基于測井地化錄井技術(shù)結(jié)合下的水淹層評價(jià)方法研究

劉曉璐，趙 毅，王善強(qiáng)，趙笑蕾，富 力

(中國石化江蘇石油工程有限公司地質(zhì)測井處，江蘇 揚(yáng)州 225000)

基于測井地化錄井技術(shù)結(jié)合下的水淹層評價(jià)方法研究

劉曉璐，趙 毅，王善強(qiáng)，趙笑蕾，富 力

(中國石化江蘇石油工程有限公司地質(zhì)測井處，江蘇 揚(yáng)州 225000)

針對G油田注水開發(fā)的特點(diǎn)，依托不同含油狀態(tài)下常規(guī)測井和地化錄井分析的響應(yīng)特征為基礎(chǔ)，確定以測井曲線中深、中、淺電阻率組合來識別水淹層為主體，通過測井響應(yīng)計(jì)算的地化錄井敏感參數(shù)劃分弱-中水淹和強(qiáng)水淹兩類，最后結(jié)合電阻率與飽和度的“U”關(guān)系中，選取合適的含水飽和度值，并與束縛水飽和度交會，細(xì)化水淹等級，建立弱、中、強(qiáng)三類水淹等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。采用該方法對12口井進(jìn)行了水淹層精細(xì)評價(jià)，經(jīng)過7口新井檢驗(yàn)，解釋符合率為81.25%，其評價(jià)結(jié)果能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

測井響應(yīng) 地化錄井分析技術(shù) 測錄井技術(shù) 水淹層 水淹等級

目前，蘇北盆地金湖凹陷G油田注水開發(fā)的主力斷塊，基本上都已進(jìn)入中高含水階段，油田水淹狀況嚴(yán)重且不均勻，注入水性質(zhì)變化復(fù)雜，地層水淹后流體性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)等發(fā)生較大改變，導(dǎo)致測井響應(yīng)特征的復(fù)雜化[1-7]。同時，絕大多數(shù)開發(fā)井以常規(guī)測井資料為主，利用常規(guī)評價(jià)方法對水淹層評價(jià)精度較低，無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。為了提高常規(guī)測井資料下水淹層測井評價(jià)精度，本次研究借鑒地化錄井技術(shù)在評價(jià)水淹層優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一套基于測井與地化錄井技術(shù)相結(jié)合下的水淹層評價(jià)方法。

1 油田概況

G油田位于蘇北盆地金湖凹陷西部斜坡帶中段，目的層為阜寧組的砂巖段，孔隙度分布在0.6%～23.4%，集中分布在15%～20%，滲透率分布在(1.1～1 042.6)×10-3μm2，集中分布在(10～50)×10-3μm2，屬于典型的中孔中滲儲層。

從開發(fā)進(jìn)程上來看，G油田主要含油斷塊自1995年10月正式投入開發(fā)，1996年6月實(shí)施注水，目前綜合含水76.8%，迫切需要細(xì)化水淹等級，為今后精細(xì)調(diào)整開發(fā)、措施增產(chǎn)提供技術(shù)支持。

2 水淹層測井響應(yīng)特征

注入水進(jìn)入油層后，在驅(qū)替原油的同時，還會使儲層的地球物理性質(zhì)、儲層參數(shù)及測井響應(yīng)特征發(fā)生復(fù)雜變化。而且當(dāng)?shù)貙有再|(zhì)、注入水的含鹽量與注入量不同時，測井響應(yīng)特征的變化規(guī)律也不同。因此研究水淹層測井響應(yīng)特征的變化規(guī)律對利用測井資料評價(jià)水淹層有重要意義。

