PNN 測(cè)井反演地層電阻率求取飽和度方法研究

肖承文，周波，吳剛（中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000）

趙勃權(quán)，李強(qiáng)（中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西 西安 710077）

鄧瑞（長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100）

與目前國(guó)內(nèi)使用的其他飽和度測(cè)井方式比較，PNN（pulse neutron neutron，脈沖中子－中子）測(cè)井的最大不同是：其他方法是通過地層對(duì)中子的俘獲放射出的伽馬射線進(jìn)行記錄來進(jìn)行飽和度的解析，PNN 測(cè)井是通過對(duì)地層中還沒有被地層俘獲的熱中子來進(jìn)行記錄和分析，從而得到飽和度的解析［1，2］。探測(cè)熱中子法沒有探測(cè)伽馬方法存在的本底值影響，同時(shí)在更低的礦化度和低孔隙度等地層保持了相對(duì)較高的計(jì)數(shù)率，削減了統(tǒng)計(jì)起伏的影響。同時(shí)，PNN 測(cè)井還有一套獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理方法，能夠最大程度地去除井眼影響，保證地層俘獲截面曲線的準(zhǔn)確性，精度可達(dá)到±0.1c.u.（c.u.是俘獲截面單位，1c.u.＝10－3cm－1）。

PNN 測(cè)井解釋飽和度時(shí)［3～5］，很多參數(shù)都有一個(gè)較大的范圍，主要依靠人工給出地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值，但是經(jīng)驗(yàn)值的給定缺乏實(shí)驗(yàn)支撐，可能產(chǎn)生較大誤差；而裸眼井電阻率曲線求取飽和度有較完善的實(shí)驗(yàn)支撐，通過幾十年的發(fā)展，其在砂泥巖剖面中的應(yīng)用得到多方驗(yàn)證，可信度較高。在未射孔層段，PNN測(cè)井在套管外的值和裸眼井電阻率是受同樣的地層因素影響，此時(shí)應(yīng)建立PNN 和裸眼井電阻率的關(guān)系；在射孔層段，由于注入和產(chǎn)出的原因，地層電阻率會(huì)發(fā)生變化，但裸眼井電阻率不能反映這個(gè)變化；通過前面建立的關(guān)系，利用測(cè)得的PNN 曲線求得射孔層段的真實(shí)電阻率，再利用該地層電阻率計(jì)算地層含油飽和度，該飽和度反映的是孔隙真實(shí)流體性質(zhì)，據(jù)此可以準(zhǔn)確判斷水淹情況。

1 地層俘獲截面的響應(yīng)特征

為了研究地層巖性、物性、電性等各因素對(duì)地層俘獲截面的影響，對(duì)研究區(qū)4口井逐一分析了未射孔層段表征地層巖性、物性、電性特征的自然伽馬、孔隙度、深中淺感應(yīng)電阻率與地層俘獲截面之間的關(guān)系，并分析對(duì)比了純泥巖層、純砂巖層、純水層、純氣層俘獲截面的關(guān)系。圖1為地層俘獲截面反演電阻率示意圖。

1.1 未射孔層段地層俘獲截面響應(yīng)特征分析

為了研究地層俘獲截面與巖性的關(guān)系，分析了純泥巖層段俘獲截面（Σ）與自然伽馬（qAPI）的關(guān)系（如圖2所示），可以看出，Σ隨qAPI的增加而增大，并表現(xiàn)出與qAPI較好的相關(guān)性。

圖1 地層俘獲截面反演電阻率示意圖

圖2 研究區(qū)純泥巖層段Σ 與qAPI關(guān)系圖

圖3反映的是純泥巖層段Σ與深、中、淺感應(yīng)電阻率（ρild、ρilm、ρils）的關(guān)系，可以看出，ρild、ρilm、ρils 在同一Σ下依次遞減，這與地層深度越淺侵入作用影響越強(qiáng)的規(guī)律相符合。圖4顯示了純水層段的Σ與ρild、ρilm、ρils的關(guān)系，可以看出，ρild、ρilm、ρils與Σ關(guān)系曲線幾乎平行，且水層電阻率在橫向上隨探測(cè)深度的增加逐漸減小。

