RPM測井解釋影響因素研究

吳曉龍 戴家才 楊國鋒 秦昊

摘? 要：RPM（儲層性能監(jiān)測儀）是一種套后飽和度測井方法，不受地層水礦化度的影響，能夠較準(zhǔn)確地計(jì)算儲層飽和度。但是該儀器的定量解釋存在不足，文章通過對RPM儀器進(jìn)行數(shù)值模擬以及影響因素分析，闡述了在不同套管尺寸下油線及水線開口角度不同的原因，為更準(zhǔn)確計(jì)算含油飽和度提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：RPM;數(shù)值模擬;影響因素

中圖分類號：P631.81? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）27-0056-02

Abstract： RPM（reservoir performance Monitor） is a kind of post-casing saturation logging method， which is not affected by the salinity of formation water and can calculate reservoir saturation more accurately. However， the quantitative interpretation of the instrument is insufficient. Through the numerical simulation of the RPM instrument and the analysis of the influencing factors， this paper expounds the reasons for the different opening angles of the oil line and the waterline under different casing sizes. It provides a basis for more accurate calculation of oil saturation.

Keywords： RPM; numerical simulation; influencing factors

前言

目前，我國大部分油田進(jìn)入水淹，套后剩余油評價(jià)對油田穩(wěn)油控水有重要作用。我國于2000年引進(jìn)RPM儀器，該儀器有脈沖中子能譜（C/O）測井、脈沖中子俘獲

（PNC）測井等五種測量模式。脈沖中子能譜和脈沖中子俘獲是用于剩余油飽和度測量的兩種主要模式：C/O模式適用于低礦化度或未知礦化度地層，可有效區(qū)分油層和水層;PNC模式適用于高礦化度（大于50000mg/L）、較高孔隙度地層，可以多次測量監(jiān)測剩余油的變化，通過PNC模式記錄的計(jì)數(shù)率曲線還可以判別氣層。

1997年，吉朋松[1]在文中闡述了井眼效應(yīng)對C/O測井的影響，認(rèn)為井眼環(huán)境對測井結(jié)果影響要比地層孔隙度大的多，并且提出井眼流體的影響是關(guān)鍵因素，提出用歸一化的方法來處理譜數(shù)據(jù)以消除井眼影響。之后，吳文圣[2]等用蒙特卡羅模擬方法，計(jì)算了C/O值隨井眼直徑、水泥環(huán)厚度、套管直徑、孔隙度、含油飽和度、地層巖性和油密度的變化規(guī)律。張鋒[3]對RPM測井儀器通過蒙特卡羅方法模擬在套管井各種地層條件下的非彈和俘獲能譜，研究利用交會圖判斷巖性，并給出飽和度、孔隙度、礦化度、井眼套管、持率、泥質(zhì)含量等影響因素下的交會圖，為利用RPM測井資料獲取地層巖性信息及其影響因素提供了理論指導(dǎo)。Carpenter[4]等指出碳氧比測量值偏小的4個(gè)原因，引起的碳氧能窗干擾和其他元素的伽馬射線降解;一些初級碳和氧射線從其各自窗口因能量退化而損失;探測器內(nèi)部快中子相互作用;脈沖堆積，導(dǎo)致伽馬射線能量明顯增加。根據(jù)圖版，發(fā)現(xiàn)砂巖的油線和碳酸鹽巖的水線值很接近，指出在測量過程中正確識別巖性的重要性。姜天赦[5]在文中利用MCNP模擬了套管尺寸對碳氧比測量結(jié)果的影響，針對海上油田復(fù)雜管柱結(jié)構(gòu)探索性對礫石充填影響進(jìn)行了模擬。通過模擬結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并繪制交會圖版，進(jìn)行敏感性分析，并根據(jù)需要擬合出了各影響因素與碳氧比值的關(guān)系函數(shù)。周良文[6]提出在復(fù)雜管柱結(jié)構(gòu)下飽和度解釋模型，用5個(gè)參數(shù)來表征外部條件的變化，研究了在復(fù)雜管柱條件下油線和水線的參數(shù)的影響機(jī)理。Schmid[7]等在文中研究了擴(kuò)散效應(yīng)對測量值的影響，認(rèn)為檢測器測量的值往往比真實(shí)值高，這就是中子擴(kuò)散的結(jié)果。探測器離源越近，越容易受到這種現(xiàn)象的影響。在離源不同的距離上有多個(gè)探測器，可以適當(dāng)?shù)乇碚鲾U(kuò)散效應(yīng)。Anaevune[8]等根據(jù)多探測器脈沖中子儀器響應(yīng)原理和巖石體積物理模型，C/O測井解釋參數(shù)由近探測器與遠(yuǎn)探測器的交會圖確定，氣體飽和度解釋參數(shù)由近探測器與遠(yuǎn)探測器俘獲-非彈性計(jì)數(shù)率比值的交會圖確定。樂彪[9]在文中闡述了環(huán)空流體的形成機(jī)理，并給出了校正方法。

