東海油田隨鉆電阻率與電纜電阻率差異影響因素分析
——以西湖凹陷為例

1 問題的提出

東海油田西湖凹陷低孔滲油氣藏受到較強的鹽水泥漿侵入、復雜孔隙結構等影響，常規電纜測井受到很大挑戰。而隨鉆測井（LWD）可以在鉆開地層后及時進行儲層測量，相對準確地獲取地層信息，受鹽水泥漿侵入和地層污染較小，在勘探開發中扮演著越來越重要的作用。

西湖凹陷常用隨鉆感應電阻率測井，與傳統的電纜側向測井原理及所受測量環境影響不同，兩者測井響應值存在較大的差異[1-2]。在實際應用中常發現，在常規低孔滲儲層，隨鉆電阻率一般明顯大于電纜側向電阻率；而在特低孔滲儲層（東海油田定義為滲透率小于 0.1×10-3μm2的儲層）、致密層或泥巖中，隨鉆電阻率一般小于電纜側向電阻率。在應用隨鉆測井資料時，對其精確度、可靠性和資料評價均帶來較大的疑慮。

2 儲層因素

2.1 孔隙度影響

對研究區16余口探井（數據點為全井段0.1 m采樣點，右側縱坐標為樣本井號）的 P40/RD（P40為隨鉆相位深電阻率，RD為電纜側向深電阻率）比值直方圖（圖1）分析發現，分布規律存在兩個較為明顯的變化點，即當孔隙度（POR）大于12%時，P40/RD多大于1（習慣稱之為正差異）；當孔隙度小于7.5%時，P40/RD多小于1（習慣稱之為負差異）。

對儲層段單獨分析可以看到，兩類電阻率比值隨孔隙度變化規律與全井段整體分析基本一致。孔隙度為0～7.5%時，P40/RD比值頻率多小于1；孔隙度大于12%時，P40/RD比值頻率多大于1；孔隙度為7.5%～12%時，兩者電阻率正負差異出現的比例接近，說明在這個區域，除了孔隙度之外，還有諸多影響因素共同作用導致了這種現象[3]。

2.2 滲透率影響

滲透率對P40/RD有明顯影響（數據點為全井段0.1采樣點），當滲透率大于 1.0×10-3μm2時，P40/RD比值大多大于1；當滲透率小于0.1×10-3μ m2時，P40/RD比值大多小于 1。儲層段滲透率對P40/RD比值影響和全井段基本一致，滲透率在 0.1×10-3μm2和1.0×10-3μm2時，P40/RD比值出現較明顯的變化點。滲透率為（0.1×10-3～1.0×10-3μm2）時，兩者電阻率比值正負差異出現頻率差別并不明顯， 說明這個區間內尚且存在其他影響因素（圖2）。

圖1 孔隙度對P40/RD的影響

圖2 儲層段滲透率對P40/RD的影響

2.3 侵入時間影響

分析典型儲層的鉆開時間及測井時間，可以看到 P40/RD比值和泥漿侵泡時間明顯存在正相關系(圖3)。低孔滲儲層一般難以形成有效泥餅，隨著侵泡時間增加，常導致侵入越深，電阻率降低越明顯[4]。圖3右表明P40/RD比值隨著鉆井液浸泡時間越長，電阻率降低越嚴重。左圖為某井兩次測井相隔5天的實例，可見隨著時間越長，鹽水泥漿侵入影響導致電阻率降低明顯。在低孔低滲儲層，泥漿侵入深度為0.3～1.2 m時，雖然沒有超出儀器探測范圍，但侵入作用已經對電阻率造成很大的影響[5]。

2.4 流體類型差異

不同流體類型受侵入作用影響程度不同，在P40/RD與含水飽和度的關系中可見，氣層飽和度高，侵入影響最大，油層、水層的兩類電阻率差異依次減小（圖4）。

圖3 泥漿侵入時間的影響

圖4 不同儲層類型的侵入特征

3 井筒因素

井筒因素包括泥漿類型、氯根礦化度、井眼尺寸、泥漿密度、泥漿黏度等因素[5]。

對樣本井泥漿進行分類，不同泥漿類型中，兩類電阻率正負差異現象均有大致比例的出現，說明泥漿類型不是產生兩者差異的主要影響因素。同理表明，井眼尺寸、氯根礦化度對兩類電阻率差異基本沒有影響。

