利用陣列感應(yīng)測(cè)井估算永寧地區(qū)砂巖泥漿侵入深度

陳立軍, 王彩霞, 段玉良, 冷丹鳳, 張德梅

(1.延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心, 陜西 延安 716000; 2.大慶鉆探工程公司測(cè)井公司, 黑龍江 大慶 163412)

0 引 言

高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井儀(HDIL)克服早期感應(yīng)測(cè)井縱向分辨率差、徑向探測(cè)深度淺、不能解決復(fù)雜侵入剖面等缺點(diǎn),通過測(cè)量信號(hào)軟件聚焦合成處理,提供3種垂向分辨率(1、2、4 ft*)、6種不同徑向探測(cè)深度(10、20、30、60、90、120 in)相互匹配的合成電阻率曲線及一維反演確定的地層真電阻率、沖洗帶電阻率及侵入深度,用于解決地層中的侵入問題和地層真電阻率問題,有效指導(dǎo)油氣水層解釋[1-3]。陣列感應(yīng)測(cè)井一維反演多是通過正演數(shù)值模擬迭代得到?jīng)_洗帶、原狀地層電阻率及侵入深度[4-5],也可通過假設(shè)侵入剖面模型利用幾何因子理論進(jìn)行模擬計(jì)算獲得地層侵入?yún)?shù)[6-7]。這些反演方法計(jì)算量通常較大,侵入深度計(jì)算結(jié)果干擾因素多,彼此一致性不理想。

基于eXpress軟件陣列感應(yīng)測(cè)井?dāng)?shù)字處理中泥漿侵入深度預(yù)測(cè)僅是根據(jù)純砂巖和純泥巖自然伽馬或泥質(zhì)含量相對(duì)值大小及沖洗帶和原狀地層電阻率相對(duì)幅度[8]近似估算泥漿侵入深度,處理結(jié)果人為因素較大,無定量化標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)陣列感應(yīng)測(cè)井不同徑向探測(cè)深度電阻率特性,結(jié)合與泥漿侵入深度相關(guān)的地層物性條件、深度等信息定量預(yù)測(cè)泥漿侵入深度,以解決測(cè)井資料對(duì)泥漿侵入深度定量化的需求。

1 永寧地區(qū)陣列感應(yīng)測(cè)井曲線特征

以鄂爾多斯盆地陜北斜坡中南部永寧油田延長(zhǎng)組地層為研究目標(biāo),永寧油田延長(zhǎng)組儲(chǔ)層巖性以細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主,其次為粉砂巖和中細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖。孔隙類型主要為溶蝕粒間孔、粒內(nèi)孔及原生殘余粒間孔?？紫抖茸钚≈禐?.6%,最大值為18.4%,分布為6.0%～12%,平均值為8.7%;滲透率最大值為2.1×10-3μm2,最小值為0.06×10-3μm2,分布在(0.1～0.5)×10-3μm2,平均值0.84×10-3μm2。永寧地區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層屬中低孔隙度低滲透率地層,地質(zhì)條件在陣列感應(yīng)測(cè)井應(yīng)用范圍之內(nèi)。

陣列感應(yīng)測(cè)井在該區(qū)應(yīng)用普遍,測(cè)井曲線響應(yīng)與地質(zhì)特征吻合較好。在非滲透層段陣列感應(yīng)測(cè)井不同徑向探測(cè)深度電阻率基本重合,呈無侵特征;滲透層段不同徑向探測(cè)深度電阻率有明顯差異存在,差異幅值大小與儲(chǔ)層巖性、物性及地層水礦化度有關(guān)。

2 泥漿侵入深度估算方法

一般認(rèn)為,泥漿侵入深度為侵入帶與原狀地層的分界線[9]。

2.1 陣列感應(yīng)測(cè)井合成電阻率特性

根據(jù)陣列感應(yīng)測(cè)井儀(HDIL)設(shè)計(jì)原理,地面系統(tǒng)通過預(yù)處理、趨膚校正、井眼校正、真分辨率電阻率合成、電阻率匹配,得到1、2、4 ft的3種垂向分辨率、10、20、30、60、90、120 in等6種不同徑向探測(cè)深度電阻率。每條合成電阻率曲線徑向探測(cè)深度均在線圈系原始徑向探測(cè)深度之間,兩相鄰子陣列的探測(cè)深度之間僅有1個(gè)合成探測(cè)深度,因而HDIL各子陣列原始信號(hào)探測(cè)深度與合成的理想探測(cè)深度間存在關(guān)系合理,可通過6條不同徑向探測(cè)深度合成電阻率曲線定性判斷侵入問題[6,10]。若進(jìn)一步確定泥漿侵入半徑,則需對(duì)合成電阻率曲線特征進(jìn)一步研究[8,11]。

