應(yīng)用常規(guī)測(cè)井曲線定性識(shí)別砂泥巖水淹層

朱學(xué)娟,孔 雪

(中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程學(xué)院,山東 東營(yíng) 257000)

對(duì)于注水開發(fā)的老油田來說,最主要的工作是確定剩余油分布、挖潛剩余油潛力。盡管預(yù)測(cè)剩余油分布的方法很多,如開發(fā)地質(zhì)學(xué)方法、油藏工程方法、數(shù)值模擬方法、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析、高分辨率層序地層學(xué)方法、地震技術(shù)、微觀剩余油研究等,但測(cè)井技術(shù)可以直接通過井筒采集,獲取地層信息覆蓋面最廣,信息采樣密度最大,并且最能實(shí)時(shí)反映儲(chǔ)層條件下多種儲(chǔ)層參數(shù)的飽和度監(jiān)測(cè)技術(shù),是監(jiān)測(cè)原始含油飽和度和剩余油飽和度的重要手段[1]。油層水淹后最直接的變化是混合地層水導(dǎo)電能力和地層含油氣飽和度的變化。所以,常規(guī)測(cè)井曲線定性判斷水淹層的主要手段就是根據(jù)對(duì)混合地層水導(dǎo)電能力和含油氣飽和度反應(yīng)靈敏的電阻率測(cè)井曲線和自然電位曲線,總結(jié)這些曲線在已知水淹層的響應(yīng)特征,對(duì)這些響應(yīng)特征進(jìn)行綜合分析應(yīng)用來判別出同一區(qū)塊的其他水淹層[2]。

1 水淹層常規(guī)測(cè)井曲線特征

要對(duì)未知水淹層進(jìn)行識(shí)別,必須先對(duì)本區(qū)塊已知的水淹層進(jìn)行分析,從已知樣本中統(tǒng)計(jì)、分析、總結(jié),得出目的區(qū)塊水淹層的判別標(biāo)準(zhǔn)。所以對(duì)水淹層測(cè)井響應(yīng)特征的提取,是水淹層測(cè)井識(shí)別的關(guān)鍵。

1.1 電阻率曲線特征

儲(chǔ)層在水驅(qū)過程中,電阻率的變化情況是孔隙度、含水飽和度、原始地層水礦化度、注入水礦化度和吸水量的綜合體現(xiàn)。根據(jù)注入水性質(zhì)的不同,水淹層分為淡水水淹、地層水水淹和污水水淹,而水淹層電阻率值取決于水淹后混合地層水電阻率和水淹后的含水飽和度,所以不同水淹級(jí)別和水淹類型的水淹層電阻率曲線變化特征也不同[3]。

地層水水淹和污水水淹的地層,隨著水淹程度的加深,含油氣飽和度不斷降低,混合地層水電阻率一般不變或降低,二者總的作用效果是使儲(chǔ)層電阻率呈現(xiàn)單調(diào)遞減的特征,反映到電阻率曲線上,即水淹級(jí)別越高,電阻率越低。

淡水水淹層電阻率的變化可以分為4個(gè)階段:①注水初期,含油飽和度降低導(dǎo)致地層電阻率降低;②注水中期,淡水注入水的增加和含油飽和度的降低同時(shí)對(duì)電阻率產(chǎn)生不同影響,使地層電阻率變化緩慢;③注水中后期,含油飽和度變化不大,地層水被淡水驅(qū)替導(dǎo)電性變差,總的效果使地層電阻率升高;④注水末期,混合地層水已完全被注入水淡化,同時(shí)含油飽和度緩慢降低,導(dǎo)致地層電阻率也緩慢降低。不同水淹程度的淡水水淹層經(jīng)歷不同的階段,地層電阻率隨飽和度的變化曲線對(duì)應(yīng)著可呈現(xiàn)“L”形、“U”形和“S”形[4]。

1.1.1 電阻率數(shù)值降低

由于儲(chǔ)層物性的非均質(zhì)性,在縱向上不同層段的水淹程度會(huì)有較大差異,甚至層內(nèi)也是如此,巖性、物性相對(duì)較好的部位采出程度和水淹程度較高。含油飽和度局部降低導(dǎo)致電阻率曲線形態(tài)不飽滿,出現(xiàn)局部降低的“內(nèi)凹”形態(tài),說明了注入水指進(jìn)和突進(jìn)的現(xiàn)象。

