聚合物對孤島中一區(qū)測井響應(yīng)特征影響研究

焦翠華，楊少欣，王軍，王震宇，王延忠，辛治國

（1.中國石油大學(xué)，北京102249；2.中國石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015）

聚合物對孤島中一區(qū)測井響應(yīng)特征影響研究

焦翠華1，楊少欣1，王軍2，王震宇1，王延忠2，辛治國2

（1.中國石油大學(xué)，北京102249；2.中國石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015）

地層水中聚合物存在對測井響應(yīng)特征是否有影響，將關(guān)系到利用測井曲線識別水淹層的方法及相關(guān)儲層參數(shù)的計算方法的選取及改進(jìn)。為了提高采收率，孤島油田中一區(qū)館3砂層組在經(jīng)過水驅(qū)后又進(jìn)行聚合物驅(qū)；分析了2組對子井的自然電位、深側(cè)向電阻率（感應(yīng)或4 m梯度）、三孔隙度等測井曲線從前期水驅(qū)到聚合物驅(qū)的變化規(guī)律；以測井響應(yīng)機(jī)理為基礎(chǔ)從實(shí)驗(yàn)、正演模擬2個方面討論分析了聚合物溶液對上述測井響應(yīng)特征的影響。研究表明，在高礦化度條件下聚合物濃度對巖石電阻率、地層密度、聲波時差、中子孔隙度的影響很小，在建立測井解釋模型及選取解釋參數(shù)時可以忽略聚合物濃度的影響。研究結(jié)果為該區(qū)的儲層參數(shù)解釋模型選取和評價提供了參考依據(jù)。

生產(chǎn)測井；聚合物；水淹層；測井響應(yīng)；正演模擬

0 引 言

孤島油田中一區(qū)是高孔隙度、高滲透率、高黏度、高飽和的稠油疏松砂巖油藏，位于孤島油田中部，地層構(gòu)造簡單、平緩，主要含油層系為上第三系館陶組。館3砂層組原始地層水礦化度為3 850 mg／L，1968年9月投產(chǎn)，1974年9月轉(zhuǎn)入注水開發(fā)，1994年開始注聚合物，注聚時地層水礦化度為5 923 mg／L，注入聚合物溶液礦化度為7 093 mg／L。1997年3月結(jié)束注聚轉(zhuǎn)入后續(xù)水驅(qū)。

以往研究分析認(rèn)為聚合物驅(qū)后，由于聚合物自身的弱導(dǎo)電性會使地層導(dǎo)電性變差，且地層的電阻率受聚合物的濃度影響［1－3］；注聚后由于聚合物高分子長鏈遭到破壞及聚合物本身的黏度會使地下流體比水相對聲波能量的損耗大［2］。本文分析了對子井的測井響應(yīng)變化規(guī)律，并在不同聚合物濃度條件下對溶液電阻率、聲波速度、密度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量，以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步研究了聚合物驅(qū)水淹層的測井響應(yīng)特征是否受到地層水中聚合物存在的影響及影響程度有多大，以便為油水層的識別、相關(guān)參數(shù)的計算以及解釋模型的建立提供依據(jù)。

1 聚合物驅(qū)水淹層測井響應(yīng)特征變化分析

采用對子井分析技術(shù)，對比分析了孤島中一區(qū)館3砂層組聚合物驅(qū)前后測井響應(yīng)特征的變化。選取聚驅(qū)前后、相同微相、相同層位、井距較小的12J411－13J10井組（密閉取心井組，井距14 m）和14－409－14XN409井組（井距94 m）為對子井進(jìn)行分析（見圖1、圖2）。

圖1 12J411－13J10井組連井對比圖

圖2 14－409－14XN409井組連井對比圖

聚合物驅(qū)后2組對子井水淹層各測井響應(yīng)特征的變化見表1、表2。

（1）考慮到層厚對自然電位測井的影響以及水淹層泥巖基線的偏移，選取了厚度大于4 m的單砂層并根據(jù)自然電位曲線的偏移分別讀取了泥巖基線值，從2組對子井的自然電位異常幅度值變化情況可以看出聚合物驅(qū)后自然電位異常幅度呈現(xiàn)減小的變化，12J411－13J10井組減小幅度為2～5.5 m V；14－409－14XN409井組減小幅度為10～ 15 m V。

（2）聚合物驅(qū)后4 m梯度電阻率呈現(xiàn)減小的趨勢，減小幅度在6Ω·m以內(nèi)；感應(yīng)電導(dǎo)率σ有增加趨勢，幅度在100 mS／m內(nèi)。

