孤島油田水淹層地層水電阻率計(jì)算方法研究

劉中奇，崔琳，董婷，熊維

（中國(guó)石化勝利石油管理局測(cè)井公司，山東東營(yíng)257096）

孤島油田水淹層地層水電阻率計(jì)算方法研究

劉中奇，崔琳，董婷，熊維

（中國(guó)石化勝利石油管理局測(cè)井公司，山東東營(yíng)257096）

為尋找勝利油氣區(qū)孤島油田Ng組剩余油富集區(qū)，需要準(zhǔn)確求取地層水電阻率，特別是水淹層地層水電阻率，難點(diǎn)在于泥漿濾液電阻率的準(zhǔn)確求取。提出一種新的泥漿濾液電阻率確定方法——已知水層標(biāo)定法?；谧匀浑娢粶y(cè)井原理，用已知水層的電阻率標(biāo)定井筒泥漿濾液的電阻率，用標(biāo)定后的泥漿濾液電阻率應(yīng)用自然電位測(cè)井求取目的層的地層水電阻率。該方法能夠比較準(zhǔn)確地計(jì)算地層水的電阻率，對(duì)水淹層地層水電阻率的計(jì)算也非常有效。

自然電位測(cè)井；地層水電阻率；泥漿濾液電阻率；剩余油飽和度；水淹層

0 引 言

孤島油田Ng組油層經(jīng)過(guò)近30年的注水開(kāi)發(fā)，油層水淹嚴(yán)重，含水特高，尋找剩余油富集區(qū)尤為重要，因此需要準(zhǔn)確求取地層水電阻率，特別是水淹層地層水電阻率。地層水電阻率的求取不僅直接影響水淹層測(cè)井解釋，而且還影響到地層剩余油飽和度的評(píng)價(jià)，以及油田的二次采油乃至三次采油。孤島油田Ng組油層先后經(jīng)歷了注水－注聚－注水開(kāi)發(fā)時(shí)期，地層水礦化度差異較大。這是因?yàn)椴煌_(kāi)發(fā)時(shí)期，注入水水質(zhì)（僅指地層水礦化度）不同，注入速度、注入時(shí)間及持續(xù)注入時(shí)間不同。不同區(qū)域水淹程度不同也是導(dǎo)致地層水礦化度差異較大的一個(gè)重要原因。盡管對(duì)不同類(lèi)型的油藏的不同開(kāi)發(fā)時(shí)期，人們已經(jīng)總結(jié)出多種地層水電阻率的求取方法，并且這些方法在生產(chǎn)應(yīng)用中也見(jiàn)到了一些效果，但其應(yīng)用效果仍不盡人意。本文提出一種新的泥漿濾液電阻率確定方法——已知水層標(biāo)定法。用已知水層的電阻率標(biāo)定井筒泥漿濾液的電阻率，用標(biāo)定后的泥漿濾液電阻率應(yīng)用自然電位測(cè)井求取目的層的地層水電阻率。它能夠比較準(zhǔn)確地計(jì)算地層水的電阻率。

1 泥質(zhì)對(duì)自然電位的影響［1－2］及校正

雖然自然電位能夠準(zhǔn)確計(jì)算地層水電阻率，但是影響自然電位的因素較多，因此必須對(duì)自然電位曲線作必要的校正。關(guān)于溫度［1］、層厚［1］、井眼［1］、地層電阻率［1，3］及過(guò)濾電位［1，3］的校正，很多資料已有介紹。對(duì)于泥質(zhì)砂巖地層，影響儲(chǔ)集層自然電位相對(duì)幅度大小的主要因素仍然是儲(chǔ)集層的滲透性（即泥質(zhì)含量）及泥漿濾液電阻率與地層水電阻率的比值。因此，對(duì)自然電位曲線作泥質(zhì)校正是非常必要的。

