隨鉆西格馬對低阻油氣層的識別

王謙

（中國石油集團測井有限公司，陜西 西安710077）

李華瑋，宋帆，柳先遠，王華偉

（中石油塔里木油田分公司，新疆庫爾勒841000）

蘇波

（中國石油集團測井有限公司，陜西 西安710077）

隨鉆測井技術是在勘探開發面臨復雜地質條件的背景下發展起來的前沿測井技術，隨鉆測井可以縮短完井周期、指導地質導向、降低水平井測井風險，因此廣泛應用于大斜度井、水平井的勘探開發中。最初的隨鉆測井主要測量井眼的方位、井斜、工具面等工程參數，隨著測井技術的發展與地層評價的需求，隨鉆測井除對工程參數測量外，還能進行地層物性、電性、巖性等地質物理參數的測量［1］。近年來隨鉆測井技術的發展更加迅速，以斯倫貝謝公司為例，其研制的目前投入市場應用的有伽馬成像、電阻率成像、密度成像和井徑成像。在這些隨鉆測量項目中用于指示儲層流體性質的測井曲線主要是電阻率與熱中子俘獲截面（西格馬）。隨鉆西格馬測井與中子壽命測井原理相同，用脈沖中子源發射高能快中子照射地層，然后用伽馬射線探測器測量熱中子被俘獲時放出的伽馬射線強度，進而計算地層的熱中子俘獲截面。中子壽命測井主要在套管井中作業，用于監測剩余油飽和度變化和尋找剩余油富集帶［2］，在裸眼井中由于儲集層存在侵入帶，限制了儀器的探測深度，影響中子壽命測井的應用。隨鉆測井是儲層被鉆開后在極短的時間內進行測井，儲層受泥漿侵入的影響很小，因此隨鉆西格馬測井可用來劃分油、水層，確定含水飽和度，尤其是在油田開發中后期對低阻油氣層與水淹層的識別中，隨鉆西格馬比電阻率更有優勢。

1 隨鉆測井儀器

筆者選用斯倫貝謝最新一代隨鉆測井系列NeoScope，測量的統計特性和質量好，而且可以降低隨鉆測井的風險，更加安全環保。該測井系列一次下井可以同時測量自然伽馬、中子密度、孔隙度、電磁波陣列電阻率（可以實時提供高頻2MHz、低頻400kHz 5種探測深度16、22、28、32、40in的相位電阻率和幅度電阻率）、ECS元素俘獲能譜、熱中子俘獲截面（西格馬）、井徑等地球物理參數，根據儲層評價的需求可以選擇不同的測量項目。

2 西格馬的現場應用

圖1為導眼井測井解釋成果圖。為了準確確定儲層流體性質，降低水平井開發風險，對導眼井進行地層流體測試，在5105.9m處進行地層流體測試分析，用時679min，泵出地層流體230.0L，其中含油87%、含水13%，測試結論為油層；在5109.7m處用時417min，泵出地層流體88.0L，含水100%，測試結論為水層，地層流體測試結果對測井解釋成果進行了驗證。該井水平段目的層為導眼井測井解釋7號層，該層物性較好，測井解釋與測試結果為油層，該層上部為低伽馬、高電阻、高密度的致密角礫巖段，下部發育2套物性隔層和1套差油層，可以有效抑制底水上升，因此對7號層進行水平井開發預計可以收到良好的經濟效益。

