基于水驅油實驗的飽和烴錄井水淹層評價方法

宋延杰 侯 琳 何 旭 沈曉燕 胡慧婷

1.東北石油大學地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318；2.非常規油氣成藏與開發省部共建國家重點實驗室培育基地， 黑龍江 大慶 163318；3.中石化江蘇油田分公司采油一廠， 江蘇 揚州 225007

基于水驅油實驗的飽和烴錄井水淹層評價方法

宋延杰1,2侯 琳1,2何 旭3沈曉燕3胡慧婷1

1.東北石油大學地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318；2.非常規油氣成藏與開發省部共建國家重點實驗室培育基地， 黑龍江 大慶 163318；3.中石化江蘇油田分公司采油一廠， 江蘇 揚州 225007

飽和烴錄井取得的飽和烴參數資料不受地層水礦化度的影響,受儲層非均質性的影響較小,可較為直觀、準確地判斷油層水淹程度。江蘇油田G區塊經多年注水開發,已進入高含水階段,水淹層評價已成為當務之急。通過對采用該區塊天然巖心制備的28塊不同產水率巖心樣品飽和烴錄井水驅油巖心實驗取得的飽和烴參數分析知:隨產水率的升高,飽和烴圖譜峰型整體損失由正態分布逐漸變為平頭峰；飽和烴總面積參數As呈下降趨勢,CPr+Ph、CPr/CnC17參數呈上升趨勢,且規律明顯。在此基礎上,優選出CPr/CnC17、CPr+Ph和總面積作為該區塊水淹敏感參數,利用試油及已投產井井壁取心分析資料,建立了CPr/CnC17-總面積和CPr+Ph-總面積水淹層定性識別圖版。經實際井驗證,圖版判定結果與試油結果相符。

飽和烴；水驅油巖心實驗；水淹層；敏感參數；圖版

0 前言

江蘇油田G區塊經過近30年的注水開發,已進入高含水階段,但各類儲層動用狀況存在很大差異,故水淹層評價已成為當務之急。與測井技術相比,錄井技術以地層巖樣分析為基礎,不受地層水礦化度的影響,受層厚及儲層非均質性的影響也較小。在獲取儲層巖性、物性、含油性信息等方面,手段直接,對于定性判別油層水淹級別和復雜油氣水層方面有著明顯的優勢[1-3]。

近年來,在飽和烴錄井水淹層評價方面,前人已做過大量研究。2003年,劉明通過分析氣相色譜的原始波形數據,繪制了以碳數為橫坐標,以質量分數為縱坐標的飽和烴分布曲線圖,并用二次函數和概率函數對圖形進行分段擬合,得到二次函數系數和概率函數系數,并利用其建立評價解釋圖版,對油水層進行定性識別[4]。2006年,吳欣松等人在系統分析各氣相色譜參數的地質意義及其與油層水洗關系的基礎上,優選出CPr/CnC17、CPh/CnC18、∑CnC21-/∑CnC22+、(CnC21+CnC22)/(CnC28+CnC29)等評價參數,并采用交會圖技術建立了不同級別水洗油層的定性判別標準[5]。2007年,韓濤通過研究飽和烴圖譜峰型、峰值的損失幅度隨水淹程度的變化特征,利用CPr/CnC17與∑CnC21-/∑CnC22+兩項參數建立圖版,定性評價油層水淹程度[6]。2008年,趙晨穎通過開展模擬水驅油實驗,研究氣相色譜分析資料隨含水率上升的變化規律,探討水淹層飽和烴分析參數的響應特征,為建立水淹層氣相色譜評價方法奠定理論基礎[7]。2012年,李芳、鄒筱春通過對飽和烴氣相色譜錄井Pr、Ph分析參數、譜圖形態特征的研究,建立了潛江組飽和烴氣相色譜Ph值與孔隙度交會圖板,應用氣相色譜譜圖形態特征及Ph參數進行油水層的判別,在實際應用中取得了較好的效果[8]。2014年,向斌等人通過對不同輕質油儲集層樣品CPr/CnC17、CPh/CnC18、OEP等飽和烴特征評價參數的統計,結合不同儲集層譜圖特征,對照試油結果,建立了適用于研究區的不同輕質油儲集層的綜合解釋評價標準[9]。

