中東Z油田低阻碳酸鹽巖儲層泥漿侵入校正方法

司馬立強，周基恒，張鳳生，任宇翔，房國慶

(1.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500;2.重慶測井公司，重慶 江北區(qū) 400021;3.中油測井有限公司，陜西 西安 710021;4.中油青海油田分公司，青海 花土溝 816400)

引 言

中東地區(qū)Z油田在鉆井開發(fā)過程中采用了不同礦化度的鉆井液，且在測井前有1～4 d儲層處于泥漿浸泡狀態(tài)，泥漿侵入影響了雙側(cè)向測井視電阻率值，很難準確反映地層流體的響應(yīng)特征。因此消除不同性質(zhì)泥漿侵入的影響，對地層流體識別具有重要意義。

目前國內(nèi)外解決鹽水泥漿井常規(guī)測井解釋的方法有3種［1－2］:①針對電阻率曲線，采用各種數(shù)學(xué)方法進行侵入校正，從而得到地層真電阻率和泥漿侵入深度，該方法可以將井眼影響、層厚影響與侵入影響同時校正;②時間推移測井，但該方法在只有1次電阻率測井的勘探井中無法得到應(yīng)用;③利用侵入后儲層剩余油氣測井曲線的信息來處理和解釋。本文選用數(shù)學(xué)方法進行電阻率侵入校正。

1 工區(qū)侵入概述

1.1 儲層地質(zhì)特征

中東Z油氣田儲層具有以下特點［3］:儲層的總孔隙度較高，但孔隙孔徑以微孔、小孔為主，大部孔隙為無效孔隙，故基質(zhì)滲透率很低，屬于基質(zhì)高孔低滲儲層;地層束縛水飽和度較高，油層含油飽和度下限為20%，水層含油飽和度上限為5%。地層水礦化度很高，油、水層的電阻率為1～3 Ω·m，屬于低阻碳酸鹽巖儲集層。

Z油田部分井在相同條件下，由于受不同泥漿電阻率的侵入影響，導(dǎo)致部分油層段視電阻率出現(xiàn)“特低阻”的情況，甚至低于相鄰井相同層位的水層電阻率，雙側(cè)向曲線無法正常地反映地層流體特征［4］。本文以Z油田西南區(qū)2口相鄰的井 Z－454H、Z－460H為研究對象，這2口井的泥漿性質(zhì)不同，Z－454H為鹽水泥漿鉆井，泥漿電阻率在0.1 Ω·m以下;Z－460H為淡水泥漿鉆井，泥漿電阻率均在0.3 Ω·m以上。從2口井的深側(cè)向電阻率特征來看，Z－454H油層電阻率小于Z－460H水層電阻率，為工區(qū)典型的相鄰井相同層位油層電阻率接近或低于水層的案例，相鄰井的油、水層沒有一個統(tǒng)一電阻率標準，為電阻率識別流體和飽和度參數(shù)定量計算造成了很大障礙，需進行泥漿侵入校正。

1.2 侵入深度研究

本次研究采用譚氏方法［5］對工區(qū)侵入深度進行計算:該方法認為對側(cè)向測井來說，泥漿侵入校正僅取決于雙側(cè)向測井電極系數(shù)的大小和所測量地層的理論電阻率高低，提出了只用深、淺雙側(cè)向理論電阻率求解侵入帶直徑。進行雙側(cè)向測井泥漿侵入校正的方法如下。

地層理論電阻率值Ri計算:

估算侵入帶直徑:

式中:Kd、Ks為深、淺側(cè)向測井電極系數(shù)，按照工區(qū)測井儀器型號，分別取Kd=0.89、Ks=1.45;Di為泥漿侵入帶直徑，mm;Do為實測井徑，mm;Rd、Rs分別為深、淺側(cè)向電阻率，Ω·m;Ri為地層理論電阻率值，Ω·m。

根據(jù)式(1)、(2)，每口井可以得到一條侵入深度曲線 Di(圖1、2)，由圖1、2可以看出 Z－454H井和Z－460H井侵入深度均為2～3 m，部分層段侵入較深。由此可見，2口井儲層侵入帶內(nèi)流體均被泥漿濾液沖刷驅(qū)替，而原狀地層帶部分受影響。

2 校正思路

地層導(dǎo)電的控制因素有2個:①地層含油氣泥質(zhì)灰?guī)r導(dǎo)電(理想模型)，主要受到泥質(zhì)含量、泥質(zhì)電阻率、孔隙度、含水飽和度、地層水電阻率及巖電參數(shù)等參數(shù)的控制;②理想模型與實際巖石非均質(zhì)性與孔隙結(jié)構(gòu)的附加校正系數(shù)，這里用Kwirr表示。得到深、淺電阻率理論計算函數(shù)。

深側(cè)向:

圖1 Z－454H侵入深度計算

圖2 Z－460H侵入深度計算

淺側(cè)向:

式中:Vsh為泥質(zhì)含量，%;Rsh為泥質(zhì)電阻率，Ω·m;a、b、m、n為巖電參數(shù)，這些參數(shù)均使用研究區(qū)評價井均值;φ為孔隙度，%，通過三孔隙度曲線計算得到;Sw為含水飽和度，%，通過鉆井液類型和雙側(cè)向電阻率資料綜合選擇;Rxo為地層沖洗帶電阻率，Ω·m;Rwxo為地層沖洗帶內(nèi)地層水電阻率，Ω·m;而附加校正系數(shù)Kwirr可以由沖洗帶電阻率計算公式得到:)

