低對(duì)比度儲(chǔ)層流體替換識(shí)別技術(shù)方法與應(yīng)用

陳義國(guó)，任來(lái)義，賀永紅，高勝利，孟旺才，董麗紅

（陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安710075）

0 引 言

鄂爾多斯盆地中生界延安組地層縱向距離源巖較遠(yuǎn)，油藏構(gòu)造幅度低，油、水分異作用弱，壓實(shí)程度強(qiáng)，儲(chǔ)層束縛水飽和度高，含油飽和度較低，致使大部分油層（油水同層）與鄰近水層電阻率之比小于或接近2。目標(biāo)區(qū)儲(chǔ)層整體屬中（低）孔隙度、低滲透率特征，泥漿侵入較深，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)負(fù)載流體指示信息有限，辨識(shí)度低。油氣成藏受巖性、物性、微構(gòu)造、油源條件等多重因素控制，以發(fā)育低對(duì)比度油層（油水同層）為主。目前這類油層（油水同層）的測(cè)井識(shí)別成功率不高。沉積期河道變遷頻繁，雖然盆地內(nèi)發(fā)育廣泛，但橫向連片性較差。儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，物性較差，含油飽和度低，測(cè)井信噪比較低，泥餅微滲流等作用進(jìn)一步降低了產(chǎn)油層與產(chǎn)水層電阻率差異，同時(shí)，不同井間的地層水性、礦物含量及測(cè)井儀器指標(biāo)差異，使該類儲(chǔ)層無(wú)統(tǒng)一產(chǎn)油電性下限。尤其是視電阻率增大率低于或接近2的儲(chǔ)層，常規(guī)解釋方法符合率較低［1－3］。

1 低對(duì)比度儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征分析

延安組地層以河流相沉積為主，通常砂體底部粒度較粗，物性較好，向頂部粒度逐漸變細(xì)，物性變差。儲(chǔ)層縱向巖性、物性變化導(dǎo)致電阻率底低、頂高，呈漏斗形，該特征與低飽和度、低對(duì)比度油層（油水同層）響應(yīng)特征相近［4－5］。

目標(biāo)區(qū)低對(duì)比度儲(chǔ)層測(cè)井特征如圖1所示，儲(chǔ)層巖性穩(wěn)定，自然伽馬低幅度、自然電位負(fù)異常、微電極幅度差明顯；儲(chǔ)層物性由底向頂逐漸變差，聲波時(shí)差變低（如藍(lán)色箭頭標(biāo)注所示）；深感應(yīng)電阻率底低、頂高，呈漏斗狀（如紅色箭頭標(biāo)注所示）。常規(guī)視電阻率增大率以1號(hào)與2號(hào)層視電阻率之比計(jì)算，約為1.7，解釋為油水同層。

分析1號(hào)層電阻率增大同時(shí)受儲(chǔ)層巖性、物性及流體的作用，僅儲(chǔ)層孔隙流體性質(zhì)變化引起的實(shí)際電阻率增大率必然低于計(jì)算的視電阻率增大率。借助巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析儲(chǔ)層巖性、物性變化對(duì)電阻率影響程度，反演孔隙流體變化引起的實(shí)際電阻率增大率，對(duì)這類儲(chǔ)層流體性質(zhì)判斷至關(guān)重要。

2 流體替換技術(shù)方法與思路

利用儲(chǔ)層底部孔隙所含流體替換儲(chǔ)層全部孔隙流體，保持儲(chǔ)層縱向巖性、物性特征；基于巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)約束，分析儲(chǔ)層巖性、物性變化對(duì)電阻率的影響程度，反演流體替換后儲(chǔ)層上部的理論電阻率；實(shí)測(cè)電阻率與理論電阻率差異即僅由儲(chǔ)層流體性質(zhì)變化引起，二者之比即為流體性質(zhì)變化引起的實(shí)際電阻增大率；利用實(shí)際電阻率增大率、Archie流體飽和度模型估算儲(chǔ)層含油飽和度變化情況，以此為依據(jù)判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

根據(jù)Archie流體飽和度模型，分析儲(chǔ)層含水飽和度、孔隙度與深感應(yīng)電阻率函數(shù)關(guān)系，如式（1）、式（2）所示利用儲(chǔ)層底部孔隙流體替換儲(chǔ)層全部孔隙流體，x時(shí)刻，儲(chǔ)層底部測(cè)井響應(yīng)