本文通過蒙特卡羅數(shù)值模擬，探究了井眼環(huán)境對RPM儀器測量值的影響規(guī)律，分析了在不同套管尺寸下油線及水線開口角度不同的原因，為更好地計(jì)算含油飽和度提供依據(jù)。

1 C/O測井模擬結(jié)果

模擬純砂巖地層孔隙度變化范圍為0%-40%，地層的含油飽和度在0%-100%之間變化。地層孔隙中飽含油和水兩種流體，油的組成為C22H46，密度為0.85g/cm3，水的組成為H2O，密度為1.00g/cm3，套管尺寸分別為5.5in和7in。

地層中的水由O、H元素組成，地層中的油主要由C、H元素組成，因此，在碳氧比能譜測井中，依據(jù)元素組成的不同來對地層油、水進(jìn)行區(qū)分。這也是RPM測井的地質(zhì)基礎(chǔ)。由圖1及圖2分析可知：（1）在水飽和地層中，C/O值隨孔隙度的增大而減小，在油飽和地層中C/O值隨孔隙度的增大而增大。含油飽和度與含水飽和度的C/O差。飽和度隨孔隙度的增加而增加。因此，孔隙度越大，用C/O法識別流體越有利。（2）飽和度線斜率的變化是孔隙度的函數(shù)。也就是說，隨著孔隙度的增大，油線與水線之間的距離增大。（3）在相同情況下（近源距及相同孔隙度），從5.5in到7in，套管尺寸增大，井筒變粗，井內(nèi)流體（水）隨之增多，井筒內(nèi)氧原子密度增大，分母增大，因此，7in套管的碳氧比值相比5.5in套管的碳氧比值降低。（4）孔隙度增加，表現(xiàn)為孔隙內(nèi)流體增多，即油的含量增大，C元素增多。在5.5in套管和7in套管中，孔隙度增大，C元素含量增大幅度可視作相同，但是，7in套管中井眼流體中的O元素含量較多，綜合表現(xiàn)為5.5in套管的碳氧比值增大量較7in套管多，即前者△值相對于后者更大，在圖中表現(xiàn)為5.5in套管的油線呈現(xiàn)向上彎曲（二次函數(shù)關(guān)系），7in套管的油線呈現(xiàn)為直線形式（一次函數(shù)關(guān)系）。結(jié)論：井徑變大，對碳氧比值的變化不敏感，造成分辨率隨著孔隙度的增大變得減小。這也是5.5in套管和7in套管曲線開口角度不同的原因。（5）隨著含油飽和度的增加，長、短源距C/O值均增大，地層孔隙度越大，C/O值增幅越大，儀器測定含油飽和度靈敏度越高。對于孔隙度相同的地層，含油飽和度越大，C/O值越大，儀器靈敏度越高。

2 結(jié)束語

本文通過蒙特卡羅數(shù)值模擬軟件，模擬典型地層條件、井眼環(huán)境及儀器結(jié)構(gòu)，通過對比套管尺寸的不同，分析了碳氧比值隨孔隙度變化的規(guī)律，以及圖版開口角度不同的原因，為RPM更準(zhǔn)確的定量解釋提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吉朋松，莊人遴.雙BGO晶體能譜測井[J].核電子學(xué)與探測技術(shù)，1997（2）：117-119.

[2]吳文圣，付賡，張智，等.小井徑雙源距碳氧比C/O測井的影響因素及處理[J].地球物理學(xué)報(bào)，2005，48（2）：459-464.

[3]張鋒.利用脈沖中子伽馬能譜判斷巖性及影響因素的蒙特卡羅模擬[J].核電子學(xué)與探測技術(shù)，2008，28（2）：241-246.

[4]Carpenter， C.（2015， August 1）. Resolving Mixed-Salinity Challenges With a Pulsed-Neutron Methodology. Society of Petroleum Engineers.

[5]姜天赦，郭海敏.蒙特卡洛RPM的C/O測井模擬[J].中國錳業(yè)，2016，34（6）：203-205.

[6]周良文，馬煥英，張鋒，等.復(fù)雜管柱條件下C/O能譜測井解釋方法[J].同位素，2017，8（3）：175-181.

[7]Schmid， G. Pemper， R. Dolliver， D. Mekic， N. & Musselman， J.（2018， September 24）. A Diffusion-Corrected Sigma Algorithm for a Four-Detector Pulsed-Neutron Logging Tool. Society of Petroleum Engineers.

[8]Xian， H. Anaevune， A. Anijekwu， C. Nayagawa， M. Egwim， S. I. Longe， V. Hulea， I. （2018， November 12）. Novel Approaches for Remaining Hydrocarbon Saturation Evaluation Through Interpretation of Multi-Detector Pulsed Neutron Logs. Society of Petroleum Engineers.

[9]樂彪，郭海敏.一種基于環(huán)空流體影響的碳氧比測井剩余油飽和度校正方法[J].中國錳業(yè)，2018，36（2）：6-9.