（3）各單砂層三孔隙度測井值聚合物驅(qū)前后的變化情況，聲波時差有小幅增大，幅度在8μs／ft內(nèi)；地層密度值有極小幅度的減小，幅度在0.015 g／cm3內(nèi)；中子孔隙度除Ng342單砂層有極小幅度的減小外，均有小幅增大，幅度在1.8%內(nèi)。

表1 12J411－13J10井組各測井響應(yīng)特征變化表

表2 14－409－14XN409井組各測井響應(yīng)特征變化表

2 測井響應(yīng)特征變化機(jī)理分析

2.1 自然電位響應(yīng)變化機(jī)理分析

該區(qū)聚合物驅(qū)前后地層水礦化度分別為5 923 mg／L和7 093 mg／L，據(jù)前人研究成果以及后面的溶液電阻率影響因素分析可知，由于當(dāng)溶液礦化度大于4 000 mg／L時，聚合物濃度對溶液的電阻率影響很小［4］。根據(jù)自然電位異常幅度計算公式［5］可知，聚合物驅(qū)前后自然電位幅度差為

用該區(qū)聚合物驅(qū)前后的礦化度資料及測井資料計算得到地層水電阻率及泥漿濾液電阻率［6］，進(jìn)而計算由二者引起的自然電位幅度差變化值（見表3），與實(shí)際測井曲線的變化規(guī)律是一致的，聚合物驅(qū)前后自然電位曲線的變化主要是礦化度變化引起的。

2.2 電阻率響應(yīng)變化機(jī)理分析

2.2.1 聚合物濃度、礦化度對溶液電阻率的影響實(shí)驗(yàn)測量

實(shí)驗(yàn)測量了不同礦化度、不同聚合物濃度的溶液電阻率（結(jié)果見圖3、圖4），可以得到溶液礦化度相同時聚合物濃度從0增加到3 000 mg／L，礦化度為1 000 mg／L的溶液電阻率下降相對幅度為11.8%，下降趨勢較為明顯；礦化度4 000 mg／L的溶液電阻率下降幅度降為5.8%，礦化度8 000 mg／L時的溶液電阻率下降幅度降為3.7%，下降趨勢逐漸變緩。

表3 地層水及泥漿濾液電阻率引起自然電位異常幅度變化表

聚合物濃度相同時，溶液礦化度從1 000 mg／L增加到3 000 mg／L時，溶液電阻率降幅為74%左右，從1 000 mg／L增加到4 000 mg／L時，溶液電阻率降幅為78%左右。從1 000 mg／L增加到8 000 mg／L時，溶液電阻率降幅為90%左右，下降趨勢都很明顯。可見，當(dāng)聚合物溶液礦化度較低（小于4 000 mg／L）時，溶液電阻率受溶液礦化度和聚合物濃度的雙重影響；當(dāng)聚合物溶液礦化度較高（大于4 000 mg／L）時，溶液電阻率受聚合物濃度影響很小，以溶液礦化度的影響為主。

圖3 溶液電阻率與聚合物濃度的關(guān)系

圖4 溶液電阻率與溶液礦化度的關(guān)系

2.2.2 聚合物濃度對巖石電阻率的影響實(shí)驗(yàn)測量

實(shí)驗(yàn)測量了溶液礦化度為5 000 mg／L時，聚合物濃度分別為0、500、1500 mg／L時的不同飽和度巖石電阻率，據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了不同聚合物濃度下巖石電阻率Rt與含水飽和度的關(guān)系圖（見圖5）。

圖5 巖石電阻率R t隨含水飽和度不同的變化

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，含水飽和度Sw一定時，聚合物濃度從0增加到1 500 mg／L，巖石電阻率Rt變化的絕對值小于0.3Ω·m，相對值小于2%。

上述的實(shí)驗(yàn)分析可知，在研究區(qū)高地層水礦化度的條件下［7－8］，聚合物濃度對巖石電阻率Rt影響很小，基本可以忽略，研究區(qū)地層電阻率的減小和電導(dǎo)率的增大主要是地層水礦化度的增大及含水飽和度的變化引起的。

2.3 三孔隙度響應(yīng)變化機(jī)理分析

2.3.1 不同濃度聚合物溶液密度、聲速實(shí)驗(yàn)測量

對礦化度為5 000、6 000、7 000 mg／L時不同濃度聚合物溶液密度、聲波速度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量，同時據(jù)含氫指數(shù)的定義［5］分別計算了礦化度為5 000、6 000、7 000 mg／L時不同濃度聚合物溶液的含氫指數(shù)。結(jié)果見表4、圖6?？梢钥闯?，溶液礦化度一定時，聚合物溶液的密度隨濃度的變化在0.001 g／cm3左右；而聚合物溶液的聲波速度隨濃度的變化幅度均在10 m／s以內(nèi)，轉(zhuǎn)化為聲波時差則在1.5μs／ft內(nèi)；溶液的含氫指數(shù)隨聚合物濃度的增加變化很小，且與淡水的含氫指數(shù)相差極小，均在0.003以內(nèi)?？梢娋酆衔餄舛葘θ芤旱拿芏?、聲波速度及含氫指數(shù)影響都很小。