2.1 自然電位測井響應(yīng)特征的變化

G油田主要含油斷塊注水井注入水礦化度小于原始地層水礦化度，可認(rèn)為是淡水水淹。當(dāng)泥漿濾液的礦化度一定時，從注入水礦化度角度來說，當(dāng)油層被淡水水淹后，由于層內(nèi)儲層的非均質(zhì)性和沉積的韻律性，油層一般表現(xiàn)為非均勻水淹，水淹部位地層水被淡化，礦化度變小，引起自然電位SP幅度發(fā)生變化[8-10]，水淹油層頂?shù)撞縎P基線發(fā)生偏移ΔSP。但是當(dāng)儲層頂?shù)孜镄詿o差異時，SP基線偏移不明顯。

2.2 聲波時差測井響應(yīng)特征的變化

在注水開發(fā)過程中，呈離散狀附著在砂巖顆粒表面或顆?？臻g的粘土礦物被注入水分散轉(zhuǎn)移，在注入水的沖刷作用下，粘土礦物在喉道大的地方很容易被沖走，而在喉道較小的地方，在不同的水淹強(qiáng)度下，呈現(xiàn)不同的表現(xiàn)形式。在弱水淹或中水淹時，由于注入水的沖刷作用小，在喉道較小的地方，粘土礦物很容易堵塞喉道，導(dǎo)致孔隙度變小，聲波時差隨之減小。而在強(qiáng)水淹時，由于注入水的沖刷作用大，在喉道較小的地方，粘土礦物很容易被沖走，導(dǎo)致孔隙度變大，聲波時差隨之增大。因此，相比油層或水層而言，聲波時差在地層水淹后有低值也有高值，只能作為判斷水淹層的一種參考手段(如圖1)。

圖1 地層水淹后聲波時差和自然伽馬的變化與油層水層的比較

2.3 自然伽馬測井響應(yīng)特征的變化

自然伽馬測井是在井內(nèi)測量巖層中自然伽馬射線的強(qiáng)度。儲層水淹后粘土含量都會發(fā)生變化，這種變化也會引起自然伽馬數(shù)值的變化。對于弱水淹或中水淹，在喉道較小的地方，粘土礦物很容易堆積，引起自然伽馬數(shù)值變大。而在強(qiáng)水淹時，由于注入水的沖刷作用大，粘土礦物很容易被沖走，導(dǎo)致自然伽馬數(shù)值降低。因此，相比油層或水層而言，自然伽馬在水淹后有低值也有高值，只能作為判斷水淹層的一種參考手段(如圖1)。

圖2 地層水淹后三電阻率的變化與油層水層的比較

2.4 電阻率測井響應(yīng)特征的變化

對于本地區(qū)注入水礦化度小于原始地層水礦化度來說，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心淡水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)分析，淡水水淹層電阻率與含水飽和度的關(guān)系為一非對稱的“U”形曲線[11]。圖2為地層水淹后三電阻率的變化與油層、水層的比較。從圖上可以看出，G油田地層水淹后深感應(yīng)電阻率相比油層，并不是單調(diào)遞減的，而是與淡水水淹類型電阻率的變化規(guī)律一致。另外從三電阻率的測井響應(yīng)特征的變化來看，深感應(yīng)與八側(cè)向電阻率之差對G油田的水淹層識別更敏感，因此研究水淹層電阻率測井響應(yīng)的變化對于水淹層解釋具有重要意義。

通過上面的分析，可以得出：自然電位基線、聲波時差、自然伽馬響應(yīng)的變化都不是識別水淹層最敏感的參數(shù)，而深、淺電阻率的侵入關(guān)系才是識別水淹層最敏感的參數(shù)。因此可以借助這樣的認(rèn)識，再結(jié)合部分試油資料的情況下，歸納出G油田水淹層的深、淺電阻率測井響應(yīng)特征識別標(biāo)準(zhǔn)(如表1)。

表1 水淹層的深、淺電阻率測井響應(yīng)特征識別標(biāo)準(zhǔn)