圖1為某井段測(cè)井曲線圖,泥漿電阻率1.12 Ω·m。投產(chǎn)63～66號(hào)層,日產(chǎn)油4.9 t,日產(chǎn)水5.6 m3。64號(hào)層厚度6.5 m,中部物性較好,頂?shù)捉缑嫣帋r性、物性稍差,但頂?shù)撞侩娮杪始s為70 Ω·m,而中部電阻率明顯降低,最低為35 Ω·m,出現(xiàn)了局部降低的“內(nèi)凹”形態(tài),反映了中部突進(jìn)的水淹現(xiàn)象。

圖1 油層水淹后電阻率降低

1.1.2 電阻率數(shù)值升高

圖2為某巖心水驅(qū)油過程中電阻率隨含水飽和度變化特征,地層水礦化度為3 500 mg/L,分別利用2 500 mg/L和1 500 mg/L的驅(qū)替水模擬淡水水淹,可以看出電阻率隨著含水飽和度的增大,即水淹程度的加深分別出現(xiàn)了“U”形和“S”形的變化特征,“U”形曲線的后半段和“S”形曲線的中后段顯示隨隨著水淹程度的增加電阻率數(shù)值升高。

圖2 不同水淹程度巖石電阻率變化特征

1.2 自然電位曲線特征

自然電位曲線反應(yīng)的是泥巖背景上的儲(chǔ)集層的性質(zhì),其值主要取決于地層水礦化度與泥漿濾液礦化度的相對(duì)值,儲(chǔ)層水淹后,混合地層水導(dǎo)電性的變化必然導(dǎo)致自然電位的變化,其變化特征主要包括異常幅度的變化、自然電位基線偏移和自然電位正負(fù)異常翻轉(zhuǎn)[5]。

1.2.1 自然電位異常幅度變化

1.2.2 自然電位幅度正負(fù)偏轉(zhuǎn)

圖3 水淹層自然電位異常幅度減小

圖4 水淹層自然電位異常正負(fù)偏轉(zhuǎn)

1.2.3 自然電位基線偏移

1.3 其他常規(guī)測(cè)井曲線特征

除了引起電阻率曲線和自然電位的明顯變化,儲(chǔ)層水淹后還經(jīng)常引起自然伽馬曲線的變化。因?yàn)樵谧⑺_發(fā)過程中,注入水會(huì)沖散并溶解地層中的部分黏土礦物,而砂泥巖儲(chǔ)層中的自然放射性主要是由黏土礦物吸附的放射性物質(zhì)造成的,所以水淹會(huì)造成放射系物質(zhì)流失,導(dǎo)致GR值降低;而另一方面,被注入水沖刷的放射性物質(zhì)會(huì)在流動(dòng)過程中在某些特定的構(gòu)造部位或低滲透區(qū)域沉積下來,或被某些地層吸附,造成特定部位的放射性離子富集,從而引起GR值升高。

圖5 水淹層自然電位基線偏移

水淹后儲(chǔ)層孔隙度基本不發(fā)生或只發(fā)生很小的變化,所以密度和中子孔隙度響應(yīng)變化不明顯,而聲波時(shí)差曲線還受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響,所以在物性較好的儲(chǔ)層,由于泥質(zhì)和黏土礦物被水沖刷,會(huì)有聲波時(shí)差略有增大的現(xiàn)象。

2 曲線綜合分析識(shí)別水淹層

進(jìn)行水淹層識(shí)別需要綜合應(yīng)用多種資料,在理論研究和巖石物理試驗(yàn)分析確定水淹機(jī)理,巖性、物性、地層水性質(zhì)等確定水淹后的地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,根據(jù)以上內(nèi)容的研究確定本區(qū)塊典型水淹層在常規(guī)測(cè)井曲線上的響應(yīng)特征。對(duì)新鉆井的測(cè)井曲線進(jìn)行分析處理,找出符合典型水淹層特征的層位作為可能被水淹層的儲(chǔ)層。然后研究整體構(gòu)造和沉積特征,將這些可能水淹的儲(chǔ)層與老井中已經(jīng)投產(chǎn)或試油試采的層位進(jìn)行鄰井對(duì)比或連井剖面分析,排除在構(gòu)造或沉積特征上不可能被水淹的儲(chǔ)層。最后利用注水開發(fā)資料,分析可能的水淹層與注水層在沉積砂體展布和構(gòu)造位置上的關(guān)系,分析新井的儲(chǔ)層被注水井波及的范圍大小,確定水淹層的注入水性質(zhì),計(jì)算水淹后的混合地層水電阻率。本文只討論根據(jù)常規(guī)測(cè)井曲線進(jìn)行水淹層的定性識(shí)別,即已經(jīng)確定典型水淹層的測(cè)井響應(yīng)特征后,根據(jù)這些特征來分析新鉆井的測(cè)井曲線,確定出可能是水淹層的層位。