圖2為水平井隨鉆實時測井曲線。由隨鉆測井曲線可知5247.0～5286.0m為角礫巖段，從5286.0m開始進入目的層（東河砂巖頂部），角礫巖與東河砂巖在電性特征上區分明顯。當鉆進至井深5315.0m時，5292.0～5315.0m深探測電阻率在1.8～2.6Ω·m，明顯低于導眼井7號層電阻率的最小值2.8Ω·m，而該地區水平井電阻率測量值一般為導眼井相應層位電阻率值的1.5～3倍，因此懷疑該層段為高水淹層，在水平井鉆進方向上目的層（7號油層）變薄逐漸尖滅，井眼軌跡鉆進到下部高水淹層。為了確定水平段儲層的流體性質，降低開發風險和指導下一步施工方案，經研究決定補測隨鉆西格馬曲線。并繼續鉆進至5325.0m（見圖3），整個東河砂巖段西格馬值在10.9～12.7c.u，由于該地區地層水礦化度在20×104mg／L左右，因此通過西格馬與孔隙度曲線綜合確定5325.0m以上為油層，排除了儲層水淹的可能，按照原設計繼續進行水平段鉆進。

圖1 導眼井測井解釋成果圖

圖2 隨鉆實時測井曲線

為了更好地進行井眼軌跡控制保證軌跡在油層中穿行，在水平段鉆進過程中適當地增大井斜使井眼軌跡逐漸靠近東河砂巖頂部角礫巖段，當深探測電阻率曲線指示接近油層頂部角礫巖時，緩慢降低井斜避免鉆頭鉆到角礫巖，確保井眼軌跡在油層中上部進行穿行。水平段從井深5286.0m到井深5590.0m，累計進尺304.0m，儲層鉆遇率為100%，整個水平段西格馬測井曲線指示為油層，如圖4所示。

圖3 補測隨鉆西格馬測井曲線

圖4 水平段隨鉆測井曲線

3 測井解釋成果

應用該地區經驗公式計算孔隙度與含水飽和度（阿爾奇公式），同時利用西格馬測井計算含水飽和度，如圖5所示。從圖5中可以看出，在5286.0～5345.0m隨鉆西格馬與電磁波電阻率計算的含水飽和度差異較大，隨鉆西格馬計算結果指示該段為油層，而電阻率測井計算含油飽和度在30%左右指示該段為水淹層，隨鉆西格馬測井可以很好地識別低阻油層，彌補了電阻率測井的不足。綜合應用隨鉆測井資料與儲層參數計算結果，對304.0m水平段進行測井解釋評價，其中油層177.0m，差油層111.0m，干層16.0m，有效儲層鉆遇率為94.7%。對5284.5～5574.5m 進行試油，日產油 52.8m3，日產水2.0m3，含水率3.7%，測試結論為油層，測試結果與解釋結果完全一致，隨鉆西格馬測井為該地區低阻油氣層的識別提供了新的技術手段。

圖5 水平段隨鉆測井解釋成果

4 結論與認識

1）由于在裸眼井中儲層存在侵入帶，導致中子壽命測井探測不到原狀地層信息，限制了該儀器在裸眼井中的使用；但隨鉆西格馬測井可以及時測量，降低泥漿濾液對儲層侵入的影響，通過測量熱中子俘獲截面快速判斷油水層，確定含水飽和度。

2）通過使用隨鉆測井技術可以及時監測鉆遇儲層的地球物理信息，進行井眼軌跡控制和儲層流體性質判斷，對于低阻油氣層利用隨鉆西格馬測井判斷流體性質取得了很好的應用效果，降低了勘探開發的風險，提高了經濟效益。

3）隨鉆西格馬測井適應于高礦化度地層水儲層，可以有效識別低阻油氣層與水淹層；但對于低礦化度地層水儲層和淡水水淹層，水層與油層的熱中子俘獲截面差異較小，所以導致電阻率曲線與西格馬測井曲線無法區分淡水高水淹層與油層，給測井解釋評價提出了新的挑戰。

［1］蘇義腦.地質導向鉆井技術概況及其在我國的研究進展 ［J］.石油勘探與開發，2005，31（2）：92－95.

［2］汪永安，張德民，劉應，等 .SMJ－D中子壽命測井儀及其典型應用 ［J］.測井技術，1999，23（1）：525－529.

［3］丁次乾.礦場地球物理 ［M］.東營：中國石油大學出版社，2002.