儲層巖石儲集流體的能力稱為孔隙性，而它在一定壓差下允許流體滲透的能力稱為滲透性，兩者合稱儲層物性。根據測井資料可定性判斷儲層的孔隙性和滲透性，也可以巖心分析值作為客觀標準計算反映儲層孔隙性和滲透性的有關參數 （巖心刻度測井）。

（一） 儲層物性相互之間的關系

儲層的巖性、沉積環境、埋藏深度及后期的地質變化決定了儲層的地質特征，而儲層地質參數之間又是相互關聯的。表5-6是儲層地質參數之間的相關關系，取自某油田的巖心分析資料。表中絕對值越大，說明兩者關系越密切，反之關系越差；正值說明一個參數隨著另一個參數的增加而增加，負值說明一個參數隨另一個參數的增加而減小。如滲透率與粒度中值的相關系數為0.839，說明相關性很好，束縛水飽和度與粒度中值的相關系數為-0.602，說明兩者關系較好但為負相關的關系。

 

表5-6 儲層地質參數之間的相關關系

 

 

（二） 儲層孔隙度

儲層的孔隙度是指其孔隙體積占巖石體積的百分數。測井解釋中常用的孔隙度概念有總孔隙度、有效孔隙度、縫洞孔隙度。總孔隙度是指全部孔隙體積占巖石體積的百分數；有效孔隙度是指具有儲集性質的有效孔隙體積占巖石體積的百分數；縫洞孔隙度是指縫洞孔隙體積占巖石體積的百分數。

儲層孔隙度用孔隙度測井資料確定。孔隙度測井資料主要指聲波速度測井、密度測井或巖性-密度測井及中子孔隙度測井。在已知巖性和泥質含量較少的情況下，用任何一種孔隙度測井的讀數和相應的純巖石響應方程，都可獲得較好的孔隙度值。對于泥質含量較高的儲層孔隙度解釋，要進行泥質含量校正。這種方法對油、水層的孔隙度解釋精度較高；對含輕質油或天然氣的儲層解釋效果不好，只有經過油氣校正才能提高精度。

1. 密度、中子、聲波曲線確定孔隙度

（1） 純砂巖水層孔隙度公式

聲波孔隙度：

φS＝（△t-△tma）/（△tf-△tma）

密度孔隙度：

φD＝（ρb-ρma）/（ρf-ρma）

中子孔隙度：

φN＝（φN-φNma）/（φNf-φNma）

（2） 泥質砂巖水層孔隙度的公式

聲波孔隙度：

φs＝（△t-駐波管吸聲系數測試△tma）/（△tf-△tma）-Vsh（△tsh-△tma）/（△tf-△tma）

密度孔隙度：

φD＝（ρb-ρma）/（ρf-ρma）-Vsh（ρsh-ρma）/（ρf-ρma）

中子孔隙度：

φN＝（φN-φNma）/（φNf-φNma）-Vsh（φNsh-φNma）/（φNf-φNma）

中子-密度交繪孔隙度φND的公式有：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：φS、φD、φN——用聲波時差、密度、中子孔隙度測井解釋的儲層孔隙度，小數；△t—要解釋儲層的聲波時差，μs/m；ρb——要解釋儲層的地層密度，g/cm3；φN——要解釋儲層的中子孔隙度，％；△tma——巖石骨架的聲波時差，μs/m；ρma——巖石骨架的密度，g/cm3；φNma——巖石骨架的中子孔隙度，％；△tf——流體的聲波時差，μs/m；ρf——流體的密度，g/cm3；φNf——流體的中子孔隙度，％；Vsh——泥質含量，小數；△tsh——泥巖的聲波時差，μs/m；ρsh——泥巖的密度，g/cm3；φNsh——泥巖的中子孔隙度，％。

2. 骨架參數

（1） 由已知礦物含量求骨架參數

組成巖石的礦物一般為兩種或兩種以上，則骨架參數的求取方程為：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：V1，V2，…，Vn——n種礦物各自含量，％；△tma1，△tma2，…，△tman——n礦物各自的聲波時差，μs/m；ρma1，ρma2，…，ρman——n礦物各自的密度，g/cm3；φNma1，φNma2，…，φNman——n礦物各自的中子孔隙度，％。各種礦物的聲聲波分析波時差、密度、中子孔隙度值可查閱有關測井解釋手冊。

（2） 由已知孔隙度求骨架參數

以測井值為縱坐標，以巖心分析的孔隙度為橫坐標，建立相關直線，回歸出如聲波孔隙度方程，直線在孔隙度為零處的縱坐標上的值即為骨架參數值。應用這種方法計算骨架聲波時差時，條件是地層已被壓實。

