基于水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的飽和烴錄井水淹層評(píng)價(jià)方法

宋延杰 侯 琳 何 旭 沈曉燕 胡慧婷

1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318；2.非常規(guī)油氣成藏與開(kāi)發(fā)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地， 黑龍江 大慶 163318；3.中石化江蘇油田分公司采油一廠， 江蘇 揚(yáng)州 225007

基于水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的飽和烴錄井水淹層評(píng)價(jià)方法

宋延杰1,2侯 琳1,2何 旭3沈曉燕3胡慧婷1

1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318；2.非常規(guī)油氣成藏與開(kāi)發(fā)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地， 黑龍江 大慶 163318；3.中石化江蘇油田分公司采油一廠， 江蘇 揚(yáng)州 225007

飽和烴錄井取得的飽和烴參數(shù)資料不受地層水礦化度的影響,受儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響較小,可較為直觀、準(zhǔn)確地判斷油層水淹程度。江蘇油田G區(qū)塊經(jīng)多年注水開(kāi)發(fā),已進(jìn)入高含水階段,水淹層評(píng)價(jià)已成為當(dāng)務(wù)之急。通過(guò)對(duì)采用該區(qū)塊天然巖心制備的28塊不同產(chǎn)水率巖心樣品飽和烴錄井水驅(qū)油巖心實(shí)驗(yàn)取得的飽和烴參數(shù)分析知:隨產(chǎn)水率的升高,飽和烴圖譜峰型整體損失由正態(tài)分布逐漸變?yōu)槠筋^峰；飽和烴總面積參數(shù)As呈下降趨勢(shì),CPr+Ph、CPr/CnC17參數(shù)呈上升趨勢(shì),且規(guī)律明顯。在此基礎(chǔ)上,優(yōu)選出CPr/CnC17、CPr+Ph和總面積作為該區(qū)塊水淹敏感參數(shù),利用試油及已投產(chǎn)井井壁取心分析資料,建立了CPr/CnC17-總面積和CPr+Ph-總面積水淹層定性識(shí)別圖版。經(jīng)實(shí)際井驗(yàn)證,圖版判定結(jié)果與試油結(jié)果相符。

飽和烴；水驅(qū)油巖心實(shí)驗(yàn)；水淹層；敏感參數(shù)；圖版

0 前言

江蘇油田G區(qū)塊經(jīng)過(guò)近30年的注水開(kāi)發(fā),已進(jìn)入高含水階段,但各類儲(chǔ)層動(dòng)用狀況存在很大差異,故水淹層評(píng)價(jià)已成為當(dāng)務(wù)之急。與測(cè)井技術(shù)相比,錄井技術(shù)以地層巖樣分析為基礎(chǔ),不受地層水礦化度的影響,受層厚及儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響也較小。在獲取儲(chǔ)層巖性、物性、含油性信息等方面,手段直接,對(duì)于定性判別油層水淹級(jí)別和復(fù)雜油氣水層方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)[1-3]。