目前飽和烴氣相色譜錄井技術已廣泛應用于水淹層識別,但至今還沒有一種適用于本研究區儲層特征的飽和烴錄井水淹層評價方法。本文基于江蘇油田G區塊的儲層特征,開展模擬水驅油實驗,研究分析飽和烴錄井參數隨產水率上升的變化規律,提取和優選出水淹層敏感性參數,并利用研究區試油井井壁取心數據建立水淹層定性識別圖版,給出了一種適用于本研究區的基于水驅油巖心實驗的飽和烴錄井水淹層評價方法。

1 飽和烴錄井水淹層巖樣實驗設計

本文針對G區塊進行巖心實驗設計,按不同孔隙度范圍設計4組巖心,每組設計巖心7塊,每組樣品孔隙度接近,共設計鉆取巖心28塊,設計的巖樣實驗流程見圖1。實驗步驟如下:

圖1 巖樣實驗設計流程圖

2)按上述實驗設計鉆取28塊巖樣,樣品長度40～45mm,直徑25mm,對巖樣進行洗油、洗鹽、烘干等預處理,測量巖樣孔隙度、空氣滲透率。

3)抽空飽和礦化度為8 000mg/L的地層水；用密度為0.833g/cm3的原油進行油驅水,制備純油層巖心樣品；穩態法注入不同比例的礦化度為4 000mg/L的地層水和原油,制備不同產水率的巖樣。

4)對不同產水率的樣品進行飽和烴氣相色譜測量。

2 飽和烴錄井實驗響應特征分析

2.1 不同產水率的飽和烴圖譜特征

a)Fw=5

b)Fw=35

c)Fw=75

d)Fw=95圖2 水驅油實驗第三組巖樣不同產水率飽和烴圖譜

飽和烴氣相色譜分析得到巖樣中nC12～nC38的正構烷烴譜圖,未經水洗的油層特征表現為正構烷烴含量較高,碳數范圍較寬,峰型呈正態分布。而油層水淹后,注入水對原油的驅替導致含油飽和度降低,長時間的氧化菌解作用導致原油性質變差,反映在色譜圖上,是峰型不再呈正態分布,而是出現不規律變化,如尖刺狀、山字型等,峰值也有所下降。峰型的變化形態及幅度能夠反映油層的水淹程度[10-12]。

圖3 不同產水率巖樣各組分響應值的變化趨勢圖

圖4 不同產水率巖樣各組分面積的變化趨勢圖

2.2 水淹敏感性參數提取與優選

依據飽和烴的物理化學性質及烴類的主要控制及影響因素,分別定義了峰高參數、面積參數、百分含量、比值參數4類參數。利用4組巖心實驗數據對上述參數進行水淹敏感性參數分析。圖5～8分別給出了各類參數隨產水率變化關系圖。由圖中可知,隨產水率升高,面積類參數中,各組分面積均有所降低,總峰面積值降低趨勢最為明顯；主峰碳響應值有下降趨勢；濃度類參數中,姥鮫烷和植烷的濃度之和CPr+Ph有上升趨勢；比值類參數中,姥鮫烷與正構碳十七的比值(CPr/CnC17)上升趨勢較明顯。理論分析表明,隨產水率增加,注入水對原油的驅替導致含油飽和度降低,因此總面積參數呈下降趨勢,而姥鮫烷和植烷穩定性強于正構烷烴,其濃度隨產水率的升高呈上升趨勢,實驗結論與理論分析相符,故對于該區塊儲層,能較好地反映產水率變化的飽和烴參數為總面積、CPr+Ph、CPr/CnC17參數。

