一种基于岩电实验数据的岩石润湿性识别方法及装置与流程

本发明涉及石油测井解释领域，具体为一种基于岩电实验数据的岩石润湿性识别方法及装置。

背景技术：

岩石固体分子与孔隙中流体分子之间相互作用力具有不同的形式和作用范围，结果导致岩石固体与流体之间具有不同的接触方式，这个不同的接触方式就是岩石的润湿性。因此，岩石的润湿性是岩石本身具有的一种物理特征，这种物理特征与岩石中固体颗粒分子与流体分子之间的相互作用力有关，润湿性又会对岩石的导电路径产生影响，形成不同的导电特征。岩石的润湿性分为水润湿、混合润湿和油润湿三种。

岩样岩电实验是常规岩心分析的基础数据，可以用于确定岩石的导电性和岩样饱和度之间的关系。但针对已经测量的岩电分析数据，几乎所有的研究人员，都只做了简单的线性拟合，得到archie公式的参数，包括archie本人在内也都是如此处理的。在简单储层条件下，虽然简单的线性拟合也可以反映储层的基本特征。但是，越来越多的研究证明，简单的线性拟合只是提取了岩电实验数据中的有限信息，并且随着油气储层特征的日益复杂化，岩石的润湿性，岩石的泥质含量等因素对岩石导电性的影响变得越来越重要，岩石不同的润湿性特征，可能对岩石的导电性产生影响，并导致岩样的含油饱和度计算误差，甚至直接导致产层和非产层的识别困难。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于岩电实验数据的岩石润湿性识别方法及装置，通过岩电数据中包含的导电特征，提取岩石的润湿性特征，并形成考虑岩石润湿性的饱和度计算方程，提高含油饱和度的计算精度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于岩电实验数据的岩石润湿性识别方法，包括如下步骤，

步骤1，根据岩芯样品的岩电实验数据，得到电阻增大系数i和对应的岩样含水饱和度sw，并将其形成一组岩电数据；

步骤2，对每一组岩电数据中的电阻增大系数i和对应的岩样含水饱和度sw分别取对数，将取对数后的数据做线性拟合和3次多项式拟合，得到电阻增大系数的线性拟合方程和3次多项式拟合方程；

步骤3，将岩电实验数据、线性拟合方程和3次多项式拟合方程，分别绘制到i-sw均取对数的坐标系中，其中，纵坐标为无量纲的电阻增大系数i，无量纲，横坐标为无量纲的含水饱和度sw；根据最低实验饱和度值，向低饱和度方向外延，得到低饱和度以外的外延区域；在低饱和度以外的外延区域，根据线性拟合方程和3次方拟合方程，分别计算电阻增大系数；

步骤4，计算饱和度低值外延区域中由两个方程得到的电阻增大系数差值；差值大于零则岩芯样品对应为水润湿岩石，差值在等于零则岩芯样品对应为混合润湿岩石，差值小于零则岩芯样品对应为油润湿岩石。

优选的，步骤1的具体步骤如下，

根据岩芯样品的岩电实验数据，得到岩样完全饱和盐水的电阻率ro、指定含油饱和度下岩样的电阻率rt和对应的岩样含水饱和度sw，通过下式得到电阻增大系数i，

将电阻增大系数i和对应的岩样含水饱和度sw形成一组岩电数据。

进一步，步骤1中，使用岩电实验分析方法，对岩样进行抽真空加压饱和，得到岩样完全饱和盐水的电阻率ro。

再进一步，步骤1中，用实验模拟油逐点驱替岩心中的盐水至束缚水状态，记录每个驱替点下被驱替出的盐水体积，计算每个驱替点下岩心含水饱和度sw，并测量每个驱替点下岩心的电阻率，即为对应的指定含油饱和度下岩样的电阻率rt；所述的实验模拟油的粘度与岩样对应的储层油粘度相同。

