油氣儲層中鹽水泥漿侵入規律研究

汪 津，鄒磊落，米興奪，王 冠

（大港油田勘探開發研究院，天津 300280）

泥漿侵入油氣儲層是一個復雜的物理過程，其侵入程度取決于鉆井泥漿柱壓力與原始地層壓力之間正壓差、地層特性、鉆井條件、泥漿特性和浸泡時間等諸多因素[1，2]。為充分認識制約泥漿侵入程度的主控因素以及侵入對油氣層的影響程度，有效指導油氣層評價，從實驗室泥漿侵入模擬試驗和現場時間推移測井試驗兩個方面入手，通過優選歧口凹陷31口/51井次代表性井、5種地層水礦化度類型、4種原油黏度、8種泥漿類型、250塊次巖樣共計890次實驗室泥漿侵入模擬及測井現場試驗，重點分析了不同類型泥漿、不同泥漿濾液/地層水電阻率、不同浸泡時間、不同儲層流體性質、不同儲層物性情況下泥漿侵入規律及測井響應特征。

1 不同類型泥漿對侵入的影響規律

泥漿對電阻率影響程度與泥漿類型有明顯關系，泥餅的滲透性對泥漿侵入起主導作用[3，4]。本次研究對選用的歧口凹陷同一區塊、同一層位不同物性級別的32塊砂巖巖心，按滲透率基本一致的原則分為兩組，一組利用普通泥漿進行浸泡，一組利用暫堵型泥漿進行浸泡；兩組泥漿除了暫堵劑以外，其他性能完全一致；測量兩種不同性能泥漿對巖樣驅替模擬泥漿侵入過程中的電阻率動態變化（見圖1）。在泥漿驅替早期，兩種泥漿類型驅替環境下，巖樣電阻率比值基本一致，反映在有效泥餅形成之前，泥漿的封堵性對侵入影響不明顯。隨著驅替時間增加，泥餅逐漸形成，泥漿的封堵性能明顯體現出來，暫堵型泥漿侵入達到平衡所需時間為普通型泥漿的0.5倍左右。從達到穩定狀態后巖樣電阻率比值來看，普通泥漿浸泡后，巖樣電阻率比值在0.35～0.76，平均比值為0.54；封堵型泥漿浸泡后，巖樣電阻率比值在0.59～0.94，平均比值為0.72；封堵型泥漿電阻率降低程度大約為普通型泥漿的0.6倍；暫堵型泥漿可有效減少泥漿侵入影響。

2 浸泡時間對侵入的影響規律

浸泡時間對儲層電阻率變化影響明顯，不同浸泡時間儲層電阻率變化規律不同，實驗室條件下飽和油、飽含水巖樣在不同泥漿濾液/地層水條件下，巖樣電阻率隨浸泡時間的變化規律（見圖2）。淡水泥漿侵入環境下，飽和水巖樣隨著浸泡時間的增加電阻率逐漸升高；對于飽和油巖樣，電性變化過程比較復雜，侵入初期階段電阻率基本不變，隨著浸泡時間增加電阻率開始降低，電阻率降低到一定程度不再降低，隨著浸泡時間的進一步增加，電阻率開始回升，甚至超過原始電阻率并逐漸至穩定不變，該電阻率降低并升高的過程稱之為低電阻率環帶，低阻環帶出現的時間早晚與物性有關，物性越好出現的時間越早。咸水泥漿侵入環境下，不論是飽和油還是飽含水巖樣，隨著浸泡時間增加，巖樣電阻率均表現為迅速降低趨勢；但電阻率降低程度和速度方面明顯存在差異。

3 侵入平衡時間與泥漿濾液/地層水電阻率、儲層物性、含油性關系

圖1 不同類型泥漿驅替過程電阻率變化圖

確定侵入達到平衡狀態所需時間對于優化測井時間極為重要[5，6]，侵入達到平衡所需時間受泥漿濾液/地層水電阻率、儲層物性、流體性質共同決定（見圖3）。泥漿濾液/地層水電阻率比值不同，侵入達到平衡時間不同，咸水泥漿侵入達到平衡的速度明顯快于淡水泥漿侵入，說明相同浸泡時間內，鹽水泥漿對儲層的影響程度要大于淡水泥漿；相同物性的油層，鹽水泥漿侵入達到平衡的速度為淡水泥漿侵入的1.5～3倍。儲層所含流體性質不同，侵入達到平衡時間不同，這一點在鹽水泥漿侵入儲層，表現更明顯；相同物性條件下，油層侵入達到平衡的速度大約為水層的1.5倍。儲層物性越好，侵入達到平衡狀態所需時間越短，侵入達到平衡所需時間與滲透率關系為：

圖2 不同浸泡時間下電阻率變化規律

圖3 平衡時間與泥漿濾液/地層水電阻率、儲層滲透率、流體性質關系圖

淡水泥漿侵入飽含水巖樣（Rmf/Rw=4.17）時，

咸水泥漿侵入飽含水巖樣（Rmf/Rw=0.356）時，

淡水泥漿侵入飽和油巖樣（Rmf/Rw=4.17）時，

咸水泥漿侵入飽和油巖樣（Rmf/Rw=0.356）時，

式中：Rmf-泥漿濾液電阻率；Rw-地層水電阻率；tw-泥漿濾液驅替達到穩態所需時間；K-巖樣滲透率；R-相關系數。

4 儲層電性變化程度與泥漿濾液電阻率、儲層流體性質關系

泥漿侵入平衡后的儲層電性變化程度主要受儲層流體性質、泥漿濾液/地層水電阻率共同控制[7]，與儲層物性的關系不是很密切（見圖4）。巖樣飽含流體性質不同，儲層電性變化程度不同，水層以泥漿濾液/地層水電阻率比值等于1為分界線，比值大于1時，侵入后電阻率增高，小于1時，侵入后電阻率降低；對于油層該比值增大到3.6左右；咸水泥漿侵入相同物性儲層條件下，油層電性變化程度大約為水層2.5倍。泥漿濾液越咸，侵入后巖樣電性變化越明顯，巖樣電阻率降低程度同泥漿濾液與地層水電阻率比值呈雙對數關系：

飽含水巖樣：

飽和油巖樣：

式中：Rt-泥漿濾液驅侵入后巖樣電阻率；Ro-原始電阻率。

圖4 儲層電性變化與流體性質、泥漿濾液電阻率關系圖

由于本次所用的實驗室模擬泥漿侵入過程所使用的巖心是小尺寸巖心，并不能完全模擬地層條件下各種變化過程；故其得到的泥漿侵入所需穩定時間和電阻率變化計算公式不能完全用于定量描述地層條件下泥漿侵入后儲層的電性變化特征，但其總體變化趨勢是沒有任何問題的。

5 結論

泥漿侵入過程所需時間長短由儲層滲透率、儲層流體性質、泥漿濾液/地層水電阻率共同控制；當儲層流體性質、泥漿濾液/地層水電阻率比值一定時，泥漿侵入過程達到穩定狀態所需要的時間與滲透率的對數呈指數關系，其關系系數與儲層流體性質、泥漿濾液/地層水電阻率比值相關。當侵入達到穩定狀態后，儲層電性變化程度主要受儲層流體性質、地層水與泥漿礦化度差異共同控制；當儲層流體性質一定時，儲層電阻率與地層水與泥漿電阻率比值呈雙對數關系。