基于泥漿侵入動態模型的陣列感應測井資料在儲層流體識別中的應用

董紅

(中國石油集團測井有限公司遼河分公司，遼寧 盤錦 124011)

在石油勘探與開發中，由于泥漿濾液侵入儲層必然導致井眼周圍地層的電性發生變化，從而影響測井資料識別油氣層的精度。而實際鉆井過程中，在井眼與原狀地層壓力差的作用下，泥漿濾液會向地層深處滲透，泥漿濾液的侵入會使滲透層的徑向電阻率分布趨于復雜，直接影響電阻率的測井結果。傳統的電阻率測井侵入校正均基于靜態侵入階躍模型，認為侵入帶與原狀地層之間電阻率的變化呈階梯狀突變，且沒有考慮侵入的時間效應[1]。實際上，泥漿濾液對地層可動烴的驅替是一個多相滲流過程，地層參數的變化并非呈階梯狀突變，與泥漿浸泡時間有關[1]。同時，泥漿的性質、地層的條件不同，其徑向電阻率分布將不同。以常規砂泥巖地層為例，利用電阻率測井動態侵入響應模型，分別模擬淡水泥漿和咸水泥漿侵入條件下，不同探測深度的油水層高分辨陣列感應(HDIL)徑向電阻率曲線變化特征，總結不同泥漿性質、不同流體性質情況下，HDIL電阻率曲線數值和徑向分布變化特征；并在分析HDIL徑向電阻率分布影響因素的基礎上，通過對比模擬結果與實測測井結果，分析、確定儲層參數，為儲層流體識別提供新的思路。利用不同侵入條件下油層、水層的電阻率形態和徑向電阻率分布特征以及動態模擬確定的儲層參數結果進行儲層識別，提高了低電阻率油層和咸水泥漿侵入條件下儲層流體識別的精度。

1 泥漿侵入地層的動態模型

泥漿濾液的實際侵入過程是一個多相滲透過程，地層電阻率、地層水飽和度和地層水礦化度的徑向分布是一個與時間有關的動態過程，根據某一時刻地層水飽和度、地層水電阻率的徑向剖面分布，由Archie公式可求出該時刻的地層電阻率[1]：

(1)

式中：a、b為與巖性有關的系數，1；m為膠結指數，1；n為飽和度指數，1；ρf(r,t)、ρw(r,t) 分別為不同時刻t、不同距井眼距離r條件下的地層電阻率、地層水電阻率，Ω·m；Sw(r,t)為地層含水飽和度，1；φ為孔隙度，1。

2 HDIL徑向電阻率分布影響因素及確定方法

利用泥漿侵入地層的動態模型模擬HDIL徑向電阻率分布特征，數值模擬結果顯示：徑向電阻率分布特征與儲層的巖性、物性、含油性、厚度、地層流體和井筒泥漿性質、圍巖的厚度、電阻率、地層原始壓力、井眼壓力及地層揭開時間等因素有關[2]。對于給定層位，地層孔隙度和絕對滲透率可通過巖心分析數據與測井曲線建立相關關系進行確定；m、n、a和b可通過試驗分析確定；井眼壓力、地層原始壓力、地層溫度、地層原油黏度可利用試油資料獲得；目的層厚度、上下圍巖電阻率可直接通過測井曲線讀取；侵入時間可通過鉆時確定。因此，只有泥漿濾液礦化度、地層水礦化度、油相最大相對滲透率、水相最大相對滲透率、泥餅滲透率和地層原始水飽和度等參數不能準確確定。在確定其他參數的基礎上，通過調整泥漿濾液礦化度、地層水礦化度、油相最大相對滲透率、水相最大相對滲透率、泥餅滲透率和地層原始水飽和度參數值，當動態模擬結果與實際測量結果基本符合時，認為所模擬的參數為地層的實際參數。

3 泥漿侵入徑向電阻率分布特征

3.1 淡水泥漿侵入

選取一厚度為3m的砂泥巖地層，泥漿濾液礦化度為4600mg/L，分別選取地層水礦化度為7000、10000、12000、14000、16000、20000mg/L，模擬油層電阻率徑向變化特征。從圖1(a)、(b)中可以看出，當地層水礦化度大于14000mg/L時，在過渡帶出現電阻率低阻環帶，而隨著地層水礦化度逐漸增大，低阻環帶越來越明顯，隨著浸泡時間(ts)的增加，低阻環帶越來越小[3]；當地層水礦化度小于14000mg/L時，出現明顯低侵現象；隨著地層水礦化度逐漸減小，電阻率增大，徑向電阻率差異增大；隨著ts的增加，電阻率減小，徑向電阻率差異減小[4～6]。從圖1(a)、(c)中可以看出，相同條件下，儲層物性越好，電阻率越低，徑向電阻率差異越小。

選取一厚度為8m的砂泥巖地層，泥漿濾液礦化度為4600mg/L，分別選取地層水礦化度為7000、10000、12000、14000、16000、20000mg/L，模擬水層電阻率徑向變化特征。從圖2(a)、(b)中可以看出，徑向電阻率出現明顯高侵現象，且隨著地層水礦化度的逐漸增大，電阻率減小；隨著ts的增加，電阻率增大，徑向電阻率差異增大。從圖2(a)、(c)中可以看出，相同條件下，儲層物性越好，電阻率越低，徑向電阻率差異越小。

