隨鉆西格馬對(duì)低阻油氣層的識(shí)別

王謙

（中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西 西安710077）

李華瑋，宋帆，柳先遠(yuǎn)，王華偉

（中石油塔里木油田分公司，新疆庫(kù)爾勒841000）

蘇波

（中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西 西安710077）

隨鉆測(cè)井技術(shù)是在勘探開(kāi)發(fā)面臨復(fù)雜地質(zhì)條件的背景下發(fā)展起來(lái)的前沿測(cè)井技術(shù)，隨鉆測(cè)井可以縮短完井周期、指導(dǎo)地質(zhì)導(dǎo)向、降低水平井測(cè)井風(fēng)險(xiǎn)，因此廣泛應(yīng)用于大斜度井、水平井的勘探開(kāi)發(fā)中。最初的隨鉆測(cè)井主要測(cè)量井眼的方位、井斜、工具面等工程參數(shù)，隨著測(cè)井技術(shù)的發(fā)展與地層評(píng)價(jià)的需求，隨鉆測(cè)井除對(duì)工程參數(shù)測(cè)量外，還能進(jìn)行地層物性、電性、巖性等地質(zhì)物理參數(shù)的測(cè)量［1］。近年來(lái)隨鉆測(cè)井技術(shù)的發(fā)展更加迅速，以斯倫貝謝公司為例，其研制的目前投入市場(chǎng)應(yīng)用的有伽馬成像、電阻率成像、密度成像和井徑成像。在這些隨鉆測(cè)量項(xiàng)目中用于指示儲(chǔ)層流體性質(zhì)的測(cè)井曲線主要是電阻率與熱中子俘獲截面（西格馬）。隨鉆西格馬測(cè)井與中子壽命測(cè)井原理相同，用脈沖中子源發(fā)射高能快中子照射地層，然后用伽馬射線探測(cè)器測(cè)量熱中子被俘獲時(shí)放出的伽馬射線強(qiáng)度，進(jìn)而計(jì)算地層的熱中子俘獲截面。中子壽命測(cè)井主要在套管井中作業(yè)，用于監(jiān)測(cè)剩余油飽和度變化和尋找剩余油富集帶［2］，在裸眼井中由于儲(chǔ)集層存在侵入帶，限制了儀器的探測(cè)深度，影響中子壽命測(cè)井的應(yīng)用。隨鉆測(cè)井是儲(chǔ)層被鉆開(kāi)后在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)井，儲(chǔ)層受泥漿侵入的影響很小，因此隨鉆西格馬測(cè)井可用來(lái)劃分油、水層，確定含水飽和度，尤其是在油田開(kāi)發(fā)中后期對(duì)低阻油氣層與水淹層的識(shí)別中，隨鉆西格馬比電阻率更有優(yōu)勢(shì)。

1 隨鉆測(cè)井儀器

筆者選用斯倫貝謝最新一代隨鉆測(cè)井系列NeoScope，測(cè)量的統(tǒng)計(jì)特性和質(zhì)量好，而且可以降低隨鉆測(cè)井的風(fēng)險(xiǎn)，更加安全環(huán)保。該測(cè)井系列一次下井可以同時(shí)測(cè)量自然伽馬、中子密度、孔隙度、電磁波陣列電阻率（可以實(shí)時(shí)提供高頻2MHz、低頻400kHz 5種探測(cè)深度16、22、28、32、40in的相位電阻率和幅度電阻率）、ECS元素俘獲能譜、熱中子俘獲截面（西格馬）、井徑等地球物理參數(shù)，根據(jù)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的需求可以選擇不同的測(cè)量項(xiàng)目。

2 西格馬的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

圖1為導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果圖。為了準(zhǔn)確確定儲(chǔ)層流體性質(zhì)，降低水平井開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)導(dǎo)眼井進(jìn)行地層流體測(cè)試，在5105.9m處進(jìn)行地層流體測(cè)試分析，用時(shí)679min，泵出地層流體230.0L，其中含油87%、含水13%，測(cè)試結(jié)論為油層；在5109.7m處用時(shí)417min，泵出地層流體88.0L，含水100%，測(cè)試結(jié)論為水層，地層流體測(cè)試結(jié)果對(duì)測(cè)井解釋成果進(jìn)行了驗(yàn)證。該井水平段目的層為導(dǎo)眼井測(cè)井解釋7號(hào)層，該層物性較好，測(cè)井解釋與測(cè)試結(jié)果為油層，該層上部為低伽馬、高電阻、高密度的致密角礫巖段，下部發(fā)育2套物性隔層和1套差油層，可以有效抑制底水上升，因此對(duì)7號(hào)層進(jìn)行水平井開(kāi)發(fā)預(yù)計(jì)可以收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2為水平井隨鉆實(shí)時(shí)測(cè)井曲線。由隨鉆測(cè)井曲線可知5247.0～5286.0m為角礫巖段，從5286.0m開(kāi)始進(jìn)入目的層（東河砂巖頂部），角礫巖與東河砂巖在電性特征上區(qū)分明顯。當(dāng)鉆進(jìn)至井深5315.0m時(shí)，5292.0～5315.0m深探測(cè)電阻率在1.8～2.6Ω·m，明顯低于導(dǎo)眼井7號(hào)層電阻率的最小值2.8Ω·m，而該地區(qū)水平井電阻率測(cè)量值一般為導(dǎo)眼井相應(yīng)層位電阻率值的1.5～3倍，因此懷疑該層段為高水淹層，在水平井鉆進(jìn)方向上目的層（7號(hào)油層）變薄逐漸尖滅，井眼軌跡鉆進(jìn)到下部高水淹層。為了確定水平段儲(chǔ)層的流體性質(zhì)，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和指導(dǎo)下一步施工方案，經(jīng)研究決定補(bǔ)測(cè)隨鉆西格馬曲線。并繼續(xù)鉆進(jìn)至5325.0m（見(jiàn)圖3），整個(gè)東河砂巖段西格馬值在10.9～12.7c.u，由于該地區(qū)地層水礦化度在20×104mg／L左右，因此通過(guò)西格馬與孔隙度曲線綜合確定5325.0m以上為油層，排除了儲(chǔ)層水淹的可能，按照原設(shè)計(jì)繼續(xù)進(jìn)行水平段鉆進(jìn)。

