TheElectricalResistivityLogasanAidin DeterminingSomeReservoirCharacteristics电阻率测井在确定某些储层特性中的作用G.E.Archie *（Dallas 会议,1941 年 10 月）李海鹏译摘要：电阻率测井在确定储层特性中的作用很大程度上取决于以下4点：（1）地层真 电阻率测定的准确程度;；（2）联系地层电阻率和地层储积特性的数据的广度和精度；（3） 有关原生水或地层水电导率的资料的有无;；（4）对岩相在目的层纵向和横向发生的变化在 地质方面了解的程度，尤其是可能对储集层电学性质发生影响的那些变化文中将给出一些 实例，说明电阻率测井对于解决有关油气储集层的某些问题所起的作用从现有资料看，在 较为复杂的情况下运用文中所提方法时，必须小心谨慎应该记住，文中所提出的公式并不 是准确的，它们只代表一种近似的关系然而，我们相信，在有利的条件下，应用它们所带 来的误差是在可允许的范围之内0引言在对油气开采井所钻地层进行对比和提供储集层所含液体性质的指示方面，电法测井得 到了广泛的、定性的应用然而，由于多方面的因素可能会掩盖电测井所取得数据的重要性， 故其在定量方面的应用受到了限制。
这些因素包括钻孔直径，井中泥浆的电阻率，泥浆滤液 侵入地层所带来的影响，所记录的地层厚度与电极距的关系，地层的各向异性特性，原生水 的矿化度或导电率，最后，或许是最重要的一点一一缺乏指示原地地层电阻率及其岩性和其 中流体特性的关系的数据在墨西哥湾我们发现井径的大小和泥浆的电阻率通常是无关紧要的，除非地层电阻率特 别高或泥浆电阻率特别低幸运的是，对于较高电阻率的地层，其电阻率的准确值并不重要 低电阻率的泥浆较为罕见，但遇到此种情况是，可以采用替换泥浆地方法来消除影响根据*德克萨斯，休斯顿，壳牌石油公司英文初稿日期为1941年9月27日；同年12月8日修改初稿发 表于 1942 年一月的 Petroleum Technology 杂志现有的先进的控制泥浆的技术，可以使泥浆滤液侵入到砂岩中程度最小，故而提高了电测井 的可靠性电极距对所记录的岩层厚度的影响通常可以校正去除，或可以在处理资料时加以 考虑，以便得到对真实电阻率的一种可接受的近似随着油田的开发逐步加强了对岩性剖面 的了解，电测井所提供的电阻率值的作用也越来越大，最终可以提供可靠的解释不同生产 层原生水的矿化度以及其电导率，可以用通常的采样方法测量得足够准确。
由电测井记录的生产层位的电阻率的重要性，至少就目前而言，，主要取决于在实验室 建立的一种储集层的某些物理性质和所谓的“地层因素”之间的经验关系的适用性在此需 要强调的是大量的、具体的关于地层物性和其电法测量之间依赖关系的实验室研究对于处理 储层液体的问题提供了可靠的依据本文的目的就是提供这些实验室数据的一部分，并对它 们应用于电测井定量研究提出建议本文并不试图讨论个别电阻率曲线和它们的应用对于 干扰因素(井孔、地层厚度、侵入带)只作简短的讨论，目的是为了显示一些特例，在这些特 例中这些因素不至于影响观测到的视电阻率的可用性1孔隙饱和含盐水情况下砂岩的电阻率对于孔隙完全被水充填的地层电阻率的研究，在利用电测井探测油气的过程中具有根本 的重要性除非这个数值已知，否则由于油和气的存在而导致的电阻率的增加就无从确定在实验室中对从不同砂岩层中钻取的大量的含盐水岩样的电阻率进行了测定;这些岩样 孔隙度为10 %〜40 %充填孔隙的电解质的矿化度为20,000〜100,000 mg/ L (NaCl)在上 述孔隙度和矿化度的范围内,有下式成立：Ro=FRw [1]式中,R0为全部孔隙被盐水充填的砂岩的电阻率；Rw为盐水的电阻率；F为地层电阻 率因素。