优选的，步骤2中，得到电阻增大系数的线性拟合方程和3次多项式拟合方程如下，

其中，i，sw分别是同组岩电数据中的电阻增大系数和含水饱和度；a0，a1，a2，a3分别是拟合系数。

优选的，步骤4中，当差值在正负0.05的范围内等于零，则岩芯样品对应为混合润湿岩石。

一种基于岩电实验数据的岩石润湿性识别装置，包括：

数据处理装置，根据岩芯样品的岩电实验数据，得到电阻增大系数i和对应的岩样含水饱和度sw，并将其形成一组岩电数据；

拟合装置，对每一组岩电数据中的电阻增大系数i和对应的岩样含水饱和度sw分别取对数，将取对数后的数据做线性拟合和3次多项式拟合，得到电阻增大系数的线性拟合方程和3次多项式拟合方程；

绘制计算装置，将岩电实验数据、线性拟合方程和3次多项式拟合方程，分别绘制到i-sw均取对数的坐标系中，其中，纵坐标为无量纲的电阻增大系数i，无量纲，横坐标为无量纲的含水饱和度sw；根据最低实验饱和度值，向低饱和度方向外延，得到低饱和度以外的外延区域；在低饱和度以外的外延区域，根据线性拟合方程和3次方拟合方程，分别计算电阻增大系数；

差值判断装置，计算饱和度低值外延区域中由两个方程得到的电阻增大系数差值；差值大于零则岩芯样品对应为水润湿岩石，差值在等于零则岩芯样品对应为混合润湿岩石，差值小于零则岩芯样品对应为油润湿岩石。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明根据岩电实验数据，形成了判断岩石润湿性的实用方法。这个方法不需要增加实验时间和费用，实现了岩电实验数据的信息的充分挖掘。本发明所述方法根据润湿性会对岩石导电性产生相应的特征，通过数据处理进行特征提取，得到岩石润湿性的信息，并通过步骤2形成了考虑岩石润湿性的饱和度计算方程。直线是曲线的特殊形式，也就是一种近似；另外，就物理机制而言，经典archie公式未能考虑润湿性对岩石导电性的影响，本发明考虑岩石润湿性对导电性的影响，根据这个饱和度方程计算含油饱和度，可望提高储层含油饱和度的计算精度。

附图说明

图1为本发明实例所述方法的饱和度低值外延区域示意图。

图2为本发明实例所述方法的电阻增大系数差异判断的油润湿岩石。

图3为本发明实例所述方法的电阻增大系数差异判断的水润湿岩石。

图4为本发明实例所述方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供了一种基于岩电实验数据的岩石润湿性识别方法，并形成考虑岩石润湿性的饱和度计算公式。通过对于岩电实验数据作深入分析，提取了岩石的润湿性信息。以及考虑岩石润湿性的饱和度计算方程。不增加实验分析成本，提高了岩样饱和度的计算精度。在测井储层评价中，可望提高测井计算含油饱和度的精度。所述方法的完整内容包括岩电实验测试和数据处理分析两个部分。

岩电实验测试的内容包括，分别测量研究岩样在完全饱和盐水和不同含油饱和度下的电阻率，得到岩石电阻增大系数和饱和度数据，并对电阻增大系数和含油饱和度取对数。

数据处理分析的内容包括，对取完对数以后的电阻率增大系数和饱和度数据，分别作线性拟合和3次多项式拟合，得到电阻增大系数的线性计算方程和3次多项式计算方程。在最低测试饱和度以外的低值外延区域，分别使用线性线性方程和3次多项式方程计算岩样的电阻增大系数，并计算这两个电阻增大系数之间的差值。差值大于零，水润湿；差值位于零值附近，电阻增大系数的差值在[-0.05,0.05]范围之内，混合润湿；差值小于零，油润湿。然后，将岩电数据的判别结果与实测的岩样润湿性指数进行对比，确定所述方法的判别岩石润湿性的可靠性；即根据简单archie公式(线性关系)与多项式岩电关系计算得到电阻增大系数之间的差值大小和差值的符号，判断本发明所述岩石润湿性的方法可靠性。

