水淹層識(shí)別技術(shù)研究與探討

于紹澤，榮宇，沈鴻圖，孫亞飛，鹿昊，馬金江

（1. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163000； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163000）

水淹層識(shí)別技術(shù)研究與探討

于紹澤1，榮宇,2，沈鴻圖2，孫亞飛2，鹿昊2，馬金江2

（1. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163000； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163000）

通過(guò)大量的文獻(xiàn)調(diào)研,從水淹層分類(lèi)入手,討論了水淹過(guò)程中儲(chǔ)層參數(shù)的變化以及水淹層的常規(guī)測(cè)井識(shí)別方法，介紹了各種水淹層識(shí)別解釋技術(shù)在油田實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例,最后做了概括總結(jié)。

水淹層；儲(chǔ)層參數(shù)變化；測(cè)井識(shí)別方法

目前,在全世界大多數(shù)的油田開(kāi)采過(guò)程中,以注水開(kāi)采的油氣產(chǎn)量占全部油氣產(chǎn)量的絕大部分。而由于長(zhǎng)期注入大量的水,國(guó)內(nèi)外各大油田先后進(jìn)入了注水開(kāi)發(fā)中后期,油層中出現(xiàn)水淹的情況很普遍,其中大部分油田開(kāi)采的油氣含水率已相當(dāng)高。我國(guó)東部的許多老油田甚至已經(jīng)進(jìn)入了高含水中后期開(kāi)發(fā)階段,地下原油受注入水的長(zhǎng)期驅(qū)替,造成水淹關(guān)系非常復(fù)雜,地下原油分布不均勻,剩余油的開(kāi)采難度增大,采收率降低,地下水分布及礦化度變化莫測(cè)。因此水驅(qū)油田的水淹層測(cè)井定量解釋顯得尤為重要,準(zhǔn)確識(shí)別水淹層,合理確定油層水淹級(jí)別,最大限度地提高油田采收率是老油田挖潛增效的重要途徑[1-3]。

1　水淹層的分類(lèi)

根據(jù)水驅(qū)油過(guò)程中注入水本身的性質(zhì),可以將水淹層分為三種類(lèi)型,分別是污水水淹層、淡水水淹層以及邊水水淹層[4]。

顧名思義,污水水淹層是指污水回注或者淡水污水混合注入而形成的水淹層,這種水淹層驅(qū)動(dòng)水的礦化度異常復(fù)雜,而使得測(cè)井解釋的難度增加。邊水水淹層是指靠近邊水或者邊外水驅(qū)油過(guò)程中形成的水淹層,這種水淹層常見(jiàn)于原始油水界面的上移或已經(jīng)破壞了原始油水關(guān)系的情況。淡水水淹層即油淡水驅(qū)油形成的水淹層。

2　水淹過(guò)程中儲(chǔ)層參數(shù)的變化

2.1泥質(zhì)含量的變化

油層在水淹的過(guò)程中,儲(chǔ)層中得泥質(zhì)含量與水淹程度存在一定關(guān)系,在水淹初期,水淹程度弱,儲(chǔ)層中泥質(zhì)含量變化很小,但是隨著水淹程度的加大,儲(chǔ)集層中的粘土礦物被注入水沖刷攜帶,導(dǎo)致儲(chǔ)層中泥質(zhì)含量減小[5]。

2.2儲(chǔ)層物理性質(zhì)的變化

水驅(qū)油的過(guò)程中,儲(chǔ)層的物理性質(zhì)即孔隙度 φ和滲透率k與儲(chǔ)層的水淹層度及泥質(zhì)含量關(guān)系密切。一般情況下,常規(guī)砂巖儲(chǔ)層隨著水淹程度增加,粒間空隙被注入水沖刷,空隙結(jié)構(gòu)變好,φ和k隨之增大；二泥質(zhì)儲(chǔ)層,在弱水淹的區(qū)域,粘土礦物由于注入水的浸泡會(huì)發(fā)生膨脹,使得空隙直徑變小,吼道變窄,φ和k隨之減小,在中等和強(qiáng)水淹區(qū)域,粘土含量唄水沖刷攜帶走,上文提到,泥質(zhì)含量降低,φ和k隨之增大。

