基于孔隙結構參數的淡水水淹層定性識別方法

王　曄， 王向公， 楊雙定， 高山榮， 鄭　儒， 邊明莉

(1. 中國石油集團測井有限公司 華北事業部， 河北 任丘 062552；

2.長江大學 地球物理與石油資源學院， 湖北 武漢 430100；

3.中國石油集團測井有限公司 長慶事業部， 陜西 西安 710201；

4.中國石油集團測井有限公司 吐哈事業部， 新疆 哈密838202)

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基于孔隙結構參數的淡水水淹層定性識別方法

王曄1， 王向公2， 楊雙定3， 高山榮3， 鄭儒4， 邊明莉1

(1. 中國石油集團測井有限公司 華北事業部， 河北 任丘 062552；

2.長江大學 地球物理與石油資源學院， 湖北 武漢 430100；

3.中國石油集團測井有限公司 長慶事業部， 陜西 西安 710201；

4.中國石油集團測井有限公司 吐哈事業部， 新疆 哈密838202)

摘要：以W區塊為研究對象，針對該區塊儲層巖性復雜、混合液礦化度變化大、測井響應特征復雜、水淹級別難以劃分的難題，以實驗資料和測井資料為基礎，研發了孔隙結構參數的計算模型.結合投產資料，建立了相應的解釋標準，形成了基于孔隙結構參數的淡水水淹層定性識別方法與技術,實際應用表明該方法效果良好.

關鍵詞：淡水水淹層； 測井響應特征； 孔隙結構參數； 定性識別方法

W區塊開發層系為三疊系Y組C段，該區塊已注水開發多年，現采用擴邊、調整等增產措施. 目前，該區塊已投入注水開發，大部分井區注入水是淡水，為CaCL2型，氯根離子濃度5.0×10-5～7.0×10-5mol/mL,最大2.77×10-4mol/mL，屬于典型的淡水水淹. 在水淹層中，儲層中的物性、含油性等發生了相應變化，混合液礦化度變化大，測井響應特征復雜，致使水淹級別難以劃分，增加了建立水淹層評價模型的難度.

由資料分析可知，對于水淹層來說，孔隙結構好的油層，注水前為高產油層，注水后，驅油效率高，水洗強度大，一段時間后變成強水淹層；孔隙結構差的油層注水前為低產差油層，注水后，驅油效率低，水洗強度小，形成弱水淹層甚至未被水淹[1]. 由此可見，孔隙結構與油層水淹程度有一定的關聯性，因此可利用孔隙結構性質進行水淹層定性識別.

1孔隙結構類型分析及其參數求取

1.1孔隙結構類型分析

在注水開發過程中，儲層中的粘土礦物受注入水的影響，也會發生一系列變化. 其中，這些變化主要受粘土礦物的化學成分、含量及其產狀的影響. 對于中、強水淹層，由于儲層孔隙較大、孔喉較粗，會形成優勢滲流通道，粘土礦物容易直接被強水流沖走，致使泥質含量降低；對于弱水淹層，由于儲層孔隙、孔喉半徑較小，粘土礦物不僅不易被注入水沖走，而且會因為水敏的原因，被注入水浸泡發生水化、膨脹，堵塞孔隙和喉道，致使儲層物性進一步變差[2].

圖1為電鏡掃描示意圖. 從圖中可以看出，未水淹和弱水淹主要發育為剩余粒間孔，孔隙內發育綠泥石膜和自生石英，水淹后粘土礦物綠泥石發育堵塞了喉道，喉道連通性較差；中水淹主要發育為剩余粒間孔；粘土礦物特征為局部高嶺石書頁狀形態完整，伊利石橋接完好；水淹后大喉道比較干凈，礦物少；強水淹孔隙類型為粒間孔、粒內溶孔，粒間孔道內發育綠泥石薄膜，水淹變化特征為大喉道礦物洗的較為干凈，葉片狀綠泥石均勻分布[3].

圖1　電鏡掃描示意圖

1.2儲層物性綜合指數計算

表征儲層孔隙結構參數很多，其大部分屬于微觀參數，僅依靠取樣測試資料難以直接求取. 層物性綜合指數(式1)作為儲層孔隙結構參數與測井信息之間的紐帶，在一定程度上可反映儲層孔隙結構[4].

選取儲層物性綜合指數(Q)作為利用測井資料評價儲層孔隙結構參數的中間環節，可以利用取心井段巖心物性分析數據計算儲層的Q.

(1)

式中：K為滲透率，mD；φ為孔隙度，%.

1.3孔隙結構參數計算

通過對實驗巖心的壓汞毛管壓力資料以及巖心物性資料進行分析，剔除部分質量較差的樣品后，繪制儲層物性綜合指數Q和孔隙結構參數的交會圖，發現物性綜合指數與最大孔喉半徑Rd及排驅壓力Pd存在良好的相關性. 排驅壓力與最大孔喉半徑成反比，既排驅壓力越小，最大孔喉半徑越大，孔隙空間的連通性越好；排驅壓力越大，水銀能夠進入巖樣的最大孔喉半徑越小，孔隙空間的連通性越差[5].