隨機(jī)選取永寧地區(qū)新系列測(cè)井28口井陣列感應(yīng)測(cè)井原始合成電阻率曲線,約近500個(gè)不同深度點(diǎn)、不同地層密度、不同電阻率范圍二維數(shù)據(jù),對(duì)10、20、30、60、90、120 in電阻率值的變化進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),無論是高電阻率侵入(10～120 in依次減小)還是低電阻率侵入(10～120 in依次增加),陣列感應(yīng)測(cè)井淺探測(cè)的10～30 in與深探測(cè)60～120 in電阻率數(shù)值變化規(guī)律發(fā)生改變(見圖1)。根據(jù)巖電理論和泥漿侵入模型特征分析,電阻率的徑向特征改變和泥漿侵入特性變化相關(guān)。

圖1 陣列感應(yīng)測(cè)井徑向電阻率變化圖

圖2 陣列感應(yīng)測(cè)井徑向電阻率線性相關(guān)圖

對(duì)圖1中所選深度點(diǎn)747.6、969.4、1 116.5、1 313.4 m陣列感應(yīng)測(cè)井徑向電阻率曲線按10～30 in和60～120 in分別作線性回歸(見圖2)可明顯看到,10～30 in電阻率變化線性相關(guān)性較強(qiáng),60～120 in電阻率變化線性相關(guān)性較強(qiáng),相關(guān)系數(shù)R2平均為0.974 7,表明永寧地區(qū)陣列感應(yīng)測(cè)井合成曲線10～30 in徑向侵入特性相同,60～120 in徑向侵入特性相同。這2個(gè)侵入特征曲線的交點(diǎn)即可認(rèn)為是泥漿侵入特性變化的拐點(diǎn)。

為驗(yàn)證該推斷的普遍性與科學(xué)性,挑選研究區(qū)延長(zhǎng)組地層密度分別為2.465、2.40、2.35、2.30、2.25、2.20 g/cm3的滲透層各100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),統(tǒng)計(jì)陣列感應(yīng)測(cè)井10～30 in徑向電阻率與60～120 in徑向電阻率線性交點(diǎn)徑向深度平均位置(見表1)。由表1可見,在地層物性相同情況下,不同深度點(diǎn)預(yù)測(cè)的侵入帶深度都在一定范圍內(nèi)變化,且隨著地層密度增加淺探測(cè)電阻率與深探測(cè)電阻率線性交點(diǎn)徑向深度減小。

2.2 侵入因素分析

泥漿侵入油氣儲(chǔ)層是一個(gè)復(fù)雜的物理過程,其侵入程度取決于鉆井泥漿柱壓力與原始地層壓力之間的正壓差、泥漿特性、地層特性、鉆井條件和浸泡時(shí)間等因素[9,12]。一個(gè)油區(qū)勘探開發(fā),其鉆井條件、測(cè)井時(shí)間、泥漿特性都是按同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,研究泥漿侵入特性時(shí)這些外在因素對(duì)泥漿侵入深度的變化影響可暫不考慮。研究區(qū)永寧油田油藏內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單,斷層裂縫不發(fā)育,影響永寧地區(qū)泥漿侵入特性的變化最重要的因素是壓力差和地層孔滲特性,這2個(gè)參數(shù)在研究泥漿侵入深度問題時(shí)可將壓力差參數(shù)簡(jiǎn)化為單井地層深度,地層孔滲特性用地層密度或地層孔隙度代替。

表1 陣列感應(yīng)測(cè)井10～30 in電阻率與60～120 in電阻率線性相關(guān)交點(diǎn)深度表

將永寧延長(zhǎng)組砂巖陣列感應(yīng)測(cè)井預(yù)測(cè)侵入帶平均深度與對(duì)應(yīng)地層密度建立交會(huì)圖(見圖3)。圖3顯示,預(yù)測(cè)侵入帶平均深度與對(duì)應(yīng)地層密度相關(guān)性較好,相關(guān)系數(shù)為0.970 7。隨著地層物性變好,侵入深度呈增加趨勢(shì),與實(shí)際工作資料認(rèn)識(shí)相符。

圖3 計(jì)算侵入帶平均深度與密度關(guān)系圖

不同地層密度砂巖預(yù)測(cè)侵入帶深度與實(shí)際地層深度建立交會(huì)圖(見圖4)。圖4中,隨著地層深度增加,地層侵入帶深度呈減小趨勢(shì)。為簡(jiǎn)化計(jì)算模型,用測(cè)井資料預(yù)測(cè)泥漿侵入深度時(shí),可用陣列感應(yīng)測(cè)井不同徑向探測(cè)深度電阻率的變化規(guī)律與地層深度、地層密度關(guān)系結(jié)合實(shí)現(xiàn)。

圖4 計(jì)算侵入帶深度與井深關(guān)系圖

2.3 泥漿侵入帶深度預(yù)測(cè)

根據(jù)兩相滲流理論和巖電理論,結(jié)合陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)量電阻率理論和地質(zhì)適用條件,實(shí)際工作中考慮地層有效孔隙度更能準(zhǔn)確代表地層物性特征。用地層有效孔隙度φ和地層深度d與陣列感應(yīng)測(cè)井預(yù)測(cè)泥漿侵入帶深度Di作二元回歸,得出預(yù)測(cè)泥漿侵入深度關(guān)系式

