官104區塊水淹層測井識別與劃分

覃瀟 張嘯龍

摘要：隨著各大油田不斷的注水開發，儲層的水淹程度也越來越高，這給測井解釋帶來了一定的困擾。我國大港油田官104區塊經過多年的注水開發，儲層的水淹程度很高，但依舊能不斷的開采出油。研究水淹層在一些敏感測井曲線上的特征，如水淹層的自然電位特征、電阻率特征、聲波時差值特征等，這些特征為在測井曲線上能識別出水淹層提供依據。根據巖心分析資料、相滲資料、水分析資料、試油生產資料等建立適合該區塊的泥質含量模型、孔隙度模型、滲透率模型、含水飽和度模型，通過此方法對測井資料進行處理與解釋，有效的解決了水淹層測井評價的難題，提高了利用常規測井資料進行水淹層評價的精度。

關鍵詞：水淹層 ? 測井響應 ? 解釋模型 ? 資料處理與解釋

0 ?引言

官104區塊是位于滄縣的黃驊坳陷內復雜斷塊的內部斷塊之一，孔東斷裂下降盤，被斷層復雜化的背斜構造。自上而下鉆遇的地層依次為：第四系（平原組），新近系（明化鎮組、館陶組），古近系（東營組、沙河街組、孔店組），中生界。孔一段地層的沉積環境以干熱、盆緣沖積扇和沖積平原為主，自下而上的發育演化過程為：發育—鼎盛—衰退—鹽湖沉積，巖性以中—細砂巖、砂礫巖和紫紅色泥巖為主。官104斷塊是被多發育張應力形成的正斷層復雜化的背斜構造。根據斷層性質和展布方向，主要有兩組：一是北東向斷層，一是東西向斷層。官104區塊經歷了30多年的注水開發，原有注采層系的打亂、強采導致地層虧空加大，導致目前油井產量很低;目的層位已進入特高含水、高采出程度階段，并且油藏非均質性很強，層間矛盾突出，縱向上儲層動用不均衡，單層注水突進嚴重，地下油水運動規律復雜。分析和研究文獻資料，找到對水淹層敏感的參數，建立水淹層定性識別方法;以巖心分析資料、常規測井解釋曲線為基礎，建立儲層參數解釋模型，為該油田的再次開發提供支持。

1 ?水淹層測井曲線響應特征

1.1 自然電位偏移

自然電位測井應用在砂泥巖剖面中，研究井眼內自然電場中自然電位的變化，從而反映井壁的巖性。儲層水淹過程中由于注入水的注入導致混合地層水礦化度發生改變，所以自然電位曲線也會出現一定的變化特征，主要表現為自然電位基線偏移或者自然電位異常幅度發生變化。在測井綜合解釋中，“自然電位基線”（即零線）指大段泥巖對應的自然電位曲線。在注入淡水開發的砂巖油藏，識別水淹層最明顯的一個特征為自然電位基線偏移。形成這個現象的主要原因為混合地層水礦化度的降低以及層內的非均質性，尤其是層內各個部分的滲透性不同，從而引起各種電化學活動。自然電位曲線的幅度和特征主要取決于自然電場的靜自然電位SSP，而SSP主要受到混合地層水電阻率的影響，即與地層水礦化度有關。并且水淹前后地層水礦化度的比值決定著自然電位基線偏移的大小，若兩者比值越大，則自然電位基線偏移量越大，同時也表明油層的水淹程度越高。

對于水淹層的判斷，自然電位基線偏移法一般滿足以下三條規律：（1）淡水水淹時，以大段泥巖的自然電位基線為準，儲層的自然電位基線偏移向左（負方向）偏移，并且水淹程度越高，偏移程度越大;（2）邊水、底水水淹時，以大段泥巖的自然電位基線為準，儲層的自然電位基線基本無明顯變化，所以此時無法用自然電位基線偏移方法定性識別水淹層;（3）污水水淹時，以大段泥巖的自然電位基線為準，儲層的自然電位基線偏移向右（正方向）偏移，且水淹程度越高，偏移程度越大。

圖1是官104區塊某井的解釋剖面圖，從圖中可以明顯看出，井段下部泥巖的自然電位基線相對于上部自然電位基線向左偏移，故表明發生了水淹，且第五層基線比第六層基線偏移更多，則給第五層水淹程度比第六層水淹程度更高的解釋，并且解釋結論與試油生產資料相符。