圖1 Y248井測(cè)井解釋成果圖

y時(shí)刻，儲(chǔ)層上部測(cè)井響應(yīng)

膠結(jié)指數(shù)m受孔喉尺寸、泥質(zhì)含量等多重因素影響，孔隙度是影響m參數(shù)的因素之一［6－7］。對(duì)目標(biāo)區(qū)巖電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)圖2），孔隙度主體分布范圍5%～15%，回歸出關(guān)于膠結(jié)指數(shù)m的一元函數(shù)，見(jiàn)式（5）

對(duì)目標(biāo)區(qū)巖心物性測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，回歸出測(cè)井聲波時(shí)差與巖心孔隙度函數(shù)關(guān)系模型

式中，C1＝0.28；C2＝－54.18。

對(duì)同一儲(chǔ)層，流體替換后Sw、Rw為常數(shù)，將m、φ等函數(shù)模型帶入式（3）、式（4），得式（8）、式（9）

圖2 巖心孔隙度—膠結(jié)指數(shù)m函數(shù)關(guān)系

式中，Rtx為x時(shí)刻，儲(chǔ)層底部實(shí)測(cè)深感應(yīng)電阻率，Ω·m；ACx為x時(shí)刻，儲(chǔ)層底部初值聲波時(shí)差，μs／m；mx為x時(shí)刻，儲(chǔ)層底部對(duì)應(yīng)的膠結(jié)指數(shù)；Rty為y時(shí)刻，流體替換后反演的儲(chǔ)層上部理論電阻率，Ω·m；ACy為y時(shí)刻，儲(chǔ)層上部對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差，μs／m；my為y時(shí)刻，儲(chǔ)層上部對(duì)應(yīng)的膠結(jié)指數(shù)；Rty／Rtx即為儲(chǔ)層巖性、物性變化影響的電阻率變化率。

目標(biāo)區(qū)主力油層組儲(chǔ)層聲波時(shí)差主體分布范圍240～260μs／m。相對(duì)x時(shí)刻儲(chǔ)層底部初始聲波時(shí)差A(yù)Cx，y時(shí)刻儲(chǔ)層上部聲波時(shí)差變化量在－20～20μs／m之間。利用式（5）、式（9）模擬出不同初始聲波時(shí)差條件下聲波時(shí)差變化量對(duì)電阻率變化率的影響關(guān)系函數(shù)（見(jiàn)圖3、表1）。

圖3 聲波時(shí)差變化量對(duì)電阻率變化率影響關(guān)系函數(shù)圖

表1 聲波時(shí)差變化量對(duì)電阻率變化率影響關(guān)系函數(shù)表

從圖3及表1中統(tǒng)計(jì)看，儲(chǔ)層縱向巖性、物性變化對(duì)電阻率影響明顯，尤其當(dāng)儲(chǔ)層頂部巖性變細(xì)、物性變差時(shí)，電阻率將顯著增大；儲(chǔ)層底部初始聲波時(shí)差值越小，巖性、物性變化對(duì)電阻率影響程度越大，反之影響越小。因此判斷低對(duì)比度儲(chǔ)層流體性質(zhì)時(shí)，應(yīng)基于正確的巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，綜合考慮巖性、物性、流體對(duì)電阻率的影響。

3 實(shí)例應(yīng)用分析

實(shí)例1：Y248井1號(hào)層聲波時(shí)差約為246.8μs／m、電阻率為22.4Ω·m；2號(hào)層聲波時(shí)差A(yù)Cx約為251.4μs／m、Rtx為13.3Ω·m。1號(hào)層較2號(hào)層視電阻率增大率為1.7，常規(guī)解釋為油水同層（見(jiàn)圖1）。

基于流體替換技術(shù)計(jì)算1號(hào)層流體引起的實(shí)際電阻增大率。利用圖3及表1公式計(jì)算物性變化影響的電阻率增大率為1.37，反演出流體替換的理論電阻率為18.2Ω·m，1號(hào)層流體實(shí)際電阻率增大率為1.2，估算含油飽和度提高約14%，綜合判斷1號(hào)層為含油水層。經(jīng)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，1號(hào)層日產(chǎn)油0.2t，綜合含水85%，為含油水層。

