應(yīng)用電纜地層測(cè)試技術(shù)判別復(fù)雜油藏流體性質(zhì)

李燁，司馬立強(qiáng)，閆建平高峰，陳強(qiáng)，黃丹

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

應(yīng)用電纜地層測(cè)試技術(shù)判別復(fù)雜油藏流體性質(zhì)

李燁，司馬立強(qiáng)，閆建平高峰，陳強(qiáng)，黃丹

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

位于中東地區(qū)某盆地內(nèi)的Y油田M組碳酸鹽巖儲(chǔ)集層巖性復(fù)雜、隔夾層多、非均質(zhì)性強(qiáng)，具有中低孔、低滲透、低電阻率、超高壓的特征。由于儲(chǔ)集層電阻率低、油水層電性差異小，且發(fā)育多套油水系統(tǒng)，以電阻率為主的常規(guī)測(cè)井方法很難準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)。鑒于電阻率方法的局限性，引入并開展了基于電纜地層測(cè)試分析技術(shù)的流體性質(zhì)判別方法研究，大量現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明：以油、水密度差異為基礎(chǔ)的壓力梯度法和以油、水光譜差異為基礎(chǔ)的光學(xué)流體性質(zhì)分析技術(shù)能夠較準(zhǔn)確地判別流體性質(zhì)，在中東地區(qū)Y油田復(fù)雜低阻碳酸鹽巖油藏流體性質(zhì)識(shí)別方面具有較好的應(yīng)用效果。

碳酸鹽巖；復(fù)雜低阻油藏；電纜地層測(cè)試；壓力梯度法；光學(xué)流體性質(zhì)分析

儲(chǔ)層流體性質(zhì)判別是油氣勘探開發(fā)的重要工作。長(zhǎng)期以來(lái)，以電阻率測(cè)井為核心的電阻率絕對(duì)值法、電阻率－孔隙度交會(huì)判別法、孔隙度－飽和度交會(huì)判別法等方法在常規(guī)儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別中發(fā)揮了重要作用［1～4］。但是面對(duì)復(fù)雜低阻油氣藏，這些方法的解釋精度下降，適用性降低，應(yīng)用受限，而電纜地層測(cè)試 （WFT）為識(shí)別儲(chǔ)層特別是復(fù)雜低阻儲(chǔ)層流體性質(zhì)提供了一種有效途徑［5～8］。

中東地區(qū)Y油田M組儲(chǔ)層是油田主力產(chǎn)層之一，為淺海相沉積的碳酸鹽巖儲(chǔ)層，巖性復(fù)雜、隔夾層發(fā)育、非均質(zhì)性強(qiáng)，具有中低孔、低滲透、異常高壓的特征。部分油層電阻率低，油水層電性差異不明顯 （油層可低至2Ω·m左右，水層一般低于10Ω·m），且發(fā)育多套油水系統(tǒng)，以電阻率測(cè)井為主的常規(guī)測(cè)井方法難以準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)。筆者以Y油田M組儲(chǔ)層為例，探討了基于WFT技術(shù)的流體性質(zhì)判別方法，重點(diǎn)分析和介紹了壓力梯度法與光學(xué)流體性質(zhì)分析法的判別原理與應(yīng)用效果。

1 WFT判別流體性質(zhì)原理

第一代地層測(cè)試器FT（formation tester）主要用于流體取樣，并且一次下井只能取一個(gè)樣。隨后發(fā)展起來(lái)的第二代地層測(cè)試器 （RFT、FMT、SFT等）實(shí)現(xiàn)了地層重復(fù)測(cè)壓和多次取樣。利用獲得的地層壓力，能夠建立壓力－深度剖面，進(jìn)而判斷儲(chǔ)層連通性，計(jì)算地層壓力梯度和流體密度，確定油水界面和判別流體性質(zhì)等。新一代模塊式電纜地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器 （MDT）除具有第二代地層測(cè)試器的基本功能外，還能運(yùn)用光學(xué)流體性質(zhì)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)井下流體性質(zhì)的快速判別。

