覃瀟 張嘯龍

摘要：隨著各大油田不斷的注水開(kāi)發(fā)，儲(chǔ)層的水淹程度也越來(lái)越高，這給測(cè)井解釋帶來(lái)了一定的困擾。我國(guó)大港油田官104區(qū)塊經(jīng)過(guò)多年的注水開(kāi)發(fā)，儲(chǔ)層的水淹程度很高，但依舊能不斷的開(kāi)采出油。研究水淹層在一些敏感測(cè)井曲線上的特征，如水淹層的自然電位特征、電阻率特征、聲波時(shí)差值特征等，這些特征為在測(cè)井曲線上能識(shí)別出水淹層提供依據(jù)。根據(jù)巖心分析資料、相滲資料、水分析資料、試油生產(chǎn)資料等建立適合該區(qū)塊的泥質(zhì)含量模型、孔隙度模型、滲透率模型、含水飽和度模型，通過(guò)此方法對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行處理與解釋?zhuān)行У慕鉀Q了水淹層測(cè)井評(píng)價(jià)的難題，提高了利用常規(guī)測(cè)井資料進(jìn)行水淹層評(píng)價(jià)的精度。

關(guān)鍵詞：水淹層 ? 測(cè)井響應(yīng) ? 解釋模型 ? 資料處理與解釋

0 ?引言

官104區(qū)塊是位于滄縣的黃驊坳陷內(nèi)復(fù)雜斷塊的內(nèi)部斷塊之一，孔東斷裂下降盤(pán)，被斷層復(fù)雜化的背斜構(gòu)造。自上而下鉆遇的地層依次為：第四系（平原組），新近系（明化鎮(zhèn)組、館陶組），古近系（東營(yíng)組、沙河街組、孔店組），中生界?？滓欢蔚貙拥某练e環(huán)境以干熱、盆緣沖積扇和沖積平原為主，自下而上的發(fā)育演化過(guò)程為：發(fā)育—鼎盛—衰退—鹽湖沉積，巖性以中—細(xì)砂巖、砂礫巖和紫紅色泥巖為主。官104斷塊是被多發(fā)育張應(yīng)力形成的正斷層復(fù)雜化的背斜構(gòu)造。根據(jù)斷層性質(zhì)和展布方向，主要有兩組：一是北東向斷層，一是東西向斷層。官104區(qū)塊經(jīng)歷了30多年的注水開(kāi)發(fā)，原有注采層系的打亂、強(qiáng)采導(dǎo)致地層虧空加大，導(dǎo)致目前油井產(chǎn)量很低;目的層位已進(jìn)入特高含水、高采出程度階段，并且油藏非均質(zhì)性很強(qiáng)，層間矛盾突出，縱向上儲(chǔ)層動(dòng)用不均衡，單層注水突進(jìn)嚴(yán)重，地下油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜。分析和研究文獻(xiàn)資料，找到對(duì)水淹層敏感的參數(shù)，建立水淹層定性識(shí)別方法;以巖心分析資料、常規(guī)測(cè)井解釋曲線為基礎(chǔ)，建立儲(chǔ)層參數(shù)解釋模型，為該油田的再次開(kāi)發(fā)提供支持。

1 ?水淹層測(cè)井曲線響應(yīng)特征

1.1 自然電位偏移

自然電位測(cè)井應(yīng)用在砂泥巖剖面中，研究井眼內(nèi)自然電場(chǎng)中自然電位的變化，從而反映井壁的巖性。儲(chǔ)層水淹過(guò)程中由于注入水的注入導(dǎo)致混合地層水礦化度發(fā)生改變，所以自然電位曲線也會(huì)出現(xiàn)一定的變化特征，主要表現(xiàn)為自然電位基線偏移或者自然電位異常幅度發(fā)生變化。在測(cè)井綜合解釋中，“自然電位基線”（即零線）指大段泥巖對(duì)應(yīng)的自然電位曲線。在注入淡水開(kāi)發(fā)的砂巖油藏，識(shí)別水淹層最明顯的一個(gè)特征為自然電位基線偏移。形成這個(gè)現(xiàn)象的主要原因?yàn)榛旌系貙铀V化度的降低以及層內(nèi)的非均質(zhì)性，尤其是層內(nèi)各個(gè)部分的滲透性不同，從而引起各種電化學(xué)活動(dòng)。自然電位曲線的幅度和特征主要取決于自然電場(chǎng)的靜自然電位SSP，而SSP主要受到混合地層水電阻率的影響，即與地層水礦化度有關(guān)。并且水淹前后地層水礦化度的比值決定著自然電位基線偏移的大小，若兩者比值越大，則自然電位基線偏移量越大，同時(shí)也表明油層的水淹程度越高。