之所以選用沖洗帶電阻率數(shù)據(jù)計算附加校正系數(shù)Kwirr，而不選用原深側(cè)向電阻率數(shù)據(jù)，是由于原狀地層的地層水為混合流體，無法準確確定其地層水電阻率，而沖洗帶由于泥漿濾液驅(qū)替作用，可以推斷沖洗帶內(nèi)地層水電阻率Rwxo即為該深度對應(yīng)的泥漿濾液電阻率值Rmf。

3 校正模型建立

根據(jù)三水巖石物理模型［6－7］，將地層等價為巖石骨架、可動地層水、黏土束縛水、分散黏土顆粒、微孔隙束縛水、油氣導(dǎo)電等6個單元并聯(lián)的導(dǎo)電系統(tǒng)，且這個導(dǎo)電系統(tǒng)中，對地層有3個理想模型約束:①將純巖石骨架和可動地層水、微孔隙束縛水、油氣視為一個新的純含油水灰?guī)r模型，其電阻率是隨著骨架孔隙度、骨架內(nèi)流體電阻率、含水飽和度變化而變化，由侵入深度計算可得:沖洗帶巖石中地層水完全由泥漿濾液替代，原狀地層帶為地層水與泥漿濾液混合液體;②泥質(zhì)的電阻率受到泥質(zhì)含量及黏土束縛水、黏土顆?？刂?③每口井不同深度的儲集層具有該深度地層特有的巖石附加校正系數(shù)Kwirr，且不會隨環(huán)境變化而變化。

地層導(dǎo)電是由于泥質(zhì)和純灰?guī)r并聯(lián)導(dǎo)電所致，由導(dǎo)電原理得出:

式中:rsh、rw、rlime分別為泥質(zhì)的電導(dǎo)率、地層水的電導(dǎo)率、含水灰?guī)r電導(dǎo)率，s。

式中:R、Rsh、Rw、Rlime分別為地層電阻率、泥質(zhì)電阻率、原狀地層水電阻率、含水灰?guī)r電阻率，Ω·m。

對于由純灰?guī)r、地層水和油氣組成的模型，將其視為含油水純灰?guī)r巖石模型［8］，則可應(yīng)用阿爾奇公式:

式中:φl、Sw分別為純灰?guī)r孔隙度、含水飽和度，%。

將式(9)代入式(7)可得到電阻率關(guān)系式:

通過推導(dǎo)可知，層狀泥質(zhì)灰?guī)r總孔隙度φ與純灰?guī)r孔隙度φl的關(guān)系為φl=(1－Vsh)φ，于是將φl帶入(10)式中可得:

故地層沖洗帶電阻率理論公式為:

式中:Rmf為泥漿濾液電阻率，Ω·m;Swxo為沖洗帶含水飽和度，%。

即得到巖石結(jié)構(gòu)校正系數(shù):

最終得到原狀地層電阻率理論公式:

式中:Rt為還原后地層深側(cè)向視電阻率，Ω·m。

4 校正參數(shù)確定

4.1 泥漿濾液電阻率

根據(jù)區(qū)塊6口井的鉆井資料中的泥漿電阻率、泥漿濾液電阻率數(shù)據(jù)，利用兩者數(shù)據(jù)交會，可得到由泥漿電阻率Rm求取泥漿濾液電阻率Rmf的經(jīng)驗公式。

式中:Rm為泥漿電阻率，Ω·m。

4.2 Sw、Vsh、Rsh、Φ、Rw 確定

工區(qū)內(nèi)泥質(zhì)含量、地層水電阻率、巖電參數(shù)均變化不大，故可用工區(qū)經(jīng)驗值，Vsh取10%;Rsh取5 Ω·m;a=1.49，b=1.02，m=1.93，n=1.9;Rw取0.06 Ω·m;孔隙度φ通過三孔隙度曲線計算所得;沖洗帶含水飽和度Swxo由于泥漿濾液沖刷作用，取Swxo=99%;在原狀地層帶Sw取值方面，結(jié)合相滲資料和曲線對比，分別按照表1取值。

表1 深側(cè)向計算公式含水飽和度取值

5 處理實例

應(yīng)用上述方法，對Z油田Z－454H井和Z－460H井的電阻率曲線進行了電阻率校正處理，并應(yīng)用校正前后的數(shù)據(jù)與實際試油數(shù)據(jù)做對比。結(jié)果表明:利用校正后的電阻率值在交會圖應(yīng)用時能夠很好地區(qū)分油水層。

圖3為Z－454H井電阻率測井曲線經(jīng)泥漿侵入校正后1430～1570 m深度段效果圖，通過試油測試得到，日產(chǎn)油為198 t/d，日產(chǎn)水為20 t/d，含水率為12%，試油結(jié)論為油層。圖3中第3道淺紫色曲線為泥漿電阻率曲線，曲線讀值穩(wěn)定在0.05 Ω·m，深藍色曲線為校正后深側(cè)向電阻率曲線。從圖3可以看出，校正后的深側(cè)向電阻率曲線與淺側(cè)向電阻率曲線呈正差異，判定為油層，與試油結(jié)論相符。

圖3 Z－454H電阻率校正成果圖

表2為利用校正前后電阻率數(shù)據(jù)計算(阿爾奇公式)所得含油飽和度對比表。由表2可知，校正后的電阻率更能有效反映儲層含油性。

表2 校正后儲集層電阻率平均值對比

6 結(jié)論

通過建立的泥漿侵入校正模型，對研究區(qū)測有泥漿電阻率曲線的新井進行了泥漿侵入校正，校正后的電阻率曲線對于流體識別效果較好。經(jīng)過巖心分析數(shù)據(jù)標定后，可以用校正后的電阻率準確計算儲層的含水飽和度。

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