圖6為高97-2井水淹層識(shí)別實(shí)例。該井為1996年4月完鉆的一口生產(chǎn)井,該井與高88(注水)井、高88-2(采油)井注采對(duì)應(yīng)關(guān)系清楚。高88-2井于1990年8月完鉆,同年10月投產(chǎn)27號(hào)層,日產(chǎn)油11.6 t,已證實(shí)為典型油層。高97-2井的61號(hào)層與高88-2井27號(hào)層油層相比,在巖性及物性基本一致的情況下,電阻率明顯降低,由74 Ω·m降到28 Ω·m,而且由深淺側(cè)向的匹配關(guān)系可知,該層已經(jīng)不具備27號(hào)油層表現(xiàn)的典型減阻侵入(雙側(cè)向正差異)特征。補(bǔ)孔該層與其他老層合采,補(bǔ)孔前日產(chǎn)油3.3 t,水5.5 m3,補(bǔ)孔后日產(chǎn)水10.8 m3,無油。因此認(rèn)為61號(hào)層為水淹層。

圖6 常規(guī)曲線綜合識(shí)別水淹層實(shí)例

3 交會(huì)圖識(shí)別水淹層

交會(huì)圖是用于表示地層的測(cè)井參數(shù)或其他參數(shù)之間關(guān)系的圖形，其優(yōu)點(diǎn)是能將同一井段或同一區(qū)塊的鄰井內(nèi)所有已知水淹層的參數(shù)集中在一張圖中，比較清楚地劃分油層和水淹層的界線，從而得到水淹層的判別標(biāo)準(zhǔn)，尤其對(duì)于巖性、物性相近的地層更為有效。圖7為某區(qū)塊生產(chǎn)資料已確定的油層和水淹層的自然電位-電阻率交會(huì)圖，從圖中可以看出油層電阻率大于20 Ω·m，自然電位小于-5 mV，從交會(huì)圖中可以找出水淹層和油層的明顯界線，此界線可以作為本區(qū)塊水淹層的一項(xiàng)定性判斷依據(jù)。將未知水淹層的自然電位和地層電阻率投影在此圖中，依據(jù)此界線就可以判別儲(chǔ)層是否屬于水淹層。

圖7 交會(huì)圖法判別水淹層

4 結(jié) 論

(1)油層水淹后最直接的變化是混合地層水導(dǎo)電能力和地層含油氣飽和度的變化。所以其識(shí)別的關(guān)鍵是要找到常規(guī)測(cè)井曲線上反映油層是否水淹的標(biāo)志。一般來說,只要測(cè)井質(zhì)量可靠,油層水淹時(shí)在視電阻率和SP曲線上均會(huì)有程度不同的反映,這是識(shí)別水淹層的主要依據(jù)。當(dāng)?shù)貙訋r性和注入水礦化度變化比較大,水淹層在視電阻率和SP曲線上的特征不明顯時(shí),則應(yīng)綜合本井和鄰井其他資料對(duì)比分析與綜合判斷。

(2)油層是否水淹,關(guān)鍵是注入水能否波及到本井的油層。所以要綜合本井與鄰近開發(fā)井和注水井的注采資料,研究其在構(gòu)造位置上的相互關(guān)系、本井油層與鄰近主力吸水層是否連通,將這些資料與測(cè)井資料綜合判斷則判別的準(zhǔn)確率會(huì)大大提高。

(3)每個(gè)油田或地區(qū)有不同的地質(zhì)特征和注采開發(fā)模式及開采歷史,所以沒有完全統(tǒng)一的水淹層識(shí)別方法或模式。只能在研究理論方法和借鑒已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)自身的地質(zhì)特點(diǎn)和水淹特征,研究適合本地區(qū)水淹層識(shí)別的有利方法。