呼和諾仁油田水淹層測井解釋技術(shù)研究

劉傳平，盧艷

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

0 引 言

呼和諾仁油田屬于海拉爾盆地貝爾湖坳陷貝爾凹陷南部包爾陶勒蓋洼槽內(nèi)的呼和諾仁構(gòu)造。油田從2003年底全面投入開發(fā)，探明儲量全部動用，目前綜合含水63．3%，已進(jìn)入中高含水期。該油田屬于近物源快速堆積的沉積體，儲層分選性差，非均質(zhì)性強，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。巖性以砂巖、砂礫巖為主，且儲層中蒙脫石含量高，水敏現(xiàn)象突出，在注水開發(fā)過程中加入了一定濃度注粘穩(wěn)劑，防止黏土膨脹。這些都給水淹層解釋帶來一定困難。針對砂礫巖儲層水淹層的研究較少，田中元、張宇曉等針對河南雙河油田砂礫巖儲層，在水淹機(jī)理、滲流機(jī)制、定性識別等方面進(jìn)行分析研究，克拉瑪依油田針對砂礫巖儲層開展了水淹層解釋方法研究，見到了一定效果［1－2］。針對儲層水敏嚴(yán)重、且注粘穩(wěn)劑開發(fā)的砂巖、砂礫巖儲層，水淹后如何開展剩余油評價還沒有相關(guān)文獻(xiàn)可供參考。本文通過開展巖石物理實驗，首先搞清了不同巖性注粘穩(wěn)劑條件下水淹層導(dǎo)電機(jī)理和測井響應(yīng)特征。在此基礎(chǔ)上，消除巖性、物性及孔隙結(jié)構(gòu)的影響、突出水淹層信息的測井響應(yīng)特征將是研究水淹層評價技術(shù)的重點。

1．1 水淹層測井響應(yīng)特征

利用研究區(qū)內(nèi)密閉取心檢查井資料、生產(chǎn)資料研究了不同巖性儲層水淹后測井響應(yīng)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，在注粘穩(wěn)劑開發(fā)條件下，砂巖、砂礫巖儲層水淹后測井響應(yīng)均呈規(guī)律性變化，即隨著水淹程度的增加，電阻率幅值下降，曲線形態(tài)變得光滑。但不同巖性的儲層測井曲線的變化規(guī)律有明顯區(qū)別，砂巖、砂礫巖在相同水淹情況下，砂礫巖的電阻率下降幅度大于砂巖電阻率下降幅度。在巖性識別的基礎(chǔ)上，分別提取砂巖、砂礫巖的水淹信息，使利用測井資料識別水淹層成為可能。

1．2 水淹層導(dǎo)電機(jī)理研究

呼和諾仁油田儲層中蒙脫石含量高，水敏現(xiàn)象突出，在注水開發(fā)過程中加入了一定濃度粘穩(wěn)劑，防止黏土膨脹。為研究粘穩(wěn)劑對儲層導(dǎo)電性的影響，在呼和諾仁油田取心井中有針對性地選取了部分巖樣，模擬油藏條件開展了巖電實驗分析研究，首次搞清了不同巖性、注粘穩(wěn)劑條件下水淹層導(dǎo)電機(jī)理。根據(jù)油田的實際注粘穩(wěn)劑情況選擇了2種不同礦化度（3500、5500mg／L）含粘穩(wěn)劑溶液的注入水模擬水驅(qū)油實驗，其中原始地層水礦化度定為3500mg／L。

圖1是貝50－56井21號砂礫巖樣品和貝301井55號砂巖樣品的實驗結(jié)果。其中砂礫巖樣品的孔隙度為22．8%，滲透率為23．3mD＊非法定計量單位，1mD＝9．87×10－4μm2，下同；砂巖樣品孔隙度為22．7%，滲透率為19．7mD。2塊巖樣巖性不同，物性接近。可以看出，在這2種礦化度情況下，隨含水飽和度增加，砂礫巖和砂巖巖石電阻率均呈單調(diào)下降趨勢，在物性相同時砂礫巖電阻率比砂巖的高。這與理論計算當(dāng)注入水電阻率小于原始地層水電阻率（Rwp／Rw≤1），即注入咸水或地層水時，隨著注入水進(jìn)入巖心，電阻率Rt值隨含水飽和度Sw值增大而急劇下降的結(jié)果是一致的［3－5］。

