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SPWLA2004陈瀚 03162328完全及部分饱和碳酸盐岩的介质混合法则美国康涅狄格州里奇菲尔德,斯价贝谢-道尔研究中心,,,,荷兰代尔夫特理工大学2004年版权,由岩石物理学家和测井分析家协会(SPWLA)及提交作者们共同所有。本文是为在位于荷兰诺德韦克举行的SPWLA第45届年度研讨会上的演讲所做的准备,2004年6月6–9日。摘要电介质电缆测井传统上被用于在冲洗带确定含水孔隙度。在碳酸盐里,冲洗带含水饱和度通常用于退出一个变量“m”插入到阿奇定律以计算未被浸入地层的含水饱和度。使用介质测井技术的优点之一是它们能计算相当独立于盐度的地层水饱和度。然而,在十几个不同的适用混合定律。使用最广泛的混合法则是复折射率测量法(CRIM)。本文中,对大范围的完全和部分饱和心进行一个广泛的研究,来确定最合适的碳酸盐的介质混合法。本研究着重于碳酸盐,由于它们矿物学范围有限,减少了混合法则中的变量数。构建一个新的coaxial-circular介质单元,。这个新单元代表介电研究向前迈出的重要一步,因为早期的设备只能测量薄圆盘或同轴钻孔芯,在控制条件下更难部分浸透。使用新的测量单元,核心通过离心分离可以被部分浸透,到不同油水饱和度。通过测重,及独立的实验室核磁共振测量,对饱和值进行双重检查。在一个从300KHz到3GHz宽频率范围内,测量完全和部分饱和核的介电常数。然后,把核心测量结果与几种混合法则做比较。这些混合法是基于模型的,需要知道成分介电常数的依赖性。我们测试了只包含体积参数作为变量的模型。这些模型是最实用的单频介电测井工具。简介用岩层电阻率测量法估算含烃饱和度,自从石油行业早期就一直被使用,直到现在仍然是一个广泛使用的方法。最常见的关系式是阿奇定律及其各种衍生物。尽管这种方法长期的经验,一些关键问题仍有待解决。最重要的是,如果地层水电阻率未知或者是非常高,传统的电阻率解释方法会失效。此外,形成因素和胶结指数会随着深度而变化,使得很难精确评估精确Sw。介电测量方法为估算含水率提供了一种替代方法。介电测井工具,如EPT,用于测量有效地层介电常数和电导率。地层包括岩石骨架和孔隙流体(通常是碳氢化合物和水)。为了能够从有效介电常数推导出水的容积分率,必须知道成分属性及其混合物的关系(即所谓的混合法则)。本文的目的是,通过从部分饱和碳酸盐中获取的实验数据,测试许多混合法则。这将为碳酸盐岩储层介电测井解释,提供一个更坚实的基础。混合法介电工具测量地层的介电常数ε(ω)=ε'−σ(ω)/iωε0。这里ω是角频率,ε'(ω)和σ'(ω)分别是介电常数和电导率的实部,ε0是真空介电常数。在主体基质中随机分布球形粒子复合物的有效介电常数,其经典混合公式,由克劳-莫索蒂或洛伦兹-洛伦兹混合公式给出:在这里:εeff-复合材料的有效介电常数εb-背景的复介电常数εs-球形夹杂物的复介电常数n0-球形夹杂物的浓度α-球形夹杂物的极化度φ-球形占据的部分体积a-球形夹杂物半径克劳-莫索蒂/洛伦兹-洛伦兹关系式包含和物质分子描述有关的微观量。用极化率表达式替换克劳-莫索蒂混合公式,给出:被称为瑞利混合公式或平均T矩阵近似法(瑞利勋爵,1892年)。这个规则的不同表示也已由麦克斯韦和加内特(1904)开发,并以下述形式给出:对于多组分的复合物(N个组件),我们有以下一般混合公式:这里εa=εb+η(εeff–εb)和η是一个参数,满足0<η<1。设置η=0,我们得到一个混合定律,它有许多名字,平均T矩阵近似法(ATA)、瑞利混合公式,克劳-莫索蒂混合公式,洛伦兹-洛伦兹混合公式,或者麦克斯韦-加内特混合公式:这个模型没有平等地对待主体及夹杂物。有一种替代方法,对称地对待所有相位,被称为有效介质近似法(EMA),相干势准晶近似法(QCA-CP),相干势方法(CPA)或乔菲-科林伽-米尔斯(GKM)混合公式(曾等,1985;科勒和帕帕尼古劳,1981),由下面给出:通过设置η=2/3且εa=2εeff/3+εb/3,从(5)推导出的另一个混合公式,是波尔德-范·桑滕混合公式或博星混合公式(波尔德、范·桑滕,1946;博星,1952):使用,操纵(7),也可以得到(8)。在这个公式中,ε0是一个任意的介电常数(被选作原始波尔德-范·桑滕混合公式中自由空间的介电常数)。另一组混合公式是对应“m”度指数模型家族的那些公式:体积混合公式为:是(9)的一个特例,m=1时。贝尔(或布里查克)混合公式,复折射率混合(CRIM)公式(布里查克,1974年):是(9)的一个特例,m=2时。它假设复合介质中传播脉冲的总通过时间,是由成分通过时间总和给出的。Looyenga-Landau-Lifshiz混合公式(Looyeng