注：RILD為深感應(yīng)電阻率，Ω·m；Rxo為八側(cè)向電阻Ω·m。

3 水淹層地化錄井參數(shù)響應(yīng)特征

油藏經(jīng)過注水開發(fā)以后，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)(烴含量、烴組成、原油性質(zhì)等)將發(fā)生變化，表現(xiàn)為孔隙度增大，含油飽和度降低，原油輕重比降低等。這些特征導(dǎo)致地化錄井測量參數(shù)響應(yīng)的變化[12-15]，通過檢測這些變化量的大小，可以建立與不同水淹程度儲集層的相互關(guān)系，從而進(jìn)一步認(rèn)識水淹特征及程度。

本文重點(diǎn)介紹巖石熱解分析技術(shù)，它是將巖石樣品在熱解爐中程序升溫排出烴類物質(zhì)，由氫火焰離子化檢測器進(jìn)行檢測，熱解后的殘余有機(jī)質(zhì)加熱氧化生成二氧化碳由熱導(dǎo)或紅外檢測的方法。通過實(shí)驗(yàn)測量可以得出樣品中的氣態(tài)烴、液態(tài)烴、裂解烴的含量，主要測量的參數(shù)見表2。

表2 巖石熱解實(shí)驗(yàn)測量參數(shù)

一般來說，油層水淹后，熱解得到重?zé)N值受水淹程度影響較為復(fù)雜，在水淹強(qiáng)度中等或相對弱時，地層中原油的粘度會伴隨水淹強(qiáng)度的增強(qiáng)而變大，導(dǎo)致重?zé)N值變大，在水淹強(qiáng)度大時，地層含油量整體降低很大，重?zé)N值會減少。

從以上巖石熱解技術(shù)中測量參數(shù)對水淹前后的響應(yīng)特征分析上來看，對于弱、中、強(qiáng)三級水淹的識別還是比較敏感的。它最大的優(yōu)點(diǎn)是不受注入水礦化度的影響，直接測量烴含量或者烴組分信息，這對于常規(guī)測井技術(shù)來說，依靠電阻率的變化只能區(qū)分水淹層，不能細(xì)化識別水淹等級，而地化錄井技術(shù)更顯其優(yōu)勢。但是這樣的優(yōu)勢只能依托有限的樣品來實(shí)現(xiàn)，因此在實(shí)際評價(jià)水淹層方面地化分析技術(shù)受樣品的局限性很大，只能借助連續(xù)性更強(qiáng)的測井資料實(shí)現(xiàn)水淹層的評價(jià)。

4 測錄井技術(shù)結(jié)合下的水淹等級判別 方法

目前，本地區(qū)水淹級別劃分標(biāo)準(zhǔn)主要是參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[16]，按含水率fw共劃分為四類水淹級別，即未水淹(fw≤10%)、弱水淹(10%80%)。

由于G油田試油資料多為合層試油，且對應(yīng)的產(chǎn)液剖面資料較少，對于具體為何種水淹級別缺少判斷的依據(jù)，結(jié)合本地區(qū)淡水水淹的特征，得出依據(jù)電阻率細(xì)化水淹等級是行不通的。而地化錄井技術(shù)在地層水淹后烴含量和烴組分變化中有很好的響應(yīng)，缺點(diǎn)是對于樣品的依賴性較強(qiáng)。因此綜合測井和地化錄井技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，筆者認(rèn)為將地化錄井分析中敏感參數(shù)從離散的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成縱向上連續(xù)的曲線，才能在最大意義上指導(dǎo)測井水淹層的評價(jià)。