圖1 不同巖性不同注入水礦化度情況下電阻率隨含水飽和度變化關(guān)系曲線

1 注粘穩(wěn)劑水淹層測井響應(yīng)特征及導(dǎo)電機(jī)理研究

2 常規(guī)測井資料評價水淹層技術(shù)研究

2．1 應(yīng)用巖石物理相分析建立孔滲基礎(chǔ)參數(shù)模型

針對呼和諾仁油田儲層非均質(zhì)性強、巖性及孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點建立孔隙度模型，利用巖心孔隙度分析資料與各種反映孔隙度的測井曲線之間建立函數(shù)關(guān)系，采用多元回歸方法，分油層組分巖性分別建立砂巖和砂礫巖孔隙度模型。

呼和諾仁油田儲層滲透率表現(xiàn)出多樣化的特點，既有低滲透率、特低滲透率，也有中滲透率、中高滲透率。對于這類儲層，通過儲層分類評價研究是解決儲層非均質(zhì)性問題的有效途徑?，F(xiàn)場實踐證明，儲層儲集性能的差異造成產(chǎn)出與注水受效程度均存在差異，對應(yīng)的測井響應(yīng)特征也會不同。為了突出表征不同儲層之間的差異，應(yīng)用巖石物理相的概念實現(xiàn)儲層分類評價［6］。其劃分依據(jù)就是相同的巖石物理相具有相似的物理特征和流體滲流能力。采用流動帶指標(biāo)IFZ參數(shù)實現(xiàn)巖石物理相的劃分。

式中，K為滲透率，mD；φ為孔隙度，小數(shù)。

從圖2上可以看出，采用流動帶指標(biāo)分類方法，砂礫巖可以明顯分成不同儲層類型。具體建立滲透率模型時，在對儲層分巖性的基礎(chǔ)上，不同巖性再細(xì)分儲層類型，從而大大提高了滲透率的計算精度。

圖2 N2II組砂礫巖儲層分類圖

2．2 利用毛細(xì)管壓力資料建立儲層原始含水飽和度模型

水淹層測井評價確定原始含水飽和度的方法主要是根據(jù)大量的密閉取心檢查井資料，采用多元回歸的方法建立模型。呼和諾仁油田只有1口密閉取心檢查井，難以采用這種方法建立模型。該油田屬于構(gòu)造油藏，根據(jù)油氣藏成藏理論，考慮儲層孔隙結(jié)構(gòu)、油柱高度、油水密度差等因素對原始含油飽和度的影響，基于毛細(xì)管壓力實驗數(shù)據(jù)，確立了儲層原始含水飽和度評價方法。

實驗室條件下測得的毛細(xì)管壓力曲線所用的流體界面性質(zhì)與地下不同，需要將實驗室條件下的毛細(xì)管壓力換算為油藏條件下毛細(xì)管壓力［7－8］

式中，σL、θL和pc，L分別為實驗室內(nèi)的界面張力、接觸角和毛細(xì)管壓力；σR、θR和pc，R分別為油藏條件下的界面張力、接觸角和毛細(xì)管壓力。

為消除不同物性巖樣毛細(xì)管壓力曲線差異大的影響，需要對上述毛細(xì)管壓力進(jìn)行J函數(shù)轉(zhuǎn)化［9］

根據(jù)J函數(shù)與原始含水飽和度的關(guān)系，分砂巖、砂礫巖建立原始含水飽和度模型

式中，A、B是回歸系數(shù)。以上是根據(jù)實驗室毛細(xì)管壓力資料建立原始含水飽和度的過程，實際測井中并不是每口井每個層都測量毛細(xì)管壓力曲線，因此首先需要根據(jù)油藏的毛細(xì)管壓力為油水的重力差所平衡原理，先計算油藏條件下儲層毛細(xì)管壓力［10］

式中，F(xiàn)1為自由水面深度，m；D1為儲層深度，m。

將式（5）按照式（3）轉(zhuǎn)換為油藏條件下J函數(shù)，帶入到原始含水飽和度公式（4）中即可得到具體某一儲層的原始含水飽和度。

2．3 利用印度尼西亞模型確立儲層目前含水飽和度

呼和諾仁油田儲層含泥重，泥質(zhì)含量一般在8%～42%，泥質(zhì)的附加導(dǎo)電性強，儲層巖性復(fù)雜，砂巖和砂礫巖并存。根據(jù)該油田實際地質(zhì)情況，在巖石物理實驗研究基礎(chǔ)上優(yōu)選了印度尼西亞模型作為計算目前含水飽和度的公式