近年來(lái),在飽和烴錄井水淹層評(píng)價(jià)方面,前人已做過(guò)大量研究。2003年,劉明通過(guò)分析氣相色譜的原始波形數(shù)據(jù),繪制了以碳數(shù)為橫坐標(biāo),以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)的飽和烴分布曲線圖,并用二次函數(shù)和概率函數(shù)對(duì)圖形進(jìn)行分段擬合,得到二次函數(shù)系數(shù)和概率函數(shù)系數(shù),并利用其建立評(píng)價(jià)解釋圖版,對(duì)油水層進(jìn)行定性識(shí)別[4]。2006年,吳欣松等人在系統(tǒng)分析各氣相色譜參數(shù)的地質(zhì)意義及其與油層水洗關(guān)系的基礎(chǔ)上,優(yōu)選出CPr/CnC17、CPh/CnC18、∑CnC21-/∑CnC22+、(CnC21+CnC22)/(CnC28+CnC29)等評(píng)價(jià)參數(shù),并采用交會(huì)圖技術(shù)建立了不同級(jí)別水洗油層的定性判別標(biāo)準(zhǔn)[5]。2007年,韓濤通過(guò)研究飽和烴圖譜峰型、峰值的損失幅度隨水淹程度的變化特征,利用CPr/CnC17與∑CnC21-/∑CnC22+兩項(xiàng)參數(shù)建立圖版,定性評(píng)價(jià)油層水淹程度[6]。2008年,趙晨穎通過(guò)開(kāi)展模擬水驅(qū)油實(shí)驗(yàn),研究氣相色譜分析資料隨含水率上升的變化規(guī)律,探討水淹層飽和烴分析參數(shù)的響應(yīng)特征,為建立水淹層氣相色譜評(píng)價(jià)方法奠定理論基礎(chǔ)[7]。2012年,李芳、鄒筱春通過(guò)對(duì)飽和烴氣相色譜錄井Pr、Ph分析參數(shù)、譜圖形態(tài)特征的研究,建立了潛江組飽和烴氣相色譜Ph值與孔隙度交會(huì)圖板,應(yīng)用氣相色譜譜圖形態(tài)特征及Ph參數(shù)進(jìn)行油水層的判別,在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果[8]。2014年,向斌等人通過(guò)對(duì)不同輕質(zhì)油儲(chǔ)集層樣品CPr/CnC17、CPh/CnC18、OEP等飽和烴特征評(píng)價(jià)參數(shù)的統(tǒng)計(jì),結(jié)合不同儲(chǔ)集層譜圖特征,對(duì)照試油結(jié)果,建立了適用于研究區(qū)的不同輕質(zhì)油儲(chǔ)集層的綜合解釋評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[9]。

目前飽和烴氣相色譜錄井技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水淹層識(shí)別,但至今還沒(méi)有一種適用于本研究區(qū)儲(chǔ)層特征的飽和烴錄井水淹層評(píng)價(jià)方法。本文基于江蘇油田G區(qū)塊的儲(chǔ)層特征,開(kāi)展模擬水驅(qū)油實(shí)驗(yàn),研究分析飽和烴錄井參數(shù)隨產(chǎn)水率上升的變化規(guī)律,提取和優(yōu)選出水淹層敏感性參數(shù),并利用研究區(qū)試油井井壁取心數(shù)據(jù)建立水淹層定性識(shí)別圖版,給出了一種適用于本研究區(qū)的基于水驅(qū)油巖心實(shí)驗(yàn)的飽和烴錄井水淹層評(píng)價(jià)方法。

1 飽和烴錄井水淹層巖樣實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文針對(duì)G區(qū)塊進(jìn)行巖心實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),按不同孔隙度范圍設(shè)計(jì)4組巖心,每組設(shè)計(jì)巖心7塊,每組樣品孔隙度接近,共設(shè)計(jì)鉆取巖心28塊,設(shè)計(jì)的巖樣實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。實(shí)驗(yàn)步驟如下:

圖1 巖樣實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程圖

2)按上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)鉆取28塊巖樣,樣品長(zhǎng)度40～45mm,直徑25mm,對(duì)巖樣進(jìn)行洗油、洗鹽、烘干等預(yù)處理,測(cè)量巖樣孔隙度、空氣滲透率。

3)抽空飽和礦化度為8 000mg/L的地層水；用密度為0.833g/cm3的原油進(jìn)行油驅(qū)水,制備純油層巖心樣品；穩(wěn)態(tài)法注入不同比例的礦化度為4 000mg/L的地層水和原油,制備不同產(chǎn)水率的巖樣。

4)對(duì)不同產(chǎn)水率的樣品進(jìn)行飽和烴氣相色譜測(cè)量。

2 飽和烴錄井實(shí)驗(yàn)響應(yīng)特征分析

2.1 不同產(chǎn)水率的飽和烴圖譜特征

a)Fw=5

b)Fw=35

c)Fw=75

d)Fw=95圖2 水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)第三組巖樣不同產(chǎn)水率飽和烴圖譜

