含鈣儲層流體識別方法研究

2017-04-21 02:14:17楊小磊

長江大學學報(自科版) 2017年7期

楊小磊

(中石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712)

含鈣儲層流體識別方法研究

楊小磊

(中石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712)

A油田P油層含鈣現象比較普遍，導致孔隙結構復雜、非均質性強，使得電阻率的測井響應特征難以完全反映儲層流體性質的變化，導致流體識別精度低。以巖電試驗數據為基礎，詳細分析了鈣質成份對儲層電阻率的影響；以試油資料為基礎，分流體性質開展了鈣質含量與儲層電阻率的關系研究，并求取了鈣質含量與電阻率關系函數的導數，以此量化鈣質含量對電阻率的影響。采用上述方法對電阻率進行鈣質含量校正后，建立了電阻率與自然電位的交會圖版。應用該圖版對新完鉆的15口井進行解釋，經試油驗證，解釋精度達到了88.5%，效果較好。

流體識別；深側向電阻率；導數；鈣質；校正

一個油藏在巖性、孔隙結構及地層水性質基本一致的情況下，膠結物的類別和含量會對儲層的電性特征產生重要影響，從而進一步影響儲層的流體識別[1]。A油田P油層位于A鼻狀構造和D向斜過渡的斜坡區，是松遼盆地中淺層的主要儲量區。該區儲層非均質性強，含鈣現象比較普遍。選取對儲層流體性質敏感的深側向電阻率(ρlld)和自然電位(Usp)建立油水層識別標準。由于早期試油資料少，油水層識別標準精度高，應用效果較好。隨著資料的增加，該標準的油水層識別精度僅為78.7%(圖1)。具體表現為有些儲層的電阻率相當，但流體性質卻不同，即所謂的高阻水層或油水同層。選取研究區試油層段的取心資料分析表明，在61塊巖樣中，含鈣超過5.5%的樣品占到了樣品總數的69.5%。研究區的壓汞資料也表明，當儲層含鈣后，平均喉道半徑減小，孔隙結構復雜，非均質性強，在電阻率測井響應上具有相對高的特征，是造成油水層識別精度低的主要因素。

圖1 A油田P油層早期油水層識別圖版

針對低阻油層的電阻率校正方法較多，但針對高鈣質儲層的電阻率校正目前研究較少。為此，筆者開展了相關研究，以巖電試驗數據為基礎，詳細分析了鈣質成份對電阻率的影響特征；以研究區試油和測井資料為基礎，建立了不同流體性質條件下的鈣質含量與儲層電阻率關系，并求取了鈣質含量與電阻率的關系函數的導數，以此量化鈣質含量對電阻率的影響。采用上述方法對電阻率進行鈣質含量校正后，建立了電阻率與自然電位的交會圖版。該圖版經15口井23層的試油驗證，解釋精度達到了88.5%，效果較好。

1 鈣質成分對電阻率的影響分析

1.1 鈣質成分對電阻率的宏觀影響

圖2 A油田P油層φ(Ca)與ρlld關系圖

研究區P油層儲層含鈣較為普遍，應用巖電試驗資料，采用2種方法分析鈣質對電阻率的宏觀影響。

1)鈣質含量與電阻率的關系特征。根據25口取心井61塊巖樣的碳酸鹽巖分析資料統計，鈣質體積分數(φ(Ca))大于5.5%的儲層占到了69.5%。選取了其中41塊巖樣做了巖電試驗，利用100%飽和水的巖心樣品試驗數據，繪制了φ(Ca)與ρlld的關系圖(圖2)，可以看出，當φ(Ca)低于5.5%時，鈣質對ρlld的影響并不顯著；當φ(Ca)高于5.5%時，ρlld隨著φ(Ca)的增加而增大，表明在該區間，φ(Ca)對ρlld的影響逐漸增大。

2)在孔隙度相當的情況下對比不同φ(Ca)的巖樣電阻率。為了詳細分析儲層中鈣質對巖石導電能力的影響，在孔隙度相當的情況下對比了不同φ(Ca)巖樣的電阻率。表1是7塊巖樣的巖電試驗測量成果統計表，可以看出：8號巖樣的φ(孔隙度)為17.1%，φ(sh)(泥質體積分數)為7.0%，φ(Ca)為9.2%，31號巖樣的φ為16.2%，φ(sh)為8.3%，φ(Ca)為1.7%，2塊巖樣的φ和φ(sh)相當，ρsw(飽和水巖樣電阻率)分別為18.7Ω·m和12.6Ω·m，說明φ(Ca)越高，ρsw越高；17號巖樣的φ為15.7%，φ(Ca)為11.8%，與31號相比，兩者φ和φ(sh)相當，但17號巖樣的φ(Ca)比31號高，ρsw分別為19.3Ω·m和12.6Ω·m，同樣也說明φ(Ca)越高，ρsw也越高。

表1 含鈣儲層巖樣高溫、高壓巖電測量成果表

注：K為滲透率。

1.2 鈣質成分對電阻率的微觀影響

應用研究區的壓汞資料分析儲層的微觀孔隙結構特征發現，當儲層含鈣后，平均孔喉半徑減小，孔隙結構復雜，非均質性強，在電阻率測井響應上具有相對高值的特征。在導電機理上，鈣質成分增加導致巖石物性變差，束縛水飽和度減少，從而引起巖石導電性能下降，電阻率增加[2]。

