双重介质致密砂岩变岩电参数饱和度模型:以川西新场气田须二段为例

doi:10.13745/j.esf.sf.2025.8.55

地学前缘 ›› 2025, Vol. 32 ›› Issue (5): 377-388.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.8.55

双重介质致密砂岩变岩电参数饱和度模型:以川西新场气田须二段为例

屈林博¹^,²(), 岳大力¹^,²^,^*(), 王武荣¹^,², 金武军³, 赖合川¹^,², 武清钊³, 廖昌珍³, 付家麟¹^,², 张佳睿¹^,², 李伟¹^,²

1.中国石油大学(北京) 油气资源与工程全国重点实验室, 北京 102249
2.中国石油大学(北京) 地球科学学院, 北京 102249
3.中国石化石油勘探开发研究院, 北京 100083

收稿日期:2025-08-05 修回日期:2025-08-14 出版日期:2025-09-25 发布日期:2025-10-14
通信作者: 岳大力
作者简介:屈林博(1999—),男,博士研究生,研究方向为智能油气藏表征与建模。E-mail: 2023315010@student.cup.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(42272186);国家自然科学基金项目(42302128);国家自然科学基金项目(42472179);中国石油大学(北京)学科前沿交叉探索专项(2462024XKQY003)

Variable rock-electrical saturation model for dual-medium tight sandstones: A case from the second member of the Upper Triassic Xujiahe Formation, Western Sichuan Depression

QU Linbo¹^,²(), YUE Dali¹^,²^,^*(), WANG Wurong¹^,², JIN Wujun³, LAI Hechuan¹^,², WU Qingzhao³, LIAO Changzhen³, FU Jialin¹^,², ZHANG Jiarui¹^,², LI Wei¹^,²

1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
2. College of Geosciences, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
3. Petroleum Exploration and Production Research Institute, SINOPEC, Beijing 100083, China

Received:2025-08-05 Revised:2025-08-14 Online:2025-09-25 Published:2025-10-14
Contact: YUE Dali

摘要/Abstract

摘要：

川西坳陷上三叠统须二段致密砂岩气藏的勘探开发潜力巨大,但该地区埋藏较深、储层致密、构造复杂,且断裂-裂缝系统多期叠加,导致了裂缝与基质耦合作用下的多种储层类型。传统Archie含水饱和度解释模型在双重介质致密砂岩储层中适用性差、解释精度低,制约了气藏的高效开发。本文综合岩心观察、薄片分析、岩石物理实验及测井数据,将储层划分为裂缝型、裂缝-孔隙复合型和孔隙型3类。研究表明,不同储层类型的储集空间与渗流能力存在显著差异,导致了岩电参数的明显分异。本文通过优化岩电参数,构建了基于储层分类的变岩电参数饱和度解释模型。该模型计算结果与密闭岩心实测含水饱和度值及试气结果高度一致,平均绝对误差仅为4.35%,显著优于传统Archie模型的50.25%。本研究为双重介质致密砂岩储层流体饱和度解释提供了一种有效的新方法,为类似复杂孔隙结构的非常规气藏提供了可借鉴的技术路径与方法论支撑,有助于提高双重介质致密砂岩储量动用程度和高效开发。

关键词: 双重介质致密砂岩, 储层分类, 变岩电参数, 饱和度模型, 上三叠统须二段

Abstract:

