錄井技術在長慶油田水淹層評價中的應用

苑洪瑞 肖海田 楊志博

(中國石油長城鉆探工程有限公司錄井公司)

0 引 言

長慶油田位于中國中西部地區(qū)，是中國第二大沉積盆地，后備資源充足，勘探潛力較大。油藏具有低孔隙度、低儲集層壓力、低產量的特征，儲集層的孔隙結構及油水關系復雜，非均質性強，自然產能低，經(jīng)壓裂改造后具有較好產能。

隨著油田開發(fā)的不斷深入，部分油井已進入高含水期。儲集層平面、層間、層內非均質性嚴重,剩余油在空間上分布狀況較為復雜[1],水淹也逐漸從均質體向非均質體及薄差層方向推進，厘清剩余油分布及水淹狀況是油田開發(fā)需要解決的一個難題，因此水淹層識別對油田開發(fā)中后期剩余油挖潛具有重要意義[2]。

水淹層常規(guī)評價方法是采用實驗室密閉取心分析化驗資料，研究儲集層油水分布規(guī)律及水淹程度。這種方法成本高，受限于密閉取心井少，一個區(qū)塊只有少量的密閉取心井，不能滿足實際生產的需求。地化、核磁共振及輕烴等錄井技術的日益成熟，為長慶油田的水淹層評價提供了新的方法。

1 水淹機理

儲集層發(fā)生水淹時，其油水飽和度分布、孔隙度與滲透率、巖石潤濕性、地層水礦化度和陽離子交換能力等許多物理性質會發(fā)生較大變化[3]。

儲集層水淹時滲透率較高的孔隙表面的黏土礦物會被攜帶走而減少，孔喉發(fā)生變化，孔隙度總體趨勢變大。大慶油田、勝利油田及大港油田的巖心分析及水驅實驗結論為：長期注水后，孔隙度總體變化趨勢增大，增大率約為5%，而滲透率較低的巖石喉道較細小，高嶺石等黏土礦物就可能堵塞在微小的喉道窄口上而造成滲透率降低的現(xiàn)象[4]。水淹層的這些變化反映在錄井參數(shù)上是孔隙度和滲透率的異常。在實際錄井水淹層評價過程中，主要應用核磁共振孔隙度參數(shù)來表征儲集層物性變化情況。

儲集層水淹時其流體性質會不斷發(fā)生變化。水淹前儲集層內主要充注原油及束縛水，隨著水淹程度的增加，可動油逐漸減少，含油飽和度逐漸減小，可動水飽和度逐漸增大。

2 評價方法

長慶油田水淹層錄井評價方法主要應用地化、核磁共振錄井譜圖，以及地化、核磁共振及輕烴錄井數(shù)據(jù)及派生參數(shù)進行綜合評價。其中地化、核磁共振及輕烴錄井參數(shù)為巖心分析數(shù)據(jù)，并且所有數(shù)據(jù)均進行了歸一化校正處理。

2.1 地化及核磁共振譜圖評價

地化及核磁共振譜圖評價是利用巖石熱解氣相色譜及核磁共振譜圖的特征定性判斷儲集層水淹情況的一種錄井評價方法。

當儲集層未水淹或弱水淹時，錄井參數(shù)表征為地化譜圖組分齊全，峰值較高，峰型飽滿呈規(guī)則梳狀分布，基線相對平直；核磁共振譜圖含油飽和度較高，儲集層可動油較多，可動水較少。當儲集層為中、強水淹層時，地化譜圖輕組分相對不發(fā)育，峰值較低，峰型不飽滿；核磁共振譜圖含油飽和度相對較低，可動油不明顯，儲集層可動水較多，如圖1所示。

