淺談對水淹層識別的一點認識

黃 亞 段迎利 李 萌

（長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢430100）

1 國內外發展現狀

在國外，為了探明油層的剩余油飽和度，廣泛采用給地層注入同位素活化液或鹽水，隨時間推移進行兩次或多次測井的“測一注一測”技術，從而由多次測得的結果求出剩余油飽和度。同時可用此技術監視油層的枯竭狀態及驅油效率。

20多年來，我國測井工作者圍繞水驅巖石物理基礎實驗、水淹層測井方法以及水淹層測井解釋等方面做了大量的研究工作。經歷了從定性解釋，半定性解釋到定量解釋的發展過程，已形成了一套基于常規測井資料定性判別水淹層、定量求剩余油飽和度與含水率、綜合判別水淹級別的解釋方法。進入20世紀90年代，中國水驅油田測井解釋主要集中體現在用“三飽和度”(原始含油飽和度、剩余油飽和度、殘余油飽和度)確定水淹層含水率及水驅采收率兩方面。根據三飽和度測井資料，不僅能夠確定產層含水率、劃分水淹級別，而且還可以確定產層水驅采收率(又稱采出程度)，評估水驅油田開發效益，為油田增產挖潛提供科學依據。近幾年，通過測井系列的改善和新解釋方法的研究，初步解決了厚層內劃分水淹部位和判斷薄層(0.5m)水淹的難題，建立了注水過程中淡化系數方程，以及回注油井產出水或注入水電阻率與原始地層水相比變化不大的情況下的水淹層解釋模型。北京石油勘探開發科學研究院與大慶油田還研制出了適用于高含水期測井解釋的工作站軟件平臺START。該平臺在建立cif(公共交換格式)標準結構的基礎上。實現了自動校深、劃分薄層有效厚度、計算水淹層參數和判別水淹全過程，從而使水淹層測井解釋計算機系統化和規范化。

2 儲層水淹規律

平面上，注水井附近水洗最嚴重，采油井附近次之，死油區水洗最弱。縱向上油水運動特征，起決定作用的是地層的沉積韻律，正韻律，反韻律，復合韻律。

（1）正韻律油層：正韻律油層水驅過程中，底部水洗嚴重，厚度小，水洗厚度隨時間的延長增長緩慢，注入水首先淹底部高滲段，重力作用使其加劇，水驅波及體積小，層內易富集剩余油。

（2）反韻律油層：注入水進入上部高滲段，由于重力作用，注入水逐步擴大到下部低滲油層，縱向上水洗均勻，層內利用較充分。

（3）復合韻律油層：水洗均勻，注入水首先進入高滲段，水洗厚度增長快。

（4）厚油層：水洗呈多段，厚度大，且底部水洗強。總之，縱向上，物性好的，含油性不一定好，因為物性越好，越容易被水洗。在有效注采條件下，隨著注水水淹過程中的電阻率變化趨勢時間的延長，累計注入量的增加，層內水洗厚度將不斷增加。

3 水淹層的測井定性識別方法

3.1 電阻率測井

利用電阻率測井識別水淹層通常有兩種方定性識別方法：

（1）徑向電阻率比值法。當泥漿濾液電阻率大于地層水電阻率時，油層顯示為低阻侵入和無侵入特征，水層和水淹層顯示為高阻侵入特征。通常在水淹層中，隨著水淹程度的增強，侵入徑向特征明顯。

（2）井間電阻率比值法。這種方法主要適用于污水、地層水或咸水等非淡水水淹層的識別，在水淹層部位電阻率明顯下降，利用原始狀態下所鉆老井的深電阻率和新井的深電阻率進行比較，若二者有較大差別說明新井對比層位已被水淹。根據研究區塊制定出不同水淹級別的井間電阻率比值標準，對新井水淹層水淹級別進行定性識別。主要表現為電阻率不同程度的降低和深淺電阻率曲線的重合。對于由儲層巖性、殘余油飽和度高等特殊原因造成的高阻水淹層，單從電阻率測井曲線研究，容易出現誤判，常常被解釋為油層或者弱水淹層，需結合其它測井資料進行綜合判斷。

