濱里海盆地K區(qū)塊稠油油藏水淹層測(cè)井響應(yīng)研究

孟慶雨，譚成仟

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710065；3.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100000）

濱里海盆地K區(qū)塊是哈薩克斯坦稠油油藏開(kāi)發(fā)的主力油田，雖然K區(qū)塊稠油油藏開(kāi)發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)，但產(chǎn)出量很低，部分油藏受到巖性–構(gòu)造的影響，油層不發(fā)育。稠油儲(chǔ)層所含的原油黏度高，流動(dòng)阻礙大，水淹在縱向上的推進(jìn)速度比出油的速度快，造成含油飽和度值基本不變而產(chǎn)水率較高。鹽上油田在開(kāi)發(fā)初期為注蒸汽開(kāi)采，邊水和底水比較發(fā)育。注入水水淹是鹽上水淹的主要原因，邊水水淹為次要成因。拿正韻律油層水淹來(lái)說(shuō)，稀油儲(chǔ)層在水淹后原油推進(jìn)速度較快，電阻率值下降幅度較大，含油飽和度值變化較大，而稠油儲(chǔ)層在水淹后產(chǎn)水率很高，但產(chǎn)油能力低，電阻率變化并沒(méi)有稀油油藏明顯，含油飽和度較高，給剩余油的預(yù)測(cè)工作增加了一定難度。在開(kāi)發(fā)中后期，儲(chǔ)層完全被水淹，電阻率迅速下降，需要總結(jié)水淹過(guò)程中常規(guī)測(cè)井曲線的變化規(guī)律，分析測(cè)井響應(yīng)特征和鹽上稠油油藏水淹的成因并且對(duì)水淹層進(jìn)行定量解釋。

1 水淹特征研究

1.1 水淹過(guò)程中物性參數(shù)的變化

1.1.1 泥質(zhì)含量

表1列出了三口取心井未水淹和水淹后井段巖心泥質(zhì)含量和黏土礦物成分統(tǒng)計(jì)，6101井在水洗后泥質(zhì)含量由13.40%下降為12.40%，黏土礦物中的K離子在水淹前后的相對(duì)含量由47.50%將為43.20%。從表1可以看出，泥質(zhì)含量和黏土礦物相對(duì)含量只發(fā)生輕微變化，主要原因是以蒸汽吞吐方式進(jìn)行開(kāi)采，當(dāng)蒸汽進(jìn)入儲(chǔ)層并冷凝后，對(duì)儲(chǔ)層的作用是浸泡，沖刷力很小，在這種作用力下，泥質(zhì)和巖石顆粒不能被沖刷走，因此，在水淹后泥質(zhì)含量不會(huì)發(fā)生明顯變化。

表1 未水淹和水淹層段泥質(zhì)含量和黏土礦物成分統(tǒng)計(jì)

1.1.2 孔隙度、滲透率和飽和度

6102井在水洗前后孔隙度分別是26.6%～41.6%、27.3%～41.8%，滲透率平均值分別是937.8×10–3μm2、3 206.0×10–3μm2，含水飽和度平均值分別是52.0%和59.5%。從表2可以看出，平均滲透率變大，含水飽和度增加，其原因是儲(chǔ)層膠結(jié)類(lèi)型為孔隙型，其中膠結(jié)物主要以黏土礦物為主，但是填隙物含量較低。黏土礦物在注入水沖刷下被沖洗帶走，水淹后膠結(jié)程度疏松，其膠結(jié)程度也是后期高含水時(shí)期形成大孔道水竄的因素之一。水淹改善了孔隙的連通性，滲透性明顯變好，水淹過(guò)程中，含油飽和度降低，含水飽和度增加[1]。

表2 取心井未水淹和已水淹巖心物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)

1.2 水淹過(guò)程中巖電參數(shù)的變化

通過(guò)理論計(jì)算得到了注入不同礦化度淡水條件下的巖石電阻率和含水飽和度的關(guān)系。如圖1所示，在含水飽和度小于0.55時(shí)，巖石電阻率快速下降；在含水飽和度為0.55～0.60時(shí)，巖石電阻率基本維持不變；在含水飽和度大于0.60時(shí)，巖石電阻率呈上升趨勢(shì)，但其電阻率并未高于油層電阻率。

圖1 注淡水過(guò)程中巖石電阻率隨含水飽和度的變化

通過(guò)對(duì)濱里海盆地水淹前后巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比得出，濱里海盆地K區(qū)塊的水淹過(guò)程導(dǎo)致孔隙度指數(shù)減小，由原始油層的1.508減小到1.407，但是對(duì)飽和度指數(shù)的影響不大。

1.3 稠油水淹層測(cè)井曲線特征

1.3.1 正韻律油層水淹特征

在油田開(kāi)發(fā)后期，儲(chǔ)層水驅(qū)的分布與沉積旋回相對(duì)應(yīng)。正韻律油層，巖性由下至上逐漸變差，注入水先沿底部巖石粒度粗、高滲透部位推進(jìn)[1–2]，