對(duì)于給定的泥漿濾液電阻率與地層水電阻率，泥質(zhì)含量則是影響自然電位相對(duì)幅度大小的主要因素。當(dāng)?shù)貙佑捎谀噘|(zhì)含量增加而由純砂巖過(guò)渡到純泥巖時(shí)，它的自然電位系數(shù)也將從擴(kuò)散電位系數(shù)過(guò)渡到擴(kuò)散吸附電位系數(shù)。假定地層由滲透性的純砂巖部分和非滲透性的純泥巖部分組成，在滲透性的純砂巖形成擴(kuò)散電位Ed，而在非滲透性的純泥巖形成擴(kuò)散吸附電位Eda。圖1是泥質(zhì)砂巖及圍巖的體積模型和等效電位圖。由于擴(kuò)散電位和擴(kuò)散吸附電位的大小正比于它們的相對(duì)體積含量，于是在泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的電位系數(shù)為

式中，k為泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的電位系數(shù)；Vsh為泥質(zhì)含量；kd為擴(kuò)散電位系數(shù)；kda為擴(kuò)散吸附電位系數(shù)。

泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層產(chǎn)生的自然電位

式中，SP為泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層產(chǎn)生的自然電位；Rmf為泥漿濾液電阻率；Rw為地層水電阻率。

泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的自然電位的相對(duì)幅度

式中，ΔSP為泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的自然電位的相對(duì)幅度。

純砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的自然電位的相對(duì)幅度

式中，ΔSP0為純砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的自然電位的相對(duì)幅度。

于是有［1，4］

式（5）是泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的自然電位的相對(duì)幅度與純砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的自然電位的相對(duì)幅度的關(guān)系式。圖2是泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)集層自然電位的相對(duì)幅度與純砂巖儲(chǔ)集層自然電位的相對(duì)幅度的比值隨泥質(zhì)含量變化的關(guān)系圖。依據(jù)式（5）或圖2便可對(duì)泥質(zhì)砂巖的自然電位的相對(duì)幅度作泥質(zhì)校正。

圖1 泥質(zhì)砂巖體積模型和等效電位圖

圖2 自然電位相對(duì)幅度比值與泥質(zhì)含量關(guān)系

2 水淹層地層水電阻率及泥漿濾液電阻率計(jì)算方法

2.1 水淹層地層水電阻率計(jì)算方法

對(duì)于給定的地層，作過(guò)校正的自然電位及相對(duì)幅度的大小只與泥漿濾液電阻率和地層水電阻率的比值有關(guān)。如果知道泥漿濾液的電阻率，利用自然電位測(cè)井原理就可求取地層水混合液電阻率。

（1）自然電位泥巖基線法。在泥巖處產(chǎn)生的自然電位為

式中，SP為當(dāng)前深度砂巖附近泥巖的自然電位。

（2）自然電位砂巖值法。在砂巖處產(chǎn)生的自然電位為

式中，SP為當(dāng)前深度砂巖的自然電位。

值得注意的是利用式（6）或式（7）時(shí)，必須對(duì)自然電位進(jìn)行重新刻度。因?yàn)樵跍y(cè)井過(guò)程中，人們只關(guān)心自然電位相對(duì)幅度的變化而忽視自然電位絕對(duì)數(shù)值。外在電場(chǎng)（包括工業(yè)漏電）的存在也是影響自然電位絕對(duì)數(shù)值的一個(gè)重要原因。

（3）自然電位砂泥巖相對(duì)幅度法。砂泥巖自然電位的相對(duì)幅度為

式中，ΔSP為當(dāng)前深度砂泥巖自然電位相對(duì)幅度。

（4）自然電位砂泥巖相對(duì)幅度比值法。標(biāo)準(zhǔn)水層砂泥巖自然電位的相對(duì)幅度為

式中，ΔSP0為純砂巖標(biāo)準(zhǔn)水層的自然電位相對(duì)幅度；Rmf0為純砂巖標(biāo)準(zhǔn)水層處泥漿濾液電阻率；Rw0為純砂巖標(biāo)準(zhǔn)水層地層水電阻率；kt僅與溫度有關(guān)。

自然電位系數(shù)及泥漿濾液電阻率與溫度有關(guān)，因此在計(jì)算地層水電阻率（水淹層地層水電阻率）時(shí)必須對(duì)自然電位系數(shù)及泥漿濾液電阻率作溫度校正。