3.2 自然電位測井

未水淹的儲層，當其物性及厚度相近的情況下，儲層電阻率值越低，自然電位異常幅度越大。油層水淹后自然電位曲線會發生顯著變化，在水淹層位，由于注入水與原始地層水礦化度的差異，導致自然電位曲線基線發生偏移或者異常方向發生翻轉。基線偏移的大小主要取決于水淹前后地層水礦化度的比值，二者的比值越大，表明油層水淹程度越高，則自然電位基線偏移越大。另外，水淹層中地層與井筒之間的壓力差較大，使得過濾電位與擴散吸附電位電動勢增大，從而造成水淹層自然電位幅度大于油層甚至水層自然電位幅度。值得注意的是，在油層水淹初期，由于地層混合液礦化度一般與泥漿濾液礦化度差別較大，利用自然電位幅度變化識別水淹層效果較好，但當水淹時間很長時，自然電位曲線異常幅度變得很小，識別效果變差。

3.3 聲波時差測井

聲波在巖石中的傳播速度受巖石骨架性質、孔隙分布特征及孔隙中的流體性質控制。一方面，由于水淹后儲層受到長時間沖刷，巖石孔隙度會明顯增大；反之，如果地層中富含易膨脹的黏土礦物(如蒙脫石)，水淹會導致孔隙度顯著降低。另一方面，隨著水淹程度的增加，地層壓力會發生變化。孔隙大小及其結構的改變，以及地層壓力的變化，都會直接造成彈性波能量衰減，從而在水淹部位導致聲波時差值增大。

3.4 自然伽馬測井

地層自然伽馬放射性強弱決定于泥巖層中的鈾、釷、鉀等放射性同位素的含量。油層水淹后，自然伽馬測井曲線發生兩種截然相反的變化：

（1）受注入水流沖刷，微細顆粒隨混合液發生位移，將砂層中富含放射性元素的泥質顆粒帶走，與開發初期鄰井同一層位相比，儲層自然伽馬曲線值明顯減小；

（2）受地下壓力差作用，富含放射性元素的的微細顆粒順地層水流動方向發生位移，在已射孔的產層周圍沉淀聚集，造成該地層自然伽馬測井響應表現為異常高值。

3.5 中子伽馬測井

中子伽馬測井主要反映地層中的氫元素含量，測量結果受氯含量的影響大，當油層水淹后，水淹部位氯元素增加，使得中子伽馬值增大。

3.6 聲波時差—密度交會圖版綜合判斷

密度測井獲得的是地層的總孔隙度，受地層內流體性質影響不大(氣層除外)，而聲波測井獲得的是地層的有效孔隙度，且受流體性質影響較大。油層水淹后，黏土或泥質被溶解或沖走，勢必增大其有效孔隙，反映在聲波時差上顯示增大，因此利二者孔隙度的差值或比值，可以作為一種識別水淹層的方法。

4 存在的不足與改進方法

（1）水淹機理的基礎理論實驗研究還比較薄弱，有些解釋模型和方法還不適應油田特點和水淹層評價的要求。

（2）解釋過程中，過多地依賴經驗公式，而忽略了注水開發過程中油層巖性、物性以及電性變化造成的對原有模型的影響。

（3）大部分油田不能進行薄層、超薄層和細分水淹級別的解釋。

（4）在套管內大范圍地用于剩余油飽和度測井的方法還比較少。

（5）在深度和廣度上進一步深化和拓寬測井解釋與分析的研究內容，主要包括加強測井在油氣田地質、工程、開發等方面的應用。

（6）從單井向多井綜合解釋和油層描述發展，向工作站圖像解釋和集成化測井解釋發展，以測井為紐帶，與地質、地震資料有機結合起來，將測井資料解釋的綜合應用推向一個新的水平。

總之，國內外水淹層測井解釋研究目前仍處于探索階段，因此很有必要在尊重實驗結果的基礎上，開展水淹層測井解釋模型的進一步研究，從而拓寬常規測井在油層水淹監視中的應用。