圖3 G油田水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)關(guān)系

通過本地區(qū)開展的注水礦化度為4 000 mg/L(模擬清污混注)高溫高壓(80 ℃，20 MPa)下的水驅(qū)油巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果上來看(如圖3)，G油田經(jīng)過清污混注后，儲層電阻率與含水飽和度呈“U”關(guān)系(或是二次函數(shù)關(guān)系)。根據(jù)前人的認(rèn)識[5，6]，在“U”型變化趨勢中存在一個拐點(diǎn)B(如圖4)，對于同一個電阻率，“U”型曲線上對應(yīng)兩個含水飽和度Sw1和Sw2，拐點(diǎn)B處的含水飽和度就是弱-中水淹和強(qiáng)水淹的邊界值，拐點(diǎn)的左邊A點(diǎn)到B點(diǎn)的位置屬于弱水淹區(qū)和中水淹區(qū)，拐點(diǎn)的右邊B點(diǎn)到C點(diǎn)的位置屬于強(qiáng)水淹區(qū)。

圖4 巖心電阻率與含水飽和度的“U”關(guān)系

基于以上的認(rèn)識可以得出這樣一個思路，首先針對地化錄井手段識別弱-中水淹和強(qiáng)水淹兩類，然后利用電阻率與飽和度的二次函數(shù)關(guān)系計(jì)算相應(yīng)的含水飽和度，再與計(jì)算的束縛水飽和度結(jié)合，最后建立起可動水飽和度與束縛水飽和度下的水淹等級識別圖版。

4.1 地化分析技術(shù)建立弱-中水淹和強(qiáng)水淹的識別圖版

考慮到在實(shí)際鉆井中為了增加泥漿柱的壓力，往往向泥漿中加入重密度的物質(zhì)，這樣有些井中的泥漿會混油，這些因素會造成巖石熱解實(shí)驗(yàn)中液態(tài)烴和裂解烴含量發(fā)生變化。因此為了消除這方面的影響，本次研究對液態(tài)烴和裂解烴含量做了歸一化，其形式為：

G=(M-Mmin)/(Mmax-Mmin)

(1)

式中，G為歸一化結(jié)果，數(shù)值在0～1之間；M為選擇的數(shù)據(jù)集；Mmin為M數(shù)據(jù)集中最小值；Mmax為M數(shù)據(jù)集中最大值。

圖5 G油田歸一化液態(tài)烴與歸一化裂解烴含量之間的關(guān)系

圖5是歸一化后的液態(tài)烴與裂解烴含量的關(guān)系，從圖上可以看出，實(shí)驗(yàn)參數(shù)歸一化后建立的交會圖明顯可以區(qū)分弱-中水淹和強(qiáng)水淹兩類。

4.2 基于敏感測井響應(yīng)特征構(gòu)建地化分析參數(shù)模型

雖然歸一化后的液態(tài)烴、裂解烴含量可以很好的區(qū)分兩類水淹，但是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畢竟是有限的，不可能每口井每個層位都取心，因此需要借助一種手段把離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成連續(xù)曲線，而測井曲線具備連續(xù)性的特點(diǎn)，通過建立地化分析參數(shù)與敏感測井響應(yīng)特征的關(guān)系就可以對水淹層進(jìn)行分級。

基于這樣的思路，本次研究利用與含油性有關(guān)的測井曲線(如聲波時差，自然伽馬以及三電阻率測井曲線)與歸一化后的液態(tài)烴、裂解烴含量以及二者的比值建立了交會圖，得出歸一化后的液態(tài)烴含量與裂解烴含量的比值與自然伽馬測井曲線、深感應(yīng)以及八側(cè)向測井曲線有很好的對應(yīng)關(guān)系，可以建立多元回歸關(guān)系。

GS1/GS2=2.71-0.018 6×GR+

0.014 3×Rxo+0.036 5×RILD-0.040 5×RILM

r=0.770 0

(2)

GS1=1.164 5×(GS1/GS2)-1.861

r=0.847 8

(3)

GS2=1.164 5×(GS1/GS2)-2.861

r=0.847 8

(4)

式中，GS1為歸一化的液態(tài)烴含量，mg/g；GS2為歸一化的裂解烴含量，mg/g；GS1/GS2為歸一化的液態(tài)烴含量與歸一化的裂解烴含量的比值，無量綱。

