油藏孔隙壓力的測井解釋

吳帆 徐競赟 章玉平(中海油田服務股份有限公司油田技術事業部印尼基地)

一、前言

孟格培油田是位于印度尼西亞蘇門答臘省南部的油田區塊，砂巖儲集層。經過長時間開發的油田，其自然電位隨著油田的長期注水開發而發生顯著變化。這種變化不僅在于流體的礦化度明顯減低，而且表現在層間的壓力差大幅度增加。這就使得流動電位成為自然電位曲線的主導。由于孔隙的壓力分布在橫向及縱向上具有很大的不同，進行壓力的檢測極為必要。

聲速法是上個世紀中后期主要的用測井曲線對孔隙壓力進行解釋的方法。解釋原理是從壓實情況和孔隙壓力之間的相關性而導致聲波的時差變化出發。在初步進行油田的開發時，因為儲層和孔隙壓力大都處于原始壓力周圍，所以采用聲速法進行解釋效果相對較好。不過伴隨長期持續的油田開發，儲集層間的壓差劇烈增大，而壓差的突出變化卻不能在聲速曲線上得到一定程度的反映，因此聲速法并不適用于長期注水開發后油層的孔隙壓力解釋。由于自然電位曲線可以較為精確的反映這種變化而得到廣泛的應用。從自然電位測井的原理出發，為滿足油田鉆井及開發需要，利用電纜FDT地層壓力測試技術的壓力數據解釋以獲取地層的孔隙壓力是目前主要的壓力檢測方法。

二、應用電測曲線解釋孔隙壓力

1.自然電位曲線的變化

流動電位是由于鉆井液或儲集層中的流體在壓差推動作用下在孔隙內發生流動而產生的，其流動的規律遵守毛管電動力學理論。有流體通過毛管時，由于毛管壁面對負離子的吸附作用而使流體中的負離子相對減少，因此孔隙的兩端會產生一定的電位差。而正離子會因兩端壓差的存在移動到低壓一端，所以孔隙的低壓一端與高壓一端分別富集了符號相反的離子使高壓端為負，低壓端為正，也就導致了電位差的存在。流動電位的大小和兩端壓差密切相關，由毛管流動電位原理可知，流動電位的大小隨壓差的增大而增大，相應的關系式為：

其中：Ef-流動電位（mV）；

△P-鉆井液液柱所產生的壓力減去孔隙流體壓力（MPa）；

Rm-鉆井液的電阻率大小（Ω·m）；

μ-鉆井液濾液的黏度系數；

Kf-流動電位系數

2.壓力解釋的基礎模型孔隙壓力計算的基礎數學模型的建立是將孔隙壓力Pp與鉆井液液柱所形成的壓力的差值取代上式中的壓差△P，將自然電位的總值與擴散吸附電位的差值取代上式中的Ef，整理后即得：

其中Pp-孔隙壓力（MPa）；

P1-鉆井液液柱所形成的壓力（MPa）；

E-自然電位總值（mV）

從上式可以看到，在擴散吸附電位值小于自然電位總值時，壓差為正，也即孔隙壓力值小于鉆井液液柱所形成的壓力；在兩者取相同值時，流動電位值與壓差值均為零，也即孔隙壓力值等于鉆井液液柱所形成的壓力；否則，流動電位值及壓差值均為負，也即鉆井液液柱所形成的壓力小于孔隙壓力值并會造成反向滲透。所以，只需用不包括自然電位曲線的其它曲線表示出Eda與Ef，便可求得孔隙壓力大小與壓差值。壓差的求解過程也就轉化為Eda與K Ef的求解過程。因此，自然電位的曲線形態對孔隙壓力和液柱壓力的相關性有較為準確的反映，使兩者比較的不同狀況得以區分。壓力解釋的效果在儲集層的孔隙壓力和液柱形成的壓力較為接近時達到最佳。

三、孔隙壓力系數的確定

假定ρ（g/cm3）為鉆井液的密度,D（m）為計算點的深度，Kp為孔隙的壓力系數，則△P=0.0968（ρ-Kp）。將其代入（1）式可得出：

上式為實際情況下所常用的壓力系數計算公式。

四、參數確定

通常情況下并不采用通過測出流體的礦化度及滲透率再計算而得到Eda與Kf的方法，求取方法一般是利用數理統計的方法對實際測得的壓力值進行處理。Eda與Kf的大小和流體粘度、溫度及儲層滲透率關系密切，故而可用儲層電阻率、聲速、巖石密度等參數的組合運算而將其表達出來。在儲集層流體及鉆井液的性質處在相對穩定的狀態時，按照滲透率的不同進行分組后，自然電位的異常值隨著壓差的增大而增大。從流動電位的關系式中可以看出，在壓差趨于零時，流動電位值也趨于零，此時曲線的異常值顯示為擴散吸附電位值。于是就能夠通過統計各相關曲線而獲得滲透率不同時Eda的關系式。

流動電位的系數Kf和巖石孔隙的滲透性有非常大的關系。處于泥巖附近，流動電位值趨近于0；從泥巖過渡到砂巖時，流動電位顯著增大；如果滲透率持續上升，則流動電位反而呈現降低的趨勢，這遵循毛管流動電位原理。由此規律能夠通過統計相關曲線而得出流動電位的系數Kf的關系式。

五、計算方法

在進行計算的過程中，需要利用計算機根據對應的深度值自動讀取所需的數據文件中的數據信息，然后賦予正確的數學模型及相應的重要邊界條件，在計算機完成逐點運算后便可獲得孔隙壓力曲線。

結束語

長期分層注水的開發方式大大降低了孟格培油田儲集層流體的礦化度，使擴散吸附電位發生明顯降低，而壓差增大導致流動電位變化范圍增大。采用流動電位和壓差的相互關系能夠比較準確的對砂巖儲層的孔隙壓力進行解釋。

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