The second member of the Upper Triassic Xujiahe Formation in the Western Sichuan Depression holds substantial potential for tight sandstone gas exploration and development. However, the deeply buried reservoirs exhibit complex structures, low porosity and permeability, and a multi-phase superimposed fracture system, resulting in diverse reservoir types formed through fracture-matrix coupling. Conventional Archie-based water saturation models perform poorly in dual-medium systems, causing low interpretation accuracy and hindering efficient development. This study integrates core observations, thin-section analyses, rock physics experiments, and well-logging data to classify reservoirs into three types: fractured, fracture-pore composite, and porous. Significant variations in pore structure and flow capacity among these types cause pronounced differences in petrophysical parameters. To address these differences, we developed a reservoir-classification-based saturation model with variable rock-electrical parameters. The model demonstrates strong agreement with measured water saturation from sealed core samples and gas testing results, yielding an average absolute error of 4.35%—a substantial improvement over the 50.25% error of the traditional Archie model. This research offers an effective approach for fluid saturation evaluation in dual-medium tight sandstone reservoirs and provides a transferable methodology for analogous unconventional gas systems. These findings ultimately contribute to enhanced hydrocarbon recovery and more efficient field development.

Key words: dual-medium tight sandstone, reservoir classification, variable rock-electrical parameters, saturation model, the second member of the Upper Triassic Xujiahe Formation

中图分类号:

P618.13

屈林博, 岳大力, 王武荣, 金武军, 赖合川, 武清钊, 廖昌珍, 付家麟, 张佳睿, 李伟. 双重介质致密砂岩变岩电参数饱和度模型:以川西新场气田须二段为例[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 377-388.

QU Linbo, YUE Dali, WANG Wurong, JIN Wujun, LAI Hechuan, WU Qingzhao, LIAO Changzhen, FU Jialin, ZHANG Jiarui, LI Wei. Variable rock-electrical saturation model for dual-medium tight sandstones: A case from the second member of the Upper Triassic Xujiahe Formation, Western Sichuan Depression[J]. Earth Science Frontiers, 2025, 32(5): 377-388.

图/表 12

图1 研究区区域地质概况图(图1a,(b)据[27]修改)

Fig.1 Regional geological setting of the study area. (a) and (b) modified from [27].

图2 裂缝型储层类型及特征(XS204H,4 686~4 706 m)

Fig.2 Fractured reservoir type and characteristics (well XS204H, 4686-4706 m)

图3 裂缝-孔隙复合型储层类型及特征(X3,4 946~4 966 m)

Fig.3 Fracture-pore composite reservoir type and characteristics (well X3, 4946-4966 m)

图4 孔隙型储层类型及特征(XS204H,4 590~4 615 m)

Fig.4 Porous reservoir type and characteristics (well XS204H, 4590-4615 m)

图5 不同储层类型孔隙结构差异特征

Fig.5 Differences in pore structure among reservoir types

图6 研究区致密砂岩岩电响应关系图

Fig.6 Rock-electrical response characteristics of tight sandstones in the study area

图7 胶结指数m与各参数的相关系数矩阵图

Fig.7 Correlation matrix between cementation exponent m and related parameters

图8 不同模型基于实验测定胶结指数与计算值散点图

Fig.8 Scatter plots of measured vs. calculated cementation exponent m from different models

图9 岩心含水饱和度与电阻率增大率关系图

Fig.9 Relationship between core-measured water saturation and resistivity index

表1 基于储层分类的变岩电参数饱和度模型

Table 1 Variable rock-electrical parameter saturation models based on reservoir classification

储层类型	变岩电参数含水饱和度计算公式	胶结指数m计算公式	饱和度指数n	岩性指数b
裂缝型储层	S_w=${\left(\frac{{b}_{1}{R}_{w}}{{Ф}^{{m}_{1}}{R}_{t}}\right)}^{\frac{1}{{n}_{1}}}$	m₁=0.69Ф-0.12R_D-0.33RQI-0.05AC-0.17GR	n₁=3.626	b₁=1.126 3
裂缝-孔隙复合型储层	S_w=${\left(\frac{{b}_{2}{R}_{w}}{{Ф}^{{m}_{2}}{R}_{t}}\right)}^{\frac{1}{{n}_{2}}}$	m₂=1.23Ф-0.34R_D-0.33RQI-0.14AC-0.41GR	n₂=3.023	b₂=1.108 9
孔隙型储层	S_w=${\left(\frac{{b}_{3}{R}_{w}}{{Ф}^{{m}_{3}}{R}_{t}}\right)}^{\frac{1}{{n}_{3}}}$	m₃=0.69Ф-0.16R_D+0.05RQI+0.51AC	n₃=2.068	b₃=1.010 9