形成孔隙較大的水竄，底部先被水淹，水淹情況也較嚴(yán)重，產(chǎn)水率上升快；上部弱水淹，油層上部往往是剩余油的富集層段，但總體開(kāi)發(fā)程度較低。其測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為：自然伽馬曲線顯示為上粗下細(xì)的正韻律特征，自然電位曲線異常幅度值變小，從圖2可以看到，自然電位曲線有時(shí)呈現(xiàn)正異常，電阻率降低，水淹程度嚴(yán)重，在曲線幅度降低的同時(shí)，曲線形態(tài)變得更加光滑。

圖2 356井正韻律油層水淹特征

1.3.2 反韻律油層水淹特征

反韻律油層巖性上粗下細(xì)，水洗先從儲(chǔ)層頂部開(kāi)始。水洗程度較強(qiáng)，受到毛細(xì)管力和重力的雙重影響[2]，縱向上水洗推進(jìn)較慢。油層底部巖性較細(xì)，孔隙和滲透率都比較小，水洗程度呈現(xiàn)明顯的自上而下由強(qiáng)變?nèi)酰詈筅呌诰鶆蛩汀＿@種類(lèi)型的水淹層產(chǎn)水率上升慢，開(kāi)發(fā)效果較好，地層水礦化度減小。反韻律油層水淹測(cè)井響應(yīng)的特征是頂部高滲段的電阻率明顯降低（圖3）。

圖3 64020井反韻律油層水淹特征

1.3.3 復(fù)合韻律油層水淹特征

復(fù)合型韻律油層屬于多次沉積旋回疊加而成的互層[3]，介于正韻律和反韻律水淹之間；儲(chǔ)層厚度大，層內(nèi)具有多個(gè)巖性隔夾層，而隔夾層的存在和分布位置會(huì)影響油水運(yùn)動(dòng)和水淹程度。復(fù)合韻律水淹層也分為復(fù)合正韻律和復(fù)合反韻律[1–3]。其中復(fù)合正韻律在縱向上表現(xiàn)為由多個(gè)正韻律段組合而成[4]，有薄夾層、低滲透層、或不同巖性、滲透性突變接觸面，總體上表現(xiàn)為上細(xì)下粗；復(fù)合反韻律縱向上表現(xiàn)為多個(gè)反韻律組合而成，與復(fù)合正韻律特征相反，總體上粗下細(xì)，中間同樣存在不同的夾層和巖性接觸面[5–6]。復(fù)合型水淹油藏形成的水淹程度極不均勻，巖性顆粒粗，物性好的層段，水淹強(qiáng)度高[7–8]；而巖性顆粒細(xì)，物性較差層段多呈現(xiàn)為弱水淹，注入水影響波及面積小。

2 水淹層評(píng)價(jià)

2.1 水淹層定性識(shí)別

由于部分井聲波時(shí)差曲線幅度異常，不建議使用聲波時(shí)差和其他曲線結(jié)合來(lái)識(shí)別水淹層。根據(jù)濱里海盆地K區(qū)塊的油藏儲(chǔ)層特征和水淹特征，結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料的定性判別，提出了電阻率和孔隙度曲線（RHOB）重疊法與自然電位和深淺側(cè)向電阻率相結(jié)合的方法。

2.1.1RHOB重疊法

研究區(qū)地質(zhì)條件特殊，鹽上層系稠油埋藏較淺，砂體疏松，油層厚度較薄；井眼雖然有垮塌現(xiàn)象，但密度曲線、自然電位曲線、電阻率曲線響應(yīng)較好。處理300口井發(fā)現(xiàn)，測(cè)井響應(yīng)曲線能反映研究區(qū)的水淹情況，利用電阻率曲線和孔隙度曲線的重疊區(qū)域來(lái)定性識(shí)別水淹層是可行的。通過(guò)水淹后電阻率曲線形態(tài)變化可以看出（圖4），水淹層重疊區(qū)域面積減小并且明顯向左偏移。初期投產(chǎn)時(shí)，日產(chǎn)水量為11.0 m3左右，日產(chǎn)油僅為2.5 m3，含油少量，證實(shí)為水淹層。

圖4 68358井電阻率與孔隙度曲線重疊法

2.1.2 自然電位與深淺側(cè)向電阻率結(jié)合法

油層水淹后，水淹部位增加了導(dǎo)電性，導(dǎo)致電阻率和礦化度降低[6]，會(huì)引起自然電位基線的偏移。偏移距離的大小取決于水淹前后地層水礦化度比值的大小[7–9]，如果比值較大，則水淹程度較高，當(dāng)自然電位基線偏移不明顯時(shí)需要結(jié)合沉積韻律的特征，再通過(guò)雙側(cè)向電阻率來(lái)定性識(shí)別水淹層。如在正韻律沉積地層中，巖性屬于上細(xì)下粗，水淹先從底部開(kāi)始，水洗程度明顯大于頂部，邊水推進(jìn)迅速，此時(shí)若泥巖基線偏移不明顯，可結(jié)合雙側(cè)向電阻率對(duì)重疊部分的曲線進(jìn)行分析來(lái)定性識(shí)別（圖5）。

