孤島油田水淹層地層水電阻率計算方法研究

劉中奇，崔琳，董婷，熊維

（中國石化勝利石油管理局測井公司，山東東營257096）

孤島油田水淹層地層水電阻率計算方法研究

劉中奇，崔琳，董婷，熊維

（中國石化勝利石油管理局測井公司，山東東營257096）

為尋找勝利油氣區孤島油田Ng組剩余油富集區，需要準確求取地層水電阻率，特別是水淹層地層水電阻率，難點在于泥漿濾液電阻率的準確求取。提出一種新的泥漿濾液電阻率確定方法——已知水層標定法。基于自然電位測井原理，用已知水層的電阻率標定井筒泥漿濾液的電阻率，用標定后的泥漿濾液電阻率應用自然電位測井求取目的層的地層水電阻率。該方法能夠比較準確地計算地層水的電阻率，對水淹層地層水電阻率的計算也非常有效。

自然電位測井；地層水電阻率；泥漿濾液電阻率；剩余油飽和度；水淹層

0 引 言

孤島油田Ng組油層經過近30年的注水開發，油層水淹嚴重，含水特高，尋找剩余油富集區尤為重要，因此需要準確求取地層水電阻率，特別是水淹層地層水電阻率。地層水電阻率的求取不僅直接影響水淹層測井解釋，而且還影響到地層剩余油飽和度的評價，以及油田的二次采油乃至三次采油。孤島油田Ng組油層先后經歷了注水－注聚－注水開發時期，地層水礦化度差異較大。這是因為不同開發時期，注入水水質（僅指地層水礦化度）不同，注入速度、注入時間及持續注入時間不同。不同區域水淹程度不同也是導致地層水礦化度差異較大的一個重要原因。盡管對不同類型的油藏的不同開發時期，人們已經總結出多種地層水電阻率的求取方法，并且這些方法在生產應用中也見到了一些效果，但其應用效果仍不盡人意。本文提出一種新的泥漿濾液電阻率確定方法——已知水層標定法。用已知水層的電阻率標定井筒泥漿濾液的電阻率，用標定后的泥漿濾液電阻率應用自然電位測井求取目的層的地層水電阻率。它能夠比較準確地計算地層水的電阻率。

1 泥質對自然電位的影響［1－2］及校正

雖然自然電位能夠準確計算地層水電阻率，但是影響自然電位的因素較多，因此必須對自然電位曲線作必要的校正。關于溫度［1］、層厚［1］、井眼［1］、地層電阻率［1，3］及過濾電位［1，3］的校正，很多資料已有介紹。對于泥質砂巖地層，影響儲集層自然電位相對幅度大小的主要因素仍然是儲集層的滲透性（即泥質含量）及泥漿濾液電阻率與地層水電阻率的比值。因此，對自然電位曲線作泥質校正是非常必要的。

對于給定的泥漿濾液電阻率與地層水電阻率，泥質含量則是影響自然電位相對幅度大小的主要因素。當地層由于泥質含量增加而由純砂巖過渡到純泥巖時，它的自然電位系數也將從擴散電位系數過渡到擴散吸附電位系數。假定地層由滲透性的純砂巖部分和非滲透性的純泥巖部分組成，在滲透性的純砂巖形成擴散電位Ed，而在非滲透性的純泥巖形成擴散吸附電位Eda。圖1是泥質砂巖及圍巖的體積模型和等效電位圖。由于擴散電位和擴散吸附電位的大小正比于它們的相對體積含量，于是在泥質砂巖儲集層產生的電位系數為

式中，k為泥質砂巖儲集層產生的電位系數；Vsh為泥質含量；kd為擴散電位系數；kda為擴散吸附電位系數。

泥質砂巖儲層產生的自然電位

式中，SP為泥質砂巖儲層產生的自然電位；Rmf為泥漿濾液電阻率；Rw為地層水電阻率。

泥質砂巖儲集層產生的自然電位的相對幅度

式中，ΔSP為泥質砂巖儲集層產生的自然電位的相對幅度。

純砂巖儲集層產生的自然電位的相對幅度

式中，ΔSP0為純砂巖儲集層產生的自然電位的相對幅度。

于是有［1，4］

式（5）是泥質砂巖儲集層產生的自然電位的相對幅度與純砂巖儲集層產生的自然電位的相對幅度的關系式。圖2是泥質砂巖儲集層自然電位的相對幅度與純砂巖儲集層自然電位的相對幅度的比值隨泥質含量變化的關系圖。依據式（5）或圖2便可對泥質砂巖的自然電位的相對幅度作泥質校正。

圖1 泥質砂巖體積模型和等效電位圖

圖2 自然電位相對幅度比值與泥質含量關系

2 水淹層地層水電阻率及泥漿濾液電阻率計算方法

2.1 水淹層地層水電阻率計算方法

對于給定的地層，作過校正的自然電位及相對幅度的大小只與泥漿濾液電阻率和地層水電阻率的比值有關。如果知道泥漿濾液的電阻率，利用自然電位測井原理就可求取地層水混合液電阻率。

