致密气储层岩石导电机理研究及饱和度评价

Tight gas has become the focus of the field of global unconventional natural gas exploration, quickening the development and utilization of tight gas and other unconventional natural gas is of great strategic significance to the development of China’s natural gas industry and the economic and social operation. The study of rock electrical characteristic and quantitative saturation evaluation method in tight gas reservoir with complicated pore structure is critical to tight gas exploration for improving the accuracy of tight gas reservoir interpretation. Xujiahe group in Sichuan basin and Denglouku group in Songliao basin are taken as example in this project. The experimental data of core X-CT, atomic force microscopy, constant pressure mercury experiment and supporting conventional rock physics experiments are extracted for the study of macroscopic and microcosmic pore structure characterization parameters .and arrangement relationship of pore throat in nanoscale. The method, combining the experimental analysis and numerical simulation based on network model, is used to study the pore radius, pore throat radius, water film thickness, topological characteristics and other factors that affect the rock electrical characteristic in tight gas formation. On this basis, rock conductivity model, combining with the equivalent rock composition theory, of complex pore structure is built, and the rule and determination method for parameters in the model are studied to format a fine logging formation evaluation technology system for tight gas reservoir. The research provides a promoted technical support for tight gas reservoir exploration in China.

致密气已经成为全球非常规天然气勘探的重点领域，加快开发利用致密气等非常规天然气对我国天然气工业的发展和经济社会的运行具有重大战略意义。开展致密气储层复杂孔隙结构岩石导电机理及饱和度定量评价研究，对指导致密气勘探，提高致密气层解释精度具有重要作用。本项目拟以四川盆地须家河组和松辽盆地登娄库组致密气层为例，利用岩心X-CT、原子力显微镜、恒速压汞实验及配套的常规岩石物理实验，提取致密气储层岩石的宏观与微观孔隙结构表征参数并研究岩石纳米尺度的孔喉配置关系；采用实验分析与基于网络模型的数值模拟相结合方法，研究孔隙半径、吼道半径、水膜厚度及孔隙拓扑特征等对致密气储层岩石导电特征的影响规律；在此基础上，结合等效岩石组分理论，建立复杂孔隙结构岩石的导电模型，并研究模型参数的取值规律及确定方法，形成致密气储层测井精细评价技术体系。本项目研究成果可为我国非常规天然气藏进一步勘探开发提供技术保障。

致密气已经成为全球非常规天然气勘探的重点领域，加快开发利用致密气等非常规天然气对我国天然气工业的发展和经济社会的运行具有重大战略意义。开展致密气储层复杂孔隙结构岩石电性特征及饱和度定量评价研究，对指导致密气勘探，提高致密气层解释精度具有重要作用。本项目拟以四川盆地须家河组和松辽盆地登娄库组致密气层为例，首先，基于wang等人的模型，建立了基于有效介质和逾渗理论的电阻率响应模型；模拟了四块亲水砂岩岩样的电阻率增大系数与含水饱和度的理论关系曲线，并分析了润湿性、孔隙拓扑特征、孔隙几何形状以及水膜厚度对岩石电性的影响，同时也进行双孔隙系统下岩石电学性质的模拟研究；根据四块亲水砂岩岩样油驱水电性实验数据，对理论分析的结果进行了验证。其次，建立了高精度的胶结指数m模型，即胶结指数m与有效孔隙度和导电孔隙度差值的线性正相关表达式和导电孔隙度与有效孔隙度的指数表达式；并在等效岩石组分模型的基础上，分析了模型中参数的取值规律，建立了适用于目标区块储层的模型参数确定方法，然后应用高精度胶结指数模型和等效岩石组分模型处理了松辽盆地登楼库组致密气储层井资料，通过与岩心分析的含水饱和度相比较，认为两个模型均改善了致密气储层饱和度的计算精度。最后，提出了一种利用压汞资料计算束缚水饱和度的新方法。将分形理论引入到毛细管模型中，构建了一套适合于亲水岩石的束缚水饱和度模型，在基础上模拟了地层温度和临界孔喉半径（最大驱替力）对储层束缚水饱和度的影响，然后将传统压汞法和新模型应用到四川盆地须家河致密砂岩气层段束缚水饱和度的计算中，并将计算结果与蜡封含水饱和度进行对比分析，结果显示：传统压汞法计算的束缚水饱和度偏高，而新模型计算的结果更接近蜡封含水饱和度，证实新模型可以准确用于致密砂岩气层束缚水饱和度的计算。