虽然石油工程师不能拥有“土行孙”的遁地术钻入地下去实地测量地层孔隙中油气的含量,但依然可以利用测井资料估算地层中油气的含量。可以将偌大的地层想象成一块巨大的海绵,海绵就相当于地层的岩石骨架,海绵内部的空隙就是岩石的孔隙。当海绵被扔进油水混合物时,水、油及空气就会进入海绵内部的空隙中,这里所提到的水、油、空气就分别对应地层中的水、原油及天然气。假设这块海绵为近似长方体且内部空隙相互连通,如果要计算海绵内部油气水的总体积,就相当于计算这个海绵容器可存储流体的体积,那就可以利用底面积×高度×孔隙度的方法计算,这里孔隙度是指海绵容器中空隙体积与海绵外观体积的比值。
为了计算这块海绵中含油气的多少,还需要知道海绵孔隙中油气体积占孔隙总体积的比值,即含油气饱和度。如果含油气饱和度这个数值也知道了,那么利用前面计算的可存储流体体积乘以含油气饱和度,就可得到含油气体积,这便是容积法计算含油量的基本原理。
在油气含量计算的公式中,储层含油面积是根据地质、地震资料综合分析得到的,而储层的厚度、孔隙度和含油饱和度这三个重要的参数都是利用测井资料计算得到的,由此可见测井在油气定量评价中具有非常重要的作用。由于不同含油气饱和度下储层岩石的电阻率呈现显著差异,因此目前计算含油饱和度最重要的方法就是利用电阻率测井资料,通过阿尔奇公式进行计算。
阿尔奇公式:1942年,美国壳牌公司石油测井工程师G.E.Archie发表的砂岩地层因素与孔隙度、电阻率指数与含水饱和度的定量关系。阿尔奇公式把储层岩石的电阻率同含油气饱和度联系起来,奠定了测井解释油气层的地质基础,对测井含油气饱和度定量计算具有重要意义。
尽管含油气饱和度对岩石电阻率具有显著的影响,但孔隙结构、地层水矿化度、泥质含量等也是影响电阻率的重要因素,因此就计算难度来说,在上述三个主要参数中,含油饱和度(So)的准确计算比厚度、孔隙度的计算困难得多,特别是对页岩油以及致密、含裂缝等复杂储层,含油气饱和度定量评价面临的挑战更大。除电阻率测井之外,利用核磁共振测井等也可进行含油气饱和度定量评价。