W區(qū)塊淡水水淹層測井響應(yīng)特性分析及其應(yīng)用

張　俊， 王向公， 黃玉珍， 王　曄， 鄭　昊， 吳　璇

(1.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室， 湖北 武漢 430100；

2.長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院， 湖北 武漢 430100；

3.中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶事業(yè)部， 陜西 西安 710201)

W區(qū)塊淡水水淹層測井響應(yīng)特性分析及其應(yīng)用

張俊1,2， 王向公1,2， 黃玉珍3， 王曄1,2， 鄭昊3， 吳璇1,2

(1.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室， 湖北 武漢 430100；

2.長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院， 湖北 武漢 430100；

3.中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶事業(yè)部， 陜西 西安 710201)

摘要：以W區(qū)塊X層組為研究對象，通過對該區(qū)塊地質(zhì)概況及淡水水淹復(fù)雜規(guī)律的分析，利用頻率分布直方圖、數(shù)據(jù)歸一化處理等技術(shù)，研究了淡水水淹層聲波時差、自然電位、自然伽馬、電阻率測井響應(yīng)特征，為精細(xì)劃分W區(qū)塊水淹級別及建立淡水水淹層含水飽和度計算模型奠定了良好的基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞：淡水水淹層； 測井響應(yīng)特征； 電阻率相對值； 識別方法

收稿日期：2015-04-27

作者簡介：張俊，男，zhangjun8998@163.com

文章編號：1672-6197(2016)01-0058-05

中圖分類號：P631.8+4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract:W region X Reservoirs were used for the study. By analyzing the blocks of complex geology and freshwater flooding law,and by using the methods of the frequency distribution histogram and normalized data.We researched the characteristics of freshwater flooding layer of Acoustic, natural potential, natural gamma and resistivity,and provided a reliable basis on Fine-grained flood level of W region and building water saturation calculation model of Freshwater flooding layer.

Analysis and application on freshwater flooding layer logging response of W region

ZHANG Jun1,2, WANG Xiang-gong1,2,

HUANG Yu-zhen3, WANG Ye1,2, ZHENG Hao3, WU Xuan1,2

(1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources, Ministry of Education,

Yangtze University, Wuhan 430100, China;

2.College of Geophysics and Oil Resources, Yangtze University, Wuhan 430100, China；

3.Changqing Division of China Petroleum Logging Group, Xi′an 710201, China)

Key words: freshwater flooding layer; logging response; resistivity relative value; identification method

1區(qū)塊地質(zhì)概況

W區(qū)塊屬A盆地M斜坡東部，該斜坡為微向西傾斜的單斜構(gòu)造，地形復(fù)雜，溝壑縱橫，梁峁交錯，屬于典型的高原地貌[1].其雛形出現(xiàn)于侏羅紀(jì)，形成于早白堊世.斜坡上構(gòu)造活動十分微弱，地層產(chǎn)狀平緩，地層傾角0.5°左右，平均地層坡降8~10m/km.由于差異壓實作用，斜坡上的三疊系發(fā)育大致是由東向西傾沒的低幅鼻隆(狀)構(gòu)造[2]. X層組其總體特征為低孔、低滲、低含油飽和度和低油氣產(chǎn)量.但因其沉積條件和埋藏期成巖演化不同，各油層儲集條件在不同地區(qū)表征不同，其含油性也因之而異.

目前，該研究區(qū)塊已投入注水開發(fā).注入水是淡水，為CaCl2型，屬于典型的淡水水淹.

2測井響應(yīng)特征分析

通過收集25口井共 3939 塊巖心的實驗資料，收集、分析450口井的常規(guī)測井資料、動態(tài)投產(chǎn)資料，對聲波時差(AC)、自然電位(SP)、自然伽馬(GR)、深淺電阻率(AT90、AT10；AT90、AT10分別為90英寸和10英寸陣列感應(yīng)測井資料)測井曲線響應(yīng)特征進(jìn)行了研究.