B井3號層(圖3)和C井4號層(圖4)的儲層電阻率相近，約為20.0Ω·m；自然伽馬(qAPI)反映的φ(sh)相近，約為15.5%；巖心分析孔隙度(φc)相當，約為20.0%；初期測井解釋均為油層，而試油結果表明，B井3號層日產油2.4t，與測井解釋結論一致，C井4號層日產水1.2m3，與測井解釋結果不符合。分析2個儲層的φ(Ca)和壓汞曲線表明，B井3號層φ(Ca)為3.8%，壓汞曲線反映的平均孔喉半徑為0.69μm，屬于常規儲層；而C井4號層φ(Ca)高達12.6%，壓汞曲線反映的平均孔喉半徑為 0.102μm，屬于含鈣高阻儲層，這是造成該層誤判的主要原因。因此，在對研究區的含鈣儲層進行流體性質識別時，必須先進行φ(Ca)校正，才能保證儲層流體性質判別的準確性。

圖3 B井3號層綜合解釋成果圖

圖4 C井4號層綜合解釋成果圖

2 電阻率鈣質校正方法

要將φ(Ca)對電阻率的影響進行量化，最基礎的是求準儲層φ(Ca)的多少。因此筆者先建立了φ(Ca)計算模型，再建立了φ(Ca)對電阻率影響的校正模型。

2.1 鈣質含量計算

隨著儲層φ(Ca)的增加，多條測井曲線都有敏感反應，一般情況下電阻率、密度(ρ)變大，補償中子孔隙度(φnc)、Δt和qAPI變小[3]。如何將上述變化與φ(Ca)之間建立定量計算關系，還需根據研究區的實際情況，選取合適的敏感參數。

研究區儲層巖心分析φ(Ca)與測井曲線對比分析表明，Δt、ρmsfl與φ(Ca)最為敏感。應用15口取心井35層的碳酸鹽巖分析資料，采用多元統計回歸方法建立了φ(Ca)的計算模型：

φ(Ca)=28.5901-0.3676Δt+0.1751ρmsflR=0.91

(1)

經研究區8口井26塊樣品的巖心分析結果與測井計算φ(Ca)對比表明，測井計算φ(Ca)平均絕對誤差為0.88%，精度較高，可作為該次研究的φ(Ca) 計算模型。

2.2 電阻率鈣質校正

圖5 不同流體條件下φ(Ca)與ρlld關系圖

如何建立電阻率與φ(Ca)之間的定量關系，目前研究的人較少。筆者采用對電阻率與φ(Ca)的關系函數求導的方法，得到單位φ(Ca)的電阻率變化量后，采用鈣質與儲層串聯的模型進行校正。圖5是研究區ρlld與φ(Ca)關系圖。

采用統計回歸的方法得到不同流體條件下φ(Ca)與電阻率關系式[4]：

油層ρt=9.9852e0.0672φ(Ca)

(2)

油水同層ρt=10.2000e0.0733φ(Ca)

(3)

水層ρt=9.5770e0.0634φ(Ca)

(4)

干層ρt=6.1012e0.0466φ(Ca)

(5)

式中：ρt為擬合計算的電阻率，Ω·m。

當儲層為干層時，鈣質的變化對電阻率影響較小；當儲層中含有流體時，鈣質對電阻率的影響較大。對于油層、油水同層和水層，以電阻率為變量，φ(Ca)為自變量，對式(2)～(4)進行求導：

(6)

(7)

(8)

從求導函數看，流體性質不同時，φ(Ca)對ρt的影響有所不同但差別較小。當計算φ(Ca)對ρt影響的絕對值時，是不清楚儲層的流體性質的。因此，采用對函數平均的方法，將式(6)～(8)近似統一為一個影響公式：

(9)

從式(9)可以看出，當φ(Ca)=0時，dρt/dφ(Ca) =0.675，表明極限條件下對電阻率的影響小于1，可以認為沒有影響，說明該式滿足極限條件，能較好地反映φ(Ca)對ρt的影響。當φ(Ca)增加時，采用積分方法，對鈣質與儲層串聯的模型進行校正：

圖6 A油田P油層油水層識別圖版(校正后)

(10)

式中：ρc為鈣質校正后的電阻率，Ω·m。

3 流體性質識別標準

由測井原理可知，儲層電阻率在含油時表現為明顯高值特征，含水時呈現低值特征。Usp反映儲層離子交換能力的大小，相同物性條件下儲層含油比含水時的Usp幅度差小[5]。因此，選用Usp和電阻率建立流體識別標準。利用63口井94層的試油層進行φ(Ca)計算以及電阻率校正后，采用ρc和Usp建立了研究區的油水層識別圖版(見圖6)，圖版精度達到了94.6%。

4 應用效果

應用圖6對區內15口新完鉆井進行了解釋，經23層試油資料驗證，解釋符合率達到了88.5%，較好地滿足了開發生產的需要。圖7為X井單井綜合解釋成果圖，該井4號和8號層均含鈣，經計算φ(Ca)分別為7.9%和5.6%，在圖1中均解釋為油層，而在圖6中均解釋為水層，試油資料顯示兩層分別產水3.6m3和2.4m3，圖6解釋結果與測井解釋結果相符。