1.2電阻率對比

在鉆井的過程中，通常要求保持泥漿柱的壓力要稍大于地層的壓力，這樣在壓力差的作用下，泥漿濾液向滲透層內侵入，泥漿濾液置換了滲透層孔隙空間內的原始流體而形成侵入帶，與此同時，泥漿中的泥質顆粒將附著在井壁上形成泥餅，這種現象就叫做泥漿侵入。在注水開發后期，無論是淡水水淹、地層水水淹或者污水水淹，隨著注入水的不斷注入，儲層的含水飽和度增加，儲層的水淹程度也越來越嚴重。正是由于含水飽和度的增加和含油飽和度的減小，使得儲層電阻率表現為水淹層較油層電阻率大的現象。

根據雙河油田水驅油實驗[1]測量結果表明，水淹層的電阻率Rt和含水飽和度Sw的關系表現為非線性的U型曲線或者S型曲線，其中，污水水淹層和地層水水淹層的電阻率隨含水飽和度的增加而分別有不同程度的單調遞減，而淡水水淹層電阻率則先是隨著含水飽和度的增加而降低，當含水飽和度達到一定值后，水淹層電阻率又隨著含水飽和度的增加而增加，整體呈現出一個不對稱的U型，如圖2所示。正是由于電阻率會發生變化，所以可以利用電阻率曲線識別水淹層。

1.2.1徑向電阻率對比

開發過程中，若向油層中注入水，則由于注入水的驅替作用，地層電阻率表現為RT（地層電阻率）>Ri（侵入帶電阻率）>Rxo（沖洗帶電阻率），即油層的地層電阻率RT與沖洗帶電阻率Rxo出現正幅度差;隨著注入水的推進，地層水與注入水的離子擴散、交換等作用的完成，油層的地層電阻率RT與沖洗帶電阻率Rxo之間的幅度差會逐漸減小，甚至可能出現負幅度差的現象。

如圖3是官104區塊某井段的解成果圖，其中2小層解釋為油層，徑向電阻率表現為深淺電阻率交互重疊，有較小的幅度差，且地層電阻率RT>14Ω.m;4小層解釋為弱水淹層，徑向電阻率表現為深淺電阻率為負幅度差，幅度差較大，且地層電阻率RT<10Ω.m，且解釋結論與試油生產資料相吻合。

1.2.2井間電阻率對比

電阻率下降是水淹層的共性表現，油層被水淹以后，注入水的礦化度會對地層的物性產生影響，對混合地層水的電阻率產生影響，從而導致儲層電阻率的變化。結合雙河油田注水實驗的研究，即隨著含水率的增加，淡水水淹層電阻率先升高后降低，邊水水淹或污水水淹層電阻率呈不同程度的降低。因此，運用不同時期井間電阻率對比法可以得出油層是否被水淹和水淹程度的重要結論。在J油田水淹層測井研究中[2]，前期通過淡水驅油巖心實驗證明了在高含水期時，淡水水淹的電阻率較中含水期時上升的程度很小，導致高含水期的水淹層電阻率依舊低于未被水淹的油層，如圖4所示。

在J油田水淹層研究中[2]，圖5是J油田不同時期鉆的兩口井，圖a為油層未被水淹所測的一口老井，圖b為油層已經水淹所測的一口新井，在淡水水淹的條件下，從圖中可以看出，油層水淹前，其電阻率值在200Ω.m以上，在水淹以后，電阻率在90Ω.m左右，油層的電阻率是水淹層的近兩倍，儲層電阻率值明顯下降。

1.3聲波時差曲線響應特征

聲波時差主要反映空隙大小的變化，空隙空間越大，聲波傳播速度越小，聲波時差值越大。在注水開發的過程中，隨著注入水的注入，水淹程度也越來越大，在大部分有泥質存在的儲層中，前期主要影響為泥質吸水膨脹，導致泥質的體積增大，在空隙中的泥質會因此占據空隙的空間，導致聲波時差減小。但隨著注水的繼續，水淹程度越來越強，注入水沖洗掉空隙空間的泥質，孔隙結構變好，聲波時差值增加。在J油田水淹層研究中[2]，圖6是J油田不同時期鉆的兩口井，圖a是一口老井X（油層沒有被水淹），是油層未被水淹的一口采油井，通過測井曲線可以看出，油層部分的聲波時差值為340us/m左右。圖b是該區塊X井的一口鄰井Y，是油層水淹以后所打的一口評價井，通過測井曲線可以發現，該層的聲波時差值為520us/m左右。對比兩口井的同一層位可以發現，同一層位的聲波時差值水淹層較未被水淹層位的油層聲波時差值大。