（3） 利用實驗室分析的密度和孔隙度值計算骨架密度值

空氣條件下，巖石的密度為ρb ＝φ&midDOt;ρg＋ （1-φ）ρma。實驗室測定時一般為抽真空的條件下，ρg＝0，則ρma＝ρb/（1-φ），因此當孔隙度為零時對應的密度為骨架密度值。

3. 聲波壓實系數的確定

對于未被壓實的地層，聲波時差求孔隙度的方程為：

φs＝（△t-△tma）/（△tf-△tma）·（1/Cp）

式中：Cp——壓實系數，隨深度增加而逐漸接近于1；其他參數同上。

求壓實系數一般采用如下方法：

（1） 根據泥巖聲波時差確定壓實系數

在正常沉積環境，深度約3000～3300m為泥巖壓實深度，聲波時差值約300～330μs/m左右，則壓實系數為Cp＝△t/300，300為泥巖壓實聲波時差，也可在300～330μs/m選一值。在我國東部斷陷盆地中，壓實程度與地層埋深密切相關，因此可以把計算出Cp與埋深建立關系，用于校正不同井的聲波時差計算孔隙度。如：某開發區1500m以下求得的Cp與埋深的關系：

Cp＝1.3033-0.0001H

式中：H—埋深，m。

（2） 用聲波時差孔隙度與巖心孔隙度比值確定壓實系數由聲波時差孔隙度方程計算聲波孔隙度φS，相應深度的巖心分析孔隙度為φcore，則比值φS/φcore為該深度的壓實系數，然后建立壓實系數與埋深的關系。如某開發區1500m

以上的壓實系數與埋深的關系為Cp＝1.9453-0.0004H。

（3） 用密度孔隙度與聲波時差孔隙度確定壓實系數由聲波時差孔隙度和密度孔隙度公式確定聲波時差孔隙度φS和密度孔隙度φD。由于地層密度不受壓實作用影響，因此用密度計算的孔隙度可替代真實的地層孔隙度。由此可見，φS/φD為壓實系數。同樣，中子孔隙度也不受壓實作用影響，因此φS/φN也可以代

表壓實系數。

（三） 儲層滲透率

1. 國內外廣泛采用的滲透率解釋模型用測井資料確定地下儲層滲透率是一種簡便而有效的途徑。現有的方法基本上都是通過大量實際資料的統計，尋找出測井值或轉換后的某種地層參數與巖心分析的滲透率之間

的相關關系，然后將這種關系推廣到未知井的滲透率計算上。根據大量實驗分析，普遍認為決定儲層滲透率 （K） 的主要因素是孔隙度 （φ）、巖石比面 （Sv）、孔道彎曲度 （t） 及孔道半徑 （r），即：

K＝f（φ，Sv，t，r）

為了進一步確定它們之間的確切關系，國內外研究工作者曾進行過大量的研究工作。

（1） 滲透率與孔隙度和巖石比面的關系

Kozeny （1927），Fair＆ Hatch （1933） 最早研究了滲透率與孔隙度和巖石比面之間的關系，隨后提出的種種關系式，基本上都是在他們研究的基礎上發展的。一個較普遍的方程是Kozeny-Carman方程 （1956）：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：A——經驗系數 （Kozeny常數）；Sv——單位體積巖石的顆粒表面積 （巖石比面）。

由于單位體積巖石孔隙度和巖石顆粒表面積可表示為：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：r——平均有效孔隙半徑；n——單位體積巖石中的孔道數目；le——有效孔隙長度。

利用Kozeny-Carman方程式，可導出由孔隙度和有效孔隙半徑計算滲透率的關系式：

K=0.25AФ·r2

以上關系式表明，滲透率與孔隙度成正比，與巖石比面成反比，與有效孔隙半徑成正比。然而，這些關系式基本上都是理論上的或實驗性的。在用測井資料估計滲透率時，更多的是應用下面一種關系。

（2） 滲透率與孔隙度和束縛水飽和度的關系

確定這種關系的較早形式是Wyllie-Rose方程 （1950）：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：K——滲透率，10-3μm2；φ——孔隙度，％；Swi——束縛水飽和度，％；C1——經驗系數；C2——常數。

1968年Tixier統計得一個經驗方程：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：C——與油氣特性有關的系數。對于中等比重的油，C＝250；對于氣，C＝79。

后來，Timur （1972年） 根據北美3個油田155塊砂巖巖樣在實驗室內測定滲透率、孔隙度和束縛水飽和度的結果，建立了一個類似的經驗關系式：

 

