陣列感應(yīng)侵入因子法與聲波-電阻率交會圖相結(jié)合識別鎮(zhèn)北地區(qū)延安組低阻油層

張 穎,楊麗麗,陳木銀,林忠霞,魏 嬌,李 平,梁梅

(1.中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶事業(yè)部,陜西 西安710201;2.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島266555)

鎮(zhèn)北地區(qū)延安組油藏經(jīng)歷次生改造時(shí)伴隨油藏的二次驅(qū)替過程,并受儲層非均質(zhì)性影響,后期侵入的大氣淡水在油藏內(nèi)部滲流的過程中具有明顯的選擇性,使這類油藏非均質(zhì)現(xiàn)象更為嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為層間地層水礦化度變化范圍大,地層水礦化度的復(fù)雜性導(dǎo)致油水層電阻率變化范圍大,特征十分復(fù)雜,電阻率高低準(zhǔn)確反映油層的能力變?nèi)?低阻油層和高阻水層同時(shí)存在,并且水層的電阻率都相對較高,導(dǎo)致油水層區(qū)分難度大。中油測井公司長慶事業(yè)部在環(huán)江油田測井解釋的大量實(shí)踐中,分別總結(jié)出電阻率與聲波時(shí)差交會圖法、自然電位與電阻率比值法、三孔隙度交會圖法、時(shí)間推移法等多種常規(guī)解釋方法[1],可不同程度地識別該地區(qū)的油水層。然而,由于各種方法均存在一定程度的應(yīng)用條件限制,單獨(dú)使用某一方法對鎮(zhèn)北地區(qū)延安組高阻水層和低阻油層的識別效果較差,解釋成果與試油數(shù)據(jù)符合程度不高。針對這種情況,分析該地區(qū)儲層地質(zhì)特性和不同解釋方法的特點(diǎn),研究出相應(yīng)的陣列感應(yīng)侵入因子解釋方法,將該方法與聲波時(shí)差-電阻率交會圖法相結(jié)合,計(jì)算出鎮(zhèn)北地區(qū)延安組低阻油層解釋參數(shù)限定值,可有效識別油水層,提高了該地區(qū)低阻油層解釋符合率。本文主要介紹利用陣列感應(yīng)侵入因子法與該地區(qū)聲波時(shí)差-電阻率交會圖法,建立鎮(zhèn)北地區(qū)延安組低阻油層解釋參數(shù)限定值的方法及其實(shí)際應(yīng)用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鎮(zhèn)北地區(qū)北起馬嶺油田、南到鎮(zhèn)原油田,東始西峰油田、西至殷家城,其延安組是多成因機(jī)理形成的水下扇、三角洲復(fù)合體,具有近源、岸陡、巖性變化劇烈的特點(diǎn)[2]。物源來自西南方向的鎮(zhèn)北馬嶺河流-三角洲體系。由于這類沉積與深湖-半深湖相生油巖伴生,縱向上又具有泥巖層遮擋,因此,具備良好的生儲蓋條件,為重要的含油儲層。延安組細(xì)分為延4+5、6、7、8、9、10,該區(qū)主力油層為延6、延7、延8、延9、延10,存在大量的低電阻率油層。低電阻率油層解釋一直是測井解釋中的難點(diǎn),就延安組主力油層而言,其出油電阻率值最低達(dá)5.5Ω·m,延安低阻油層電性特征見圖1。

圖1 延安低阻油層電性特征Fig.1 Electrical characteristics of low-resistivity reservoir of Yanan Formation

2 聲波時(shí)差-電阻率交會圖法

交會圖技術(shù)[3]是測井評價(jià)中最有效的油層定性-半定量識別技術(shù)之一,利用測井原始信息或計(jì)算信息兩兩組合[4]而形成交會圖,根據(jù)交會圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布規(guī)律來進(jìn)行油、水層判別。