圖5 巖心實驗樣品面積類參數隨產水率變化

圖6 巖心實驗樣品峰高類參數隨產水率變化

圖7 巖心實驗樣品濃度類參數隨產水率變化

圖8 巖心實驗樣品比值類參數隨產水率變化

圖9 不同產水率范圍巖樣CPr/CnC17與總面積交會圖

圖10 不同產水率范圍巖樣CPr+Ph與總面積交會圖

3 G區塊飽和烴錄井水淹層評價

圖11 CPr/CnC17-總面積圖版

圖12 CPr+Ph-總面積圖版

表1G區塊飽和烴水淹級別劃分標準

水淹級別CPr/CnC17-總面積圖版CPr+Ph-總面積圖版未/弱水淹總面積≥50×10mV·s且CPr/CnC17<0425總面積≥50×10mV·s且CPr+Ph≤59中水淹總面積≥50×10mV·s且CPr/CnC17≥0425總面積≥50×10mV·s且CPr+Ph>59強水淹總面積<50×10mV·s總面積<50×10mV·s

4 應用實例

利用本文給出的飽和烴錄井水淹層識別圖版對江蘇油田G區塊的X1和X2井進行了水淹層識別,并將解釋結果與試油結論進行對比。

圖13給出了X1井的測井曲線圖,其中，GR為自然伽馬曲線，SP為自然電位曲線，CAL為井徑曲線，AC為聲波時差曲線，RFOC為八側向電阻率曲線，RILD為深感應電阻率曲線，RILM為中感應電阻率曲線，RMN、RMG分別為微電位和微梯度電阻率曲線。試油井段X584.8～X608.0m,試油井段內包含10～15號層,其中,10、12、13號層的聲波時差為204μs/m左右,根據該區塊干層劃分標準(聲波時差小于230μs/m),10、12、13號層判斷為干層；11、15號層錄井樣品為旋轉式井壁取心,巖性為灰褐色油斑粉砂巖,11號層3塊樣品飽和烴主峰碳響應值分別為11、12、13mV,峰型平緩,為強水淹特征,見圖14；15號層樣品主峰碳響應值6mV,峰型呈強水淹特征,見圖15。兩層巖心分析飽和烴數據均位于強水淹區,見圖16。故將11號層和15號層均解釋為強

水淹層。該井試油井段日產水29.2m3,試油結論為強水淹層,判別結果與試油結論相符。

圖17給出了X2井測井曲線,試油井段為X021.6～X027.5m,試油層段為6號層,錄井取心巖性為淺灰色油跡粉砂巖,該層巖心分析飽和烴數據位于未/弱水淹區,見圖16。故將6號層解釋為未/弱水淹層。該井試油井段日產油4.5m3,試油結論為油層,判別結果與試油結論相符。

圖13 X 1井測井曲線

圖14 X 1井11號層飽和烴圖譜

圖15 X 1井15號層飽和烴圖譜

圖17X 2井測井曲線

5 結論與認識

1)隨著產水率的升高,飽和烴色譜圖峰型變化的總體趨勢是由正態分布變為平頭峰特征,且各組分響應值和面積均有下降趨勢,其中碳數為nC15～nC30下降趨勢最為明顯。

2)隨產水率的升高,飽和烴總面積呈降低趨勢,而CPr/CnC17和CPr+Ph參數呈上升趨勢。提取并優選出CPr/CnC17、CPr+Ph和飽和烴總面積作為研究區水淹敏感參數。

4)通過兩口試油井對建立的水淹層識別圖版進行驗證,圖版解釋結果與試油結論相符,說明建立的水淹層識別圖版可用于解釋該地區水淹層。

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10.3969/j.issn.1006-5539.2016.05.013

2016-03-22

黑龍江省科學基金項目“致密砂巖導電規律與導電模型實驗研究”(D 2015012)

宋延杰(1963-),男,黑龍江五常人，教授,博士生導師,主要從事測井方法與資料解釋研究工作。