在图1及图2表示被测岩样的F对渗透率和孔隙度的依赖关系图1中的数据是从胶 结的砂岩岩样中测出的，其胶结物质是由不同数量的钙质和硅质构成的岩样中，平行于和 垂直于层理面的渗透率基本一致所有的岩样都取自墨西哥湾沿岸地区的生产层所采用的 岩样取自下列油田：得克萨斯州的Southeast Premont、Tom Graham、Big Dome-Hardin、 Magnet-Wit hers和Sheridan油田以及路易斯安那的La Pice和Happytown油田图2所示 的数据是从相差较大的岩样中取得的它们的渗透率远小于图1中的岩样，而孔隙度却在 大致相同的范围内变化这些岩样取自路易斯安那Bellevue地区的Nacatoch砂岩从图1及图2中可以看出，地层电阻率因子F是地层类型和岩性的函数，并随其他特征的变化而变化，例如以孔隙度和渗透率图中所示拟合曲线代表着一种F与渗透率及孔隙度 合理的关系，但其中的许多数据点较为离散因此，对某个特定岩样进行的单独测量所得结 果可以与拟合线相距甚远对于图中所示的F对渗透率的关系，这一点尤为明显进一步观 测表明，虽然两组数据取自岩性相差甚远的岩样,F随孔隙度的变化关系较为一致，但其随渗 透率的变化趋势就不明显。
显然这2种关系不能等同对待因为众所周知，并没有一个适用 于所有砂岩的渗透率对孔隙度的关系仔细研究这些数据，以目前的研究水平来看，图中所 示的地层电阻率因素对孔隙度的关系可以接受，而不必担心其精确度这样，知道了所涉及 砂岩的孔隙度，就可以给出F的一个相当好的估计值，根据以下的经验公式：F=0 m[2]或者根据公式1可得夫0=夫卬0 — m[3]其中为砂岩的孔隙度（不以百分数表示），而m为双对数坐标上的代表F与孔隙度关 图2 路易斯安那Bellevue地区的Nacatoch砂岩地层电阻率因素对孔隙度和渗透率 的依赖关系（渗透率小于0.1 mD1的点未被记录）系直线的斜率地层电阻率因素 地层电阻率因素S IQ 50 100 500 1000 5000 0.10 030渗透率，毫达西 孔隙度图1墨西哥湾沿岸胶结砂岩岩心地层电阻率因素对孔隙度和渗透率的依赖关系渗透率，毫达西孔隙度从对很多组数据的研究来看，m的值在胶结砂岩中的变化范围在1.8到2.0之间对于 尚未固结的砂岩，m的值在1.3左右由此可以推断墨西哥湾沿岸的部分胶结或松散胶结的 砂岩，其m至在1.3到2之间2部分孔隙饱含盐水，剩余部分饱含油/气时的地层电阻率很多研究者-诸如Martin, Jakosky, Wyckoff, Leverett》对于由于砂岩孔隙含水百分 比的不同而导致的其电阻率变化进行了研究。
这个实验是通过用不同量的绝缘液体来取代水 饱和砂岩孔隙中的导电水的方法实现的图3显示出不同的研究者发现的S（水所占空间占 全部孔隙空间的比率）和R（经过处理后砂岩的电阻率）之间的对数坐标关系，当含水饱和 度低至0.15或0.2时，有以下的近似关系成立：S =（牛）1，或者是 R = R0&[4]，对于纯净的未胶结的砂岩或已胶结的砂岩，n的值大约为2,所以有有以下近似的关系式:蓦［5］，或者根据公式1可得[6],由于在实验室内几乎没有时间来建立和地下储层相同的平衡条件，所以有可能油气的分布与地下井中相差较大，上边所得的公式并不适用于真实的地下情况1非法定计量单位,1 mD = 9187 X10 - 4 u m22参考文献见文章末尾图3 S与^的关系（对数坐标）RR为含油或气砂岩的电阻率;R0为相同砂岩100 %含水时的电阻率;S为含水饱和度图3的图例和数据曲线研究者砂岩类型水的矿化度NaCl g/ L油或气孔隙度（小数）—Wyckoff各种CO2各种_Leverett非胶结大于8油0.40一一MartinM-t n 岩心130油0.2 0 和 0.45 (?)…Jakosky松散大约29油0.23但是，我们依旧怀有信心。
