陣列感應(yīng)測井在紅河油田油水層識別中的應(yīng)用

劉 顏，劉 超，謝銳杰，陳雨霖

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陣列感應(yīng)測井在紅河油田油水層識別中的應(yīng)用

劉 顏1，劉 超2，謝銳杰1，陳雨霖1

( 1.長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100；2.河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院 資源環(huán)境系，河南 焦作 453700)

為了提高紅河油田致密砂巖(低孔低滲)儲層含油性的判別精度，引入陣列感應(yīng)測井資料識別油水層。首先對比雙感應(yīng)和陣列感應(yīng)測井資料，分析二者的異同點(diǎn)，充分利用陣列感應(yīng)測井側(cè)向探測深度大和分辨率高的優(yōu)勢，結(jié)合聲波孔隙度、補(bǔ)償中子測井曲線，構(gòu)建識別油水層的敏感參數(shù)，進(jìn)而確定該區(qū)域低孔低滲致密砂巖儲層的油水層識別標(biāo)準(zhǔn)，新的識別標(biāo)準(zhǔn)能夠提高測井解釋符合率，為油田后期的勘探開發(fā)提供技術(shù)支撐。

紅河油田；低孔低滲；陣列感應(yīng)；油水層識別

( 1.GeophysicsandOilResourcesInstitute,YangtzeUniversity,WuhanHubei430100,China;2.ResourcesandEnvironmentDepartment,HenanCollegeofIndustryandInformationTechnology,JiaozuoHenan453700,China)

1 引 言

紅河油田具有豐富的油氣資源，但儲量動用程度較低，延長組低孔、低滲致密砂巖儲層存在巖性復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)、流體性質(zhì)識別難度大等難點(diǎn)[1,2]，常規(guī)測井中雙感應(yīng)測井資料在薄層、油水層和裂縫等識別中存在局限性，陣列感應(yīng)測井資料能真實(shí)反應(yīng)原狀地層電阻率和侵入特征，并在薄層識別、劃分滲透層、識別油水層、計(jì)算儲層參數(shù)等方面取得了更好的結(jié)果，對準(zhǔn)確評價(jià)油氣藏具有重要作用。本文利用陣列感應(yīng)測井在油氣識別和分析中的優(yōu)勢，對已獲得的各類油氣信息開展研究，彌補(bǔ)了常規(guī)測井的局限性[3-6]。

2 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地具穩(wěn)定的坳陷構(gòu)造盆地的性質(zhì)，在構(gòu)造上可劃分為天環(huán)坳陷、伊陜斜坡、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊盟隆起和西緣逆沖帶6個一級構(gòu)造單元[7,8](圖1)?，F(xiàn)今構(gòu)造面貌為一區(qū)域性西傾大單斜，坡降7～10 m/km，在極其平緩的構(gòu)造背景上發(fā)育有兩個方向的小幅度褶皺，以北東向?yàn)橹?，北西向?yàn)楹笃诏B加的褶皺[9]。盆地以太古界和中元古界變質(zhì)結(jié)晶巖系為剛性沉積基底，上覆中上元古界、下古生界、上古生界和中生界地臺型沉積蓋層、其中下古生界主要為海相碳酸鹽巖沉積建造；上古生界由濱海沼澤和海灣瀉湖相的交替沉積向河流—湖泊相沉積轉(zhuǎn)化，主體為陸源碎屑沉積建造，僅早期發(fā)育有碳酸鹽巖沉積夾層；中生界則為單一的河流-湖泊相陸源碎屑含煤沉積建造，尤其以三疊系延長組的湖泊三角洲沉積厚度大和分布范圍廣為最大特點(diǎn)，系鄂爾多斯盆地最重要的油氣富集層位之一[7]。

紅河油田位于甘肅省慶陽市和平?jīng)鍪?，面積約4 000 km2。大地構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地西南部，構(gòu)造區(qū)劃上屬于鄂爾多斯盆地天環(huán)向斜南端，天環(huán)坳陷在古生代表現(xiàn)為西傾斜坡(圖1)，晚三疊世才開始坳陷，盆地西部在延長組時為沉降中心，侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)坳陷繼續(xù)發(fā)展，沉降中心向東部遷移，沉降帶具有西翼陡東翼緩的不對稱向斜結(jié)構(gòu)[10]。本區(qū)塊的油氣普查始于20世紀(jì)70年代，在多口井中發(fā)現(xiàn)油氣顯示，之后在延長組、延安組有了重大的油氣突破。

