東營(yíng)凹陷B649塊高侵低阻油層測(cè)井識(shí)別技術(shù)

黃質(zhì)昌,黃新平,楊　濤,常云杰,杜　蕊

(中國(guó)石化勝利石油工程有限公司 測(cè)井公司,山東 東營(yíng) 257096)

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東營(yíng)凹陷B649塊高侵低阻油層測(cè)井識(shí)別技術(shù)

黃質(zhì)昌,黃新平,楊濤,常云杰,杜蕊

(中國(guó)石化勝利石油工程有限公司 測(cè)井公司,山東 東營(yíng) 257096)

針對(duì)東營(yíng)凹陷B649塊高侵低阻油層測(cè)井評(píng)價(jià)存在的困難,提出運(yùn)用多種測(cè)井分析技術(shù)組合識(shí)別高侵低阻油層的技術(shù)思路。優(yōu)化確定低阻油層含水飽和度計(jì)算模型,提出儲(chǔ)層束縛組合測(cè)井水飽和度計(jì)算方法。研究結(jié)果表明雙自然電位重疊、雙視地層水電阻率重疊、可動(dòng)水分析、陣列(高頻)感應(yīng)低阻環(huán)帶分析技術(shù)適用于B649塊高侵低阻油層評(píng)價(jià)。

東營(yíng)凹陷B649塊;高侵低阻油層;雙自然電位;雙視地層水電阻率;可動(dòng)水;低阻環(huán)帶

東營(yíng)凹陷B649塊油氣主要目的層為沙四上亞段地層,屬濱淺湖灘壩沉積,儲(chǔ)層巖性以粉細(xì)砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主;平均孔隙度13.5%、平均滲透率9.7×10-3μm2,屬于中-低孔隙低滲透油藏;具有高地層水礦化度,總礦化度分布范圍(10～20)×104mg/L。該塊存在高侵低電阻率油層,油層的測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為:①深探測(cè)電阻率數(shù)值低,一般為1～3 Ω·m;②不同探測(cè)半徑的電阻率組合顯示為高侵電阻率剖面,即Rs>Rm>Rd(Rs、Rm、Rd分別為淺、中、深探測(cè)電阻率);③油、水層電阻率差別小,油層電阻增大系數(shù)低。低阻油層以上的測(cè)井響應(yīng)特征與水層極為相似,給儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)工作帶來了很大的困難,為此開展高侵低阻油層測(cè)井識(shí)別評(píng)價(jià)技術(shù)的研究工作,以期能研究總結(jié)出一種行之有效的低阻油層識(shí)別技術(shù)方法,提高該塊低阻油層測(cè)井評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

1　高侵低阻油層識(shí)別技術(shù)

1.1雙自然電位重疊技術(shù)

深、淺探測(cè)電阻率的侵入特性蘊(yùn)含著地層的含油信息,理論研究表明,用其構(gòu)建地層自然電位曲線(SPa),并與測(cè)井測(cè)量的自然電位(SP)組合重疊,可以有效地識(shí)別儲(chǔ)層的含油性。SPa用下式計(jì)算得到:

(1)

SPa與SP存在如下數(shù)學(xué)關(guān)系[1]:

(2)

式中,SP、SPa分別為實(shí)測(cè)自然電位和計(jì)算自然電位;Rt、Rxo分別為原狀地層和沖洗帶電阻率;Sw、Sxo分別為原狀地層和沖洗帶含水飽和度;Ka為視自然電位系數(shù);n為飽和度指數(shù),一般取2。

1.2雙視地層水電阻率重疊技術(shù)

在砂泥巖剖面地層中利用阿爾奇公式計(jì)算視地層水電阻率,用Rwa,Ar表示,由下式計(jì)算得到：

(3)

式中,φ為地層有效孔隙度;Rt為原狀地層電阻率;m為孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù);a、b為巖性系數(shù)。

在水層處,由于Rt=R0(R0為純水層電阻率),則Rwa,Ar=Rw(Rw為地層水電阻率);當(dāng)儲(chǔ)層含油時(shí),由于Rt>R0,則Rwa,Ar>Rw,這是雙視地層水電阻率重疊識(shí)別油、水層的理論基礎(chǔ)。當(dāng)儲(chǔ)層為水層時(shí)Rwa,Ar=Rwa,sp;當(dāng)儲(chǔ)層含油時(shí)Rwa,Ar>Rwa,sp。

利用自然電位計(jì)算視地層水電阻率的步驟、公式表述如下[2]:

Armw=10-SP/Ksp，

(4)

RweN=RmfeN/Armw，

(5)

當(dāng)RweN>0.12Ω·m時(shí)

RwN=-0.58+10(0.69×RweN-0.24)，

(6)

當(dāng)RweN≤0.12Ω·m時(shí)

RwN=(77RweN+5)/(146-337RweN)，

(7)

最終Rwa,sp由下式計(jì)算:

Rwa,sp=82RwN/(1.8T+39).