2.1 延3—延7油組深感應(yīng)電阻率與聲波時(shí)差交會圖

研究發(fā)現(xiàn)本區(qū)儲層物性、地層水礦化度等是影響油水層解釋的主要因素,因此,流體識別時(shí)分層段建立孔隙度-電阻率交會圖,對油水層進(jìn)行識別具有很好的效果。分層段利用大量的試油驗(yàn)證資料讀取電性參數(shù)作聲波時(shí)差-電阻率交會圖,得到各個層段儲層的電性參數(shù)下限值。如圖2所示,延3—延7段儲層總體含油性較差,聲波時(shí)差值顯示儲層物性差,流體性質(zhì)以油層、油水層和水層為主。油層中油水層和含油水層占的比例較大,說明油層含油飽和度整體不高,在地層水礦化度較低的背景下,再加上鉆井液侵入的影響,導(dǎo)致一些高阻水層的出現(xiàn),容易造成解釋失誤,從而間接地忽略了一些低阻油層存在的可能性。例如,圖2中緊挨著水層的點(diǎn)為羅69井低阻油層,壓裂后產(chǎn)油10.63 t/d。因此根據(jù)試油資料確定的延3—延7油組儲層的聲波時(shí)差下限值為245 μs/m,油層區(qū)的深探測電阻率下限值為5.3 Ω·m,隨著孔隙結(jié)構(gòu)變差,油層的電阻率下限值逐漸升高。

圖2 延3—延7油組深側(cè)向電阻率與聲波時(shí)差交會圖Fig.2 Deep lateral resistivity-interval transit time cross-plot of Yan 3-Yan 7 oil reservoirs

延3—延7油組電阻率-聲波時(shí)差識別油層標(biāo)準(zhǔn)

2.2 延8—延10油組深感應(yīng)電阻率與聲波時(shí)差交會圖

如圖3所示,延8—延10儲層總體含油性較好,儲層物性比延7以上要好,流體性質(zhì)以油層和水層為主,油層和油水層的電阻率稍高于水層的電阻率,當(dāng)油層孔隙度比水層大時(shí),由于孔隙度的影響,導(dǎo)致油層電阻率降低,使得油層與孔隙度較小的水層電阻率接近,將油層誤判為水層;當(dāng)油層和水層的物性相近時(shí),油層電阻率高于水層電阻率。根據(jù)試油資料確定延8—延10儲層流體識別標(biāo)準(zhǔn)如下:

圖3 延8—延10油組電阻率與聲波時(shí)差交會圖Fig.3 Deep lateral resistivity-interval transit time cross-plot of Yan 8-Yan 10 oil reservoirs

2.3 聲波時(shí)差與電阻率交會圖法的適用性分析

聲波時(shí)差-電阻率交會圖法具有快速、直接、操作簡單的特點(diǎn),可以正確識別大多數(shù)儲層的流體性質(zhì),在延3—延10都可以快速應(yīng)用,但是在與實(shí)際對比中也發(fā)現(xiàn),該方法對高阻水層、低阻油層、油水層的識別準(zhǔn)確度較低。

3 陣列感應(yīng)侵入因子法

3.1 陣列感應(yīng)測井?dāng)?shù)字處理

陣列感應(yīng)測井在采用多種頻率陣列測量的同時(shí),應(yīng)用軟件數(shù)字聚焦、環(huán)境校正和反演技術(shù),通過對資料的數(shù)字處理,可以大大提高其測量效果。常規(guī)數(shù)字處理流程主要有:趨膚影響校正[5-6]、井眼環(huán)境校正、傾斜影響校正、優(yōu)化合成處理、一維徑向電阻率反演[7]等。

3.2 陣列感應(yīng)侵入因子法

油、水層在陣列感應(yīng)電阻率測井徑向分布上具有明顯的區(qū)別,這種異常響應(yīng)在低阻油層的識別上具有常規(guī)測井不具備的優(yōu)勢,是利用陣列感應(yīng)測井進(jìn)行油、水層識別的基礎(chǔ)。理論上儲層油水層的侵入特征如下:

水層侵入特征主要是↘形態(tài)特征(增阻侵入),沒有低阻環(huán)帶的油層主要是↗型特征(減阻侵入),低阻環(huán)帶主要是∨型特征[8],其中低阻環(huán)帶出現(xiàn)在0.762 m、1.524 m 2個探測深度?；谝陨咸卣?本次研究充分利用不同流體性質(zhì)的陣列感應(yīng)電阻率測井徑向分布特征,并采取逐次累計(jì)異常以放大油氣層信息的方法來增強(qiáng)油層對水層的分辨能力。

鉆井液對油層、油水同層、水層的影響是有差別的,在對鉆井液侵入規(guī)律認(rèn)識的基礎(chǔ)上,建立基于鉆井液侵入原理的油水層識別方法。定義侵入因子Qr和電阻率差值△Rt:

