海上油田水淹層現(xiàn)場快速解釋方法研究

古扎麗·克孜依明，藺龍吟，楊 寧，趙麗紅，劉中奇

海上油田水淹層現(xiàn)場快速解釋方法研究

古扎麗·克孜依明，藺龍吟，楊 寧，趙麗紅，劉中奇

（勝利測井公司，山東東營 257096）

利用自然電位測井、電阻率測井和聲波測井曲線的顯示特征，能夠對海上油田水淹層進行現(xiàn)場快速解釋?，F(xiàn)場應用效果良好，解釋準確率達到95%。

自然電位測井；電阻率測井；聲波測井；地層水電阻率；混合液電阻率；水淹層

經(jīng)過幾十年的勘探開發(fā)，埕島油田Ng組油層早已進入到注水開發(fā)階段。由于不同區(qū)域（構造）的開發(fā)時間及注水時間差別較大，導致各個區(qū)域油層水淹程度不同，造成水淹層現(xiàn)場解釋困難。由于海上鉆井施工、作業(yè)的特殊性和緊迫性，所以要求測井資料現(xiàn)場解釋工作必須快速、準確，及時為鉆井施工、作業(yè)及油田開發(fā)提供最大的幫助。因此有必要對海上水淹層測井曲線的顯示特征進行分析研究，對水淹層做出正確的解釋與評價，以尋找剩余油富集區(qū)，為油田的開發(fā)及二次采油提供服務與幫助。

1 自然電位產(chǎn)生的機理及影響因素

自然電位測井是砂泥巖地層一種常見而又非常重要的測井方法。在井筒內由于泥漿濾液和地層水含鹽量不同，結果在井壁附近產(chǎn)生電化學過程，形成自然電動勢。在泥巖層形成擴散吸附電動勢，而在砂巖層形成擴散電動勢。在井內便形成自然電位，產(chǎn)生自然電流[1]。自然電位測井可用于判斷滲透性地層、劃分儲層厚度、計算地層泥質含量及確定地層水電阻率等。盡管自然電位測井曲線的用途較為廣泛，但是影響自然電位相對幅度大小的因素很多。如：泥漿濾液電阻率和地層水電阻率的比值、巖性（泥質含量）、地層溫度、地層厚度、井眼大小、地層電阻率（包括侵入帶電阻率）及過濾電位等諸多因素。但是影響儲集層自然電位相對幅度大小的主要因素仍然是儲集層的滲透性（即泥質含量）及泥漿濾液電阻率與地層水電阻率的比值。

2 海上油田水淹層自然電位曲線顯示特征

埕島油田Ng組地層埋藏淺、巖性純，多為粉砂巖、細砂巖。影響儲集層自然電位相對幅度大小的主要因素是儲集層地層水電阻率與泥漿濾液電阻率的比值。由于Ng組地層水礦化度較低，海上油田均采用海水泥漿鉆井，所以儲集層自然電位呈正異常且異常幅度較大。因此，自然電位曲線的形態(tài)及相對幅度大小在一定程度上能夠反映儲集層地層水電阻率的變化，亦可用于油層水淹的判別。

2.1自然電位泥巖基線偏移法

在井筒內由于泥漿濾液礦化度和地層水礦化度不同，在泥巖處形成擴散吸附電動勢。對于原狀地層，泥巖處產(chǎn)生的自然電位為[1-4]：

式中：sp — 砂巖附近處泥巖的自然電位；

kda— 擴散吸附電位系數(shù)；

Rw — 地層水電阻率；

Rmf—泥漿濾液電阻率。

對于水淹程度較強油層附近處的泥巖或長期注水井段的泥巖，其地層水礦化度也會發(fā)生較大變化。砂泥巖之間除了常規(guī)意義上的陽離子交換外，還可能存在緩慢的離子擴散，尤其是埋藏較淺的欠壓實地層。特別是當注入水礦化度和地層水礦化度差別較大時，陽離子交換能力會大大增強，使泥巖段的地層水礦化度發(fā)生較大的變化。油層水淹后，儲集層上下泥巖產(chǎn)生的自然電位為[2,5]：