2.3儲(chǔ)層含油飽和度的變化

隨著水淹程度的不斷加大,整體上含油飽和度是降低的。在水驅(qū)油的過(guò)程中,注入水不是活塞式直接推進(jìn)的,而是沿著孔隙度大滲透性能好的位置推進(jìn),這就導(dǎo)致在儲(chǔ)層中空隙小滲透性不好的位置存在大量剩余油。所以,在水驅(qū)油的過(guò)程中,儲(chǔ)層物性較好的原始油層含油飽和度較高,首當(dāng)其沖被水淹,含有飽和度下降很快,二連通性較差的不穩(wěn)剩余油飽和度比較高,形成剩余油分布不均勻。

2.4電阻率的變化

在油田的生產(chǎn)時(shí)間當(dāng)中,很多生產(chǎn)事實(shí)能夠證明,在儲(chǔ)層弱水淹的情況下,電阻率值變小；二在強(qiáng)水淹時(shí),電阻率的變化是受注入水電阻率與油層水電阻率的比值 Rwj/Rw以及油層原始含水飽和度決定的；當(dāng)油層水淹程度比較高時(shí),尤其是特高水淹時(shí),電阻率的變化受Rwj控制。所以,在污水或者咸水回注入時(shí),點(diǎn)抓走了隨著Sw的升高表現(xiàn)出減小的趨勢(shì),而在淡水驅(qū)油時(shí),當(dāng) Rwj/Rw較大時(shí),電阻率隨著含水飽和度的增高而增高,當(dāng) Rwj/Rw比較小時(shí),電阻率隨著含水飽和度的增加而減小。

3　水淹層的測(cè)井識(shí)別方法

3.1自然點(diǎn)位SP測(cè)井法

當(dāng)儲(chǔ)層發(fā)生較小程度的水淹時(shí),原始地層水剛開(kāi)始被注入水取代,這時(shí)候兩者沒(méi)有發(fā)生離子交換,SP值降低,發(fā)生基線偏移。當(dāng)儲(chǔ)層水淹程度中等時(shí),隨著進(jìn)入地層中得注入水不斷增加,注入水與地層水發(fā)生離子交換,泥巖基線與 SP的值均發(fā)生偏移。當(dāng)儲(chǔ)層水淹程度很高時(shí),SP與泥巖基線發(fā)生了明顯的變化,總體上呈現(xiàn)臺(tái)階狀顯示（如圖1）。

圖1　不同水淹期自然電位變化特征Fig.1 Variation characteristics of SP in different flooding period

3.2自然伽瑪GR測(cè)井法

高滲透率的水淹層自然伽瑪有明顯增高,是指示水淹層的重要特征[6]。當(dāng)注入水進(jìn)入油層后,油層受到外界的干擾,儲(chǔ)層內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)、巖石的物理化學(xué)特征以及流體的性質(zhì)都會(huì)發(fā)生變化。隨著注入水的不斷推進(jìn),原始地層水中的放射性元素在巖石顆粒的表面容易沉淀,致使水淹層出現(xiàn)高鈾顯示,GR值出現(xiàn)高異常值。

4　水淹層識(shí)別技術(shù)研究-應(yīng)用實(shí)例

2003年宋子齊等[7],利用常規(guī)的測(cè)井識(shí)別方法,包括自然點(diǎn)位、、雙頻介電測(cè)井、聲波時(shí)差、電阻率、自然伽馬、熱中子壽命、碳氧比等測(cè)井曲線來(lái)識(shí)別劃分水淹層,并根據(jù)每種測(cè)井曲線的水淹表現(xiàn)特征,分別對(duì)砂泥巖剖面和下套管的老井水淹層段進(jìn)行分析,提出了每種測(cè)井曲線劃分水淹層的方法及技術(shù)。提出了提高水淹層測(cè)井解釋方法實(shí)用效果的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究工作。

2004年劉傳平等[8],針對(duì)大慶油田進(jìn)入二次加密調(diào)整以后,大慶長(zhǎng)垣葡萄花高臺(tái)子油層中的薄(砂巖有效厚度＜0.5 m)、差油層(獨(dú)立表外層)成為加密調(diào)整的重點(diǎn)對(duì)象,根據(jù)此類(lèi)儲(chǔ)層的地質(zhì)特點(diǎn)及油田污水回注的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀,用油藏條件下的水淹層導(dǎo)電機(jī)理研究為指導(dǎo),提出應(yīng)用演示狐貍相分析技術(shù),能夠突出水淹層的測(cè)井響應(yīng)信息,經(jīng)后期實(shí)際資料驗(yàn)證,解釋的符合率達(dá)到75%以上。