圖6 溶液聲波速度、密度及含氫指數(shù)隨聚合物濃度不同的變化

2.3.2 孔隙度變化對三孔隙度測井響應(yīng)影響分析

根據(jù)不同濃度聚合物溶液的密度、聲波速度的測量數(shù)據(jù)和含氫指數(shù)的計算數(shù)據(jù)，以及取心井對比井組的物性分析孔隙度數(shù)據(jù)（12J411井為36.47%，13J10井為37.388%），砂巖巖石骨架聲波時差選取76.165μs／ft（據(jù)研究區(qū)巖心分析孔隙度與聲波時差建立的孔隙度模型，孔隙度為0時聲波時差值）、密度選取2.65 g／cm3、含氫指數(shù)選?。?.05，按巖石體積物理模型［5］，對聚驅(qū)前后各井的密度、中子和聲波時差的測井響應(yīng)進(jìn)行了正演模擬計算（見圖7）。鑒于該研究區(qū)的地層水礦化度聚合物驅(qū)后在6 000～7 000 mg／L，3個組正演模擬均選溶液礦化度為7 000 mg／L時的參數(shù)。

從圖7中可以看出，地層的聲波時差、密度和中子孔隙度在不同濃度的聚合物溶液下相差極小，幾乎沒有變化，可以認(rèn)為聚合物溶液對地層的三孔隙度測井響應(yīng)特征影響非常??；聚驅(qū)前后隨地層孔隙度的增大，地層的聲波時差變大、地層密度值減小、中子孔隙度變大，變化趨勢與實(shí)際測井響應(yīng)變化趨勢相一致。

表4 不同聚合物濃度溶液的密度、聲波速度和含氫指數(shù)統(tǒng)計表

圖7 不同開發(fā)階段三孔隙度測井響應(yīng)正演模擬圖

3 結(jié) 論

（1）研究區(qū)注入聚合物溶液礦化度較高，且大于地層水礦化度，聚合物驅(qū)后水淹層的自然電位異常幅度增大、電阻率減小、電導(dǎo)率增大。

（2）三孔隙度測井中聲波時差增大、密度減小、中子孔隙度增大且變化幅度都很小。

（3）以測井響應(yīng)機(jī)理為基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)測量和正演模擬分析得出，在高礦化度條件下聚合物濃度對巖石電阻率、地層密度、聲波時差、中子孔隙度的影響都很小，在建立測井解釋模型及選取解釋參數(shù)時可以忽略聚合物濃度的影響。

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On the Impacts of Polymer on Log Response Features in Zhong 1 Area’Gudao Oilfield

JIAO Cuihua1，YANG Shaoxin1，WANG Jun2，WANG Zhenyu1，WANG Yanzhong2，XIN Zhiguo2
（1.China University of Petroleum，Beijing 102249，China；2.Research Institute of Geosciences，SINOPEC Shengli Oilfield，Dongying，Shandong 257015，China）

After water flooding，Ng3 formation in Zhong 1 Area of Gudao Oilfield takes polymer flooding for EOR.How to select and further improve methodologies for indentifying oil layers by logging curves and estimating corresponding parameters in waterflooded zones can be affected by whether there is any influence of polymer in formation water on log response features.This literature examines the rules for variations in curves of spontaneous potential logging，induction logging，4m gradient resistivity logging and three－porosity logging with polymer flooding.In addition，the impacts of polymer solution on log response features are investigated through experiments and forward simulations based on the log response mechanism.Our research shows that under the conditions of high salinity，the influence of polymer concentration on rock resistivity，formation density，acoustic travel time and neutron porosity is very small.The conclusion can be applied as a reference criteria to select and evaluate interpretation models for reservoir parameters in this field.

production log，polymer，flooded zone，log response，forward simulation

1004－1338（2011）04－0314－05

P631.81

A

項目來源：國家重大專項項目（2008ZX0511－003）

焦翠華，1960年生，教授，從事測井方法、資料綜合解釋及地質(zhì)應(yīng)用的教學(xué)和科研工作。

2011－01－10 本文編輯 李總南）