本发明实施的目的是提高根据岩电实验数据，提取岩样的润湿性信息。其中的关键内容包括3点。

1.对同一批的岩电实验数据，做线性拟合和三次多项式拟合；

2.根据最低的含水饱和度测量数值，确定含水饱和度的低值外延区；

3.在含水饱和度的低值外延区，计算线性拟合方程和3次多项式拟合方程的电阻增大系数，根据电阻增大系数在同一饱和度下的差值，判断岩石的润湿性。

图4为本发明的实施流程图，主要内容包括如下步骤：

步骤1，对实验的岩芯样品，进行抽真空，盐水饱和，测量岩石的电阻率，这个电阻率是r0；

步骤2，用油样驱替盐水，记录不同含油饱和度的岩石电阻率rt和对应的含水饱和度sw；

步骤3，根据方程(1)，计算岩石的电阻增大系数i，对电阻增大系数i和含水饱和度sw均取对数；

其中，i，电阻增大系数，无量纲；

rt，指定含油饱和度下，岩石的电阻率；ω·m；

ro，岩石完全饱和盐水的电阻率，ω·m。

sw是岩样的含水饱和度，小数。

步骤4，对取对数以后的电阻增大系数和含水饱和度，分别作线性拟合和3次多项式拟合，得到计算电阻增大系数的线性拟合方程和3次多项式拟合方程。

logi＝a0+a1logsw

logi＝a0+a1logsw+a2log²sw+a3log³sw(2)

其中，i，sw分别是电阻增大系数和含水饱和度；无量纲；a0，a1，a2，a3分别是拟合系数。

步骤5，将岩电实验数据、线性拟合方程和3次多项式拟合方程，分别添加到i-sw均取对数的坐标系中，如图1所示。根据最低实验饱和度值，向低饱和度方向外延，得到低饱和度以外的外延区域。在最低含水饱和度的低值外延区间，计算线性拟合方程与3次多项式拟合方程的电阻增大系数。计算这两个电阻增大系数的差值，如方程(6)所示，差值大于零(>0.05)、位于零值附近([-0.05,0.05])和小于零(<-0.05)，分别对应于水润湿岩石、混合润湿岩石和油润湿岩石。

il-it＞0，水润湿

il-it≈0，混合润湿

il-it＜0，油润湿(3)

il，it分别是线性拟合方程和3次多项式拟合方程计算的电阻增大系数。

最后为了验证本发明所述方法的可靠性和有效性，可以将根据电阻增大系数差值确定的岩样润湿性，与岩样实测润湿性指数比较，确定该项发明方法的应用效果。

如下的表1为本发明实施例的实用数据，应用这些数据，可以确定步骤4中的方程参数；具体如下。

表2岩心编号及饱和度数据

本发明的实施案例采用岩电测量技术，实验仪器采用“成都市完井岩电实验技术中心公司的scms-yd型柱塞样岩心实验系统”进行岩心油驱水岩电实验，测试标准：sy/t5385-2007《岩石电阻率参数实验室测量及计算方法》；“油藏岩石润湿性测定装置”进行岩心自吸法润湿性测定，测试标准：sy/t5153—2007《油藏岩石润湿性测定方法》。数据分析采用常规的最小二乘法进行数据拟合。

本发明的实施案例，取得10块岩心的岩电实验数据，在对数据进行线性拟合和3次多项式拟合以后，得到了电阻增大系数的线性方程和3次多项式方程。根据电阻增大系数线性方程和3次多项式方程，计算电阻增大系数，并根据电阻增大系数的差，判断岩石的润湿性。