對(duì)于水淹層的判斷，自然電位基線偏移法一般滿足以下三條規(guī)律：（1）淡水水淹時(shí)，以大段泥巖的自然電位基線為準(zhǔn)，儲(chǔ)層的自然電位基線偏移向左（負(fù)方向）偏移，并且水淹程度越高，偏移程度越大;（2）邊水、底水水淹時(shí)，以大段泥巖的自然電位基線為準(zhǔn)，儲(chǔ)層的自然電位基線基本無(wú)明顯變化，所以此時(shí)無(wú)法用自然電位基線偏移方法定性識(shí)別水淹層;（3）污水水淹時(shí)，以大段泥巖的自然電位基線為準(zhǔn)，儲(chǔ)層的自然電位基線偏移向右（正方向）偏移，且水淹程度越高，偏移程度越大。

圖1是官104區(qū)塊某井的解釋剖面圖，從圖中可以明顯看出，井段下部泥巖的自然電位基線相對(duì)于上部自然電位基線向左偏移，故表明發(fā)生了水淹，且第五層基線比第六層基線偏移更多，則給第五層水淹程度比第六層水淹程度更高的解釋?zhuān)⑶医忉尳Y(jié)論與試油生產(chǎn)資料相符。

1.2電阻率對(duì)比

在鉆井的過(guò)程中，通常要求保持泥漿柱的壓力要稍大于地層的壓力，這樣在壓力差的作用下，泥漿濾液向滲透層內(nèi)侵入，泥漿濾液置換了滲透層孔隙空間內(nèi)的原始流體而形成侵入帶，與此同時(shí)，泥漿中的泥質(zhì)顆粒將附著在井壁上形成泥餅，這種現(xiàn)象就叫做泥漿侵入。在注水開(kāi)發(fā)后期，無(wú)論是淡水水淹、地層水水淹或者污水水淹，隨著注入水的不斷注入，儲(chǔ)層的含水飽和度增加，儲(chǔ)層的水淹程度也越來(lái)越嚴(yán)重。正是由于含水飽和度的增加和含油飽和度的減小，使得儲(chǔ)層電阻率表現(xiàn)為水淹層較油層電阻率大的現(xiàn)象。

根據(jù)雙河油田水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)[1]測(cè)量結(jié)果表明，水淹層的電阻率Rt和含水飽和度Sw的關(guān)系表現(xiàn)為非線性的U型曲線或者S型曲線，其中，污水水淹層和地層水水淹層的電阻率隨含水飽和度的增加而分別有不同程度的單調(diào)遞減，而淡水水淹層電阻率則先是隨著含水飽和度的增加而降低，當(dāng)含水飽和度達(dá)到一定值后，水淹層電阻率又隨著含水飽和度的增加而增加，整體呈現(xiàn)出一個(gè)不對(duì)稱(chēng)的U型，如圖2所示。正是由于電阻率會(huì)發(fā)生變化，所以可以利用電阻率曲線識(shí)別水淹層。

1.2.1徑向電阻率對(duì)比

開(kāi)發(fā)過(guò)程中，若向油層中注入水，則由于注入水的驅(qū)替作用，地層電阻率表現(xiàn)為RT（地層電阻率）>Ri（侵入帶電阻率）>Rxo（沖洗帶電阻率），即油層的地層電阻率RT與沖洗帶電阻率Rxo出現(xiàn)正幅度差;隨著注入水的推進(jìn)，地層水與注入水的離子擴(kuò)散、交換等作用的完成，油層的地層電阻率RT與沖洗帶電阻率Rxo之間的幅度差會(huì)逐漸減小，甚至可能出現(xiàn)負(fù)幅度差的現(xiàn)象。