2.1　聲波時差測井響應(yīng)特征分析

W區(qū)塊X層組孔隙度與聲波時差曲線有良好的線性關(guān)系.在油田注水開發(fā)過程中，油層中某些粘土礦物如蒙脫石會吸水膨脹產(chǎn)生蝕變，體積增大，使巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，部分巖石顆粒或填充孔隙空間的粘土礦物和泥質(zhì)成分被注入水溶解或沖走，造成孔隙度的改變[3].W區(qū)塊屬于典型的低孔、低滲油田，水淹后地層粘土礦物和碳酸鹽、鐵質(zhì)等礦物結(jié)垢，附在孔隙和喉道上，或與粘土伴生，使孔隙度發(fā)生變化.

經(jīng)過統(tǒng)計W區(qū)塊淡水水淹層不同水淹程度的450口井聲波時差響應(yīng)值，繪制了如圖1所示的頻率直方圖，油、弱、中、強(qiáng)不同水淹程度AC值集中在240~260/μs·m-1之間，也不難看出隨著淡水水淹程度的增高，聲波時差值變化不大，但總體呈現(xiàn)增大的趨勢.說明注水開發(fā)使得儲層不斷受到?jīng)_刷，儲層孔隙結(jié)構(gòu)在一定程度上得到了改造，而物性越好的儲層往往越容易水淹，結(jié)果是水淹后孔隙度、滲透率好的儲層聲波時差有增大趨勢.

圖1　AC頻率分布直方圖

2.2　自然電位測井響應(yīng)特征分析

油層被淡水水淹時，自然電位SP基線會發(fā)生偏移，其主要原因是被水淹部位的地層水礦化度被淡化，從而引起SP幅度變化，SP基線發(fā)生偏移[4].在油田早、中期注水期間，利用SP曲線幅度、基線變化特征，能較好地判斷油層水淹部位，但無法識別水淹級別[5].

為了有效的利用自然電位測井信息，對自然電位曲線進(jìn)行了歸一化處理.歸一化線性函數(shù)轉(zhuǎn)換的表達(dá)式為：

(1)

式中X表示實際測量的自然電位測井響應(yīng)，Xmin表示地層純砂巖層段對應(yīng)的自然電位測井響應(yīng)，Xmax表示泥巖層段的自然電位測井值.基于此，繪制了W區(qū)塊X層組淡水水淹不同水淹級別的SP相對值頻率直方圖(圖2).從圖2中可以看出，隨著水淹級別的增高，SP相對值明顯呈現(xiàn)降低的趨勢，油層和弱水淹層SP相對值主要集中在(0.2~0.4)區(qū)間，中水淹和強(qiáng)水淹層SP相對值主要集中在(0~0.2)區(qū)間.

圖2　SP相對值頻率分布直方圖

2.3　自然伽馬測井響應(yīng)特征分析

通過對W區(qū)塊淡水水淹層部分巖心的電鏡掃描觀察發(fā)現(xiàn)，巖樣經(jīng)過長期水洗之后，巖石顆粒表面與粒間附著的高嶺石被溶解，綠泥石等粘土礦物明顯相對減少，巖石表面覆蓋的粘土也明顯減少.以此事實為基礎(chǔ)，統(tǒng)計了W區(qū)塊淡水水淹層450口井的GR測井響應(yīng)值，并且對其做歸一化處理，得出了GR相對值頻率直方圖(圖3).不難發(fā)現(xiàn)，GR相對值隨著水淹程度的加劇，有很明顯的降低趨勢，GR測井值降低，是因為注入水水洗油層時，油層中的粘土、泥質(zhì)成分被注入水溶解或者沖走，使粘土礦物和泥質(zhì)含量降低，因而使GR測井值降低.油層的GR相對值主要分布在(0.25~0.4)之間，弱水淹則分布在(0.2~0.4)區(qū)間，中水淹主要分布在(0.1~0.2)之間，而強(qiáng)水淹在(0~0.15)之間，如此看來，單純的觀察GR相對值直方圖雖能找到水淹層GR響應(yīng)特征變化規(guī)律，劃分出弱水淹層與中水淹層的界限，但是精準(zhǔn)度還是不夠好，油層與弱水淹層、中水淹層與強(qiáng)水淹層仍然區(qū)分不開.