圖1 紅河油田構(gòu)造位置[7]Fig.1 Geological position of Honghe oil field

3 陣列感應(yīng)測井

哈里伯頓公司高分辨率陣列感應(yīng)(HRAI)能夠完成10個獨(dú)立的測量(1個發(fā)射線圈，10個接受單元，每個接收單元2～3個接受線圈)，垂向分辨率可以選擇1、2、4 ft厚度，探測深度可以選擇10、20、30、60、90、120 in 6種深度，最后可以獲得18條測井曲線，從與常規(guī)感應(yīng)測井的對比來看，陣列感應(yīng)測井資料能夠反映地層真電阻率，對儲層的分辨率較高，能夠有效識別薄夾層。

幾何因子理論是一種用來研究感應(yīng)測井的近似理論，可以直觀描述感應(yīng)測井原理，直觀解釋周圍地層對測量信號的貢獻(xiàn)，是用來表示空間不同位置的介質(zhì)對實(shí)際測量結(jié)果相對影響大小的一個參數(shù)。井下某一位置的視電導(dǎo)率通過感應(yīng)測井儀在這一點(diǎn)測得，可以近似地看作是空間各個不同位置介質(zhì)的幾何因子與相應(yīng)部分的電導(dǎo)率乘積的和，幾何因子又分為縱向幾何因子和徑向幾何因子，分別用于說明儀器垂直方向和徑向方向上介質(zhì)的影響，無論優(yōu)選線圈系，軟件聚焦，還是分辨率合成等等都離不開幾何因子理論，常用的幾何因子包括Doll幾何因子、Born幾何因子、Moran幾何因子和Gianzero幾何因子[11]。

4 含油性評價(jià)

紅河油田儲層屬于低孔低滲儲層，且含油飽和度低，泥漿電阻率普遍較低，換算到井下泥漿濾液電阻率主要集中在0.1～0.5 Ω·m之間，與地層水電阻率分布范圍(0.07～0.40 Ω·m之間)較接近，從而使大部分井泥漿濾液電阻率與地層水電阻率相同或者接近，泥漿侵入特性變化規(guī)律不明顯，導(dǎo)致雙感應(yīng)測井曲線分開不明顯，不利于儲層的劃分，但陣列感應(yīng)測井資料有不同探測深度的電阻率，能有效識別油水層。

4.1 油水層識別

在淡水泥漿條件下(泥漿濾液電阻率Rmf大于地層水電阻率Rw)，紅河A1井1 846～1 850 m井段雙感應(yīng)電阻率曲線與八側(cè)向電阻率曲線呈現(xiàn)明顯負(fù)差異形態(tài)(即：深感應(yīng)大于中感應(yīng))，為明顯的水層特征，但陣列感應(yīng)測井資料為近重合形態(tài)，而且電阻率值較高(約為40～50 Ω·m)，含油飽和度約為56 %，為紅河油田低豐度油層特征，綜合陣列感應(yīng)等測井曲線特征和錄井顯示，測井解釋為油層，測試結(jié)論為產(chǎn)油6.94 m3/d。所以陣列感應(yīng)測井資料提供的信息比雙感應(yīng)—八側(cè)向更準(zhǔn)確，側(cè)向分辨能力更強(qiáng)，受泥漿影響較小(圖2)。

在淡水泥漿條件下(Rmf>Rw)，紅河A2井2 068～2 082 m雙感應(yīng)曲線與八側(cè)向曲線呈現(xiàn)較小的負(fù)差異形態(tài)，為紅河油田低豐度油層或油水同層特征，陣列感應(yīng)測井資料呈現(xiàn)為明顯負(fù)差異形態(tài)，而且電阻率值較低(大約5～7 Ω·m)，含水飽和度100%，為明顯的水層特征，綜合陣列感應(yīng)等測井曲線特征和錄井顯示，測井解釋為水層，測試結(jié)論為產(chǎn)水13.26 m3/d。所以對紅河油田低豐度油藏而言，陣列感應(yīng)測井資料比雙感應(yīng)—八側(cè)向測井在油水識別上更有優(yōu)勢(圖3)。