例如，即使非导电相是油或气，公魂4）看来也适用各次 实验中油或气在孔隙中的分布可能互不相同，但是最终的电阻率测量结果却没有明显差别 同时，胶结砂岩类型的变化并未导致地层电阻率因素与孔隙度关系发生明显的变化这表明， 即使在井下油和气在孔隙中的分布不同于在实验室短时间内建立起的分布，公式（4）所表达 的关系依然适用于井下3估计砂岩中液体的含量需要获取基本的电阻率值从前边的讨论中我们可以不难看出需要获取的数据有：（1）所需研究储层砂岩的电阻 率R；（2）相同砂岩含水饱和度为100%时的电阻率R当所有的因素都考虑在内时，R的值可以通过电测井获取如果可以获得在该砂层完全 含水处的电测井曲线的话，乌也可以通过电测井曲线来测出当然了，只有当实验条件与地 层条件完全一致时测出来的才是真值，亦即要求孔隙度与矿化度在水平层位内都一致在一个对于水驱储层当中，或者是原生水与底层水或边缘水直接接触的地层中，整个储 层中的矿化度基本无较大差异，至少对于公式1和4所设定的条件来看也就是说，NaCl矿 化度大于20,000mg/L并且原生水占总量的15%以上时上述公式成立在在开采近于枯竭的储 层中，或者在原生水不与底层水或边缘水直接接触的地层中，需要采取一些特殊手段来测定 原生水的矿化度。
当采用上述方法无法测定^的值时，可以用公式3加以近似，和m的值用岩样分析方 法即可测出，人巧的值可以用常规分析的方法测定4电测井确定储层原生水、孔隙度、及地层水矿化度各测井公司所用的计算视电阻率的公式都是假定点电极处于均质地层中的因此，所记 录的数据必须加以修正，去除掉井孔的影响以及电极距所记录厚度的影响，还需对其他与均 匀介质假定不相符合的条件进行校正考虑一个钻入巨厚均质层的井孔，而且电极距与地层厚度相比较小如果井孔中泥浆的 电阻率与地层的电阻率一致，显然无需对井孔的影响加以校正如果泥浆的电阻率与地层的 电阻率不同，就需要有校正表1显示了不同条件下井孔的存在是如何改变电阻率的测量值 的在墨西哥湾沿岸地区记录到的第3条曲线是长电位电极系曲线这种电极系在通过高电 阻率地层时给出近乎对称的曲线并且其探测深度大在多数情况下，如果泥浆滤液性质恰 当，受侵入的影响相当小表1中的数值是测量电极距供电电极3英尺、其它电极位于无限远的条件下计算出来的表1所给的数值与现场数据符合得很好对比是这样进行的：（1）测量泥岩或其它岩层的岩 样，它们所含液体在取样和提出的过程中不发生变化；（2）测量从含水岩层中取出的孔隙岩 样的电阻率，它们取出后流失的水分再用原来的地层水填回。
在将实验室测量结果同现场测 6量结果进行对比之前，当然要对温度进行校正表1 井眼对无限厚均匀地层视电阻率的影响岩层真电阻率Q・m从测井曲线上读到的视电阻率8 in3井眼15 in井眼在井底温度下井眼中泥浆电阻 率在井底温度下井眼中泥浆电阻 率0.5 Q・ m1.5 Q・ m0.5 Q・ m1.5 Q・ m0.50.50.50.50.5111115655510121111115065655055表2 岩层厚度的影响，没有井眼真电阻率视电阻率在电阻率为1.0 Q・m的巨厚泥岩 体之间的岩层岩层厚度24 ft16 ft8 ft11115553101096202019113 1foot=12inches=0.3048m在高电阻率的地方，校正量是显著的。