2008年吳畏[9]以研究對(duì)象的地質(zhì)狀況及巖石物性資料、試水試油資料等與測(cè)井資料進(jìn)行對(duì)比,建立聯(lián)系,在對(duì)水淹層的測(cè)井曲線特征及影響因素的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了一套比較實(shí)用的水淹層測(cè)井解釋方法。

5　其 他

中國(guó)大多數(shù)油田已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期,產(chǎn)水率比較高,儲(chǔ)層水淹程度高,針對(duì)于水淹層的研究尤其是測(cè)井解釋方法研究尤為重要,面對(duì)困難與挑戰(zhàn),國(guó)內(nèi)許多科研單位包括實(shí)驗(yàn)室、研究中心及高?？蒲腥藛T都出去了很多努力。但是面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件水淹情況,所有石油工作者應(yīng)更加努力克服以往不足,吸取實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)驗(yàn)。主要問(wèn)題有現(xiàn)在水淹層的基礎(chǔ)研究理論比較薄弱,許多解釋模型和方法對(duì)于復(fù)雜多變的實(shí)際生產(chǎn)情況不適應(yīng),大部分油田還不能進(jìn)行薄層，超薄層級(jí)別的水淹層劃分[10]。

6　結(jié)束語(yǔ)

水淹層測(cè)井解釋識(shí)別技術(shù)的研究在油田開(kāi)發(fā)后期顯得尤為重要，常規(guī)測(cè)井方法對(duì)于復(fù)雜水淹情況略有不足，急需一些新方法來(lái)適應(yīng)復(fù)雜多變的實(shí)際生產(chǎn)。

［1］El-Khatib N.Waterflooding performance of communicating stratified reservoirs with log-normal permeability distribution[J].SPE Reservoir Evaluation & Engineering, 1999, 2(06): 542-549.

［2］Albertoni A, Lake L W.Inferring inter well connectiveity only from well rate fluctuations in waterfloods[J].SPE Reservoir Eval.& Eng. 2003, 6(1): 6-16.

［3］劉紅歧,彭仕宓,陳燁菲,等.高含水期水淹層的定量識(shí)別[J].新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào),2003,15(2)：38-42.

［4］李楨,駱淼,楊曦，等.水淹層測(cè)井解釋方法綜訴[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2006,8(3)：287-293.

［5］田中元.砂礫巖水淹層水淹機(jī)理及解釋方法[D].中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院碩士論文,2000.

［6］徐保慶,伍泰榮,田樹(shù)全.自然伽瑪測(cè)井在油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].斷塊油氣田,2002,9(5)：86-88.

［7］宋子齊, 趙磊, 王瑞飛, 康立明, 陳榮環(huán), 白振強(qiáng).利用常規(guī)的測(cè)井識(shí)別方法[J].西安石油學(xué)院(自然科學(xué)版),2003,11(18)：50-54.

［8］劉傳平,楊青山,楊景強(qiáng),鐘淑敏.薄差層水淹層測(cè)井解釋技術(shù)研究[J].大慶油田地質(zhì)與開(kāi)發(fā),2004,10(23)：118-120.

［9］吳畏.水淹層測(cè)井解釋方法及應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2008,10(1)：119-122.

［10］慈建發(fā),何世明,李振英,王銘,崔繼明.蔣永祥.水淹層測(cè)井發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)[J]. 天然氣工業(yè),2005,7(25)：44-46.

Research and Discussion on the Identification Technology for Water Flooded Layer

YU Shao-ze1，RONG Yu2，SHEN Hong-tu2，SUN Ya-fei2，LU Hao2，MA Jin-jiang2
（1. Northeast Petroleum University, College of Earth Sciences, Heilongjiang Daqing 163000，China；2. Daqing Oil Field Company, Heilongjiang Daqing 163000，China）

Through investigating massive literature, starting from the water flooded layer classification, the change of reservoir parameters in water flooding process was discussed as well as conventional logging identification methods of water flooded reservoir; application of all kinds of water flooded layer identification interpretation techniques in oilfield production was introduced.

Water flooded reservoir; Change of reservoir parameters; Logging identification method

TE 122

A

1671-0460（2014）12-2680-02

2014-06-15

于紹澤（1989-），男，黑龍江大慶人，2012年畢業(yè)于東北石油大學(xué)勘查技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)。E-mail：wxxdyx_33@163.com。