如圖3是官104區(qū)塊某井段的解成果圖，其中2小層解釋為油層，徑向電阻率表現(xiàn)為深淺電阻率交互重疊，有較小的幅度差，且地層電阻率RT>14Ω.m;4小層解釋為弱水淹層，徑向電阻率表現(xiàn)為深淺電阻率為負(fù)幅度差，幅度差較大，且地層電阻率RT<10Ω.m，且解釋結(jié)論與試油生產(chǎn)資料相吻合。

1.2.2井間電阻率對(duì)比

電阻率下降是水淹層的共性表現(xiàn)，油層被水淹以后，注入水的礦化度會(huì)對(duì)地層的物性產(chǎn)生影響，對(duì)混合地層水的電阻率產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層電阻率的變化。結(jié)合雙河油田注水實(shí)驗(yàn)的研究，即隨著含水率的增加，淡水水淹層電阻率先升高后降低，邊水水淹或污水水淹層電阻率呈不同程度的降低。因此，運(yùn)用不同時(shí)期井間電阻率對(duì)比法可以得出油層是否被水淹和水淹程度的重要結(jié)論。在J油田水淹層測(cè)井研究中[2]，前期通過(guò)淡水驅(qū)油巖心實(shí)驗(yàn)證明了在高含水期時(shí)，淡水水淹的電阻率較中含水期時(shí)上升的程度很小，導(dǎo)致高含水期的水淹層電阻率依舊低于未被水淹的油層，如圖4所示。

在J油田水淹層研究中[2]，圖5是J油田不同時(shí)期鉆的兩口井，圖a為油層未被水淹所測(cè)的一口老井，圖b為油層已經(jīng)水淹所測(cè)的一口新井，在淡水水淹的條件下，從圖中可以看出，油層水淹前，其電阻率值在200Ω.m以上，在水淹以后，電阻率在90Ω.m左右，油層的電阻率是水淹層的近兩倍，儲(chǔ)層電阻率值明顯下降。

1.3聲波時(shí)差曲線響應(yīng)特征

聲波時(shí)差主要反映空隙大小的變化，空隙空間越大，聲波傳播速度越小，聲波時(shí)差值越大。在注水開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，隨著注入水的注入，水淹程度也越來(lái)越大，在大部分有泥質(zhì)存在的儲(chǔ)層中，前期主要影響為泥質(zhì)吸水膨脹，導(dǎo)致泥質(zhì)的體積增大，在空隙中的泥質(zhì)會(huì)因此占據(jù)空隙的空間，導(dǎo)致聲波時(shí)差減小。但隨著注水的繼續(xù)，水淹程度越來(lái)越強(qiáng)，注入水沖洗掉空隙空間的泥質(zhì)，孔隙結(jié)構(gòu)變好，聲波時(shí)差值增加。在J油田水淹層研究中[2]，圖6是J油田不同時(shí)期鉆的兩口井，圖a是一口老井X（油層沒(méi)有被水淹），是油層未被水淹的一口采油井，通過(guò)測(cè)井曲線可以看出，油層部分的聲波時(shí)差值為340us/m左右。圖b是該區(qū)塊X井的一口鄰井Y，是油層水淹以后所打的一口評(píng)價(jià)井，通過(guò)測(cè)井曲線可以發(fā)現(xiàn)，該層的聲波時(shí)差值為520us/m左右。對(duì)比兩口井的同一層位可以發(fā)現(xiàn)，同一層位的聲波時(shí)差值水淹層較未被水淹層位的油層聲波時(shí)差值大。

2 ?主要測(cè)井解釋模型

為了更好的研究水淹層，建立孔隙度模型、滲透率模型及含水飽和度模型是十分必要的。模型的建立需要在巖心歸位以后進(jìn)行，在本次測(cè)井資料的數(shù)據(jù)處理和解釋中，根據(jù)巖心分析的孔隙度與三孔隙度測(cè)井曲線對(duì)比發(fā)現(xiàn)，聲波曲線和巖心分析孔隙度曲線趨勢(shì)更吻合，故此次以聲波時(shí)差曲線為依據(jù)，對(duì)巖心進(jìn)行歸位。同時(shí)，建立解釋模型，需要測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與物性分析數(shù)據(jù)、粒度分析數(shù)據(jù)、相滲資料、壓汞資料進(jìn)行分析，在測(cè)井曲線的回放后，由于所研究的官104區(qū)塊X井儲(chǔ)層是砂泥巖儲(chǔ)層，故選擇在剖面上呈現(xiàn)自然伽馬值相對(duì)偏小、自然電位值負(fù)異常、密度曲線值高、聲波時(shí)差值偏高的穩(wěn)定井段的數(shù)據(jù)作為建模的依據(jù)，建立適合本區(qū)塊相關(guān)的解釋模型。