图10 XS204H井储集层测井综合评价成果图

Fig.10 Integrated logging-based reservoir evaluation results for well XS204H

图11 不同方法计算含水饱和度结果误差对比

Fig.11 Error comparison of water saturation results calculated by different methods

参考文献 34

[1]	MALEKIMOSTAGHIM E, GHOLAMI R, REZAEE R, et al. A laboratory-based approach to determine archie’s cementation factor for shale reservoirs[J]. Journal of Petroleum Science & Engineering, 2019, 183: 106399.
[2]	GUO J, ZHANG Z, ZHANG C, et al. Enhanced water saturation evaluation method using an improved electrical efficiency model: a case study of the Mishrif Formation, Iraq[J]. Journal of Applied Geophysics, 2025, 236: 105656.
[3]	胡国农, 郝世彦, 樊平天, 等. 鄂尔多斯盆地NNW油区再开发潜力分析[J]. 地学前缘, 2023, 30(1): 106-115.
[4]	ARCHIE G E. The electrical resistivity log as an aid in determining some reservoir characteristics[J]. Transactions of the AIME, 1942, 146(1): 54-62.
[5]	孙建孟, 王克文, 李伟. 测井饱和度解释模型发展及分析[J]. 石油勘探与开发, 2008(1): 101-107.
[6]	李霞, 李潮流, 李波, 等. 致密砂岩岩电响应规律与饱和度评价方法[J]. 石油勘探与开发, 2020, 47(1): 202-212.
[7]	卢俊辉, 张小莉, 杨振, 等. 致密砂岩储层变岩电参数法饱和度计算模型: 以苏里格气田西区盒8段为例[J]. 现代地质, 2022, 36(4): 1131-1137.
[8]	张帆, 闫建平, 李尊芝, 等. 碎屑岩阿尔奇公式岩电参数与地层水电阻率研究进展[J]. 测井技术, 2017, 41(2): 127-134.
[9]	游利军, 吴需要, 康毅力, 等. 致密砂岩电学参数的非阿尔奇现象[J]. 地球物理学进展, 2016, 31(5): 2226-2231.
[10]	SHAH S A, SHAH S H, BIBI A, et al. Petrophysical evaluation using the geometric factor theory and comparison with archie model[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020, 82: 103465.
[11]	TIAN J, WANG L, OSTADHASSAN M, et al. Pore structure exponent of archie’s law in a dual-porosity medium: vuggy reservoirs[J]. Geoenergy Science and Engineering, 2024, 234: 212659.
[12]	Improved Models for Petrophysical Analysis of Dual Porosity Reservoirs[J]. Petrophysics - the SPWLA Journal, 2003, 44(1): 21-35.
[13]	王谦. 致密砂岩饱和度模型与含水率评价方法研究[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2021.
[14]	TIAN J, SIMA L qiang, WANG L, et al. A novel triple-porosity model for fractured-vuggy reservoirs based on maxwell-garnett mixing rule[J]. Journal of Petroleum Science & Engineering, 2022, 208: 109362.