4.3 水淹層等級劃分標(biāo)準(zhǔn)的建立

當(dāng)?shù)貙铀秃?，含水率的增加，意味著可動水飽和度的增加，因此利用測井評價(jià)計(jì)算的含水飽和度、束縛水飽和度以及可動水飽和度(等于含水飽和度與束縛水飽和度之差)就可以用來判別產(chǎn)層的水淹級別，其中，束縛水飽和度模型通過核磁共振實(shí)驗(yàn)與滲透率擬合得到。表3為該地區(qū)基于水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)得到的含水飽和度模型。這樣就得到了利用束縛水飽和度與可動水飽和度建立的G油田水淹等級劃分圖版(如圖6)，解釋標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表3 水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)下的含水飽和度模型

注：K為滲透率，10-3μm2；Sw為含水飽和度，%，Rt為巖心電阻率，Ω·m。

圖6 水淹等級劃分圖版

注：Swi束縛水飽和度，%；Swm為可動水飽和度，%。

5 應(yīng)用效果分析

以試油資料和產(chǎn)液剖面資料為基準(zhǔn)，利用上述的評價(jià)方法和水淹等級劃分標(biāo)準(zhǔn)對G油田2013年以后的12口井進(jìn)行了水淹層精細(xì)解釋。圖7是G6-115井2 065～2 110 m測井資料處理成果圖。其中，G6-115井對應(yīng)的注水井為G6-26井和G6-97，G6-26井從1996年6月開始轉(zhuǎn)注E1f23-2，3，5，7油砂體，G6-97井從2008年4月開始轉(zhuǎn)注E1f23-1，2，3，4，5，7油砂體，因此新完鉆的G6-115井E1f23-1，2，3，4，5，7油砂體就具備了水淹的外部條件。

從三電阻率測井響應(yīng)特征看，4號層深感應(yīng)電阻率的特征值為13.5 Ω·m，八側(cè)向電阻率的特征值14.4 Ω·m，兩者差值為-0.9 Ω·m，7號層深感應(yīng)電阻率的特征值13.1 Ω·m，八側(cè)向電阻率的特征值12.33 Ω·m，兩者的差值為0.77 Ω·m，10號層深感應(yīng)電阻率的特征值13.5 Ω·m，八側(cè)向電阻率特征值12.5 Ω·m，兩者的差值為1 Ω·m，對應(yīng)水淹層的測井識別標(biāo)準(zhǔn)，得出4號層、7號層和10號層都已水淹。而5號層、6號層、8號層和9號層物性較差(受灰質(zhì)影響較大)，根據(jù)本地區(qū)的認(rèn)識解釋為干層。

圖7 G6-115井2 065～2 110 m測井資料處理成果

進(jìn)一步利用計(jì)算的巖石熱解參數(shù)，得出4號層歸一化液態(tài)烴含量平均值為0.576 mg/g，歸一化裂解烴含量平均值為0.399 mg/g，歸一化液態(tài)烴含量與歸一化裂解烴含量比值的平均值為1.478，7號層歸一化液態(tài)烴含量平均值為0.54 mg/g，歸一化裂解烴含量平均值為0.378 mg/g，歸一化的液態(tài)烴含量與歸一化的裂解烴含量比值的平均值為1.426，10號層歸一化液態(tài)烴含量平均值為0.476 mg/g，歸一化裂解烴含量平均值為0.302 mg/g，歸一化的液態(tài)烴含量與歸一化的裂解烴含量比值的平均值為1.568，綜合圖5巖石熱解參數(shù)的兩級水淹識別圖版，得出4號層、7號層和10號層為弱-中水淹，含水飽和度選取小于拐點(diǎn)處的結(jié)果，依據(jù)G油田水淹級別劃分標(biāo)準(zhǔn)，得出4號層、7號層和10號層為中水淹。對比本井2 100.5～2 105.1 m的試油資料可知，試油段日產(chǎn)油2.3 t，日產(chǎn)水4.3 m3，含水率為65%，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)解釋為中水淹，10號層解釋結(jié)果與試油結(jié)果一致。