3.2 咸水泥漿侵入

選取一厚度為3.5m的砂泥巖地層，地層水礦化度為3600mg/L，分別選取泥漿濾液礦化度為5000、10000、20000、40000和60000mg/L，模擬油層電阻率徑向變化特征。從圖3(a)、(b)中可以看出，徑向電阻率出現明顯低侵現象，且隨著地層水礦化度的逐漸增大，電阻率減小；隨著ts的增加，電阻率減小[7～9]。從圖3(a)、(c)中可以看出，相同條件下，儲層物性越好，電阻率越低。選取一厚度為5m的砂泥巖地層，地層水礦化度為3600mg/L，分別選取泥漿濾液礦化度為5000、15000、30000、50000mg/L,模擬水層電阻率徑向變化特征。從圖4(a)、(b)中可以看出，徑向電阻率出現明顯低侵現象，且隨著地層水礦化度的逐漸增大，10、20、30in徑向探測深度的電阻率減小明顯，相對低侵現象也越明顯；隨著ts的增加，電阻率減小。從圖4(a)、(c)中可以看出，相同條件下，儲層物性越好，電阻率越低。

4 實際應用

4.1 利用徑向電阻率形態及分布特征進行流體性質識別

1)淡水泥漿侵入的低電阻率油層實例 圖5為D1井部分井段測井曲線圖，該井為砂泥巖地層，地層水礦化度為30000～35000mg/L，泥漿濾液礦化度為6000～6500mg/L，為典型的淡水泥漿侵入。由圖5可知：3#、5#、6#層(1523～1527m井段)的儲層物性基本一致；從HDIL徑向電阻率上看，6#層(1523～1527m井段)的電阻率在1.2～2Ω·m，3#、5#層的電阻率在3Ω·m左右，同時，3#層和5#層的6條電阻率曲線基本重合，而6#層(1523～1527m井段)的10、20、30in電阻率曲線增阻侵入明顯，其他電阻率曲線基本重合；從自然電位曲線上看，3#、5#層的自然電位異常幅度略小于6#層。根據研究區低電阻率油層的特點，通過綜合分析，1#～5#層為油層，6#層為水層，試油結果證明了該解釋結論的正確性。

圖1 淡水泥漿侵入油層徑向電阻率變化特征 圖2 淡水泥漿侵入水層徑向電阻率變化特征

圖3 咸水泥漿侵入油層徑向電阻率變化特征 圖4 咸水泥漿侵入水層徑向電阻率變化特征

圖5 D1井部分井段測井曲線圖

2)咸水泥漿侵入實例 圖6為X1井部分井段測井曲線圖，該井為砂泥巖地層，地層水礦化度在3500～4500mg/L，泥漿濾液礦化度為25000～30000mg/L，為典型的咸水泥漿侵入。從圖6中可以看到：8#層錄井顯示為油跡、油浸，15#、16#層錄井無顯示，三孔隙度曲線反映物性好，自然電位正異常明顯，8#層自然電位異常幅度略小于15#、16#層，8#、15#、16#層6條不同探測深度的HDIL徑向電阻率曲線都呈明顯低侵特征，但8#層與15#、16#層相比，表現為電阻率高，不同探測深度的HDIL徑向電阻率曲線徑向差異增大明顯，且曲線形態呈上凸型。通過綜合分析確定，8#層為油層、15#、16#層為水層。

4.2 利用動態模擬確定的儲層參數結果進行儲層流體識別

圖7為X2井部分井段測井曲線圖，該井為砂泥巖地層，地層水礦化度在3000～5000mg/L，泥漿濾液礦化度為14000～17000mg/L，為典型的咸水泥漿侵入。從圖7中可以看到：50#、69#層錄井顯示為油斑粉砂巖，三孔隙度曲線反映物性好，補償聲波時差較高，平均為280～330μs/m，補償密度較低，平均為2.2～2.35g/cm3，補償中子孔隙度為19%～30%，自然電位正異常明顯，反映地層物性較好；從HDIL2ft徑向電阻率分析，6條不同探測深度的HDIL徑向電阻率曲線至少有4條差異明顯，說明地層滲透性較好。通過綜合分析，初步確定50#、69#層為油層。利用測井模擬軟件進行再分析，根據動態模擬確定儲層參數結果，結果見表1，50#層為水層，69#層為油層，重新調整測井解釋結論，與實際試油結論一致。

圖6 X1井部分井段測井曲線圖

圖7 X2井的部分井段測井曲線圖

層號地層孔隙度/%泥餅滲透率/mD水相最大相對滲透率/1油相最大相對滲透率/1模擬含水飽和度/%地層水礦化度/(mg·L-1)泥漿濾液礦化度/(mg·L-1)模擬結論50#0.220.0010.20.20.85340022000水層69#0.200.0040.0290.50.57340048000油層

5 結論

1)淡水泥漿侵入時，水層地層徑向電阻率變化特征表現為高侵現象，油層當地層水礦化度與泥漿濾液礦化度之間差異較小時為低侵現象，而當差異達到一定數值時，在過渡帶出現明顯電阻率低阻環帶，具體的變化界限、徑向差異與儲層巖性、物性以及侵入時間等因素有關。

2)咸水泥漿侵入時，油、水層徑向電阻率變化特征都表現為低侵現象，油層各條電阻率曲線之間差異相對較明顯，水層10、20、30in探測深度的HDIL徑向電阻率差異較明顯，60、90、120in探測深度的HDIL徑向電阻率差異相對較小。

3)利用不同泥漿侵入條件下儲層HDIL徑向電阻率變化特征和動態數值模擬的儲層參數結果，可以有效識別儲層流體性質，提高儲層流體識別的精度。