式中：sp1— 水淹后泥巖的自然電位；

Rw1— 地層水混合液電阻率。

式中：△sp — 油層水淹后泥巖自然電位的偏移量。

（1）當△sp ＞ 0時，Rw1＜ Rw，則油層咸水水淹（海上油田均為咸水水淹）；

（2）當△sp = 0時，Rw1= Rw，則油層水淹初期或油層未水淹。

在注入水水質相同的情況下，油層水淹后，儲集層上下泥巖自然電位基線是否偏移及偏移量幅度的大小取決于油層水淹時間的長短，而不是取決于油層水淹的強弱程度。對于海上井，自然電位泥巖基線向自然電位數(shù)值增大方向偏移。

2.2儲層自然電位相對幅度減小法

同樣由于井筒內泥漿濾液礦化度和地層水礦化度不同，在砂巖處形成擴散電動勢。對于原狀地層，儲層產(chǎn)生的自然電位相對幅度為[1,2,4]：

式中：sp — 儲層自然電位相對幅度；

kd— 擴散電位系數(shù)。

對于水淹初期的油層，盡管泥巖段的地層水礦化度沒有發(fā)生變化或變化較小，泥巖自然電位基線沒有偏移或偏移較少，但是儲層地層水礦化度卻可能發(fā)生較大變化，油層仍然可能強水淹。油層水淹后，儲集層產(chǎn)生的自然電位相對幅度為：

式中：sp1— 水淹后儲集層自然電位相對幅度。

式中：△sp — 油層水淹后儲層自然電位相對幅度的變化量。

（1）當△sp ＜ 0時，Rw1＜ Rw，則油層咸水水淹（海上油田均為咸水水淹）；

（2）當△sp = 0時，Rw1= Rw，則油層污水回注水淹或油層未水淹。

在注入水水質相同的情況下，油層水淹后，儲集層自然電位相對幅度變化的大小，不僅取決于油層水淹時間的長短，而且還取決于油層水淹的強弱程度。

對于海上井，由于鉆井采用海水泥漿，注入水為海水。如果油層水淹，水淹后地層水電阻率與泥漿濾液電阻率之間的差別將會大大減小，儲層自然電位的相對幅度也會隨之減小。

2.3砂巖自然電位形態(tài)異常法

對于巖性均勻的無韻律儲層，油層可能均勻水淹，儲層自然電位的相對幅度會減小。儲層上下泥巖自然電位基線都可能發(fā)生偏移。但是對于巖石粒徑變化較大、非均質嚴重的韻律地層，由于巖石的非均質性及地層含油的非均勻性，必然導致油層水淹的非均勻性，從而引起油層水淹后自然電位曲線形態(tài)的異常變化，例如：泥巖自然電位基線出現(xiàn)上臺階或下臺階；儲層自然電位與自然伽馬或三孔隙度曲線的相關性變差。自然電位顯示的儲層厚度甚至會變薄。

3 海上油田水淹層電阻率曲線顯示特征

由于海水的電阻率遠小于原狀地層水電阻率，因此油層一旦水淹，其電阻率都會有所降低。如果水淹程度較強，油層電阻率就會大大降低。電阻率降低的多少與油層水淹的強弱程度有關。由于儲層的產(chǎn)液性質不僅與儲層的含油飽和度還與流體的相滲透率及流體黏度有關，因此，油層可能弱水淹，但出水卻較多，特別是原油黏度較大時。盡管水淹后油層的電阻率有所降低，但是電阻率的高低并不能說明油層是否水淹。對于給定的地層，電阻率的高低不僅與油層是否水淹有關，而且還與地層的原狀含油飽和度有關。因此，利用電阻率曲線判斷油層是否水淹及水淹的強弱程度必須結合自然電位曲線的顯示特征。

4 海上油田水淹層三孔隙度曲線顯示特征

油層水淹后，由于大量注入水的注入，會引起儲層泥質的重新分布或者儲層泥質含量的變化，特別是埋藏較淺的未膠結地層。這可能會引起地層孔隙度的變化，從而引起聲波測井曲線的變化。大量的研究結果表明：油層水淹后，地層孔隙度會有所增大。注入水的注入，在徑向上可能形成較大的孔隙通道，也會造成聲波測井數(shù)值增大或出現(xiàn)周波跳躍。