式中，Sw為含水飽和度，%；Rwz為混合地層水電阻率，Ω·m；Rt為地層電阻率，Ω·m；φ為孔隙度，小數(shù)；m為孔隙度指數(shù)，又稱為膠結(jié)指數(shù)；n為飽和度指數(shù)；a為地區(qū)經(jīng)驗系數(shù)；Vsh為黏土含量，小數(shù)；Rsh為泥巖電阻率，Ω·m。

該模型的優(yōu)點在于考慮泥質(zhì)附加導(dǎo)電性、水導(dǎo)電，可用于含泥重、泥質(zhì)附加導(dǎo)電性強引起的低電阻率油層，且形式相對簡單［11］。式（6）中巖電參數(shù)a、m、n的確定是根據(jù)模擬實際注粘穩(wěn)劑開發(fā)過程進(jìn)行的巖電參數(shù)實驗結(jié)果，分砂巖和砂礫巖分別給出。

2．4 水淹儲層產(chǎn)液性質(zhì)的定量描述

把測井學(xué)和油層物理學(xué)結(jié)合起來，以精細(xì)解釋儲層原始含水飽和度、目前含水飽和度、驅(qū)油效率為基礎(chǔ)，以滲流理論為指導(dǎo)，依據(jù)相滲實驗分析資料求出產(chǎn)層的產(chǎn)水率，以回答儲層產(chǎn)什么流體而不是含什么流體為最終目標(biāo)，以一種完全流動、優(yōu)先流動的觀點綜合評價水淹層［12］。

分析呼和諾仁油田相滲實驗可知，不同物性巖樣含水飽和度與產(chǎn)水率差異較大（見圖3），通過研究發(fā)現(xiàn)驅(qū)油效率與產(chǎn)水率關(guān)系比較一致（見圖4）。根據(jù)相滲實驗資料建立產(chǎn)水率與驅(qū)油效率的關(guān)系式，從而實現(xiàn)產(chǎn)水率的預(yù)測。其中驅(qū)油效率是由目前含水飽和度和原始含水飽和度2個參數(shù)共同決定，其公式為

圖3 產(chǎn)水率與含水飽和度關(guān)系圖

圖4 產(chǎn)水率與驅(qū)油效率關(guān)系圖

式中，Sw為目前含水飽和度，小數(shù)；Swi為原始含水飽和度，小數(shù)；η為為驅(qū)油效率，小數(shù)。

在上述水淹層測井解釋方法研究基礎(chǔ)上，以卡奔平臺為基礎(chǔ)研發(fā)了水淹層精細(xì)處理解釋程序。

3 應(yīng)用效果評價

3．1 靜態(tài)資料檢驗

靜態(tài)檢驗的基本方法是利用所建立的測井解釋模型的處理結(jié)果與密閉取心分析資料進(jìn)行對比。利用測井解釋系統(tǒng)處理了呼和諾仁油田貝47－檢57井有取心的7個層，取心分析均為未水淹，測井解釋7個層也均為未水淹層，測井解釋符合率100%。測井解釋的孔隙度滲透率飽和度等參數(shù)與取心分析資料吻合較好（見圖6），其參數(shù)計算精度能滿足生產(chǎn)需求。

3．2 加密調(diào)整井生產(chǎn)動態(tài)檢驗

動態(tài)檢驗的基本方法是利用生產(chǎn)井動態(tài)資料檢驗測井解釋產(chǎn)水率的符合情況。應(yīng)用研究方法對呼和諾仁油田50口加密調(diào)整井已投產(chǎn)層進(jìn)行了處理解釋，經(jīng)驗證總符合率80．0%。表1為部分加密井已投產(chǎn)層水淹層綜合測井解釋結(jié)果符合情況。

圖6 貝47－檢57井測井綜合解釋成果圖

表1 呼和諾仁油田部分井已投產(chǎn)層水淹解釋符合率

4 結(jié) 論

（1）通過巖石物理實驗研究，首次搞清不同巖性注粘穩(wěn)劑條件下水淹層導(dǎo)電機(jī)理和測井響應(yīng)特征。

（2）采用巖石物理相技術(shù)，建立了儲層滲透率精細(xì)解釋模型，大大提高了滲透率計算精度。

（3）考慮油柱高度、儲層孔隙結(jié)構(gòu)等對原始含油飽和度的影響，基于毛細(xì)管壓力資料，確立了不同巖性儲層原始含水飽和度評價方法。

（4）形成了一套適合于砂巖、砂礫巖油藏注粘穩(wěn)劑水淹層測井解釋技術(shù)。通過實際資料檢驗，形成的技術(shù)方法和處理手段合理可靠，見到了很好的應(yīng)用效果。

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