圖2 紅河A1井陣列感應(yīng)測井曲線及其解釋結(jié)果(1 838～1 852 m)Fig.2 Array induction logs and interpretations of well A1 (1 838～1 852 m)

4.2 油水界面確定

在淡水泥漿條件下(Rmf>Rw)，紅河A3井應(yīng)用陣列感應(yīng)測井資料對原狀地層電阻率進(jìn)行了計(jì)算，用不同徑向探測深度的電阻率曲線的差異來識別儲層的含油性。紅河A3井21號層(2 092～2 110 m)雙感應(yīng)曲線在上下兩段中曲線變化一致，都表現(xiàn)為高侵，上下兩套砂體解釋結(jié)論一致，都為含油水層。但在陣列感應(yīng)曲線發(fā)現(xiàn)在該層的上下兩套砂體有不同的侵入特征，上部(2 092～2 102 m)曲線基本重合，下部2 102～2 110 m，陣列感應(yīng)測井曲線向下逐漸分開，徑向電阻率差異逐漸增大，表現(xiàn)為增阻侵入，是典型的水層特征。砂體頂部(2 092～2 096 m)電阻率值較高，下部電阻率逐漸減小，呈現(xiàn)明顯的上油下水的特征，測井資料與巖心資料有很好吻合性，含油地層巖心有黑色油漬滲出，含水地層，巖心則呈現(xiàn)灰白色(圖4)。綜合陣列感應(yīng)測井曲線、巖心錄井等資料，測井解釋認(rèn)為：頂部為油層，中間為油水同層，底部為含油水層。最后測試結(jié)論為：產(chǎn)油1.18 m3/d，產(chǎn)水5.23 m3/d。由于該儲層含油飽和度較低，陣列感應(yīng)測井曲線比雙感應(yīng)與八側(cè)向測井曲線對含油飽和度的變化更為敏感，在砂體的上部和下部顯示出不同的侵入特征，更好地指示了含油飽和度的變化。

圖3 紅河A2井陣列感應(yīng)測井曲線及其解釋結(jié)果(2 064～2 088 m)Fig.3 Array induction logs and interpretations of well A2 (2 064～2 088 m)

圖4 紅河A3井陣列感應(yīng)測井曲線及其解釋結(jié)果(紅線對應(yīng)巖心的頂部，藍(lán)線對應(yīng)巖心的底部)Fig.4 Array induction logs and interpretations of well A3

4.3 油水層識別標(biāo)準(zhǔn)

陣列感應(yīng)測井與常規(guī)電阻率測井相比，主要優(yōu)勢在于測量的徑向電阻率深度較深，基本可以探測到原狀地層電阻率，同時陣列感應(yīng)測井最多可以測量18條電阻率曲線，對于儲層的侵入特征有很好的反應(yīng)，不同地區(qū)不同地層由于侵入深度不同，陣列感應(yīng)測井電阻率曲線與常規(guī)測井電阻率的對應(yīng)關(guān)系也不盡相同。

紅河油田不同地層的地層真電阻率和侵入帶電阻率反應(yīng)在陣列感應(yīng)曲線上時，徑向深度不完全相同。長6段能夠更精確代表地層真電阻率和侵入帶電阻率的為HT06和HT02，長7段能夠更精確代表地層真電阻率和侵入帶電阻率的為HT06和HT03，長8段能夠更精確代表地層真電阻率和侵入帶電阻率的為HT06和HT03，下面以長8段為例，用K值(K=HT06-HT03)和構(gòu)建的幾何因子G(G=CNL-PORAC)做交會圖，建立紅河油田長8段的油水層識別標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)分油層和水層，圖5中的數(shù)據(jù)點(diǎn)為測試結(jié)論。