當泥漿密度大于 1.3 g/cm3或泥漿黏度大于 50 mPa·s時，以負差異為主。當然泥漿密度或泥漿黏度的調制和井深度及儲層物性也存在一定關聯性，進而與孔滲的影響趨勢是一致的。

4 儀器因素

對于深層隨鉆感應電阻率低于側向電阻率的現象，從儲層及井筒因素難以解釋，本文從儀器角度對兩者差異原因進行分析。考慮了電磁場理論、電阻率測井方法理論和測井儀器參數[6]，運用有限元算法和數值模式匹配法，研制了電纜側向和隨鉆感應電阻率測井正演軟件。根據可能產生差異的原因，設計了多種影響因素模型，對兩種類儀器響應進行了正演模擬和分析。

4.1 含薄夾層模型

由于兩種儀器分辨率不同，探討地層中的薄夾層是否對兩類電阻率產生較大差異[7]。設計模型的圍巖電阻率為4 Ω·m，地層電阻率為20 Ω·m，地層中含有多個薄夾層，薄層厚度在0.8 m左右，薄層間距5 cm，薄層電阻率1 Ω·m。正演模擬表明，兩類儀器均受到低阻薄層影響導致儲層段局部電阻率降低，但降低程度大概一致，且在頂底部未受薄層影響的地層，兩類電阻率大致相同，故薄夾層影響不是兩類電阻率產生差異的原因。

4.2 近井眼導電模型

由于鉆井導致井眼破裂，近井地帶可能存在的微裂縫導電[8]，考察此類因素是否對兩類測井存在不同影響。設計模型的圍巖電阻率 4 Ω·m，地層電阻率為20 Ω·m，侵入帶半徑為0.4 m，電阻率為2 Ω·m。正演結果如圖5所示，隨鉆和側向的地層響應電阻率均受到影響而降低，但隨鉆電阻率并不小于側向電阻率，故近井地帶微裂縫影響同樣不是隨鉆電阻率低于側向電阻率的原因。

4.3 儀器頻率

電纜側向電阻率和隨鉆感應儀器頻率差別比較大，前者在280 Hz以下，后者在2 MHz和400 kHz左右。不考慮泥漿侵入等其它因素，僅考察各種儀器的頻率影響，發現隨著頻率增大，隨鉆感應電導率逐漸大于電纜側向電導率；也就是說，由于儀器本身頻率的不同，側向電阻率大于隨鉆感應電阻率（圖6）。

西湖凹陷的致密層、泥巖或特低孔滲地層中，泥漿侵入幾乎可以忽略不計[9]，此時頻率影響占主導因素，故普遍出現隨鉆測井電阻率小于電纜側向電阻率的現象。本文對在1 Hz到10 GHz頻率范圍內進行了模擬，獲得了巖石的電導率依賴于頻率的基本現象，即隨著頻率增大，電導率呈上升的趨勢，此模擬結果較好地反映了致密層或泥巖中側向電阻率大于隨鉆電阻率的現象。

圖5 近井眼導電模型模擬結果

圖6 頻率對電阻率的影響

實際上，隨鉆電阻率傳播測井也會受電介質常數的影響，但根據已有經驗，介電常數通常達到千級別的數量級才會對隨鉆電阻率產生明顯影響，而在實際地層中并未存在這個數量級別的介電常數儲層[10]。

以上分析表明，常規低滲儲層中泥漿侵入作用占主導因素，使得隨鉆感應電阻率大于電纜側向電阻率；特低孔滲儲層、致密層、泥巖中，儀器因素占主導因素，使得隨鉆感應電阻率小于電纜側向電阻率，這為隨鉆測井解釋應用及后續測井系列優化打下良好的基礎。

5 結論

（1）隨鉆電阻率與側向電阻率差異受多種因素影響，本文從儲層因素、井筒因素、儀器因素等方面，多維度分析了隨鉆與電纜電阻率產生差異的影響因素。

（2）模擬分析了隨鉆感應電阻率小于電纜側向電阻率的多種可能原因。在致密層、泥巖段或特低孔滲地層中，泥漿侵入影響可以忽略，儀器頻率影響是主要原因，使得隨鉆電阻率一般小于側向電阻率。

（3）常規低孔滲儲層中，儲層因素為主要影響因素，特別是鹽水侵入作用使得側向電阻率一般小于隨鉆電阻率。

參考文獻

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