圖2、圖3為物性綜合指數與最大孔喉半徑和排驅壓力的關系圖.從圖中可以看出，物性綜合指數與最大孔喉半徑和排驅壓力的相關系數均達到了0.9以上，說明通過該圖可以利用物性綜合指數較準確的計算出最大孔喉半徑及排驅壓力.

圖2　物性綜合指數與最大孔喉半徑關系

圖3　物性綜合指數與排驅壓力關系

圖4為WJ1井孔隙結構參數處理數據與實驗數據對比圖，WJ1井為研究區塊的一口檢查井，該井于2009年完井，射孔井段為1156～1162m，日產油0.9m3，日產水6.3m3. 從圖中可以看出第二道和第三道分別為運用上述方法求取的排驅壓力和最大孔喉半徑，通過與壓汞實驗得到的排驅壓力和最大孔喉半徑值比較后發現處理結果與實驗結果符合度較高，說明上文中提出的方法具有較高的準確性.

圖4　WJ1井孔隙結構參數處理數據與實驗數據對比

2水淹層識別及其識別標準建立

根據孔隙結構參數計算方法，使用測井資料計算出了排驅壓力與最大孔喉半徑，結合投產資料制作了排驅壓力與最大孔喉半徑關系圖(圖6).

圖5　排驅壓力與最大孔喉半徑關系

根據該圖，區分出了油層、弱水淹、中水淹、強水淹之間的劃分界線. 分界線的函數表達式見公式(2)至公式(4).

Z1 = 3.9266 Pd - 3.385

(2)

Z2 = 5.0471 Pd - 3.2029

(3)

Z3 = 2.6957 Pd + 0.5544

(4)

根據排驅壓力與最大孔喉半徑關系圖，建立了孔隙結構參數對淡水水淹層水淹級別劃分標準，見表1.

表1孔隙結構參數對淡水水淹層水淹級別劃分標準

水淹級別最大孔喉半徑油層Rd

3應用效果分析

根據所研究的利用孔隙結構參數定性識別水淹層的方法，利用Fortran語言編制相應的處理程序，以Forward測井解釋評價平臺為工具對研究區塊的15口井的15個試油層位進行處理，其中13層與投產結論相符，2層不符合，識別準確率為86.6% .

圖6為W21井孔隙結構參數法應用效果圖，該井投產日期為2013年，注入水為淡水，射孔層段為1 282～1 286m，前三個月日平均產液2.87m3/d、產油0.1t/d、含水率95.9%. 根據投產結論可以看出該井為強水淹層. 通過該效果圖可以看出處理結論與試油投產結論相符，說明該方法在研究區塊對淡水水淹層識別的可靠性.

圖6　W21井孔隙結構參數法應用效果

4結束語

(1) W區塊淡水水淹層由于巖性復雜、混合液礦化度變化大等因素的影響，水淹級別難以劃分.

(2) 基于常規測井資料計算孔隙結構參數并建立相應的解釋標準，通過對研究區塊的15口井的15個試油層位進行處理，識別準確率達86. 6%，應用效果良好.

參考文獻：

[1] 雍世和,張超謨. 測井數據處理與綜合解釋[M].東營：中國石油大學出版社,2007.

[2] 譚成仟,吳少波,宋社民.哈南油田水淹層測井響應特征及解釋方法研究[J].西北地質,2000,33(1):42-49.

[3] 張晉言,劉海河,劉偉. 核磁共振測井在深層砂礫巖孔隙結構及有效性評價中的應用[J]. 測井技術, 2012,36(3):256-260.

[4] 袁偉,張占松,何小菊. 根據常規測井資料評價儲層孔隙結構[J]. 科學技術與工程,2014,14(33):7-11.

[5] 邵維志,丁娛嬌,劉亞,等. 核磁共振測井在儲層孔隙結構評價中的應用[J]. 測井技術,2009,33(1):52-56.

(編輯：姚佳良)

Water flooded layer qualitative identification methods based on pore structure parameters

WANG Ye1, WANG Xiang-gong2, YANG Shuang-ding3,

GAO Shan-rong3, ZHENG Ru4， BIAN Ming-li1

(1.Huabei Division of China Petroleum Logging Group, Renqiu 062552, 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;4.Tuha Division of China Petroleum Logging Group, Hami 838202, China)

Abstract:To solve the problems of complex reservoir lithology, mixed liquor salinity changes, complex logging response and hard distinguishable water flooded level in the W region, based on experiment data and logging data, a computational model of pore structure parameters; with production data, a corresponding interpretation criteria was established, a layer of fresh water flooded qualitative identification methods and techniques that based on pore structure parameters were formed. Practical application proved that it had good effect.

Key words:fresh water flooded； logging response； pore structure parameters； qualitative identification method

中圖分類號：P631.8+4

文獻標志碼：A

文章編號：1672-6197(2016)04-0041-03

作者簡介：王曄，男，wangye_97@163.com

收稿日期：2015-07-30