飽和烴氣相色譜分析得到巖樣中nC12～nC38的正構(gòu)烷烴譜圖,未經(jīng)水洗的油層特征表現(xiàn)為正構(gòu)烷烴含量較高,碳數(shù)范圍較寬,峰型呈正態(tài)分布。而油層水淹后,注入水對(duì)原油的驅(qū)替導(dǎo)致含油飽和度降低,長(zhǎng)時(shí)間的氧化菌解作用導(dǎo)致原油性質(zhì)變差,反映在色譜圖上,是峰型不再呈正態(tài)分布,而是出現(xiàn)不規(guī)律變化,如尖刺狀、山字型等,峰值也有所下降。峰型的變化形態(tài)及幅度能夠反映油層的水淹程度[10-12]。

圖3 不同產(chǎn)水率巖樣各組分響應(yīng)值的變化趨勢(shì)圖

圖4 不同產(chǎn)水率巖樣各組分面積的變化趨勢(shì)圖

2.2 水淹敏感性參數(shù)提取與優(yōu)選

依據(jù)飽和烴的物理化學(xué)性質(zhì)及烴類的主要控制及影響因素,分別定義了峰高參數(shù)、面積參數(shù)、百分含量、比值參數(shù)4類參數(shù)。利用4組巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行水淹敏感性參數(shù)分析。圖5～8分別給出了各類參數(shù)隨產(chǎn)水率變化關(guān)系圖。由圖中可知,隨產(chǎn)水率升高,面積類參數(shù)中,各組分面積均有所降低,總峰面積值降低趨勢(shì)最為明顯；主峰碳響應(yīng)值有下降趨勢(shì)；濃度類參數(shù)中,姥鮫烷和植烷的濃度之和CPr+Ph有上升趨勢(shì)；比值類參數(shù)中,姥鮫烷與正構(gòu)碳十七的比值(CPr/CnC17)上升趨勢(shì)較明顯。理論分析表明,隨產(chǎn)水率增加,注入水對(duì)原油的驅(qū)替導(dǎo)致含油飽和度降低,因此總面積參數(shù)呈下降趨勢(shì),而姥鮫烷和植烷穩(wěn)定性強(qiáng)于正構(gòu)烷烴,其濃度隨產(chǎn)水率的升高呈上升趨勢(shì),實(shí)驗(yàn)結(jié)論與理論分析相符,故對(duì)于該區(qū)塊儲(chǔ)層,能較好地反映產(chǎn)水率變化的飽和烴參數(shù)為總面積、CPr+Ph、CPr/CnC17參數(shù)。

圖5 巖心實(shí)驗(yàn)樣品面積類參數(shù)隨產(chǎn)水率變化

圖6 巖心實(shí)驗(yàn)樣品峰高類參數(shù)隨產(chǎn)水率變化

圖7 巖心實(shí)驗(yàn)樣品濃度類參數(shù)隨產(chǎn)水率變化

圖8 巖心實(shí)驗(yàn)樣品比值類參數(shù)隨產(chǎn)水率變化

圖9 不同產(chǎn)水率范圍巖樣CPr/CnC17與總面積交會(huì)圖

圖10 不同產(chǎn)水率范圍巖樣CPr+Ph與總面積交會(huì)圖

3 G區(qū)塊飽和烴錄井水淹層評(píng)價(jià)

圖11 CPr/CnC17-總面積圖版

圖12 CPr+Ph-總面積圖版

表1G區(qū)塊飽和烴水淹級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)

水淹級(jí)別CPr/CnC17-總面積圖版CPr+Ph-總面積圖版未/弱水淹總面積≥50×10mV·s且CPr/CnC17<0425總面積≥50×10mV·s且CPr+Ph≤59中水淹總面積≥50×10mV·s且CPr/CnC17≥0425總面積≥50×10mV·s且CPr+Ph>59強(qiáng)水淹總面積<50×10mV·s總面積<50×10mV·s