5 海上油田水淹層解釋應用效果

圖1 CBX11H-6井及CBX1HB-6井測井曲線圖

應用上述方法對埕島油田海上100多口井水淹層進行了現(xiàn)場快速解釋，使海上油田水淹層現(xiàn)場解釋準確率有了較大的提高，解釋準確率達到95%。

圖1是兩口井的測井曲線圖。圖的上部為CBX11H-6井，與它處油層相比，1號層的底部及2、3號層自然電位相對幅度明顯減小，表明油層水淹。此外，2號和3號層自然電位相對幅度減小的原因還有儲層厚度較小或泥質較重。而1號層自然電位相對幅度減小則是水淹造成的，該層底部自然電位相對幅度幾乎為零，使自然電位的儲層下界面上移、自然電位曲線與三孔隙測井曲線的相關性變差，表明該層底部水淹程度較強。2008年對該井1+2+3號層部分井段射孔求產(chǎn)，日產(chǎn)：液81.7 t，油74.2 t，含水9%，次日含水17.5%，但很快含水上升為73.3%。圖的下部為CBX1HB-6井，1號層頂部自然電位相對幅度明顯減小，使自然電位的儲層上界面下移、自然電位曲線與三孔隙測井曲線的相關性變差，表明該層頂部水淹程度較強。盡管該層底部電阻率相對較低，但水淹程度較弱。

圖2是CBX22G-6井的測井曲線圖。與2號水層相比，1號層自然電位相對幅度明顯減小。底部泥巖自然電位基線發(fā)生偏移，且電阻率比水層還低，表明油層水淹，且水淹程度較強。

圖3是CBX22E-9井的測井曲線圖。1、2號層自然電位相對幅度較小，而3號層的自然電位則呈“凹”形，表明1、2、3號層均水淹。2009年對該井的1、2及3號層的部分井段射孔求產(chǎn)，日產(chǎn)：液75.2 t，油20.1 t，含水73.3%。

圖4是CBX11NC-4井的測井曲線圖。2、3號層自然電位相對幅度較1號層明顯減小，同時聲波曲線出現(xiàn)周波跳躍，表明2、3號層水淹，且水淹程度較強。

圖2 CBX22G-6井測井曲線圖

圖3 CBX22E-9井測井曲線圖

圖4 CBX11NC-4井測井曲線圖

6 結論

（1）由于海水的電阻率遠小于原狀地層水電阻率，因此油層一旦水淹，就會引起自然電位的異常變化。利用自然電位的變化可以判斷油層是否水淹。

（2）油層一旦水淹，其電阻率都會有所降低。如果水淹程度較強，油層電阻率就會大大降低。如果地層的電阻率比水層的電阻率還要低，那末油層肯定水淹，而且水淹程度較強。

[1] 張庚驥．電法測井[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1984．

[2] 賀順義，謝楠，彭洪波，等．水淹層測井識別方法研究及效果驗證[J]．海洋石油，2010，30（1）：91-95．

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

[4] 劉中奇，崔琳，董婷，等．孤島油田水淹層地層水電阻率的方法研究[J]．測井技術，2012，36（1）：37-40．

[5] 吳長虹，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]．江漢石油學院學報，2000，22（4）：85-87．

本刊加入數(shù)據(jù)庫的聲明

Study of Onsite Quick Interpretation Method for Water-flooded Zones in Offshore Oilfield

Guzhali · Keziyiming, LIN Longyin, YANG Ning, ZHAO Lihong, LIU Zhongqi
（Shengli Well Logging Company of SINOPEC,Dongying Shandong257096,China）

With the characteristics of spontaneous potential logging, resistivity logging and acoustic logging curves, we can do quick onsite interpretation of water-flooded zones in offshore oilfield quickly and effectively. The onsite application effect is good and interopretation with 95% accuracy.

spontaneous potential logging; resistivity logging; acoustic logging; formation water resistivity; mixed liquor resistivity; water-flooded layer

P631.8

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.03.086

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《海洋石油》編輯部

2014年9月

1008-2336（2014）03-0086-05

2014-04-22；改回日期：2014-05-12

古扎麗·克孜依明，女，維吾爾族，工程師，1979年生，2003年畢業(yè)于石油大學勘查技術與工程專業(yè)，從事測井資料解釋與方法研究。E-mail：liuzhongqichang@126.com。