Di=-0.002178d+0.825561φ+18.41405

(φ≥8)

(1)

式(1)可解決永寧延長(zhǎng)組砂巖陣列感應(yīng)測(cè)井反演侵入深度預(yù)測(cè)定量化需求,對(duì)其他地區(qū)陣列感應(yīng)測(cè)井反演預(yù)測(cè)泥漿侵入帶深度作方法參考。實(shí)際應(yīng)用需進(jìn)一步細(xì)化,且不同地區(qū)地層沉積、壓實(shí)、成巖等環(huán)境差異,泥漿侵入深度公式中各項(xiàng)系數(shù)具區(qū)域性。

3 實(shí)例分析

圖5 泥漿侵入深度預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比

將永寧延長(zhǎng)組砂巖泥漿侵入深度預(yù)測(cè)成果應(yīng)用到陣列感應(yīng)測(cè)井處理中(見圖5)。圖5中第1道Di為本文預(yù)測(cè)泥漿侵入深度,LENGTHINVASION為陣列感應(yīng)測(cè)井用自然伽馬GR控制處理泥漿侵入深度。通過重疊對(duì)比,1 861.0～1 864.0 m砂巖層內(nèi)陣列感應(yīng)測(cè)井處理結(jié)果與自然伽馬GR響應(yīng)一致,無視砂巖內(nèi)部物性變化。實(shí)際1 862.4～1 864.0 m層段巖性致密,陣列感應(yīng)測(cè)井處理泥漿侵入深度較大,1 861.0～1 861.4 m層段砂巖孔滲較好,陣列感應(yīng)測(cè)井處理泥漿侵入深度較小,陣列感應(yīng)測(cè)井泥漿侵入預(yù)測(cè)結(jié)果矛盾,與事實(shí)不符。本文預(yù)測(cè)泥漿侵入深度在外部條件相同時(shí),物性變差(孔隙度變小),預(yù)測(cè)泥漿侵入深度變小,符合實(shí)際地層侵入規(guī)律。

4 結(jié) 論

根據(jù)陣列感應(yīng)測(cè)井不同徑向探測(cè)深度電阻率特性與地層侵入特征結(jié)合,用地層孔隙度和深度預(yù)測(cè)泥漿侵入深度,可解決陣列感應(yīng)測(cè)井反演預(yù)測(cè)泥漿侵入深度定量化需求,并可對(duì)其他電阻率反演預(yù)測(cè)侵入帶特性作參考。與同類用測(cè)井資料計(jì)算泥漿侵入深度方法比較其模型簡(jiǎn)單,參加計(jì)算參數(shù)易得,侵入深度值與測(cè)井響應(yīng)值的匹配較好。但該方法中受參考條件限制,其公式中相關(guān)系數(shù)具區(qū)域局限性,且在實(shí)際應(yīng)用中需進(jìn)一步細(xì)化工作,以提高計(jì)算精度。

參考文獻(xiàn):

[1] 譚輝紅, 付晨東. 高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)井在大慶東部油田的應(yīng)用 [J]. 測(cè)井技術(shù), 2006, 30(4): 347-349.

[2] 趙京紅. 陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)井曲線在致密砂巖層應(yīng)用 [J]. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量, 2011, 31(11): 181-184.

[3] 焦志洪. 陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)井儲(chǔ)層流體識(shí)別模型方法研究及應(yīng)用 [J]. 內(nèi)蒙古石油化工, 2007(4): 101-102.

[4] 高杰, 李洪奇. 陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)井快速正演與反演研究 [C]∥中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司測(cè)井重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第三屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集, 2004.

[5] 汪宏年, 其木蘇榮. 陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)井資料的快速迭代反演 [J]. 石油地球物理勘探, 2002, 37(6): 644-652.

[6] 陳佳文, 任敏. 陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)井儀反演方法研究 [J]. 國(guó)外測(cè)井技術(shù), 2013(4): 28-31.

[7] 王衛(wèi), 廖東良. 基于Born幾何因子的陣列感應(yīng)測(cè)井反演研究 [J]. 石油天然氣學(xué)報(bào), 2011, 33(8): 82-85.

[8] 阿特拉斯公司. HDIL的基本原理 [Z]. 1998.

[9] 范翔宇, 夏宏泉, 陳平, 等. 測(cè)井計(jì)算鉆井泥漿侵入深度的新方法研究 [J]. 天然氣工業(yè), 2004, 24(5): 68-70.

[10] 高潔. 陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)井特點(diǎn)與應(yīng)用分析 [C]∥CNPC測(cè)井新技術(shù)交流會(huì), 2005.

[11] 張建華, 劉振華, 件杰. 電法測(cè)井原理與應(yīng)用 [M]. 西安: 西北大學(xué)出版社, 2002.

[12] 羅利. 用測(cè)井資料計(jì)算油氣層泥漿侵入深度 [J]. 測(cè)井技術(shù), 1998, 22(增刊): 24-27.