1.1 壓力梯度法

油、水密度不同，在儲(chǔ)層壓力系統(tǒng)中就表現(xiàn)為壓力梯度的差異，這是壓力梯度法［9～11］判別流體性質(zhì)的物理基礎(chǔ)。利用電纜地層測(cè)試器測(cè)得的地層壓力，能夠建立壓力－深度剖面。這里的深度是經(jīng)過(guò)補(bǔ)心和井斜校正后的地層垂直深度。同一壓力系統(tǒng)內(nèi)性質(zhì)相同的流體，理論上不同深度點(diǎn)測(cè)得的地層壓力呈線性關(guān)系。

p1－p2＝Gh（Dv1－Dv2）（1）式中：p1、p2為同一壓力系統(tǒng)內(nèi)相同流體性質(zhì)不同有效測(cè)壓點(diǎn)的地層壓力，psi（1psi＝6.895kPa）；Gh為壓力梯度，表示單位垂直深度靜液柱壓力變化，psi／m；Dv1、Dv2為對(duì)應(yīng)測(cè)壓點(diǎn)的地層真實(shí)垂直深度，m。同一壓力系統(tǒng)內(nèi)若存在不同性質(zhì)的流體，且密度存在明顯差異，則各深度點(diǎn)壓力值不在一條直線上。壓力連線的拐點(diǎn)位置即代表流體界面所在深度。

流體靜壓力為：

式中：p為流體靜壓力，kPa；ρ為流體密度，g／cm3；

g為重力加速度，9.8m／s2；D為液柱高度，m。

因此，由計(jì)算得出的壓力梯度，進(jìn)而可計(jì)算流體密度，就能判別地層流體性質(zhì) （表1）。

1.2 光學(xué)流體性質(zhì)分析法

實(shí)現(xiàn)地層流體性質(zhì)的快速判別是MDT與第二代地層測(cè)試器相比的一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。MDT的光學(xué)流體性質(zhì)分析 （OFA）模塊可以在不取樣的條件下快速準(zhǔn)確地判斷流體性質(zhì)［5～8，12～14］。

OFA利用可見光和近紅外光的透射差別來(lái)區(qū)分油和水。如圖1所示，水在波長(zhǎng)1450nm和2000nm處，由于氫氧鍵發(fā)生分子共振，在吸收光譜上形成尖峰。油在波長(zhǎng)1700nm處，由于碳?xì)滏I發(fā)生分子共振，形成吸收尖峰。三峰的唯一性和分離性可以用于判別油水。同時(shí)，油、水具有不同的顏色，水是無(wú)色液體，烴凝析液一般呈黃色，其他原油一般呈黑色或深棕色，因此，可見光區(qū)的顏色顯示為流體識(shí)別提供了更多的參數(shù)。

一般用光密度來(lái)表示透射光的相對(duì)強(qiáng)度，即透射光能量與入射光能量比值的倒數(shù)取常用對(duì)數(shù)：

表1 天然氣、石油和水的典型密度與壓力梯度［8］

圖1 水和油的可見與近紅外區(qū)吸收光譜［8］

式中：D（λ）為 光 密 度，1；T為 透 射 率，T＝T1／T0；T1和T0分別為透射光與入射光的輻射能，J。

測(cè)試時(shí)，OFA模塊中的鎢鹵燈發(fā)射出500nm至2000nm波長(zhǎng)的光，光束被分為兩條路徑。一條路徑用于刻度，另一條路徑的光通過(guò)藍(lán)寶石窗口穿過(guò)泵入的地層流體，到達(dá)對(duì)面的接收器，并由接收器分10個(gè)窗口顯示 （S0～S9）。在某一窗口顯示的光密度越大，說(shuō)明流體對(duì)該窗口波長(zhǎng)的光吸收越強(qiáng)，透射光越少。如果流體中混有微粒，則微粒對(duì)光的散射可能使透射光大幅度減少，流體表現(xiàn)出高吸收的性質(zhì)，與油和水的光學(xué)特征均不同，這種情況下一般解釋為含較多微粒的鉆井液。綜合分析這10個(gè)窗口的顯示就可以快速、準(zhǔn)確地判斷出泵入的地層流體性質(zhì)。