圖1 油層及強水淹層的地化及核磁共振譜圖

2.2 核磁共振油水飽和度交會評價

儲集層水淹時，油水飽和度發(fā)生變化，錄井參數(shù)表征為核磁共振含油飽和度的降低及核磁共振含水飽和度的升高。根據(jù)這一特征，把核磁共振含油飽和度與含水飽和度兩項參數(shù)進行交會，能夠直觀反映儲集層水淹情況。如圖2所示，當核磁共振含油飽和度曲線在右、含水飽和度曲線在左時，兩者呈現(xiàn)正異常，以紅色涂于兩者交會處，反映儲集層含油性較好，為油層或弱水淹層；當核磁共振含水飽和度曲線在右、含油飽和度曲線在左時，兩者呈現(xiàn)負異常，以藍色涂于兩者交會處，反映儲集層含水明顯，為中、強水淹。儲集層水淹程度與兩者交會面積大小呈正比關系。

圖2 流體判別水淹層示意

2.3 核磁共振孔隙度與剩余油指數(shù)交會評價

剩余油含量是水淹層評價中一個關鍵參數(shù)，而錄井參數(shù)能夠直觀反映儲集層剩余油含量變化情況。其中氣測錄井主要檢測儲集層被鉆開后擴散到鉆井液中的輕質烴含量；輕烴錄井主要檢測儲集層保存在巖心中的輕中質烴含量；地化錄井主要檢測儲集層保存在巖心中的中重質烴含量；核磁共振錄井主要檢測儲集層保存在巖心中的烴含量。當儲集層沒有發(fā)生水淹或弱水淹時，歸一化處理的錄井參數(shù)值相對較高，而水淹后的值相對較低。

結合試油數(shù)據(jù)把錄井參數(shù)與試油數(shù)據(jù)進行相關性計算，發(fā)現(xiàn)相關性均在0.4以上。將這些參數(shù)組合應用，提出使用剩余油指數(shù)Ido，其計算公式如下：

Ido=0.000 03Tlh+0.127 5Tg+0.653 2S1+0.157 8SNMR

式中：Tlh為輕烴總烴；Tg為氣測全烴；S1為地化液態(tài)烴；SNMR為核磁共振含油飽和度。

經(jīng)驗證，剩余油指數(shù)與試采數(shù)據(jù)相關性較好，達到0.783 3，說明該項指數(shù)與水淹程度具有一定的趨勢性，能夠較好反映水淹層剩余油含量。

根據(jù)水淹機理，發(fā)生水淹后儲集層孔隙度會有不同程度的變化[4]。據(jù)此可以判定：當儲集層某段核磁共振孔隙度異常高于其他段核磁共振孔隙度時，儲集層應該發(fā)生了水淹現(xiàn)象，而且異常幅度越大，水淹程度越高；當儲集層核磁共振孔隙度相對穩(wěn)定或變小時，說明儲集層水淹程度較小或未發(fā)生水淹情況。

核磁共振孔隙度與剩余油指數(shù)都能夠指示水淹程度，因此可以利用核磁共振孔隙度與剩余油指數(shù)進行交會定性判別水淹程度。交會情況如圖3所示。交會判別標準如表1所示。

圖3 核磁共振孔隙度與剩余油指數(shù)交會判別水淹示意

表1 核磁共振孔隙度與剩余油指數(shù)判別水淹標準

3 應用效果與實例

應用錄井水淹層識別方法，開展了長慶油田水淹層的評價工作，截至2018年底，共評價35層，試油驗證30層，符合25層，符合率為83.3%。

以J 89-834井為例，該井位于長慶油田伊陜斜坡，油藏為巖性油氣藏，目的層為長4+5段，鄰井此層段注水開發(fā)。評價井段為2 521.0～2 524.0 m、2 532.0～2 534.0 m，巖性均為油斑細砂巖，全烴均值為1.17%～2.57%。測井解釋兩段均為弱水淹層。

地化譜圖識別：2 521.0～2 524.0 m井段，儲集層頂部地化譜圖特征為烴類組分齊全，幅度較高，峰型飽滿呈規(guī)則梳狀分布，基線相對平直，含油明顯，為油層特征，未水淹；儲集層底部色譜圖組分相對齊全，但幅度較低，峰型不飽滿，含油相對較差，為弱水淹特征。2 532.0～2 534.0 m井段地化譜圖幅度更低，組分不全，不飽滿，為中重水淹層(圖4)。

