岩石能装多少油、油能流多快?一个测得准,一个基本靠估

一层砂岩摆在面前,老板最想知道两件事:这石头里能塞下多少油?这些油又能多痛快地流出来? 前一个问的是储油的"仓库有多大",后一个问的是出油的"门开得有多大"。听着是一回事,其实是井下岩石两副完全不同的脾气——而且,这两笔账好不好算,差得远。

装油的空间,行话叫孔隙度:一块岩石里,孔隙(那些能存东西的空隙)占了多大比例。流油的本事,叫渗透率:流体能多顺畅地从这些孔隙里挤过去。孔隙度大不代表渗透率就高——孔隙再多,要是彼此不连通、喉道又细又堵,油照样出不来。所以这俩得分开算。

一句话先给答案

孔隙度和渗透率,最准的量法都是把岩石取回实验室直接测;可地下几千米不可能段段取心,大部分深度只能靠测井隔着井壁"算"。这一算,两者的命运就分了叉:孔隙度还能算得八九不离十,渗透率却基本没法直接测,多半只能"估"个大概。 一个测得准,一个靠估——这不是仪器不给力,是这两个量的性子本就不一样。

最准的一手:把石头取回来直接测

要论准,谁也比不过岩心。把井下那段岩石完整取上来,送进实验室,孔隙度和渗透率都能直接测。

测孔隙度,常用氦孔隙度仪:氦气分子小、又不跟岩石较劲,让它钻进样品的孔隙里,靠波义耳定律一算气体膨胀前后的压力,就能量出孔隙到底占了多少体积。测渗透率,则把洗净烘干的岩心柱塞进一个密封套筒,一头通气一头测流量,用达西定律反推气体能多快穿过它。

这套办法准是真准,可贵也是真贵:取心要专门下钻、慢慢捞,一口井打几千米,能取上来的往往就那么几段、几米。指望靠取心把整口井每一层都量遍,既烧钱又不现实。于是绝大多数深度,还得靠测井来补。

测井算孔隙度:三条曲线各有各的"脾气"

测井测不了孔隙本身,但它能测一些跟着孔隙度变的物理量,再倒推。经典的有三条,合称"三孔隙度"测井:

• 声波(时差):声音在致密骨架里跑得快、在孔隙流体里磨蹭得慢,时差越大,说明孔隙越多。
• 密度:孔隙里装的流体比岩石骨架轻,同一段岩层测得越"轻",孔隙度往往越高。
• 中子:它盯的是氢——孔隙里的水和油富含氢,氢越多,间接说明孔隙越大。

三条各有各的软肋:声波会被孔隙结构带偏,密度得知道岩石是什么矿物才准,中子一碰上泥质或含气就容易失真。所以实践里常常几条一起上、互相印证。而近些年的核磁共振(NMR)测井更进一步:它直接量孔隙里流体的信号,基本不受骨架岩性影响,被公认为算孔隙度最靠得住的一条。饶是如此,这些也都是"间接推算",精度终究不如岩心直测——只是够用、够密、够便宜。

渗透率:测井里那个"只能估不能测"的量

到了渗透率,麻烦就大了。测井里没有哪条曲线,能像量孔隙度那样直接读出渗透率。 原因不难懂:孔隙度是个静态的"占比",相对好抓;渗透率却是个动态的"通过能力",它取决于孔隙之间连不连通、喉道细不细、路径绕不绕——这些微观的通道,曲线很难隔着井壁看清。

更棘手的是,渗透率的量级跨度极大:从致密岩石到高渗砂岩,能差出好几个数量级。同样的孔隙度,渗透率却可能天差地别。所以测井给渗透率,靠的从来不是"测",而是"估"——用孔隙度和渗透率的经验关系换算,或用核磁的孔隙结构信息去推,再拿岩心刻度去校准这些公式,让估算尽量贴近本地真实。

说到底,渗透率能估得准不准,全押在这套关系建得实不实、岩心刻度做得到不到位上。 这恰恰是储层岩石物理与测井解释真正的功夫:把岩心、核磁、三孔隙度、电阻率这些线索拼成一套自洽的模型,才敢对着一条曲线,给出连老板都信得过的渗透率。单靠一条曲线拍脑袋,那不叫解释,那叫猜。

说到底

回到老板那两个问题:能装多少油——孔隙度,岩心能直测、测井能算准个八九不离十;能流多快——渗透率,岩心还能测,可一旦离开岩心、只剩测井曲线,就基本是"估"而非"测"了。搞清这条界线,不是抠字眼:把估出来的渗透率当成量出来的去用,方案就可能建在沙子上。

孔隙度告诉你仓库多大,渗透率告诉你门开多宽——一个称得准,一个多半只能估准个大概。而让这个"估"尽量靠谱,靠的就是背后那套岩石物理的硬功夫。

想把"从岩心、三孔隙度到核磁,一条条曲线怎么拼成可信的孔隙度、渗透率"这条链看明白? 我们做了份《储层岩石物理建模与测井解释方法体系研究》——公众号后台回复「测井」,拿去看。

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