式中:AT20、AT30、AT60、AT90分別為陣列感應(yīng)測井0.609 6 m(2 ft)分辨率時(shí)0.508 m(20 in)、0.762 m(30 in)、1.524 m(60 in)、2.286 m(90 in)探測深度曲線的電阻率值。鎮(zhèn)北地區(qū)儲層的巖性細(xì)、孔隙結(jié)構(gòu)差,鉆井液侵入程度弱,而上段的延3—延7和下段的延8—延10儲層物性有差異,因此,分段用該方法對儲層的流體進(jìn)行識別。

圖4是延3—延7油組侵入因子(Qr)與電阻率差值(△Rt)交會圖,從圖中可以看出油層、油水同層的侵入因子大于水層的侵入因子,△Rt在油層段和油水層段較大。因此,可以用二者交會來識別油水層。

圖4 延3-延7油組侵入因子(Qr)與電阻率差值(△Rt)關(guān)系Fig.4 Relationship between invasive factor and resistivity difference of Yan 3-Yan 7 oil reservoirs

圖5是延8—延10油組侵入因子(Qr)與電阻率差值△Rt交會圖。延8—延10油組儲層物性較差,聲波時(shí)差值集中在218～240 μs/m,因而鉆井液侵入儲層的程度較低,油層、油水同層的侵入因子小于2.2,水層一般在2.2以上,但是相對于延3—延7油組,延8—延10油組油、水層的侵入界限很清晰,許多油層的侵入因子集中在0.5～2.2,說明油層受侵入影響較小,因此,用該方法對延8—延10油組進(jìn)行識別要比延3—延7油組效果更明顯。

圖5 延8-延10油組侵入因子(Rr)與電阻率差值(△Rt)關(guān)系Fig.5 Relationship between invasive factor and resistivity difference of Yan 8-Yan 10 oil reservoirs

圖6是鎮(zhèn)××井的綜合解釋成果圖,圖中8號層屬延9油組,測井解釋為油層,計(jì)算的侵入因子(Qr)在1.2～1.7,小于2.2,電阻率差值(△Rt)除了頂部巖性影響,基本在3.0～4.2 Ω·m之間變化,符合油層、油水層限定區(qū)間值,該層段爆壓試油日產(chǎn)油48 m3。10號層解釋為水層,計(jì)算的侵入因子(Qr)在2.4～2.7,大于2.2,電阻率差值(△Rt)平均值為5.6 Ω·m,符合水層限定區(qū)間值。

圖6 陣列感應(yīng)法識別油層成果圖Fig.6 Integrated interpretation graph of oil reservoir identification by MIT

3.3 陣列感應(yīng)侵入因子法評價(jià)油水層的適用性分析

陣列感應(yīng)侵入因子法對物性特征好、侵入明顯的儲層具有較高的識別精度,能夠識別薄層和因鉆井液侵入而漏失的油水層,適應(yīng)于鎮(zhèn)北地區(qū)延安組這類典型低阻油水層的識別。該方法在鉆井液侵入儲層程度較低時(shí),存在不能有效區(qū)分油層、油水層(圖5),在泥漿電阻率低于0.5 Ω·m時(shí),識別準(zhǔn)確度較低的局限性。

4 陣列感應(yīng)侵入因子法與聲波時(shí)差-電阻率交會圖結(jié)合方法的建立

從圖7、圖8可以發(fā)現(xiàn),單獨(dú)利用侵入因子法或電阻率與聲波時(shí)差交會法能夠準(zhǔn)確地識別水層,但都無法把油層和油水層有效區(qū)分開,而將2種方法相結(jié)合進(jìn)行分析,可以看出延X-延Y油組儲層物性比較好,聲波時(shí)差值集中在234～253 μs/m之間,鉆井液侵入儲層的程度較高,油、水層的侵入界限很清晰,許多油層的侵入因子在2.2以下及2.5以上,2種方法結(jié)合能夠獲得延安組低阻油層解釋參數(shù)限定值[9],實(shí)現(xiàn)油水層的快速識別。解釋參數(shù)限定值獲取方法如下:

圖7 侵入因子(Rr)與電阻率差值(△Rt)交會圖Fig.7 Invasive factor-resistivity difference cross-plot

圖8 聲波時(shí)差(Ac)與2.286 m深探測電阻率(Rt)的交會圖Fig.8 Interval transit time-resistivity at 2.286 m cross-plot

