基于油藏衰竭指數(shù)法的過套管電阻率測井資料在水淹層評價中的應用研究

張李 （中石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都610059）

劉君毅 （中國石油大學（北京）地球物理與信息工程學院，北京102249）

過套管電阻率測井是一種新的生產(chǎn)測井方法，能夠在金屬套管中測量地層的電阻率，其探測深度為2～10m［1］。早在20世紀20年代，前蘇聯(lián)學者就提出了一種過套管電阻率測井的理論方法，當時由于受電子元器件技術(shù)水平等因素的制約，納伏級微弱信號的檢測限制了實用測井儀器的研制步伐［2］。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，直到80年代后期出現(xiàn)低噪聲納伏級的微弱信號放大器后，才使過套管電阻率測井儀器得以問世，并陸續(xù)在油田進行試用。從2002年起，斯侖貝謝測井公司的過套管電阻率（CHFR）測井儀在我國許多油田進行了測井服務，取得了較明顯的地質(zhì)應用效果。2006年起，我國許多測井服務單位引進俄羅斯地球物理研究院研制的過套管電阻率測井儀器（ECOS）開展測試工作，充分展現(xiàn)了過套管電阻率測井技術(shù)在水淹層評價、剩余油分布、老井復查、油水界面識別等方面的獨特應用優(yōu)勢［3～7］。長慶油田從2009年開始利用ECOS測井儀進行測試，展開水淹層評價工作，取得了幾十口井的過套管電阻率測井資料，獲得了良好的應用效果。筆者以長慶油田L41井為例，采用基于油藏衰竭指數(shù)法的過套管電阻率測井對儲層的水淹情況進行了詳細評價。

1 過套管電阻率測井原理

油氣井中廣泛使用的套管幾乎都是鋼質(zhì)材料，導電性良好，電阻率極低，通常為10μΩ·m。而地層的電阻率一般為1～100Ω·m，比套管的電阻率大很多。因此，在過套管地層電阻率測井中，當電流注入到套管上時，電流主要在套管內(nèi)流動，流入到地層中的泄漏電流很小，此時泄漏電流在套管上產(chǎn)生的電壓差信號十分微弱。通常，泄漏電流為1mA，它在套管上產(chǎn)生的電壓差為1nV。要實現(xiàn)套管井地層電阻率的測量，關(guān)鍵技術(shù)是如何準確地測量泄漏電流在套管上產(chǎn)生的微弱的電壓差（電位的二階導數(shù)）［8］。

ECOS測井儀采用雙極供電法測量地層的電阻率，其測量方式為非連續(xù)的點測。電極系由3個測量電極（M1、N、M2）、2個供電電極（上供電電極A1、下供電電極A2）及1個電位電極組成，如圖1所示。

當供電電極A1和A2分別向套管注入電流I1和I2時，分別測量N處的電位UN（I1）和UN（I2），M2、M1的電位一階差分 ΔUM2M1（I1）和 ΔUM2M1（I2）以及 M2、N、M1的電位二階差分 Δ2U（I1）和 Δ2U（I2），最后即可得到過套管地層電阻率［9］：

式中：ρtc為過套管地層電阻率，Ω·m；k為儀器的刻度系數(shù)。

2 基于油藏衰竭指數(shù)法的水淹層評價模型

水淹層級別劃分主要根據(jù)含油氣儲層的當前含油飽和度與原始含油飽和度的相對關(guān)系進行評價：當前含油氣飽和度與原始含油氣飽和度的比值較大，水淹級別較低；反之，水淹級別較高［10］。通常在井未注水開采或由于鄰井的開采引起地層的開采，裸眼井測井和套管井測井的地層水礦化度不變時，將上述飽和度的比值定義為油藏衰竭指數(shù)，作為評價標準。若地層水礦化度與孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)基本不變，油藏衰竭指數(shù)可通用過套管電阻率與裸眼井深側(cè)向電阻率或深感應電阻率的比值得到：

圖1 過套管電阻率測井儀雙供電電極測量原理示意圖

式中：Iod為油藏衰竭指數(shù)，1；ρt為裸眼井地層電阻率，Ω·m。

Iod一般介于0～1（若式（2）計算值為負數(shù)，取Iod＝0），其值越低，說明油層水淹程度越低；Iod越高，水淹程度越高，開采程度高。該方法不需要知道地層實際孔隙度的大小，但必須假定地層水礦化度不變。

3 水淹層評價實例

長慶油田L41井于2007年3月28日完井，主要生產(chǎn)層位為延長組長6油層組1油層2砂組（長），原始油藏電性特征為高聲波時差，最高為252.72μs／m，中低電阻率，原始含油飽和度較高。2007年11月26日對1574～1580m、1585～1591m和1620～1626m井段射孔投產(chǎn)，投產(chǎn)初期地層水礦化度73125mg／L，日產(chǎn)液12.28m3，日產(chǎn)油1.94t，含水率81.4%；到2011年6月，地層水礦化度為69030mg／L，最高73125mg／L，日產(chǎn)液3.76m3，日產(chǎn)油0.9t，含水率71.8%，累產(chǎn)油1461t。

2011年10月17日，對該井1566～1652m井段進行了ECOS測井，盡管與裸眼井測井時間相差較長，但地層水礦化度變化不大，因此可以利用油藏衰竭指數(shù)法評價該井的水淹程度。該井過套管電阻率解釋成果表見表1，成果圖如圖2所示。

表1 L41井水淹層解釋結(jié)論成果表

在第55號層（1572.30～1578.30m），射孔段為1574～1580m，巖性稍細，孔滲較好，電阻率稍低，計算得到的Iod＝0.00，說明水淹程度很低，評價為未水淹層，即油層。第56號層（1579.10～1583.60m）位于砂層中部，滲透性好，其上部1579.10～1580.80m井段計算得到的Iod＝0.00，說明水淹程度很低，評價為油層；下部1580.80～1583.60m井段計算得到的Iod較高，為0.31，故評價為中水淹層。第57號層（1584.30～1593.10m）在射孔段（1585～1591m）內(nèi)，位于整段砂體的中下部，滲透性較好，其上部1584.30～1590.80m井段計算得到的Iod＝0.13，故評價為弱水淹層；下部1590.80～1593.10m井段計算得到的Iod＝0.00，故評價為油層。第58號層（1594.10～1600.90m）與57號層類似，上部1594.10～1596.50m井段計算得到的Iod＝0.19，為弱水淹層；下部1596.50～1600.90m井段計算得到的Iod＝0.00，仍為油水同層。

圖2 L41井水淹層解釋結(jié)論成果圖

4 結(jié)語

過套管電阻率測井儀器采用點測方式，在金屬套管中檢測微弱的信號，實現(xiàn)套管外地層電阻率的測量，具有較大的探測深度。在過套管電阻率測井資料的基礎(chǔ)上，采用基于油藏衰竭指數(shù)法的水淹層評價方法，對長慶油田L41井的生產(chǎn)層進行解釋，水淹層評價結(jié)論與完井測井解釋結(jié)論基本一致，表明該方法在長慶油田具有可行性、有效性和可推廣性。

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