2.4　電阻率測井響應(yīng)特征分析

隨著油田的注水開發(fā)，儲集層孔隙中水的礦化度和含量在不斷發(fā)生變化[6].由于注入水本身具有一定的礦化度，隨著孔隙中水的含量增加，大多數(shù)情形表現(xiàn)為水的總含鹽量的增大[7]，W區(qū)塊進(jìn)行淡水注水開發(fā)，此時孔隙中水的總含鹽量并不是一直增大的，到達(dá)一定程度后，與原有束縛水發(fā)生了離子交換反應(yīng)，使得總礦化度降低.

巖電試驗表明，淡水水淹的油田儲層的電阻率與含水飽和度的關(guān)系通常呈不對稱“U”型變化規(guī)律[8].水淹初期，地層電阻率降低.水淹中后期，地層水被充分淡化，地層電阻率增大，甚至超過油層電阻率[9].圖4為W區(qū)塊淡水水淹層深、淺電阻率分布直方圖，油層電阻率分布在30~60Ω·m之間，弱水淹層電阻率分布在30~50Ω·m之間，中水淹層電阻率分布在40~70Ω·m之間，強(qiáng)水淹層電阻率分布在60~100Ω·m之間.顯而易見，隨著儲層水淹程度的增高，電阻率先下降到一定程度之后再上升，直至超過油層的電阻率.

3定性判別淡水水淹層

3.1　W區(qū)塊淡水水淹層判別標(biāo)準(zhǔn)的建立

在響應(yīng)特征分析的基礎(chǔ)上，利用聲波時差、自然電位、自然伽馬、 深淺電阻率(AT90、AT10)測井曲線，建立了水淹層判別標(biāo)準(zhǔn)(表1).由表1中可以看出，可以利用“聲波時差的增大、SP與GR相對值的減小、深淺電阻率先減小后增大”變化規(guī)律來識別水淹層.但是，由于不同儲層類型判別標(biāo)準(zhǔn)相對交叉，故判別水淹級別效果不夠理想. 為了提高水淹層判別的準(zhǔn)確性，必須對有關(guān)的測井資料進(jìn)行變換，強(qiáng)調(diào)測井資料對水淹層類型判別的有利因素[10].因此，對深淺電阻率曲線(AT90、AT10)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，得到電阻率相對值 (RT′).

圖3　GR相對值頻率分布直方圖

圖4　AT90、AT10電阻率頻率分布直方圖

(2)

式中AT10、AT90分別為10英寸和90英寸陣列感應(yīng)測井曲線值.

表1淡水水淹層判別標(biāo)準(zhǔn)一覽表

圖5為變換后的電阻率相對值(RT′)頻率交會圖，該圖由W區(qū)塊85口井的AT10、AT90電阻率數(shù)據(jù)得出.由圖中可以看出，油層的電阻率相對值分布在0.1~0.2區(qū)間，弱水淹層分布在0.2~0.3，中水淹層分布在0.3~0.5，而強(qiáng)水淹層分布在0.4~1.0之間.因此，利用電阻率相對值可以較好的區(qū)分水淹類別.

圖5　電阻率相對值RT′頻率直方圖

3.2　資料處理及效果分析

為了驗證電阻率相對值判別水淹層的可靠性，對測井資料進(jìn)行了處理.圖6為W1、W2、W3、W4井水淹層判別成果圖.從圖中可以看出，W1井RT′為0.14, 判別結(jié)論為油層；W2井RT′為0.29，判別結(jié)論為弱水淹；W3井RT′為0.42，判別為中水淹；W4井RT′為0.73，判別為強(qiáng)水淹.其判別結(jié)論均與投產(chǎn)結(jié)論相符，說明了該方法對水淹層判別是有效的.但是，本文處理的4口井井況皆較好，對井況欠佳的資料有待進(jìn)一步驗證.

圖6　淡水水淹層判別成果圖

4結(jié)束語

以W區(qū)塊淡水水淹規(guī)律分析為基礎(chǔ)，通過對水淹層測井曲線響應(yīng)特征分析，研究了定性判別水淹層的方法，并進(jìn)行了應(yīng)用，應(yīng)用效果良好.研究表明，利用聲波時差、自然電位、自然伽馬、電阻率曲線可以大致判斷水淹層，但是該方法對水淹級別判別精度不高.利用電阻率相對值能較好的判別水淹級別，應(yīng)用效果良好，但還有待于現(xiàn)場推廣應(yīng)用，并進(jìn)一步研究該方法的應(yīng)用條件.

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(編輯：姚佳良)