由圖7可以得出

由圖8可以得出

綜合以上結(jié)論獲得該低阻油層解釋參數(shù)限定值見表1。

5 應(yīng)用效果

陣列感應(yīng)侵入因子法與聲波-電阻率交會圖相結(jié)合建立的鎮(zhèn)北地區(qū)延安組低阻油層解釋方法,經(jīng)多口井解釋成果與試油結(jié)果驗(yàn)證[10],該方法能夠克服單一解釋方法的局限性,有效解釋水層、油水層、油層,提高解釋符合率。

表1 延X-延Y低阻油層解釋參數(shù)限定值Tab.3 Interpretative parameter limits of Yan X-Yan Y low-resistivity oil reservoirs

5.1 延安組水層的判識

鎮(zhèn)××井延8段解釋結(jié)果見圖9,其原因?yàn)?12號層電阻率為4.88 Ω·m,聲波時(shí)差為237.21 μs/m,侵入因子Qr=2.4,電阻率差△Rt=4.67 Ω·m。將12號層的測井參數(shù)呈現(xiàn)在解釋圖版上,如圖10、圖11所示。從圖10的侵入因子與電阻率差值交會圖可以看出,12號層主要落在水層區(qū)域;從圖11可以看出,12號層落在水層區(qū)域。因此,根據(jù)解釋參數(shù)限定值判定該層為水層。從試油結(jié)果來看,該層段日產(chǎn)油0 t、水42.2 m3,試油結(jié)論為水層。解釋結(jié)論與試油結(jié)果相符。

5.2 延安組油水層的判識

木××井延9段解釋結(jié)果見圖12,其原因?yàn)?15號層,井段2 002.0～2 004.4 m,電阻率9.1 Ω·m,聲波時(shí)差250.4 μs/m,侵入因子Qr=1.7,電阻率差△Rt=5.82 Ω·m;16號層,井段2 020.5～2 025.7 m,電阻率7.7 Ω·m,聲波時(shí)差258.7 μs/m,侵入因子Qr=2.6,電阻率差△Rt=8.8 Ω·m。將15、16號層的測井參數(shù)呈現(xiàn)在解釋圖版上,如圖13、圖14所示。從圖13的侵入因子與電阻率差值交會圖可以看出,15號層落在油層區(qū)域,16號層落在油水層區(qū)域;從圖14聲波時(shí)差與電阻率交會圖可以看出,15、16號層落在油(油水)層區(qū)域。因此,根據(jù)解釋參數(shù)限定值判定15號層為油層,16號層為油水層。從試油結(jié)果來看,15號井段日產(chǎn)油3.5 t,水0 m3;16 號層井段日產(chǎn)油7.54 t,水3.1 m3。解釋結(jié)論與試油結(jié)果相符。

圖9 鎮(zhèn)××井延8段綜合解釋成果Fig.9 Integrated interpretation graph of Yan-8 member in well Zhen××

圖10 鎮(zhèn)××井延8段侵入因子法檢驗(yàn)圖Fig.10 Verification of array induction invasive factor method of Yan-8 member in well Zhen××

圖11 鎮(zhèn)××井延8聲波-電阻率交會法檢驗(yàn)圖Fig.11 Verification of interval transit time-resistivity cross-plot of Yan-8 member in well Zhen××

6 結(jié)論

(1)將陣列感應(yīng)侵入因子法與聲波時(shí)差-電阻率交會圖法相結(jié)合,能夠克服各方法單獨(dú)應(yīng)用的局限性,通過低阻油層解釋參數(shù)限定值得到的解釋成果與試油結(jié)果一致。

(2)使用陣列感應(yīng)侵入因子法時(shí),應(yīng)根據(jù)儲層物性差異分段使用,可以提高對儲層流體識別的準(zhǔn)確性。

(3)陣列感應(yīng)侵入因子法與聲波時(shí)差-電阻率交會圖法相結(jié)合建立低阻油層解釋參數(shù)限定值時(shí),應(yīng)參考本地區(qū)各區(qū)塊解釋成果和試油結(jié)果,綜合考慮分析,提高參數(shù)的準(zhǔn)確度。

圖12 木××井延9段綜合解釋成果Fig.12 Integrated interpretation graph of Yan-9 member in well Mu××

圖13 木××井延9侵入因子法檢驗(yàn)圖Fig.13 Verification of array induction invasive factor method of Yan-9 member in well Mu××

圖14 木××井延9聲波-電阻率交會法檢驗(yàn)圖Fig.14 Verification of interval transit time-resistivity cross-plot of Yan-9 member in well Mu××

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