利用飽和度反演電阻率法定量評價水淹層

王海云

(中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011)

董麗麗

(中石油遼河油田分公司歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114)

朱婉林

(中國石油集團長城鉆探工程有限公司物資分公司，北京 100101)

傅強

(中國石油集團測井有限公司生產測井中心，陜西 西安 710200)

利用飽和度反演電阻率法定量評價水淹層

王海云

(中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011)

董麗麗

(中石油遼河油田分公司歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114)

朱婉林

(中國石油集團長城鉆探工程有限公司物資分公司，北京 100101)

傅強

(中國石油集團測井有限公司生產測井中心，陜西 西安 710200)

隨著多數油田進入注水開發中后期，利用常規測井方法定量評價水淹層成為困擾測井解釋人員的難題。通過分析油層水淹中后期含油飽和度的變化，并根據巖心相關試驗資料建立產水率與驅油效率的關系，在此基礎上提出了一種新的水淹層常規評價方法——飽和度反演電阻率法。該方法采用含水飽和度公式對原始油層進行電阻率反演，將水淹后地層電阻率與反演得到的不同含油飽和度所對應的電阻率進行對比，定量劃分水淹層級別，其不受原始油層含油飽和度絕對大小和物性變化及巖性粗細的限制，是利用常規測井資料定量劃分水淹層級別的一種有效手段，在實際應用中取得了較好的效果。

水淹層；飽和度反演電阻率；驅油效率；含水飽和度

隨著我國大部分油田相繼進入勘探開發的中后期，油田開發方式也逐步向注水或注汽開發轉變，并且有數據顯示我國是世界上注水開發油田比例最高的國家之一，因此注水開發油田剩余油的評價成為油田增產、增效的重點,水淹層測井解釋也隨之成為油田開發的主要環節。雖然諸如儲層動態監測測井系列在提高油田采收率、確定吸水層位或采出程度、指示剩余油富集區方面具有十分重要的意義，但是油田進入開發階段后，考慮到經濟效益，測井一般采用單一的常規測井系列。以往測井方法基本僅是探尋水淹前、后測井曲線上的相對變化來定性評價水淹層，無法達到準確定量劃分水淹層級別的目的[1～3]。為此筆者進行了常規測井水淹層定量評價方法的研究。

1 產水率與驅油效率的關系

試驗數據表明，不同物性的巖樣，孔隙結構特征存在差異，滲透性的變化規律也存在差異，因此原始地層含油飽和度隨著物性的變化呈現不同特征[4～6]。圖1為根據相滲試驗資料建立的產水率與含水飽和度及驅油效率的關系[7]。從產水率與含水飽和度關系圖(圖1(a))上可以看出，巖樣產水率隨著含水飽和度的增加而變大，但不同物性的巖樣同一含水飽和度對應的產水率差別較大，因此無法利用含水飽和度的變化來準確評價產水率。而從產水率與驅油效率關系圖(圖1(b))上可以明顯看出，不同物性的巖樣同一驅油效率對應的產水率基本是一致的，也就是說可以利用驅油效率來有效評價產水率[8]。

驅油效率是驅替出的原油占原始含油量的百分數，即原始地層含油量和剩余含油量之差與原始地層含油量的比值：

(1)

式中：η為驅油效率，1；φ為地層孔隙度，%；So為原始地層含油飽和度，%；Sor為當前地層含油飽和度；Swi為原始地層含水飽和度，%；Swm為可動水飽和度，%；Sw為當前地層含水飽和度，%。

圖1 產水率與含水飽和度及驅油效率關系圖

當原始地層為飽含油油層時，Swm≈0，η則簡化為：

(2)

根據式(2)可推出：

(3)

根據式(3)可知，驅油效率本質反映的是地層含油飽和度的相對變化，理論上是可以利用驅油效率來有效評價水淹層的，但在實際評價中，計算驅油效率必須獲知原始含油飽和度和水淹后含油飽和度，因此無法靈活便捷地應用。

2 飽和度反演電阻率法

根據式(4)可知，含油飽和度的相對變化和驅油效率反映的實質是一致的，也就是說可以利用模擬含油飽和度的變化來反映驅油效率，從而有效評價水淹層。正是基于上述驅油效率的局限性以及水淹儲層電性特征的變化[9～11]，筆者提出了飽和度反演電阻率法。該方法直接模擬水淹前、后的含油飽和度相對變化，并采用含水飽和度公式對原始油層進行電阻率反演，將水淹后的地層電阻率與反演得到的不同含油飽和度所對應的電阻率進行對比，達到定量劃分水淹級別的目的。

假設水淹后儲層含油飽和度為原狀地層含油飽和度的x%，其所對應的電阻率值為ρx。由阿爾奇公式導出地層電阻率：

(4)

式中：ρt為地層電阻率，Ω·m；ρw為地層水電阻率，Ω·m；a、b、m、n為與巖性有關的巖電參數，1。

繼而反演出不同含油飽和度對應的電阻率：

So,x=Sox%

(5)

式中：ρt,x為含油飽和度為原始地層含油飽和度x%時的地層電阻率，Ω·m；ρml,x為含油飽和度為原始地層含油飽和度x%時的地層混合液電阻率，Ω·m；So,x為水淹層地層含油飽和度，%。