實(shí)例2：YJ106井1 155～1 162m井段儲(chǔ)層巖性穩(wěn)定；物性逐漸變差（如藍(lán)色箭頭標(biāo)注）；深感應(yīng)電阻率呈漏斗狀（如紅色箭頭標(biāo)注）。1號(hào)層聲波時(shí)差為251.2μs／m、電阻率為21.6Ω·m；2號(hào)層聲波時(shí)差A(yù)Cx為260.2μs／m、Rtx為7.0Ω·m。1號(hào)層較2號(hào)層視電阻率增大率為3.2，常規(guī)解釋為油層（見(jiàn)圖4）。

圖4 YJ106井測(cè)井解釋成果圖

基于流體替換技術(shù)計(jì)算1號(hào)層流體引起的實(shí)際電阻率增大率。利用圖3及表1公式計(jì)算物性變化影響的電阻率增大率為1.89，反演出流體替換的理論電阻率為13.23Ω·m，1號(hào)層流體實(shí)際電阻率增大率為1.63，估算含油飽和度提高約33%，綜合判斷1號(hào)層為油水同層。經(jīng)試油證實(shí)，1號(hào)層日產(chǎn)油4.3t，含水64%，為油水同層。

實(shí)例3：YJ85井1 243～1 264m井段儲(chǔ)層巖性穩(wěn)定；物性逐漸變差（如藍(lán)色箭頭標(biāo)注）；深感應(yīng)電阻率呈漏斗狀（如紅色箭頭標(biāo)注）；1號(hào)層聲波時(shí)差A(yù)Cx約為241.4μs／m、Rtx為21.0Ω·m，2號(hào)層聲波時(shí)差約為251.7μs／m、電阻率為9.0Ω·m。1號(hào)層較2號(hào)層聲波時(shí)差降低10.3μs／m，視電阻率增大率為2.3，常規(guī)方法無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算物性變化對(duì)電阻率的影響程度，解釋為差油層（見(jiàn)圖5）。

基于流體替換技術(shù)計(jì)算1號(hào)層流體引起的實(shí)際電阻率增大率。利用圖3及表1公式計(jì)算物性變化影響的電阻率增大率為2.16，反演出流體替換的理論電阻率為19.44Ω·m，1號(hào)層流體實(shí)際電阻率增大率為1.1，估算含油飽和度提高約8%，綜合判斷1號(hào)層為含油水層。經(jīng)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，2號(hào)層日產(chǎn)油0.14t，含水87%，為含油水層。

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）低對(duì)比度儲(chǔ)層流體識(shí)別應(yīng)著眼于整個(gè)油氣藏系統(tǒng)，綜合考慮巖性、孔隙、流體變化對(duì)儲(chǔ)層電性的影響。本文提出的流體替換技術(shù)以巖石物理響應(yīng)為基礎(chǔ)，開(kāi)展儲(chǔ)層巖性、孔隙及流體變化對(duì)電阻率的影響程度分析，提取電性曲線的流體指示信息——流體電阻率增大率，并且該方法與地層水礦化度、膠結(jié)系數(shù)a、飽和度系數(shù)b等參數(shù)無(wú)關(guān)，有效提高了目標(biāo)區(qū)低對(duì)比度儲(chǔ)層流體判別符合率。

圖5 YJ85井測(cè)井解釋成果圖

（2）流體替換技術(shù)需基于正確的巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析儲(chǔ)層物性變化與電阻率關(guān)系，這關(guān)系到流體替換反演理論電阻率的正確與否，對(duì)流體變化引起的實(shí)際電阻率增大率計(jì)算及含油飽和度估算至關(guān)重要。

（3）流體替換是利用儲(chǔ)層底部孔隙所含流體替換儲(chǔ)層全部孔隙流體，基于巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)約束，分析儲(chǔ)層巖性、物性變化對(duì)電阻率的影響程度，反演流體替換后的理論電阻率。實(shí)測(cè)電阻率與理論電阻率差異即僅由儲(chǔ)層流體性質(zhì)變化引起，二者之比即為流體變化引起的實(shí)際電阻率增大率，以此為依據(jù)判斷儲(chǔ)層所含流體性質(zhì)。

（4）儲(chǔ)層縱向巖性、物性變化對(duì)電阻率影響明顯，尤其當(dāng)儲(chǔ)層頂部巖性變細(xì)、物性變差時(shí)，電阻率將顯著增大；儲(chǔ)層底部初始聲波時(shí)差值越小，巖性、物性變化對(duì)電阻率影響程度越大，反之影響越小。

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