 

油氣田開發地質學

 

該式被認為是對Tixier方程的修正，并已編入斯侖貝謝測井解釋圖版集中。

然而，正如Coates ＆ Dumanoir（1974） 所指出的，Tixier方程和Timur方程都是在巖性較純的固結砂巖，孔隙度值為中等 （15％～25％） 的條件下建立的，它們對于與此情況不相符合的其他巖石并不完全適用。為了改善測井求得的滲透率值，他們提出了一個新的變量，即用一個與膠結指數m和飽和度指數n有關的參數w來作為φ/Swi的指數，所得關系式為：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：w＝m＝n。

再進一步考慮到影響滲透率的重要因素孔道彎曲度和毛管壓力還與膠結指數有關。于是，還可用w來調整C。通過試驗，得出的較好關系式為：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中： （ρh為油氣密度）。

以上分析基本上反映了國外利用孔隙度和束縛水飽和度估計巖石滲透率的大體進展和研究現狀。盡管提出的方程形式各異，但基本上都可用一個統一的通式來表示：

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：系數C、指數a與b是一定的油氣類型、一定的地區及巖性的統計常數。可通過自由水面之上含油氣層的大量巖心分析數據的統計來確定。

圍繞這一基本關系式，國內外各測井部門還提出了各自的經驗統計公式，如德萊賽公司常用的公式是：

 

 

油氣田開發地質學

 

國內大港油田新近系的關系式是：

 

 

油氣田開發地質學

 

河南魏崗油田的關系式是：

 

 

油氣田開發地質學

 

以上說明滲透率與孔隙度、束縛水飽和度的基本關系的存在，但無法找到一個普遍適用的方程。

2. 確定束縛水飽和度的方法

雖然人們對束縛水飽和度在儲層評價中的重要作用早有認識，但一直沒有一種能獨立評價束縛水飽和度的測井解釋方法。過去將經試油證實的或綜合分析確有把握的產油氣而不產水的儲層作為束縛水飽和的儲層。在這種儲層中用油基泥漿取心測量的含水飽和度，就是束縛水飽和度。也可以把油氣層用深探測電阻率計算的含水飽和度作為束縛水飽和度。還可以根據油基泥漿巖心分析的含水飽和度和試油、測井資料的統計分析，按地區按層位定出判斷油氣層的含水飽和度標準，這個含水飽和度自然也認為是束縛水飽和度。然而這些根據巖心和試油資料得出的束縛水飽和度，只是在一定巖性范圍內束縛水飽和度的最大值，并不是儲層實際的束縛水飽和度，尤其不能代表巖性變化時實際的束縛水飽和度。而實際上，因巖性變化，束縛水飽和度變化范圍相當大。表5-7是美國路易斯安那州海灣地區中新世砂巖束縛水飽和度最大值。從表中可以看到，不同的儲層，其束縛水飽和度與砂巖類型和孔隙度有關，變化范圍相當大。由此可以看出，迫切需要有一種電阻率測井之外能獨立評價束縛水飽和度的方法。

 

表5-7 砂巖的束縛水飽和度最大值

 

 

因粒度中值和孔隙度對束縛水飽和度影響最大，粘土含量和巖石的潤濕性也有一定影響，但粘土含量與粒度中值有一定相關性，因此，可以考慮根據粒度中值Md、孔隙度、潤濕性建立束縛水飽和度經驗關系。我國根據6個油田1774塊巖心分析數據，統計分析建立的經驗關系式如下：杭州愛華AWA6228+ 多功能聲級計

（1） 中到高孔隙度砂巖 （φ≥20％）

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：Swi——束縛水飽和度，小數；φ——孔隙度，小數；Md——粒度中值，mm；A0，B0——經驗系數。

實際資料分析表明，A0隨膠結程度變弱、孔隙度增加及親水性變強而減小，B0與此相反。對于高孔隙度 （25％≤φ≤40％）、弱到中等膠結的砂巖，A0＝0.36，B0＝0.114；對中等孔隙度 （20％≤φ≤30％）、中等膠結的砂巖，A0＝0.36，B0＝0.1；對強親水的高孔隙度（25％≤φ≤45％） 淺部疏松砂巖層，A0＝0.18，B0＝0.18。

（2）低孔隙度砂巖 （φ<20％）

 

 

油氣田開發地質學

 

式中：B0——與壓實程度和潤濕性有關的經驗系數，一般約為0.7～0.8，隨壓實程度增加而增加；其他參數同上。AWA6228+ 多功能聲級計