根據上述推導可知，飽和度反演電阻率法的關鍵在于阿爾奇公式的適應性和地層混合液電阻率的求取，因此該方法主要適用于普通的砂泥巖水淹地層，同時注入水和地層水混合相對比較充分，驅替過程中巖電參數、孔隙度和束縛水相對保持穩定。

根據注水量公式可知含油飽和度降低為原始地層含油飽和度x%時，地層中實際注入水量為：

φ(Sw,x-Swi)=φ(1-So,x-Swi)=φ(1-Sox%-Swi)=φ(1-x%)So

(6)

式中：Sw,x為注水后的地層含水飽和度，%。

則含油飽和度降低為原始地層x%時地層混合液等效NaCl礦化度Cmt,x為：

(7)

式中：Cmtj、Cmti分別為注入水和地層束縛水等效NaCl礦化度，mg/L。

根據Cmt,x與地層水(或地層混合液)電阻率之間的擬合關系有[12,13]：

(8)

式中：ρws為標準溫度(24℃)下地層水(或地層混合液)電阻率，Ω·m。

根據不同溫度下的變換公式可以得到相應溫度下的地層水(或地層混合液)電阻率：

(9)

式中：ρws,t為t℃下的地層水(或地層混合液)電阻率，Ω·m。

飽和度反演電阻率法的優點在于通過反演可以直接反映水淹后電阻率的直觀變化，并利用驅油效率與產水率圖版定量確定水淹層級別，克服了驅油效率評價水淹層對含油飽和度相對變化的局限。同時飽和度反演電阻率法還具有不受原始油層含油飽和度絕對大小和物性變化及巖性粗細限制的特征。

3 實際應用

按照產水率將水淹層劃分為4個級別，并結合水淹層飽和度反演電阻率和驅油效率，完善了水淹層級別劃分標準(見表1)。

表1 水淹層級別劃分標準

注：ρ95%，ρ85%，ρ70%分別為反演得到的含油飽和度為原始飽和度95%，85%，70%時所對應的電阻率。

圖2(a)為某油田H2-20井原始地層深側向電阻率及反演電阻率綜合測井曲線圖，圖2(b)為待評價井H2-20C井綜合測井曲線圖。H2-20C井第17、18、22號層與H2-20井第5、6、9號層一一對應，其中第17、18號層深側向電阻率介于ρ70%～ρ85%之間，第22號層下部電阻率小于ρ70%，第22號層上部電阻率大于ρ85%。按照完善后的水淹層級別劃分標準(表1)，應將第17、18號層解釋為中水淹層，第22號層下部解釋為強水淹層，第22號層上部解釋為弱水淹層。H2-20C井第22號層經試油日產油2.7t、日產水14.7t，含水率為84.5%；第17、18號層經試油日產油8.3t、日產水12.5t，含水率為60.1%，試油結果與解釋結論完全符合。

應用飽和度反演電阻率法對H1塊50多口加密調整井進行了水淹層級別劃分，經新投產的6井次驗證，結論符合的4井次，結論不符合的2井次，原因在于部分砂體相變較大、地層對比較差、薄互層較多以及多層合采無法統計符合率等，但整體應用效果比較好，符合率較常規方法有明顯提高。

圖2 飽和度反演電阻率法識別水淹層

井號生產井段/m常規方法解釋結論飽和度反演電阻率法解釋結論生產情況日產油/t日產水/t含水率/%生產結論H2-22C1787.4～1784.5弱水淹層弱、強水淹層2.79.778.2中水淹層H2-20C1771.4～1785.4強水淹層中水淹層3.310.576.1中水淹層H2-20C1771.4～1773.4強水淹層中水淹層2.910.177.7中水淹層H2-20C1765.9～1773.4強水淹層中水淹層5.614.672.3中水淹層H2-16C1720.4～1731.4強、中水淹層中水淹層7.821.473.3中水淹層H4-20C1747.9～1751.1中水淹層、油層強水淹層、油層4.813.073.2中水淹層

4 結論

1)含水飽和度的絕對變化在一定程度上反映了產水率的變化，但其受巖性和物性影響較大。驅油效率雖然能夠很好地反映含水率，但其計算不方便，無法在實際中靈活便捷的應用。

2)根據飽和度反演后的電阻率變化情況可以看出，在產水率相同的情況下，不同巖性、物性的地層電阻率的降低幅度是不同的，單純利用電阻率降低幅度來評價水淹層級別是不可靠的。

3)飽和度反演電阻率法可以得到不同含油飽和度相對變化所對應的電阻率，該方法不受原始油層含油飽和度絕對大小和物性變化及巖性粗細的限制，使得水淹層的識別有了定量的標準，通過實際應用效果也比較好。

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[編輯] 龔丹

2016-03-01

王海云(1981-)，男，高級工程師，現從事測井資料解釋評價與研究工作；通信作者：傅強，1410699526@qq.com。

P631.84

A

1673-1409(2017)3-0029-05

[引著格式]王海云，董麗麗，朱婉林，等.利用飽和度反演電阻率法定量評價水淹層[J].長江大學學報(自科版), 2017,14(3):29～33.