油層和差油層電阻率以正差異為主，陣列感應(yīng)60 in電阻率與30 in差值大于0，在0～2 Ω·m之間，中子孔隙度與常規(guī)計(jì)算孔隙度的差值小于8.5 %，在0 %～8.5 %之間；水層電阻率以負(fù)差異為主，陣列感應(yīng)60 in電阻率與30 in差值小于0，在-2.5～0 Ω·m之間，中子孔隙度與常規(guī)計(jì)算孔隙度的差值在8.5 %以上，而油水同層中子孔隙度與常規(guī)計(jì)算孔隙度的差值分布較廣，陣列感應(yīng)60 in電阻率與30 in差值有正有負(fù)，即同層可能出現(xiàn)增阻入侵，也可能出現(xiàn)減阻入侵，這與該地區(qū)為低豐度油藏，同時地層水電阻率與井底泥漿濾液電阻率接近有關(guān)，造成了油水同層侵入特征規(guī)律性不強(qiáng)，通過該圖版可以區(qū)分紅河油田油層和水層，對油水同層的區(qū)分還需要結(jié)合其他測井資料進(jìn)行進(jìn)一步分析，通過圖5可以建立紅河油田陣列感應(yīng)測井油水層識別標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

圖5 紅河油田長8段陣列感應(yīng)電阻率差值K和G值交會Fig.5 Cross plot of resistivity difference from array induction logs K and G value of the Chang 8 section of the Honghe oil field

試油結(jié)論G/%K/Ω·m油層<8.0>1油水同層>8.0,<8.5≥0水層≥8.5<0

5 應(yīng)用效果分析

在實(shí)際測井解釋評價(jià)中，應(yīng)用陣列感應(yīng)測井資料和油水層識別標(biāo)準(zhǔn)對紅河油田其他井進(jìn)行解釋，取得了較好的效果。以紅河A4井為例，在淡水泥漿條件下(Rmf>Rw)，雙感應(yīng)是負(fù)差異(中感應(yīng)大于深感應(yīng))，為水的特征，但陣列感應(yīng)是正差異，為油的特征，同時敏感參數(shù)G=7.3、K=6.5，顯示為油層，綜合解釋為油層，試油結(jié)果為產(chǎn)油25.6 m2/d(圖6)。

圖6 紅河A4井陣列感應(yīng)曲線成果Fig.6 Array induction logs and interpretations of well A4

6 結(jié) 論

1)陣列感應(yīng)測井徑向探測距離大，能得到真實(shí)的原狀地層電阻率，同時測得多條電阻率曲線，使得地層侵入特征明顯。

2)陣列感應(yīng)測井比雙感應(yīng)與八側(cè)向測井組合對油水層的指示更加準(zhǔn)確。

3)采用陣列感應(yīng)測井和中子測井資料構(gòu)建識別油水層的敏感參數(shù)，利用敏感參數(shù)繪制交會圖提高了測井解釋符合率。

4)根據(jù)紅河油田陣列感應(yīng)測井資料建立了該地區(qū)的油水層識別標(biāo)準(zhǔn)，能夠提高該地區(qū)油氣勘探開發(fā)的效率。

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The Discrimination of Oil and Water Layer by Array Induction Logs in the Honghe Oil Field

Liu Yan1,Liu Chao2,Xie Ruijie1,Chen Yulin1

To improve the discrimination accuracy of reservoir fluid in the low porosity and permeability sandstone of Honghe oil field, we employed array induction logs to identify oil and water layers. In this study, we compare the data of the dual induction and array induction logs. The array induction logs have a better lateral resolution and deeper detection depth. By combining acoustic porosity and compensated neutron logs, a sensitive parameter is constructed and can be used to discriminate oil and water layers. This method could improve the accuracy of logging interpretation and support the future exportation and development of oil field.

Honghe oil field; low porosity and permeability; array induction logs; discrimination of oil and water layerr

1672—7940(2016)05—0603—06

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.05.008

中石化工程公司項(xiàng)目(編號：SG13-09K)

劉 顏(1988-)，女，工程師，碩士研究生，主要從事測井資料解釋學(xué)習(xí)與研究。 E-mail: 710428973@qq.com

謝銳杰(1965-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事層序地層學(xué)和儲層地質(zhì)、地震資料的綜合解釋教學(xué)與研究。E-mail: xieruijie@yangtzeu.edu.cn

P631.8

A

2016-06-13