(8)

其中,Ksp為自然電位系數(shù);RmfeN為標(biāo)準(zhǔn)溫度(24 ℃)下的鉆井液濾液等效電阻率[3];T為地層溫度; Armw、RweN、RwN為計(jì)算過程中的中間變量。

1.3可動(dòng)水分析技術(shù)

1.3.1技術(shù)原理

油層中的水為束縛水或只含有少量的可動(dòng)水;水層含有大量的可動(dòng)水。這是可動(dòng)水分析方法識(shí)別油、水層的技術(shù)原理。儲(chǔ)層含水飽和度、束縛水飽和度以及可動(dòng)水飽和度三者的關(guān)系用下式表達(dá):

Sw=Swi+Swm.

(9)

式中,Sw、Swi、Swm分別為含水飽和度、束縛水飽和度和可動(dòng)水飽和度。當(dāng)儲(chǔ)層為油層時(shí),由于Swm≈0,則Sw≈Swi;當(dāng)儲(chǔ)層為水層時(shí),由于Swm?0,且Swi+Swm≈1,則Sw?Swi。

1.3.2含水飽和度計(jì)算方法

B649塊低阻油層的主要成因?yàn)閮?chǔ)層富含束縛水,即高束縛水飽和度引起的低阻油層;其次為高地層水礦化度。混合泥質(zhì)含水飽和度模型適用于粉砂、細(xì)粉砂高束縛水含油儲(chǔ)層的含水飽和度計(jì)算[4],混合泥質(zhì)模型的改進(jìn)形式用下式表達(dá)[1]:

(10)

式中,Rt、Rsh、Rw分別為地層、泥質(zhì)和地層水電阻率;φ為有效孔隙度;Vsh為泥質(zhì)含量;a、 m 、d分別為巖性系數(shù)、孔隙度指數(shù)和泥質(zhì)體積指數(shù)。

1.3.3束縛水飽和度計(jì)算方法

儲(chǔ)層束縛水飽和度與儲(chǔ)層的巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)以及巖石的潤(rùn)濕性等因素有關(guān),其數(shù)值的大小對(duì)油層電阻率有顯著的影響。B649塊儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)用經(jīng)驗(yàn)公式法[5]和核磁共振測(cè)井資料兩種方法計(jì)算地層束縛水飽和度。

1.3.3.1經(jīng)驗(yàn)公式法

該方法以巖石樣品的測(cè)量、分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用統(tǒng)計(jì)、回歸、擬合等數(shù)學(xué)方法得到束縛水飽和度計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式,適用于只有常規(guī)測(cè)井資料的砂泥巖地層,公式如下:

當(dāng)φ≥0.2時(shí),

(11)

當(dāng)φ<0.2時(shí),

(12)

式中,A0、A3、B3為與儲(chǔ)層地質(zhì)特點(diǎn)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù);Md為粒度中值。

1.3.3.2核磁共振測(cè)井計(jì)算束縛水飽和度

核磁共振測(cè)井技術(shù)測(cè)量信號(hào)能夠反映地層不同幾何尺度的孔隙空間,可以得到儲(chǔ)層的黏土水孔隙度、毛管水孔隙度、可動(dòng)流體孔隙度和有效孔隙度等孔隙信息,為計(jì)算儲(chǔ)層束縛水飽和度提供了良好的物性數(shù)據(jù),計(jì)算公式如下:

Swi=φcb/φeNR.

(13)

式中,Swi為束縛水飽和度;φcb為核磁共振毛管水孔隙度;φeNR為核磁共振有效孔隙度。

1.4陣列(高頻)感應(yīng)低阻環(huán)帶分析技術(shù)

隨著井筒中鉆井液濾液對(duì)具有高地層水礦化度低阻油層的侵入,它推動(dòng)原油和地層水不斷由井壁向地層內(nèi)部方向聚集,同時(shí)在這一過程中地層水和原油不斷分離,在鉆井液濾液侵入帶形成一個(gè)富含地層水的環(huán)帶區(qū)域,由于地層水礦化度高,該區(qū)域電阻率相對(duì)降低,導(dǎo)致地層形成一個(gè)低電阻率環(huán)帶,當(dāng)某一探測(cè)半徑的感應(yīng)電阻率探測(cè)到該地層環(huán)帶時(shí),其電阻率就會(huì)降低,形成低阻環(huán)帶現(xiàn)象。圖1為低阻環(huán)帶形成原理圖,圖1(a)描述了隨著鉆井液濾液的侵入,地層水在侵入帶聚集形成富含地層水環(huán)帶的過程;圖1(b)展示了地層電阻率與侵入半徑的關(guān)系,從井壁開始,隨著侵入半徑的增大，地層電阻率不斷降低,當(dāng)?shù)竭_(dá)富含地層水的環(huán)帶時(shí)電阻率達(dá)到最低,此后隨著侵入半徑的增大電阻率有所升高,從而形成一個(gè)兩邊高中間低的低阻環(huán)帶。