圖5 64097井自然電位與深淺側(cè)向電阻率結(jié)合法

2.2 水淹層定量解釋

水淹層定量解釋的參數(shù)均來(lái)自于濱里海盆地鹽上K區(qū)塊的300口井。泥質(zhì)含量的計(jì)算與地層有效孔隙度、滲透率、含水飽和度和束縛水飽和度等儲(chǔ)層參數(shù)均有密切聯(lián)系。其計(jì)算方法很多，此次實(shí)驗(yàn)中主要采用GR計(jì)算泥質(zhì)含量。

式中：ΔGR為自然伽馬相對(duì)值，API；GRmax為自然伽馬最大值，API；GRmin為自然伽馬最小值，API；GR為自然伽馬測(cè)井值，API；Vsh為泥質(zhì)含量，小數(shù)，鹽上稠油水淹層的泥質(zhì)含量計(jì)算值為51.53%。

根據(jù)該油田的測(cè)井曲線，孔隙度利用聲波時(shí)差曲線計(jì)算，經(jīng)多元回歸，得到下列關(guān)系式：

式中：φ為有效孔隙度，%；DT為聲波時(shí)差測(cè)井值，us/m。孔隙度計(jì)算值為22.36%。

單井水淹層的定量評(píng)價(jià)主要是以含水飽和度的計(jì)算來(lái)完成。對(duì)于K區(qū)塊儲(chǔ)層參數(shù)的計(jì)算及水淹層定量評(píng)價(jià)，除了應(yīng)用以體積模型為基礎(chǔ)的測(cè)井響應(yīng)方程、阿爾奇公式和其他理論方法之外，還要結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料、射孔和試油資料來(lái)分析。研究區(qū)為鹽上層系，鹽上稠油油藏地質(zhì)資料分析表明，鹽上儲(chǔ)層屬于高孔高滲的泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層，多為巖性–構(gòu)造控制的帶邊水的淺層砂巖普通稠油油藏，適合建立砂巖儲(chǔ)層的解釋模型，可以用阿爾奇公式來(lái)計(jì)算剩余油飽和度。利用電阻率曲線和孔隙度曲線來(lái)輔助阿爾奇公式的計(jì)算[10–12]。

水淹后的自然電位表達(dá)式為：

式中：SSP為目的層段自然電位異常幅度值單位，mv；K為自然電位系數(shù)；Rmf為泥漿濾液電阻率，Ω；Rw為地層水電阻率，Ω；Rwz為混合液電阻率，Ω；SP為自然電位測(cè)井讀數(shù)，mv；tR為地層電阻率，Ω；Sw為含水飽和度，%；m為孔隙度指數(shù)；n為飽和度指數(shù)；a、b分別為與巖性和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；T為地層溫度，℃。計(jì)算混合液電阻率用式（8）。

根據(jù)試油水分析資料顯示，地層水電阻率是地層條件下的水電阻率：0.25～0.40 Ω。根據(jù)巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果，巖電參數(shù)為m=1.848，n=1.947，a=0.648，b=0.961，將參數(shù)代入阿爾奇公式計(jì)算得出鹽上層系水淹層含水飽和度為49.02%。所有計(jì)算得出的泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度、初期試油資料均與測(cè)井解釋模型相符合。

3 應(yīng)用實(shí)例

將儲(chǔ)層參數(shù)定量解釋方法應(yīng)用到300口井中，定量解釋參數(shù)與投產(chǎn)層段的試油數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料顯示，64102井的含水率為44%，測(cè)井解釋得出的產(chǎn)水率為43.25%，符合中水淹層特征（表3），說(shuō)明測(cè)井解釋結(jié)果與實(shí)際資料相吻合，可以利用二次解釋結(jié)果提高投產(chǎn)井射孔效率，精確避開(kāi)強(qiáng)水淹層段。

表3 IV區(qū)塊64102井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

（1）水淹過(guò)程中，泥質(zhì)含量并未發(fā)生明顯變化，孔隙連通性變好，含水飽和度增加，滲透性增強(qiáng)；注入水水淹過(guò)程中，雙側(cè)向電阻率的響應(yīng)最為靈敏。在泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層中，自然電位曲線和聲波時(shí)差曲線基本不隨水淹發(fā)生明顯變化。

（2）水驅(qū)過(guò)程中，均質(zhì)油層和正韻律油層同樣都是底部水淹，但正韻律油層底部水淹較為嚴(yán)重，上部為剩余油富集層段；反韻律油層頂部先水淹而后趨于均勻水淹；復(fù)合韻律油層呈現(xiàn)多段水淹的特點(diǎn)，高滲透段水淹嚴(yán)重，低滲透部位水淹相對(duì)較弱，剩余油主要富集在相對(duì)低滲部位。

（3）電阻率和孔隙度曲線重疊法與自然電位曲線和深淺側(cè)向電阻率結(jié)合進(jìn)行水淹層定性識(shí)別，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。