核磁共振譜圖識別：2 521.0～2 524.0 m井段，儲集層頂部核磁共振譜圖含油明顯，可動油發(fā)育，儲集層可動水較少，為油層特征，未水淹；儲集層底部核磁共振譜圖含油相對變差，可動油含量變少，可動水發(fā)育，為弱水淹特征；2 532.0～2 534.0 m井段，核磁共振譜圖反映儲集層大孔隙發(fā)育，可動水明顯發(fā)育，具有一定的可動油，說明水淹嚴重，為中重水淹層(圖5)。

圖4 J 89-834井地化譜圖

核磁共振油水飽和度交會識別：圖6所示為J 89-834井錄井圖，其中2 521.0～2 524.0 m井段，頂部核磁共振含油飽和度曲線與含水飽和度曲線交會，正異常非常明顯，為油層特征；底部交會呈小幅度負異常，為弱水淹特征；2 532.0～2 534.0 m井段，核磁共振含油飽和度曲線與含水飽和度曲線交會，負異常明顯，交會面積較大，為中重水淹特征。

圖5 J 89-834井核磁共振譜圖

圖6 J 89-834井錄井圖

核磁共振孔隙度與剩余油指數(shù)交會識別:2 521.0～2 524.0 m井段，頂部核磁共振孔隙度曲線與剩余油指數(shù)曲線交會，核磁共振孔隙度變小，剩余油指數(shù)變大，為差油層特征；底部為核磁共振孔隙度變大，剩余油指數(shù)變大，為弱水淹特征；2 532.0～2 534.0 m井段，核磁共振孔隙度曲線與剩余油曲線交會，孔隙度變大，剩余油指數(shù)變小，為中重水淹特征。

綜合以上3種方法，該井2 521.0～2 524.0 m井段頂部解釋為油層，底部解釋為弱水淹層；2 532.0～2 534.0 m井段綜合解釋為中水淹層。

該井于2018年1月開始對井段2 521.0～2 524.0 m、2 532.0～2 534.0 m兩段合采，第一個月產油1.19 t/d，含水率為71.3%，第二個月產油0.71 t/d，含水率為73.7%，開采后日產油量不斷減少，含水率不斷增加，儲集層綜合試采結果為中水淹層。根據(jù)錄井水淹層評價情況，建議封堵中水淹層2 532.0～2 534.0 m井段，保留2 521.0～2 524.0 m井段繼續(xù)開采，甲方采納了該建議。于2018年5月對2 532.0～2 534.0 m井段封堵后，日產油量和含水率都見到了明顯成效，起到了控水增油的作用(圖7)。封堵后，儲集層綜合試采結果為弱水淹層。兩次試采結論與錄井解釋基本吻合，驗證了錄井解釋的準確性。

圖7 J 89-834井采油示意

4 結 論

通過在長慶油田水淹層錄井評價研究，得出以下結論：

(1) 地化錄井譜圖能夠直觀反映儲集層剩余油變化情況；核磁共振譜圖能夠直觀反映儲集層物性變化、可動油變化及可動水變化情況。

(2)剩余油指數(shù)是輕烴總烴、氣測全烴、地化液態(tài)烴、核磁共振含油飽和度參數(shù)與試油參數(shù)回歸后獲得的，該項指數(shù)與水淹程度具有一定的趨勢性，能夠較好反映水淹層剩余油含量。

(3)核磁共振油水飽和度交會及核磁孔隙度與剩余油指數(shù)交會方法，能夠精細刻畫儲集層的物性變化特征，流體變化特征以及相互之間的變化趨勢。

(4)三種水淹層錄井識別方法綜合應用，可以實時、快速、準確識別儲集層的水淹情況，為油田開發(fā)中的控水增油提供有力支持。