[15]	AL-GHAMDI A, CHEN B, BEHMANESH H, et al. An improved triple-porosity model for evaluation of naturally fractured reservoirs[J]. SPE Reservoir Evaluation & Engineering, 2011, 14(4): 377-384.
[16]	漆立新, 樊政军, 李宗杰, 等. 塔河油田碳酸盐岩储层三孔隙度测井模型的建立及其应用[J]. 石油物探, 2010, 49(5): 489-494.
[17]	潘保芝, 阿茹罕, 郭宇航, 等. 裂缝性岩石低频下复电阻率与饱和度关系研究[J]. 地球物理学报, 2021, 64(10): 3774-3787.
[18]	范雨霏, 潘保芝, 郭宇航, 等. 利用数字岩心技术评价含黏土砂岩导电模型[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(3): 919-926.
[19]	WANG S, TAN M, WANG X, et al. Microscopic response mechanism of electrical properties and saturation model establishment in fractured carbonate rocks[J]. Journal of Petroleum Science & Engineering, 2022, 208: 109429.
[20]	刘忠群, 徐士林, 刘君龙, 等. 四川盆地川西坳陷深层致密砂岩气藏富集规律[J]. 天然气工业, 2020, 40(2): 31-40.
[21]	赵正望, 唐大海, 王小娟, 等. 致密砂岩气藏天然气富集高产主控因素探讨: 以四川盆地须家河组为例[J]. 天然气地球科学, 2019, 30(7): 963-972.
[22]	潘磊, 杜红权, 李雷涛, 等. 川东北元坝地区上三叠统须家河组天然裂缝发育特征与主控因素[J]. 地学前缘, 2024, 31(5): 156-165.
[23]	刘君龙, 刘忠群, 肖开华, 等. 四川盆地新场地区三叠系须家河组二段致密砂岩有利岩石相表征及油气地质意义[J]. 石油勘探与开发, 2020, 47(6): 1111-1121.
[24]	刘君龙, 孙冬胜, 纪友亮, 等. 川西晚侏罗世前陆盆地浅水三角洲砂体分布特征与叠置模式[J]. 石油与天然气地质, 2018, 39(6): 1164-1178.
[25]	管树巍, 梁瀚, 姜华, 等. 四川盆地中部主干走滑断裂带及伴生构造特征与演化[J]. 地学前缘, 2022, 29(6): 252-264.
[26]	马旭杰, 周文, 唐瑜, 等. 川西新场地区须家河组二段气藏天然裂缝形成期次的确定[J]. 天然气工业, 2013, 33(8): 15-19.
[27]	刘君龙, 胡宗全, 刘忠群, 等. 四川盆地川西坳陷新场须家河组二段气藏甜点模式及形成机理[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(4): 852-862.
[28]	刘君龙, 刘忠群, 刘振峰, 等. 四川盆地新场构造带深层须二段致密砂岩断褶裂缝体特征和地质模式[J]. 石油勘探与开发, 2023, 50(3): 530-540.
[29]	严焕榕, 詹泽东, 李亚晶, 等. 致密砂岩气藏高产富集规律研究: 以川西坳陷新场-合兴场须家河组二段气藏为例[J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(4): 541-548, 576.
[30]	李开发, 张楚越, 朱亮, 等. 低渗透砂岩有水气藏改建地下储气库可行性评价: 以四川盆地中坝气田须二段气藏为例[J]. 天然气技术与经济, 2024, 18(1): 32-38.
[31]	王永诗, 高阳, 方正伟. 济阳坳陷古近系致密储集层孔喉结构特征与分类评价[J]. 石油勘探与开发, 2021, 48(2): 266-278.
[32]	张丽华, 潘保芝, 单刚义, 等. 阿尔奇公式中饱和度指数影响因素及特征概述[J]. 地球物理学进展, 2023, 38(3): 1247-1256.
[33]	WU F, WEN Z, YAO C, et al. Numerical simulation of the influence of pore structure on resistivity, formation factor and cementation index in tight sandstone[J]. Acta Geologica Sinica (English Edition), 2020, 94(2): 290-304.
[34]	白松涛, 万金彬, 杨锐祥, 等. 地层水电阻率评价方法综述[J]. 地球物理学进展, 2017, 32(2): 566-578.