2.2 泥漿濾液電阻率計(jì)算方法

要準(zhǔn)確計(jì)算地層水電阻率，首先必須正確計(jì)算泥漿濾液的電阻率。泥漿濾液電阻率的計(jì)算方法有3種［1－2］。

方法1［1］

式中，Rm18為18℃時(shí)泥漿電阻率；T為當(dāng)前深度地層溫度。

方法2［5］

式中，ρm為泥漿密度。

方法3［1］

式中，T0為標(biāo)準(zhǔn)水層地層溫度；Rmf0可根據(jù)阿爾奇公式求得，亦可應(yīng)用純砂巖標(biāo)準(zhǔn)水層（地層水電阻率已知）自然電位的相對(duì)幅度式（8）求得。而式（8）中的Rw0可根據(jù)阿爾奇公式求得；也可根據(jù)試油或生產(chǎn)時(shí)的水樣資料得到。

3 水淹層地層水電阻率計(jì)算應(yīng)用效果

利用上述研究成果求取了孤島油田中一區(qū)50多口井的地層混合液電阻率，用所得地層混合液電阻率值計(jì)算剩余油飽和度。結(jié)合該地區(qū)動(dòng)態(tài)資料，對(duì)這些井進(jìn)行了水淹層解釋與分級(jí)評(píng)價(jià)，解釋符合率達(dá)到85%。

圖3是中13－斜檢9井應(yīng)用上述方法計(jì)算的地層水電阻率計(jì)算的含水飽和度與實(shí)驗(yàn)測(cè)量的巖心含水飽和度及傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)地層水電阻率計(jì)算的含水飽和度的對(duì)比圖。

圖3 中13－斜檢9井3種飽和度對(duì)比圖

圖4 孤東8－24－更8井2種飽和度對(duì)比圖

圖4是孤東8－24－更8井應(yīng)用上述方法計(jì)算的地層水電阻率計(jì)算的含水飽和度（Sw）與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)地層水電阻率計(jì)算的含水飽和度（Sw1）的對(duì)比圖。

4 結(jié) 論

（1）利用自然電位可準(zhǔn)確地計(jì)算水淹層地層水電阻率，對(duì)地層剩余油飽和度進(jìn)行正確評(píng)價(jià)。

（2）利用自然電位計(jì)算地層水電阻率的關(guān)鍵是求得井筒泥漿濾液電阻率。用已知水層的地層水電阻率標(biāo)定水層處井筒泥漿濾液的電阻率，可準(zhǔn)確計(jì)算井筒泥漿濾液的電阻率。

［1］ 張庚驥.電法測(cè)井［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1984.

［2］ 劉中奇，陳營(yíng).一種確定水淹層地層水電阻率的方法［J］.測(cè)井技術(shù)，1992，16（5）：327－333.

［3］ 吳長(zhǎng)虹，曲麗萍，王藝景，等.高含水期地層混合液電阻率的求取方法［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，22（4）：85－87.

［4］ 丁次乾.礦場(chǎng)地球物理［M］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，1984.

［5］ 曾文沖，歐陽(yáng)健.測(cè)井地層分析與油氣評(píng)價(jià)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

Computation Method of Formation Water Resistivity for Water－flooded Zones in Gudao Oilfield

LIU Zhongqi，CUI Lin，DONG Ting，XIONG Wei
（Well Logging Company，Shengli Petroleum Administration，SINOPEC，Dongying，Shandong 257096，China）

In order to find residual oil of Gudao Oilfield Ng group in Shengli oil／gas zone，formation water resistivity，especially，flooded formation water resistivity needs to be accurately calculated.It is difficult to accurately calculate mud filtrate resistivity.Proposed is a new method to determine mud filtrate resistivity——known water layer calibration method.Based on the spontaneous potential logging principle，wellbore mud filtrate resistivity is calibrated with known water resistivity.With the calibrated mud filtrate resistivity，spontaneous potential can be applied to obtain the formation water resistivity of the target layers.The new method can accurately calculate the formation water resistivity even in water－flooded zones.

spontaneous potential logging，formation water resistivity，mud filtrate resistivity，residual oil saturation，water－flooded layer

P631.84 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2011－02－16 本文編輯 余迎）

劉正彥，男，從事射孔起爆器材研發(fā)工作。