圖1　低阻油層低阻環(huán)帶形成原理

2　應(yīng)用效果

(1)BX3井油氣目的層為沙四上亞段地層,儲(chǔ)層巖性以粉砂、泥質(zhì)粉砂巖為主,目的層深探測(cè)電阻率1.8～4 Ω·m,電阻率較低,雙感應(yīng)-數(shù)字聚焦三電阻率組合呈顯著的高侵現(xiàn)象,見圖2。

圖2　BX3井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理成果

對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理成果圖進(jìn)行分析:1號(hào)層雙視地層水電阻率和雙自然電位重疊指示儲(chǔ)層含油,上部含水飽和度平均63.5%，無可動(dòng)水;下部含水飽和度平均76.5%，出現(xiàn)可動(dòng)水,該層解釋為上油層下油水同層。2號(hào)層上部雙視地層水電阻率和雙自然電位重疊指示儲(chǔ)層含油,含水飽和度平均57.4%,無可動(dòng)水;下部雙自然電位重疊指示儲(chǔ)層含油,但雙視地層水電阻率、含水飽和度指示儲(chǔ)層含油性極差,且出現(xiàn)可動(dòng)水,2號(hào)層解釋為上油層下含油水層。3號(hào)層雙視地層水電阻率和雙自然電位重疊、含水飽和度指示儲(chǔ)層含油性良好,無可動(dòng)水,只是儲(chǔ)層上下部物性差,解釋為油干間互層。1～3號(hào)層經(jīng)射孔壓裂后,日產(chǎn)油3.85 t、含水26%,解釋結(jié)論與試油結(jié)論相符合。

(2)BX8井2號(hào)層地質(zhì)層位為沙四上亞段地層,巖性為粉砂巖。探測(cè)半徑為2 m的深探測(cè)感應(yīng)電阻率(R20)平均值1.05 Ω·m,深探測(cè)電阻率低,不同探測(cè)半徑的高頻感應(yīng)電阻率表現(xiàn)出強(qiáng)烈的高侵現(xiàn)象,給測(cè)井解釋造成困惑,見圖3。

圖3　BX8井高頻感應(yīng)測(cè)井曲線

利用低阻環(huán)帶分析技術(shù)對(duì)2號(hào)層的5條高頻感應(yīng)電阻率進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)探測(cè)半徑為1.4 m的感應(yīng)電阻率曲線(R14)的數(shù)值低于曲線R20,出現(xiàn)位置上的錯(cuò)位,表明R14探測(cè)到富含地層水的低阻環(huán)帶區(qū)域;圖4為2號(hào)層的電阻率—探測(cè)半徑關(guān)系圖,在擬合曲線上,在探測(cè)半徑1.6 m附近出現(xiàn)電阻率最低值,表現(xiàn)出低阻環(huán)帶現(xiàn)象,通過分析判斷該層為含有可動(dòng)油的低阻儲(chǔ)層,結(jié)合深探測(cè)電阻率數(shù)值,解釋為油水同層,經(jīng)射孔后投產(chǎn),日產(chǎn)油2.9 t、含水75%。圖5為BX8井1號(hào)層的電阻率—探測(cè)半徑關(guān)系圖,該層沒有低阻環(huán)帶出現(xiàn),高頻感應(yīng)5條電阻率曲線高侵現(xiàn)象的位置排列有序,解釋為水層。

圖4　BX8井油水同層電阻率-探測(cè)半徑關(guān)系

圖5　BX8井水層電阻率-探測(cè)半徑關(guān)系

3　結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于常規(guī)砂泥巖地層測(cè)井系列,由雙自然電位重疊、雙視地層水電阻率重疊、可動(dòng)水分析組成的儲(chǔ)層測(cè)井組合分析技術(shù),適用于東營(yíng)凹陷B649塊高侵低阻油層的測(cè)井識(shí)別評(píng)價(jià);當(dāng)?shù)貙荧@取了陣列(高頻)感應(yīng)測(cè)井資料時(shí),增加低阻環(huán)帶分析技術(shù)則效果更佳。該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)應(yīng)用中取得了較好的效果,對(duì)其他油田區(qū)塊相類似的油層測(cè)井識(shí)別評(píng)價(jià)有借鑒作用。

[1]黃質(zhì)昌,黃新平,賀菲,等.勝利油區(qū)低電阻率油層多參數(shù)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用 [J].測(cè)井技術(shù),2013,37(6):633- 637.

[2]黃質(zhì)昌,黃新平,武清釗,等.阿爾奇飽和度方程中參數(shù)m和a的計(jì)算方法 [J].中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報(bào),2014,28(增刊):45- 46.

[3]洪有密.測(cè)井原理與綜合解釋[M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社,1993:39- 42.

[4]雍世和,張超謨. 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2002:174-176.

[5]曾文沖.油氣藏儲(chǔ)集層測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1991:287-290.

[責(zé)任編輯]孔雪

2016-03-01

黃質(zhì)昌(1961—),男,廣東海豐人,中國(guó)石化勝利石油工程有限公司測(cè)井公司高級(jí)工程師,主要從事儲(chǔ)層測(cè)井綜合評(píng)價(jià)及解釋方法研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.02.001

P631

A

1673-5935(2016)02- 0001- 04