圖3 研究區(qū)純泥巖層段Σ 與ρild、ρilm、ρils關(guān)系圖

圖4 研究區(qū)純水層段Σ 與ρild、ρilm、ρils關(guān)系圖

圖5為研究區(qū)未射孔層段Σ與孔隙度（）關(guān)系圖，可以看出，當(dāng)升高時(shí)，Σ逐漸降低，這是因?yàn)殡S著的增加，儲(chǔ)層中氣的含量相對(duì)增加，而氣的Σ低于油、水的Σ，從而造成Σ降低。進(jìn)一步研究了未射孔層段Σ與ρild、ρilm、ρils 的關(guān)系（如圖6所示），可以看出，未射孔層Σ與ρild、ρilm 的關(guān)系基本一致；Σ與ρils 的相關(guān)性較差，這是因?yàn)殡娮杪适苣酀{侵入影響較大，即ρils 受泥漿侵入影響較大，而Σ是在下套管地層恢復(fù)后測(cè)量的，幾乎不受泥漿濾液的影響。由圖6可知，未射孔層段Σ與ρild 關(guān)系為：

1.2 射孔層段地層俘獲截面響應(yīng)特征分析

隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，射孔層段的各項(xiàng)參數(shù)的變化是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，因此各參數(shù)對(duì)地層俘獲截面的影響相對(duì)于未射孔層段發(fā)生了一定的變化。首先分析了射孔層段Σ隨ρild、ρilm、ρils 的變化關(guān)系，如圖7所示，射孔層段Σ與ρild 的關(guān)系為：

圖5 研究區(qū)未射孔層段Σ 與關(guān)系圖

圖6 研究區(qū)未射孔層段Σ 與ρild、ρilm、ρils關(guān)系圖

為了消除生產(chǎn)對(duì)Σ的影響，進(jìn)一步對(duì)比了射孔層段Σ和未射孔層段Σ隨ρild 的變化關(guān)系圖（圖8）?？梢钥闯?，在相同Σ下，未射孔層段的ρild 高于射孔層段ρild，這是因?yàn)殡S著生產(chǎn)的進(jìn)行，射孔層段的含氣飽和度逐漸降低，電阻率普遍減小，邊水、底水逐漸向井筒推進(jìn)，可能導(dǎo)致儲(chǔ)層出現(xiàn)一定程度的水淹。

圖7 研究區(qū)射孔層段Σ 與ρild、ρilm、ρils關(guān)系圖

圖8 研究區(qū)射孔層段與未射孔層段Σ 與ρild關(guān)系對(duì)比圖

2 地層俘獲截面反演電阻率實(shí)際應(yīng)用

為了在射孔層段消除水淹等因素對(duì)地層俘獲截面的影響，在上述分析射孔層段和未射孔層段Σ與ρild關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用未射孔層段圖版對(duì)射孔層段進(jìn)行校正。從圖9中可以看出，由俘獲截面曲線校正后得到的深感應(yīng)電阻率曲線（ρild，c）在射孔層段都表現(xiàn)出一定的特征，4號(hào)層ρild，c 比校正前深感應(yīng)電阻率（ρild）減小，可定性判斷該射孔層段隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，出現(xiàn)了一定程度的水淹，通過阿爾奇公式計(jì)算飽和度，該層含氣飽和度明顯降低；而5號(hào)層由于與4號(hào)層之間有一段孔滲不好、泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)多的薄層隔開，該井段ρild，c 與ρild 部分重合，甚至有部分升高，可定性判斷該層未水淹或水淹程度低。

3 結(jié)語

圖9 A井俘獲截面反演電阻率效果示意圖

通過對(duì)研究區(qū)4口井的地層俘獲截面在未射孔層段的響應(yīng)特征分析，建立了研究區(qū)地層俘獲截面反演電阻率的計(jì)算公式。通過總結(jié)地層俘獲截面曲線在未射孔層段的曲線特征，反演地層真實(shí)電阻率，再進(jìn)行飽和度求取。由俘獲截面曲線校正后得到的電阻率曲線在部分射孔層段表現(xiàn)出電阻率普遍減小的特征，則可定性判斷為該射孔層段隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，出現(xiàn)了一定程度的水淹，含氣飽和度降低明顯。部分射孔層段電阻率有一定升高，可定性判斷該生產(chǎn)層未水淹或水淹程度低。

將PNN 測(cè)井反演地層電阻率求取飽和度的處理結(jié)果（30口井）與前人解釋成果對(duì)比，解釋精度明顯提高。但是地層參數(shù)對(duì)地層俘獲截面和電阻率的響應(yīng)比例不盡相同，該方法的實(shí)際應(yīng)用還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。目前該方法適用于未進(jìn)行注水開發(fā)的原狀地層，建立區(qū)域經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，需要在該區(qū)域有相對(duì)穩(wěn)定的泥巖和純水標(biāo)志層，否則影響解釋精度。

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