（1）自然電位泥巖基線法。在泥巖處產生的自然電位為

式中，SP為當前深度砂巖附近泥巖的自然電位。

（2）自然電位砂巖值法。在砂巖處產生的自然電位為

式中，SP為當前深度砂巖的自然電位。

值得注意的是利用式（6）或式（7）時，必須對自然電位進行重新刻度。因為在測井過程中，人們只關心自然電位相對幅度的變化而忽視自然電位絕對數值。外在電場（包括工業漏電）的存在也是影響自然電位絕對數值的一個重要原因。

（3）自然電位砂泥巖相對幅度法。砂泥巖自然電位的相對幅度為

式中，ΔSP為當前深度砂泥巖自然電位相對幅度。

（4）自然電位砂泥巖相對幅度比值法。標準水層砂泥巖自然電位的相對幅度為

式中，ΔSP0為純砂巖標準水層的自然電位相對幅度；Rmf0為純砂巖標準水層處泥漿濾液電阻率；Rw0為純砂巖標準水層地層水電阻率；kt僅與溫度有關。

自然電位系數及泥漿濾液電阻率與溫度有關，因此在計算地層水電阻率（水淹層地層水電阻率）時必須對自然電位系數及泥漿濾液電阻率作溫度校正。

2.2 泥漿濾液電阻率計算方法

要準確計算地層水電阻率，首先必須正確計算泥漿濾液的電阻率。泥漿濾液電阻率的計算方法有3種［1－2］。

方法1［1］

式中，Rm18為18℃時泥漿電阻率；T為當前深度地層溫度。

方法2［5］

式中，ρm為泥漿密度。

方法3［1］

式中，T0為標準水層地層溫度；Rmf0可根據阿爾奇公式求得，亦可應用純砂巖標準水層（地層水電阻率已知）自然電位的相對幅度式（8）求得。而式（8）中的Rw0可根據阿爾奇公式求得；也可根據試油或生產時的水樣資料得到。

3 水淹層地層水電阻率計算應用效果

利用上述研究成果求取了孤島油田中一區50多口井的地層混合液電阻率，用所得地層混合液電阻率值計算剩余油飽和度。結合該地區動態資料，對這些井進行了水淹層解釋與分級評價，解釋符合率達到85%。

圖3是中13－斜檢9井應用上述方法計算的地層水電阻率計算的含水飽和度與實驗測量的巖心含水飽和度及傳統經驗地層水電阻率計算的含水飽和度的對比圖。

圖3 中13－斜檢9井3種飽和度對比圖

圖4 孤東8－24－更8井2種飽和度對比圖

圖4是孤東8－24－更8井應用上述方法計算的地層水電阻率計算的含水飽和度（Sw）與傳統經驗地層水電阻率計算的含水飽和度（Sw1）的對比圖。

4 結 論

（1）利用自然電位可準確地計算水淹層地層水電阻率，對地層剩余油飽和度進行正確評價。

（2）利用自然電位計算地層水電阻率的關鍵是求得井筒泥漿濾液電阻率。用已知水層的地層水電阻率標定水層處井筒泥漿濾液的電阻率，可準確計算井筒泥漿濾液的電阻率。

［1］ 張庚驥.電法測井［M］.北京：石油工業出版社，1984.

［2］ 劉中奇，陳營.一種確定水淹層地層水電阻率的方法［J］.測井技術，1992，16（5）：327－333.

［3］ 吳長虹，曲麗萍，王藝景，等.高含水期地層混合液電阻率的求取方法［J］.江漢石油學院學報，2000，22（4）：85－87.

［4］ 丁次乾.礦場地球物理［M］.東營：中國石油大學出版社，1984.

［5］ 曾文沖，歐陽健.測井地層分析與油氣評價［M］.北京：石油工業出版社，2001.

Computation Method of Formation Water Resistivity for Water－flooded Zones in Gudao Oilfield

LIU Zhongqi，CUI Lin，DONG Ting，XIONG Wei
（Well Logging Company，Shengli Petroleum Administration，SINOPEC，Dongying，Shandong 257096，China）

In order to find residual oil of Gudao Oilfield Ng group in Shengli oil／gas zone，formation water resistivity，especially，flooded formation water resistivity needs to be accurately calculated.It is difficult to accurately calculate mud filtrate resistivity.Proposed is a new method to determine mud filtrate resistivity——known water layer calibration method.Based on the spontaneous potential logging principle，wellbore mud filtrate resistivity is calibrated with known water resistivity.With the calibrated mud filtrate resistivity，spontaneous potential can be applied to obtain the formation water resistivity of the target layers.The new method can accurately calculate the formation water resistivity even in water－flooded zones.

spontaneous potential logging，formation water resistivity，mud filtrate resistivity，residual oil saturation，water－flooded layer

P631.84 文獻標識碼：A

2011－02－16 本文編輯 余迎）

劉正彥，男，從事射孔起爆器材研發工作。