双重介质致密砂岩变岩电参数饱和度模型:以川西新场气田须二段为例

Variable rock-electrical saturation model for dual-medium tight sandstones: A case from the second member of the Upper Triassic Xujiahe Formation, Western Sichuan Depression

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[1]	岳大力, 李伟, 王武荣, 吴胜和, 李洪辉, 刘警阳, 刘磊, 徐梓墨, 林津, 吴光圳. 曲流河沉积构型研究现状与展望[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 113-130.
[2]	任战利, 杨鹏, 祁凯, 崔军平, 于强, 程鑫, 黄雷, 陈刚, 姚举文. 羌塘盆地构造——热演化史研究现状及进展[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 12-27.
[3]	吴鹏飞, 吴俊, 樊太亮, 刘倩, 张卫国, 杨素举, 夏永涛, 兰明杰. 塔里木顺南地区上奥陶统斜坡扇体系沉积单元构成及其演化特征[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 131-149.
[4]	王武荣, 刘显阳, 岳大力, 万晓龙, 刘瑞璟, 李士祥, 卢浩, 刘建, 吴光圳, 吴胜和. 坳陷湖盆湖底扇致密砂岩储层质量差异分布:以鄂尔多斯盆地合水地区延长组长6油组为例[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 190-204.
[5]	杨怡青, 陶士振, 李剑, 杨威, 陈悦, 高建荣, 王晓波, 陈燕燕, 刘祥柏. 含氦气系统静态地质要素和动态作用过程[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 230-243.
[6]	陈友智, 臧殿光, 胡刚, 冯许魁, 王晓阳, 肖东, 陈颖, 徐敏, 梁虹, 吴育林, 陈辉, 郭海洋, 赵振伟, 郭双, 周跃宗, 陶俊. 晚二叠世长兴期四川盆地构造格局及油气地质意义[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 28-37.
[7]	李胜利, 张亚雄, 于兴河, 付超, 马喜斌. 含煤层系相控型致密气储层非均质性评价的沉积要素与甜点预测策略:以鄂尔多斯盆地为例[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 389-403.
[8]	印森林, 林少玲, 胡张明, 赵俊威, 杨映涛, 张玲, 陈恭洋, 陈玮常. 致密砂岩储层内部矿物三维建模与裂缝型甜点分布:以川西工农镇野外露头剖面须二段为例[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 404-416.
[9]	万晓龙, 吴胜和, 周新平, 徐振华, 付金华, 王梓沣, 麻书玮, 邬德刚, 李桢, 刘明成. 夹层型页岩油三维甜点分布预测方法研究:以鄂尔多斯盆地庆城油田B15区块延长组为例[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 417-431.
[10]	张涛, 李艳萍, 李泽凯, 刘东成, 王静. 基于改进长短记忆神经网络的深层致密储层裂缝测井识别[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 456-465.
[11]	赵利, 董大伟, 李志鹏, 梁建军, 王光增. 准噶尔盆地腹地莫西庄地区弥散式走滑断层特征与成因机制[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 52-67.
[12]	杜振京, 陈冬霞, 刘惠民, 焦红岩, 马义权. 天文旋回约束下的沾化凹陷沙四上亚段高精度地层定量划分及等时对比[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 85-96.
[13]	张鑫磊, 方成名, 高志前, 冯帆, 张继标, 周家全. 塔里木盆地下丘里塔格组构造——沉积环境与岩相古地理格局[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 97-112.
[14]	刘冰雷, 赵永刚, 张银涛, 周飞, 谢舟, 姚超, 尹帅, 丁留洋, 赵龙飞, 孙冲. 塔里木盆地阿满过渡带东部19号走滑断裂构造解析及控储意义[J]. 地学前缘, 2025, 32(4): 453-470.
[15]	杨德彬, 高济元, 张恒, 蔡忠贤, 吕艳萍, 张娟, 汪彦. 塔里木盆地塔河油田奥陶系大型岩溶暗河类型、发育特征及其形成条件[J]. 地学前缘, 2025, 32(4): 483-496.