表6是應(yīng)用本次研究提出的評價(jià)方法處理的7口井與試油結(jié)果符合情況。其中共有16層，3層不符合，符合率達(dá)到81.25%，符合率達(dá)到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以較好的指導(dǎo)生產(chǎn)。

表6 G油田2013年后完鉆的新井水淹等級劃分效果分析

6 結(jié)論

(1)通過水淹后對地層測井響應(yīng)特征的比較，得出電阻率曲線是識別水淹最敏感的參數(shù)。通過深中感應(yīng)電阻率的差值、深感應(yīng)與八側(cè)向電阻率的差值分別和深感應(yīng)電阻率的交會可以建立G油田主要斷塊的測井判斷水淹的解釋圖版及標(biāo)準(zhǔn)。

(2)依據(jù)淡水水淹下電阻率與含水飽和度的“U”型特征，得出直接依靠電阻率劃分水淹等級的方法是行不通的，必須借助其它手段先識別出弱-中水淹和強(qiáng)水淹兩類，再通過飽和度的定量化細(xì)化水淹等級。

(3)水淹層地化評價(jià)技術(shù)采用地球化學(xué)方法直接檢測儲層中的烴類物質(zhì)，對于水淹級別的劃分是非常有效地手段。利用歸一化后的液態(tài)烴含量、裂解烴含量以及二者的比值可以有效地將水淹層劃分成弱-中水淹和強(qiáng)水淹兩類。

(4)綜合敏感的測井響應(yīng)參數(shù)，重構(gòu)歸一化后的液態(tài)烴含量和裂解烴含量，結(jié)合淡水水淹下的飽和度模型，得出不同水淹等級下的含水飽和度。與核磁共振實(shí)驗(yàn)計(jì)算的束縛水飽和度綜合，建立了可靠的水淹層等級劃分的解釋標(biāo)準(zhǔn)。

(5)應(yīng)用測井與地化錄井技術(shù)結(jié)合對G油田2011年以后有試油結(jié)論的井進(jìn)行了水淹層精細(xì)解釋，解釋符合率達(dá)到81.25%，證明該方法實(shí)用性較好。

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[16] 么忠文，張劍風(fēng)，何 凱，等．低孔低滲泥質(zhì)砂巖水淹層巖電參數(shù)及定量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，32(6)：97～102．

(編輯 王建年)

Evaluation method of water-flooded layer basedon combining logging with geochemical logging technology

Liu Xiaolu，Zhao Yi，Wang Shanqiang，Zhao Xiaolei，F(xiàn)u Li

(GeologicalLoggingDepartmentofJiangsuPetroluemEngineeringCo.Ltd.，SINOPEC，Yangzhou225000，China)

According to the characteristics of water injection development of G Oilfield，based on the characteristics of logging and geochemical logging under the condition of different oil saturations，a method was proposed to identify the water-flooded layer by the combination of deep，medium and shallow electrical resistivities in logging curves.And then two types of week-medium and strong water-flooded layers were divided by geochemical logging sensitive parameters calculated through logging responses.Finally，combined with the "U" relationship of resistivity and saturation，selecting the appropriate water saturation value，and intersected with the irreducible water saturation，it was established that the classification standards of the week，medium and strong water-flooded layers.The method was used in the fine evaluation of the water-flooded layers of 12 wells in G oilfield.After tests in 7 new wells，the interpretation coincidence rate was 81.25%，and the evaluation results can meet the needs of production.

logging response；geochemical logging technology；geo-logging and logging technology；water-flooded layer；water-flooded grades

2015-07-21；改回日期：2015-10-08。

劉曉璐(1990—)，現(xiàn)主要從事巖石物理機(jī)理分析和測井方法研究工作。電話：13511757788，E-mail:：179223298@qq.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.01.008

TE311

A