應用常規測井曲線定性識別砂泥巖水淹層

朱學娟,孔 雪

(中國石油大學勝利學院 油氣工程學院,山東 東營 257000)

對于注水開發的老油田來說,最主要的工作是確定剩余油分布、挖潛剩余油潛力。盡管預測剩余油分布的方法很多,如開發地質學方法、油藏工程方法、數值模擬方法、生產動態分析、高分辨率層序地層學方法、地震技術、微觀剩余油研究等,但測井技術可以直接通過井筒采集,獲取地層信息覆蓋面最廣,信息采樣密度最大,并且最能實時反映儲層條件下多種儲層參數的飽和度監測技術,是監測原始含油飽和度和剩余油飽和度的重要手段[1]。油層水淹后最直接的變化是混合地層水導電能力和地層含油氣飽和度的變化。所以,常規測井曲線定性判斷水淹層的主要手段就是根據對混合地層水導電能力和含油氣飽和度反應靈敏的電阻率測井曲線和自然電位曲線,總結這些曲線在已知水淹層的響應特征,對這些響應特征進行綜合分析應用來判別出同一區塊的其他水淹層[2]。

1 水淹層常規測井曲線特征

要對未知水淹層進行識別,必須先對本區塊已知的水淹層進行分析,從已知樣本中統計、分析、總結,得出目的區塊水淹層的判別標準。所以對水淹層測井響應特征的提取,是水淹層測井識別的關鍵。

1.1 電阻率曲線特征

儲層在水驅過程中,電阻率的變化情況是孔隙度、含水飽和度、原始地層水礦化度、注入水礦化度和吸水量的綜合體現。根據注入水性質的不同,水淹層分為淡水水淹、地層水水淹和污水水淹,而水淹層電阻率值取決于水淹后混合地層水電阻率和水淹后的含水飽和度,所以不同水淹級別和水淹類型的水淹層電阻率曲線變化特征也不同[3]。

地層水水淹和污水水淹的地層,隨著水淹程度的加深,含油氣飽和度不斷降低,混合地層水電阻率一般不變或降低,二者總的作用效果是使儲層電阻率呈現單調遞減的特征,反映到電阻率曲線上,即水淹級別越高,電阻率越低。

淡水水淹層電阻率的變化可以分為4個階段:①注水初期,含油飽和度降低導致地層電阻率降低;②注水中期,淡水注入水的增加和含油飽和度的降低同時對電阻率產生不同影響,使地層電阻率變化緩慢;③注水中后期,含油飽和度變化不大,地層水被淡水驅替導電性變差,總的效果使地層電阻率升高;④注水末期,混合地層水已完全被注入水淡化,同時含油飽和度緩慢降低,導致地層電阻率也緩慢降低。不同水淹程度的淡水水淹層經歷不同的階段,地層電阻率隨飽和度的變化曲線對應著可呈現“L”形、“U”形和“S”形[4]。

1.1.1 電阻率數值降低

由于儲層物性的非均質性,在縱向上不同層段的水淹程度會有較大差異,甚至層內也是如此,巖性、物性相對較好的部位采出程度和水淹程度較高。含油飽和度局部降低導致電阻率曲線形態不飽滿,出現局部降低的“內凹”形態,說明了注入水指進和突進的現象。

圖1為某井段測井曲線圖,泥漿電阻率1.12 Ω·m。投產63～66號層,日產油4.9 t,日產水5.6 m3。64號層厚度6.5 m,中部物性較好,頂底界面處巖性、物性稍差,但頂底部電阻率約為70 Ω·m,而中部電阻率明顯降低,最低為35 Ω·m,出現了局部降低的“內凹”形態,反映了中部突進的水淹現象。

圖1 油層水淹后電阻率降低

1.1.2 電阻率數值升高

圖2為某巖心水驅油過程中電阻率隨含水飽和度變化特征,地層水礦化度為3 500 mg/L,分別利用2 500 mg/L和1 500 mg/L的驅替水模擬淡水水淹,可以看出電阻率隨著含水飽和度的增大,即水淹程度的加深分別出現了“U”形和“S”形的變化特征,“U”形曲線的后半段和“S”形曲線的中后段顯示隨隨著水淹程度的增加電阻率數值升高。

圖2 不同水淹程度巖石電阻率變化特征

1.2 自然電位曲線特征

自然電位曲線反應的是泥巖背景上的儲集層的性質,其值主要取決于地層水礦化度與泥漿濾液礦化度的相對值,儲層水淹后,混合地層水導電性的變化必然導致自然電位的變化,其變化特征主要包括異常幅度的變化、自然電位基線偏移和自然電位正負異常翻轉[5]。