4 應(yīng)用實(shí)例

利用本文給出的飽和烴錄井水淹層識(shí)別圖版對(duì)江蘇油田G區(qū)塊的X1和X2井進(jìn)行了水淹層識(shí)別,并將解釋結(jié)果與試油結(jié)論進(jìn)行對(duì)比。

圖13給出了X1井的測(cè)井曲線圖,其中，GR為自然伽馬曲線，SP為自然電位曲線，CAL為井徑曲線，AC為聲波時(shí)差曲線，RFOC為八側(cè)向電阻率曲線，RILD為深感應(yīng)電阻率曲線，RILM為中感應(yīng)電阻率曲線，RMN、RMG分別為微電位和微梯度電阻率曲線。試油井段X584.8～X608.0m,試油井段內(nèi)包含10～15號(hào)層,其中,10、12、13號(hào)層的聲波時(shí)差為204μs/m左右,根據(jù)該區(qū)塊干層劃分標(biāo)準(zhǔn)(聲波時(shí)差小于230μs/m),10、12、13號(hào)層判斷為干層；11、15號(hào)層錄井樣品為旋轉(zhuǎn)式井壁取心,巖性為灰褐色油斑粉砂巖,11號(hào)層3塊樣品飽和烴主峰碳響應(yīng)值分別為11、12、13mV,峰型平緩,為強(qiáng)水淹特征,見(jiàn)圖14；15號(hào)層樣品主峰碳響應(yīng)值6mV,峰型呈強(qiáng)水淹特征,見(jiàn)圖15。兩層巖心分析飽和烴數(shù)據(jù)均位于強(qiáng)水淹區(qū),見(jiàn)圖16。故將11號(hào)層和15號(hào)層均解釋為強(qiáng)

水淹層。該井試油井段日產(chǎn)水29.2m3,試油結(jié)論為強(qiáng)水淹層,判別結(jié)果與試油結(jié)論相符。

圖17給出了X2井測(cè)井曲線,試油井段為X021.6～X027.5m,試油層段為6號(hào)層,錄井取心巖性為淺灰色油跡粉砂巖,該層巖心分析飽和烴數(shù)據(jù)位于未/弱水淹區(qū),見(jiàn)圖16。故將6號(hào)層解釋為未/弱水淹層。該井試油井段日產(chǎn)油4.5m3,試油結(jié)論為油層,判別結(jié)果與試油結(jié)論相符。

圖13 X 1井測(cè)井曲線

圖14 X 1井11號(hào)層飽和烴圖譜

圖15 X 1井15號(hào)層飽和烴圖譜

圖17X 2井測(cè)井曲線

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)隨著產(chǎn)水率的升高,飽和烴色譜圖峰型變化的總體趨勢(shì)是由正態(tài)分布變?yōu)槠筋^峰特征,且各組分響應(yīng)值和面積均有下降趨勢(shì),其中碳數(shù)為nC15～nC30下降趨勢(shì)最為明顯。

2)隨產(chǎn)水率的升高,飽和烴總面積呈降低趨勢(shì),而CPr/CnC17和CPr+Ph參數(shù)呈上升趨勢(shì)。提取并優(yōu)選出CPr/CnC17、CPr+Ph和飽和烴總面積作為研究區(qū)水淹敏感參數(shù)。

4)通過(guò)兩口試油井對(duì)建立的水淹層識(shí)別圖版進(jìn)行驗(yàn)證,圖版解釋結(jié)果與試油結(jié)論相符,說(shuō)明建立的水淹層識(shí)別圖版可用于解釋該地區(qū)水淹層。

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10.3969/j.issn.1006-5539.2016.05.013

2016-03-22

黑龍江省科學(xué)基金項(xiàng)目“致密砂巖導(dǎo)電規(guī)律與導(dǎo)電模型實(shí)驗(yàn)研究”(D 2015012)

宋延杰(1963-),男,黑龍江五常人，教授,博士生導(dǎo)師,主要從事測(cè)井方法與資料解釋研究工作。