2 電纜地層測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

Y油田M組儲(chǔ)層巖性復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)，屬于中低孔、低滲儲(chǔ)層。地質(zhì)錄井油氣顯示級(jí)別較低，油水層電性差異小，表示出典型低阻油層特征，且發(fā)育多套油水系統(tǒng)，以電阻率為主的常規(guī)測(cè)井方法很難準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)。為此，筆者開展了基于電纜地層測(cè)試技術(shù)的流體性質(zhì)判別方法研究，取得了良好的應(yīng)用效果。

2.1 壓力梯度法在YK2井中的應(yīng)用

YK2井M組第7層段（4392.6～4403m）電阻率較低，經(jīng)測(cè)試產(chǎn)油。相鄰的第5層段 （4341～4349m）和第8層段（4406.5～4426m）常規(guī)測(cè)井曲線顯示與第7層段物性、電阻率接近，第6層段 （4363～4380m）比第7層段物性稍差 （見圖2）。為了更真實(shí)了解第5、6和8層段的流體性質(zhì)，快速、準(zhǔn)確劃分油水層，決定對(duì)該井實(shí)施地層壓力測(cè)試，共獲得19個(gè)測(cè)壓點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)。

由于受儀器、地面操作人員、井眼條件、地層物性等因素的影響，獲得的壓力數(shù)據(jù)并非都能反映地層真實(shí)壓力，因此，必須先對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性分析。封隔器密封失敗、探測(cè)器堵塞、增壓和干點(diǎn)測(cè)試等都會(huì)降低測(cè)試數(shù)據(jù)的可信度，不能直接使用相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算流體密度，對(duì)于壓力恢復(fù)尚未穩(wěn)定就中斷測(cè)試的情況，則可以通過(guò)公式外推求出地層壓力［11］。排 除 上 述 因 素 影響，最終提取到14個(gè)有效測(cè)壓點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)。

由上述分析可知，對(duì)于同一壓力系統(tǒng)內(nèi)的有效測(cè)壓點(diǎn)才可以利用壓力數(shù)據(jù)換算出流體密度，識(shí)別流體性質(zhì)。觀察各有效測(cè)壓點(diǎn)壓力分布情況，結(jié)合測(cè)井等資料，能較準(zhǔn)確地判斷測(cè)壓層段內(nèi)是否存在隔層和多套壓力系統(tǒng)。如圖2所示，YK2井壓力梯度線存在明顯斷裂，測(cè)井曲線顯示在4358～4360m之間存在高阻致密層，結(jié)合錄井和巖心分析資料，判斷該致密層將油藏分隔為上、下2個(gè)壓力系統(tǒng)。另外，處于下部的壓力系統(tǒng)內(nèi)的測(cè)壓點(diǎn)壓力數(shù)值明顯不在一條直線上，因此，將測(cè)試壓力分為3段分別計(jì)算壓力梯度，進(jìn)而得到流體密度，結(jié)果為0.58、0.60和1.12g／cm3。結(jié)合測(cè)井曲線特征，判斷第5層段為低阻油層，第6層段為低阻差油層，第8層段為水層。壓力梯度線在4406m處相交，判斷該處為油水界面位置。之后在第5層段內(nèi)測(cè)試產(chǎn)油45m3／d，取樣分析顯示樣品具有高氣油比，因此造成地層原油密度偏低；在第8層段內(nèi)測(cè)試產(chǎn)水69m3／d。測(cè)試結(jié)果證明了在YK2井M組運(yùn)用電纜地層測(cè)試壓力梯度法判別流體性質(zhì)的正確性。

圖2 YK2井常規(guī)測(cè)井及地層壓力剖面

2.2 OFA模塊在YH2井中的應(yīng)用

YH2井M組儲(chǔ)層較發(fā)育，第5層段 （4145～4151.5m）電阻率較高，測(cè)試產(chǎn)油；第6層段（4152.6～4160.2m）和第7層段 （4166.3～4170.9m）常規(guī)測(cè)井曲線特征相似，電阻率較低，物性較好。為了直接了解儲(chǔ)層流體性質(zhì)，提高開發(fā)效益，在4153.2m和4166.8m共2個(gè)深度點(diǎn)進(jìn)行了流體光譜分析和流體取樣。MDT第1道為測(cè)試延續(xù)時(shí)間，第2道為流體相對(duì)含量，第3道為10個(gè)窗口的直觀顯示 （S0～S9），其中S0～S5為顏色顯示窗口，S6、S9為水顯示窗口，S7、S8為油顯示窗口。