1.2.1 自然電位異常幅度變化

1.2.2 自然電位幅度正負偏轉

圖3 水淹層自然電位異常幅度減小

圖4 水淹層自然電位異常正負偏轉

1.2.3 自然電位基線偏移

1.3 其他常規測井曲線特征

除了引起電阻率曲線和自然電位的明顯變化,儲層水淹后還經常引起自然伽馬曲線的變化。因為在注水開發過程中,注入水會沖散并溶解地層中的部分黏土礦物,而砂泥巖儲層中的自然放射性主要是由黏土礦物吸附的放射性物質造成的,所以水淹會造成放射系物質流失,導致GR值降低;而另一方面,被注入水沖刷的放射性物質會在流動過程中在某些特定的構造部位或低滲透區域沉積下來,或被某些地層吸附,造成特定部位的放射性離子富集,從而引起GR值升高。

圖5 水淹層自然電位基線偏移

水淹后儲層孔隙度基本不發生或只發生很小的變化,所以密度和中子孔隙度響應變化不明顯,而聲波時差曲線還受儲層孔隙結構的影響,所以在物性較好的儲層,由于泥質和黏土礦物被水沖刷,會有聲波時差略有增大的現象。

2 曲線綜合分析識別水淹層

進行水淹層識別需要綜合應用多種資料,在理論研究和巖石物理試驗分析確定水淹機理,巖性、物性、地層水性質等確定水淹后的地質特征的基礎上,根據以上內容的研究確定本區塊典型水淹層在常規測井曲線上的響應特征。對新鉆井的測井曲線進行分析處理,找出符合典型水淹層特征的層位作為可能被水淹層的儲層。然后研究整體構造和沉積特征,將這些可能水淹的儲層與老井中已經投產或試油試采的層位進行鄰井對比或連井剖面分析,排除在構造或沉積特征上不可能被水淹的儲層。最后利用注水開發資料,分析可能的水淹層與注水層在沉積砂體展布和構造位置上的關系,分析新井的儲層被注水井波及的范圍大小,確定水淹層的注入水性質,計算水淹后的混合地層水電阻率。本文只討論根據常規測井曲線進行水淹層的定性識別,即已經確定典型水淹層的測井響應特征后,根據這些特征來分析新鉆井的測井曲線,確定出可能是水淹層的層位。

圖6為高97-2井水淹層識別實例。該井為1996年4月完鉆的一口生產井,該井與高88(注水)井、高88-2(采油)井注采對應關系清楚。高88-2井于1990年8月完鉆,同年10月投產27號層,日產油11.6 t,已證實為典型油層。高97-2井的61號層與高88-2井27號層油層相比,在巖性及物性基本一致的情況下,電阻率明顯降低,由74 Ω·m降到28 Ω·m,而且由深淺側向的匹配關系可知,該層已經不具備27號油層表現的典型減阻侵入(雙側向正差異)特征。補孔該層與其他老層合采,補孔前日產油3.3 t,水5.5 m3,補孔后日產水10.8 m3,無油。因此認為61號層為水淹層。

圖6 常規曲線綜合識別水淹層實例

3 交會圖識別水淹層

交會圖是用于表示地層的測井參數或其他參數之間關系的圖形，其優點是能將同一井段或同一區塊的鄰井內所有已知水淹層的參數集中在一張圖中，比較清楚地劃分油層和水淹層的界線，從而得到水淹層的判別標準，尤其對于巖性、物性相近的地層更為有效。圖7為某區塊生產資料已確定的油層和水淹層的自然電位-電阻率交會圖，從圖中可以看出油層電阻率大于20 Ω·m，自然電位小于-5 mV，從交會圖中可以找出水淹層和油層的明顯界線，此界線可以作為本區塊水淹層的一項定性判斷依據。將未知水淹層的自然電位和地層電阻率投影在此圖中，依據此界線就可以判別儲層是否屬于水淹層。

圖7 交會圖法判別水淹層

4 結 論

(1)油層水淹后最直接的變化是混合地層水導電能力和地層含油氣飽和度的變化。所以其識別的關鍵是要找到常規測井曲線上反映油層是否水淹的標志。一般來說,只要測井質量可靠,油層水淹時在視電阻率和SP曲線上均會有程度不同的反映,這是識別水淹層的主要依據。當地層巖性和注入水礦化度變化比較大,水淹層在視電阻率和SP曲線上的特征不明顯時,則應綜合本井和鄰井其他資料對比分析與綜合判斷。

(2)油層是否水淹,關鍵是注入水能否波及到本井的油層。所以要綜合本井與鄰近開發井和注水井的注采資料,研究其在構造位置上的相互關系、本井油層與鄰近主力吸水層是否連通,將這些資料與測井資料綜合判斷則判別的準確率會大大提高。

(3)每個油田或地區有不同的地質特征和注采開發模式及開采歷史,所以沒有完全統一的水淹層識別方法或模式。只能在研究理論方法和借鑒已有經驗的基礎上,根據自身的地質特點和水淹特征,研究適合本地區水淹層識別的有利方法。