本次案例的实施流程是：

第1步，采用sy/t5153—2007《油藏岩石润湿性测定方法》标准中描述的自吸法，对岩心进行润湿性测定。

第2步，润湿性测定完成后，对岩心进行预处理：包括洗油，洗盐，烘干等。

第3步，测量岩心的气孔隙度、渗透率。

第4步，配置饱和岩心的盐水，本次饱和岩心的盐水矿化度浓度为80000mg/l。

第5步，对岩心进行抽真空加压饱和。

第6步，测量岩心饱和状态的电阻率r0。

第7步，用与储层油粘度一致的实验模拟油逐点驱替岩心中的盐水至束缚水状态，记录每个驱替点下被驱替出的盐水体积，计算每个驱替点下岩心含水饱和度，并测量每个驱替点下岩心的电阻率rt。

第8步，用方程(1)计算岩心不同含水饱和度下的电阻增大系数i，与相应的含水饱和度sw形成一组岩电数据。

第9步，把电阻增大系数i和含水饱和度sw取对数。对取对数以后的数据，分别进行线性拟合和3次多项式拟合，得到电阻增大系数的线性计算方程和3次多项式计算方程(2)。

logi＝a0+a1logsw

logi＝a0+a1logsw+a2log²sw+a3log³sw(2)

第7步，在最低含水饱和度的低值外延区间，如图2和图3所示，采用该区间的方程，分别计算线性拟合方程与3次多项式拟合方程的电阻增大系数，并计算这两个电阻增大系数的差值。差值大于零(>0.05)，位于零值附近([-0.05,0.05])和小于零(<-0.05)，分别对应于水润湿岩石，混合润湿岩石和油润湿岩石(3)。

il-it＞0，水润湿

il-it≈0，混合润湿

il-it＜0，油润湿(8)

如表2所是，将根据电阻增大系数差值确定的岩样润湿性，与岩样实测润湿性指数比较，确定该项发明方法的应用效果。

表2岩电数据判断润湿性对照表

本发明的实施案例选用某油田的15块真实岩心(表2，部分)。本发明的技术实施计算结果表明，如表2、图2和图3所示，考虑岩石的润湿性，可以区分导电性的变化与是润湿性因素，还是孔隙的流体因素。提高饱和度计算精度的核心基础是，识别孔隙流体对电阻率的影响，剔除非流体因素(例如，岩石润湿性对岩石电阻率的影响)。本发明首先，使用曲线形式的岩电方程，考虑了非流体因素导致的岩石电阻率变化，可以提高流体饱和度的计算精度；其次，充分挖掘岩电实验数据包含的信息，提供了一种岩石润湿性的定性判断方法。在缺乏岩石润湿性实验数据的时候，这个本发明方法可以提供一种岩石润湿性的参考信息。

本发明还提供一种基于岩电实验数据的岩石润湿性识别装置，包括：

数据处理装置，根据岩芯样品的岩电实验数据，得到电阻增大系数i和对应的岩样含水饱和度sw，并将其形成一组岩电数据；

拟合装置，对每一组岩电数据中的电阻增大系数i和对应的岩样含水饱和度sw分别取对数，将取对数后的数据做线性拟合和3次多项式拟合，得到电阻增大系数的线性拟合方程和3次多项式拟合方程；

绘制计算装置，将岩电实验数据、线性拟合方程和3次多项式拟合方程，分别绘制到i-sw均取对数的坐标系中，其中，纵坐标为无量纲的电阻增大系数i，无量纲，横坐标为无量纲的含水饱和度sw；根据最低实验饱和度值，向低饱和度方向外延，得到低饱和度以外的外延区域；在低饱和度以外的外延区域，根据线性拟合方程和3次方拟合方程，分别计算电阻增大系数；

差值判断装置，计算饱和度低值外延区域中由两个方程得到的电阻增大系数差值；差值大于零则岩芯样品对应为水润湿岩石，差值在等于零则岩芯样品对应为混合润湿岩石，差值小于零则岩芯样品对应为油润湿岩石。