4153.2m測(cè)試點(diǎn)OFA資料表明，剛開始泵出的流體為含較多微粒的鉆井液。在0～420s之間，S0～S9窗口均表現(xiàn)為高光密度值，表明流體中微粒對(duì)光的散射使透射光大幅度減少。隨后泵出流體微粒減少，顯示為水。此時(shí)，水顯示窗口S6和S9光密度高，其他窗口光密度低。測(cè)試約500s后見油，隨測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)，含油量越來(lái)越多，最后泵出的流體幾乎都是油。由此判斷該測(cè)試點(diǎn)流體性質(zhì)為油。OFA在4166.8m點(diǎn)測(cè)試很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，流體顯示始終為水，由此判斷該測(cè)試點(diǎn)流體性質(zhì)為水。之后的流體取樣分析證實(shí)了OFA的分析結(jié)果。因此確定第6層段為低阻油層，第7層段為水層。

圖3 YH2井常規(guī)測(cè)井及流體光學(xué)分析

3 結(jié)論

1）中東地區(qū)Y油田M組地層巖性復(fù)雜、隔夾層發(fā)育、非均質(zhì)性強(qiáng)，具有中低孔、低滲透、異常高壓的特征。部分油層電阻率低，油水層電性差異不明顯，且發(fā)育多套油水系統(tǒng)，以電阻率為主的常規(guī)測(cè)井方法很難準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)。在Y油田11口井的實(shí)際應(yīng)用表明，運(yùn)用電纜地層測(cè)試器獲得的地層壓力和光學(xué)流體分析數(shù)據(jù)，能夠有效地識(shí)別M組儲(chǔ)層的流體性質(zhì)，并劃分油水界面，提高了勘探開發(fā)效益。

2）受儀器、操作人員和地層條件影響，電纜地層測(cè)試器獲得的壓力數(shù)據(jù)必須進(jìn)行有效性分析，在排除封隔器密封失敗、探測(cè)器堵塞、增壓和干點(diǎn)測(cè)試等因素影響后，選取有效測(cè)壓點(diǎn)計(jì)算流體密度。

3）綜合利用電纜地層測(cè)試、測(cè)井、巖心分析和錄井等資料，能夠提高流體性質(zhì)的識(shí)別精度。

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［編輯］ 龔丹

Identifying Liquid Property of Complicated Reservoirs by Using Wireline Formation Testing Technology

LI Ye，SIMA Liqiang，YAN Jianping，GAO Feng，CHEN Qiang，HUANG Dan （First Author' s Address：School of Geosciences and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan，China）

In M Formation of Y Oilfield in a basin of Middle East，lithology was complex with the characteristics of many interbedings，strong heterogeneity，low porosity and low permeability and low resistivity in the reservoirs.because of low resistivity in the reservoir，there existed small electric differences between oil and water layers and there developed several oil-water systems，it was difficult for determining the fluid type via conventional log data.In consideration of the limitation of method of resistivity，the method for identifying fluid property based on wireline formation testing was introduced and studied.The results of field application show that pressure gradient method based on the difference of fluid density and optical fluid analysis technique，the fluid spectrum can precisely distinguish the liquid type.It is used for identifying the fluid property of low resistivity reservoir in Y Oilfield in Middle East and better application result is obtained.

carbonate reservoir；complicated and low resistivity reservoir；wireline formation testing；pressure gradient；optical fluid analysis

P631.84

A

1000-9752（2014）04-0081-05

2013-07-12

國(guó)家科技重大專項(xiàng) （2011ZX05031-003-006HZ）；西南石油大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目 （GIFSS0734）。

李燁 （1984-），男，2007年大學(xué)畢業(yè)，博士生，現(xiàn)主要從事油氣田測(cè)井理論與應(yīng)用研究。