱和度，小数；Φ——岩石孔隙度；Rt——岩样部分为地层水饱和时的视电阻率，单位为欧姆米(Ω ·πι)；Rw——地层水电阻率，单位为欧姆米(Ω ·πι)；F——地层因素，与地层水电阻率无关；I——电阻增大系数；R0——岩样完全为地层水饱和时的电阻率，单位为欧姆米(Ω · m)。联立式(1)和式O)，可以得到多孔介质含水饱和度的计算公式为S = ,
.'-2,，—. ,(3)将4个岩电参数(a，b，m, η)代入式(3)可以求出储集层的含水饱和度。分析原计算方法存在的问题对阿尔奇公式的争论由来已久，主要存在两种观点 第一种观点认为阿尔奇公式只是一个经验公式，是对岩石电性与含水饱和度关系的经验拟合；第二种观点认为阿尔奇公式中各参数是有物理意义的，其中a，b两个参数反应了岩石的孔隙结构。以下对这两种观点分别进行分析。对于第一种观点，实际上越来越多的实验显示出I-Sw曲线在双对数坐标下并非一条直线，即所谓的“非阿尔奇”现象。这使得阿尔奇公式拟合结果的精度会受到严重影响，这时采用该方法计算出的含水饱和度会与实际结果相去甚远。对于第二种观点，当含水饱和度SwS 100%时，岩石的视电阻率Rt = Rtl，但是根据公式(2)，此时岩石的视电阻率Rt = bIV这是不正确的，对于公式(I)也同样存在类似问题，即当孔隙度等于I时(此时可以看作是一个水的容器)，地层水电阻率为aRw，而不是 K。显然，原计算公式存在逻辑上的错误。除此之外，在阿尔奇经验公式基础上提出的许多经验改进式都会遇到上述问题。
综上，原计算多孔介质含水饱和度的方法在理论和逻辑上存在缺陷，会导致计算结果误差大。发明内容
本发明的目的在于提供一种基于网络模拟的多孔介质含水饱和度计算方法，通过该方法可得到正确、可靠的计算结果、认识和结论，完善了地球物理电法测井的解释方法， 弥补和解决了现有技术中多孔介质电学性质的理论认识以及多孔介质含水饱和度计算方法上的不足。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
多孔介质含水饱和度计算公式如下
据文献(Y. Bernab6 等人 Pore connectivity, permeability, and electrical formation factor A new model and comparison to experimental data. Journal of Geophysical Research, 2011, doi :10. 1029/2011 JB008543)，多孔介质完全为地层水饱和时的电阻率为
权利要求
1.一种基于网络模拟的多孔介质含水饱和度计算方法，依次包括以下步骤(1)将选取的岩样切割为A段、B段、C段，对A段岩样进行岩石电阻率实验，得到I-Sw 数据和毛管压力曲线，对B段进行岩样润湿性测量，对C段进行铸体薄片分析，得到二维空间下多孔介质的平均配位数Zai ；(2)计算地层因素F;(3)计算岩石孔隙半径的归一化标准偏差σ^ ；(4)计算平均配位数ζ；(5)建立多孔介质逾渗网络模型并计算参数a'；(6)确定a'的数值大小；(7)计算含水饱和度Sw。
2.如权利要求1所述的多孔介质含水饱和度计算方法，其特征在于，所述步骤(2)采用如下公式计算地层因素F:F = φ-"1式中m——胶结指数， Φ——岩石孔隙度。
3.如权利要求1所述的多孔介质含水饱和度计算方法，其特征在于，所述步骤C3)计算岩石孔隙半径的归一化标准偏差ο ^包括根据毛管压力曲线，分析岩样的孔隙半径分布并计算其孔隙半径的标准偏差σ和平均孔隙半径<r>，通过下式计算得到ο"σOy =-. < r > o
4.如权利要求1所述的多孔介质含水饱和度计算方法，其特征在于，所述步骤(4)计算平均配位数ζ包括当多孔介质颗粒疏松或颗粒较均勻或孔隙度较大时ζ = ^2d，其他情况Z 1· 7 Z 2D ο
5.如权利要求1所述的多孔介质含水饱和度计算方法，其特征在于，所述步骤( 建立多孔介质逾渗网络模型并计算参数a'包括根据得到的ζ和Qp建立平均配位数为ζ和孔隙半径的归一化标准偏差为ο ^的逾渗网络模型，根据岩石润湿性，通过侵入逾渗算法模拟不同润湿条件下的油或气驱替水的过程，得到不同Sw下的、Zw，根据下式计算a'， 从而得到31 、or‘、zw、a' , (Sw)aVa'或 l/[a' (Sw)1'5]数据表I. \ t - - - ‘ ‘ 13 **-‘ 1 ~ 13 “-“^ ‘ --^―τ ι c “-… 一-“I:.. - ι式中Y—与孔隙半径分布有关的系数，Y'—与地层水在孔隙空间的分布有关的系数，σ r——多孔介质孔隙半径的归一化标准偏差，Or'——地层水所占据孔隙半径的归一化标准偏差，Z—平均配位数，用以描述孔隙连通性，Zc—临界配位数，三维孔隙空间中z。= 1. 5，Zw——地层水配位数，用于描述孔隙空间中地层水的连通性。
6.如权利要求1所述的多孔介质含水饱和度计算方法，其特征在于，所述步骤(6)确定 a'的数值大小包括通过下式计算岩石的(Sw)°_5/V或l/[a' (Sw)15]:水湿条件下，
7.如权利要求I所述的多孔介质含水饱和度计算方法，其特征在于，所述步骤(7)中将 a'、F、Rw、Rt代入下式计算出含水饱和度Sw 当多孔介质亲水时，
全文摘要
本发明涉及一种基于网络模拟的多孔介质含水饱和度计算方法，依次包括以下步骤(1)将选取的岩样切割为三段，A段用于岩石电性实验，B段用于润湿性测量，C段用于铸体薄片分析；(2)计算地层因素F；(3)计算岩石孔隙半径的归一化标准偏差σr；(4)计算平均配位数z；(5)建立多孔介质逾渗网络模型并计算参数a′；(6)确定a′的数值大小；(7)计算含水饱和度Sw。本发明除进行岩石电性实验，还需通过毛管压力曲线、铸体薄片，分析和计算多孔介质的平均配位数z和孔隙半径的归一化标准偏差σr，并使用到网络模拟技术，因而本发明的计算结果更为真实可靠，为储集层含水饱和度的准确定量计算提供了依据和手段。
文档编号G01V3/18GK102540265SQ20111043414
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者唐雁冰, 李闽, 王念喜 申请人:西南石油大学