2.1泥質(zhì)含量模型

常規(guī)測(cè)井曲線中，自然電位和自然伽馬曲線均可以反應(yīng)儲(chǔ)層泥質(zhì)含量，但因官104區(qū)塊長(zhǎng)石含量為46%，可能影響自然伽馬曲線測(cè)井值的準(zhǔn)確性，故本次建模采用自然電位SP計(jì)算泥質(zhì)含量。

式中：為泥質(zhì)含量指數(shù);為自然電位，mV;為純泥巖段自然電位， mV;為純砂巖段自然電位， mV;為泥質(zhì)含量;為希爾奇指數(shù)，新地層為3.7，老地層為2。

2.2孔隙度模型

建立孔隙度模型，需要將巖心分析孔隙度與測(cè)井孔隙度（中子、密度、聲波）數(shù)據(jù)進(jìn)行單相關(guān)性分析，確定相關(guān)系數(shù)，最后選擇出相關(guān)性最好的方法作為本區(qū)塊孔隙度解釋模型。經(jīng)過(guò)單相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，巖心分析的孔隙度與聲波時(shí)差曲線的單相關(guān)性最好，如圖7所示，單相關(guān)性高達(dá)0.9，由此建立孔隙模型

式中：為孔隙度， %;AC為聲波時(shí)差值， us/m。

2.3滲透率模型

在建立滲透率模型中，考慮到孔隙度和滲透率關(guān)系密切，故用巖心分析的滲透率與計(jì)算的孔隙度建立相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者的相關(guān)性較好，單相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.9，如圖8所示，由此建立滲透率模型。

式中：K為滲透率，10-3um2;為孔隙度，%。

2.3含水飽和度模型

含水飽和度是測(cè)井資料解釋與水淹層評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。針對(duì)砂泥巖剖面，除運(yùn)用經(jīng)典的Archie公式以外，很多學(xué)者也根據(jù)泥質(zhì)的分布形式等建立關(guān)系或者區(qū)塊經(jīng)驗(yàn)公式。在本次官104區(qū)塊水淹層的測(cè)井解釋中，由于目標(biāo)經(jīng)過(guò)多年的注水開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，水淹程度高，大部分泥質(zhì)被水沖刷走，泥質(zhì)含量較低，故選擇經(jīng)典的Archie公式來(lái)計(jì)算其含水飽和度。

式中：為含水飽和度， 小數(shù);a、b為巖性系數(shù);m為孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù);n為飽和度指數(shù);為混合地層水電阻率， Ω.m，為地層電阻率， Ω.m;為孔隙度。

3 ?應(yīng)用效果

通過(guò)以上測(cè)井解釋模型對(duì)該區(qū)塊X井目的層段2685.0-2800.0m進(jìn)行資料處理與解釋?zhuān)忉尦鲈搶佣沃饕獌?chǔ)層為油層、水淹層及大量的水層。其中水淹層2706-2720m特征如圖9所示，并且結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)資料顯示，鉆穿該層位的巖心直觀的顯現(xiàn)出水淹的跡象，且后期的生產(chǎn)資料顯示在該段，日產(chǎn)油2.8m3/d，日產(chǎn)水1.91 m3/d，含水率達(dá)到68.2%，可認(rèn)定該層段為水淹層。應(yīng)用該測(cè)井響應(yīng)特征解釋出的水淹層與實(shí)際生產(chǎn)相符合，說(shuō)明利用改方法能有效的對(duì)水淹層進(jìn)行識(shí)別和劃分，該方法的應(yīng)用為水淹層的定量計(jì)算打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 ?結(jié)論與認(rèn)識(shí)

水淹層的識(shí)別在常規(guī)的測(cè)井曲線上的表現(xiàn)主要是：電阻率曲線值減小、自然電位基線偏移、聲波時(shí)差值增大，利用這些特征可以快速有效的識(shí)別出水淹層。

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