2 ?主要測井解釋模型

為了更好的研究水淹層，建立孔隙度模型、滲透率模型及含水飽和度模型是十分必要的。模型的建立需要在巖心歸位以后進行，在本次測井資料的數據處理和解釋中，根據巖心分析的孔隙度與三孔隙度測井曲線對比發現，聲波曲線和巖心分析孔隙度曲線趨勢更吻合，故此次以聲波時差曲線為依據，對巖心進行歸位。同時，建立解釋模型，需要測井數據與物性分析數據、粒度分析數據、相滲資料、壓汞資料進行分析，在測井曲線的回放后，由于所研究的官104區塊X井儲層是砂泥巖儲層，故選擇在剖面上呈現自然伽馬值相對偏小、自然電位值負異常、密度曲線值高、聲波時差值偏高的穩定井段的數據作為建模的依據，建立適合本區塊相關的解釋模型。

2.1泥質含量模型

常規測井曲線中，自然電位和自然伽馬曲線均可以反應儲層泥質含量，但因官104區塊長石含量為46%，可能影響自然伽馬曲線測井值的準確性，故本次建模采用自然電位SP計算泥質含量。

式中：為泥質含量指數;為自然電位，mV;為純泥巖段自然電位， mV;為純砂巖段自然電位， mV;為泥質含量;為希爾奇指數，新地層為3.7，老地層為2。

2.2孔隙度模型

建立孔隙度模型，需要將巖心分析孔隙度與測井孔隙度（中子、密度、聲波）數據進行單相關性分析，確定相關系數，最后選擇出相關性最好的方法作為本區塊孔隙度解釋模型。經過單相關性分析發現，巖心分析的孔隙度與聲波時差曲線的單相關性最好，如圖7所示，單相關性高達0.9，由此建立孔隙模型

式中：為孔隙度， %;AC為聲波時差值， us/m。

2.3滲透率模型

在建立滲透率模型中，考慮到孔隙度和滲透率關系密切，故用巖心分析的滲透率與計算的孔隙度建立相關性分析，結果發現，兩者的相關性較好，單相關系數高達0.9，如圖8所示，由此建立滲透率模型。

式中：K為滲透率，10-3um2;為孔隙度，%。

2.3含水飽和度模型

含水飽和度是測井資料解釋與水淹層評價的重要參數。針對砂泥巖剖面，除運用經典的Archie公式以外，很多學者也根據泥質的分布形式等建立關系或者區塊經驗公式。在本次官104區塊水淹層的測井解釋中，由于目標經過多年的注水開發生產，水淹程度高，大部分泥質被水沖刷走，泥質含量較低，故選擇經典的Archie公式來計算其含水飽和度。

式中：為含水飽和度， 小數;a、b為巖性系數;m為孔隙結構指數;n為飽和度指數;為混合地層水電阻率， Ω.m，為地層電阻率， Ω.m;為孔隙度。

3 ?應用效果

通過以上測井解釋模型對該區塊X井目的層段2685.0-2800.0m進行資料處理與解釋，解釋出該層段主要儲層為油層、水淹層及大量的水層。其中水淹層2706-2720m特征如圖9所示，并且結合現場資料顯示，鉆穿該層位的巖心直觀的顯現出水淹的跡象，且后期的生產資料顯示在該段，日產油2.8m3/d，日產水1.91 m3/d，含水率達到68.2%，可認定該層段為水淹層。應用該測井響應特征解釋出的水淹層與實際生產相符合，說明利用改方法能有效的對水淹層進行識別和劃分，該方法的應用為水淹層的定量計算打下了堅實的基礎。

4 ?結論與認識

水淹層的識別在常規的測井曲線上的表現主要是：電阻率曲線值減小、自然電位基線偏移、聲波時差值增大，利用這些特征可以快速有效的識別出水淹層。

參考文獻：

[1]段佩君.雙河油田特高含水期水淹層測井曲線響應特征[J].油氣田地面工程，2013，32（5）：19-20.

[1] DUAN Peijun. Response characteristics of logging curve of water-flooded zone in extra-high water-cut period of Shuanghe Oilfield [J]. Oil & gas field surface engineering，2013，32（5）：19-20.

[2]郭歡歡，戴家才等.井樓油田稠油水淹層常規測井響應特征研究[J].石油地質與工程，程，2015，29（2）：111-150.

[2] Guo Huanhuan， Dai Jiacai et al. Petroleum geology and engineering，2015，29（2）：111-150.