圖1 導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果圖

圖2 隨鉆實(shí)時(shí)測(cè)井曲線

為了更好地進(jìn)行井眼軌跡控制保證軌跡在油層中穿行，在水平段鉆進(jìn)過(guò)程中適當(dāng)?shù)卦龃缶笔咕圮壽E逐漸靠近東河砂巖頂部角礫巖段，當(dāng)深探測(cè)電阻率曲線指示接近油層頂部角礫巖時(shí)，緩慢降低井斜避免鉆頭鉆到角礫巖，確保井眼軌跡在油層中上部進(jìn)行穿行。水平段從井深5286.0m到井深5590.0m，累計(jì)進(jìn)尺304.0m，儲(chǔ)層鉆遇率為100%，整個(gè)水平段西格馬測(cè)井曲線指示為油層，如圖4所示。

圖3 補(bǔ)測(cè)隨鉆西格馬測(cè)井曲線

圖4 水平段隨鉆測(cè)井曲線

3 測(cè)井解釋成果

應(yīng)用該地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算孔隙度與含水飽和度（阿爾奇公式），同時(shí)利用西格馬測(cè)井計(jì)算含水飽和度，如圖5所示。從圖5中可以看出，在5286.0～5345.0m隨鉆西格馬與電磁波電阻率計(jì)算的含水飽和度差異較大，隨鉆西格馬計(jì)算結(jié)果指示該段為油層，而電阻率測(cè)井計(jì)算含油飽和度在30%左右指示該段為水淹層，隨鉆西格馬測(cè)井可以很好地識(shí)別低阻油層，彌補(bǔ)了電阻率測(cè)井的不足。綜合應(yīng)用隨鉆測(cè)井資料與儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)304.0m水平段進(jìn)行測(cè)井解釋評(píng)價(jià)，其中油層177.0m，差油層111.0m，干層16.0m，有效儲(chǔ)層鉆遇率為94.7%。對(duì)5284.5～5574.5m 進(jìn)行試油，日產(chǎn)油 52.8m3，日產(chǎn)水2.0m3，含水率3.7%，測(cè)試結(jié)論為油層，測(cè)試結(jié)果與解釋結(jié)果完全一致，隨鉆西格馬測(cè)井為該地區(qū)低阻油氣層的識(shí)別提供了新的技術(shù)手段。

圖5 水平段隨鉆測(cè)井解釋成果

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）由于在裸眼井中儲(chǔ)層存在侵入帶，導(dǎo)致中子壽命測(cè)井探測(cè)不到原狀地層信息，限制了該儀器在裸眼井中的使用；但隨鉆西格馬測(cè)井可以及時(shí)測(cè)量，降低泥漿濾液對(duì)儲(chǔ)層侵入的影響，通過(guò)測(cè)量熱中子俘獲截面快速判斷油水層，確定含水飽和度。

2）通過(guò)使用隨鉆測(cè)井技術(shù)可以及時(shí)監(jiān)測(cè)鉆遇儲(chǔ)層的地球物理信息，進(jìn)行井眼軌跡控制和儲(chǔ)層流體性質(zhì)判斷，對(duì)于低阻油氣層利用隨鉆西格馬測(cè)井判斷流體性質(zhì)取得了很好的應(yīng)用效果，降低了勘探開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3）隨鉆西格馬測(cè)井適應(yīng)于高礦化度地層水儲(chǔ)層，可以有效識(shí)別低阻油氣層與水淹層；但對(duì)于低礦化度地層水儲(chǔ)層和淡水水淹層，水層與油層的熱中子俘獲截面差異較小，所以導(dǎo)致電阻率曲線與西格馬測(cè)井曲線無(wú)法區(qū)分淡水高水淹層與油層，給測(cè)井解釋評(píng)價(jià)提出了新的挑戰(zhàn)。

［1］蘇義腦.地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概況及其在我國(guó)的研究進(jìn)展 ［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2005，31（2）：92－95.

［2］汪永安，張德民，劉應(yīng)，等 .SMJ－D中子壽命測(cè)井儀及其典型應(yīng)用 ［J］.測(cè)井技術(shù)，1999，23（1）：525－529.

［3］丁次乾.礦場(chǎng)地球物理 ［M］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2002.