安塞油田水淹特征評價技術

趙 濤 ，蘇 成，余常燕，童 剛，辛元丹，許 爽，謝耀榮，趙曉紅，陳貞萬，張紅濤

（1.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 716000；2.北京凱博瑞石油科技有限公司，北京 100083）

水淹層評價主要以測井資料為研究基礎，目前應用廣泛的水淹層測井評價方法有電阻率、自然電位分析法。除此之外，還有綜合分析法、側鉆電阻率比值法、復電阻率法、激發電位識別法、介電測井法、碳氧比識別法、核磁共振識別法等。由于測井學與數學、物理學、計算機科學具有緊密的聯系，水淹層測井評價也經常采用這些學科中的經典方法解決問題。特別是近年來利用神經網絡技術、模糊聚類、灰色系統等機器學習技術在水淹層識別中的應用進行了大量研究用于識別水淹層[1-4]。2010 年，賀順義、謝楠等[5]認為油層水淹前后測井響應發生變化，沉積微相會影響儲層物性與水淹程度的變化關系，因此在確定水淹層沉積微相下開展含油飽和度的求取，可以提高水淹層解釋準確率。施尚明等[6]分析油層水淹時的孔滲前特征，得到了升平油田葡萄花油層水淹時電阻率曲線與自然電位曲線的變化規律，從而通過儲層參數計算建立了該區塊水淹層測井評價方法。本文以A 油田A 區長6 層作為研究對象，通過對近幾年完鉆的檢查井、更新井、加密井和各種化驗分析資料的分析研究和對其水淹機理、水淹特征分析，弄清了水淹后油層巖性、物性、電性、含油性和地層水礦化度的變化規律，總結出了適合于A 油田A區特低滲透率油藏的水淹層解釋方法。在水淹層解釋的實際應用中，能夠準確識別水淹層為剩余油分布評價及老區挖潛奠定了基礎。

1 水淹前后儲層特征變化

A 油田A 區長6 層屬三角洲水下分流河道沉積環境，具有油層厚度大，橫向分布穩定，但縱向非均質性強的特點，其巖性、物性和含油性之間有較好的對應關系。有效儲層以長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，滲透率和孔隙結構對含油飽和度有明顯的控制作用，儲層巖性變細或泥質雜基組分含量增高是儲層物性變差的主要因素。該區勘探和開發時間較長，最初探井和開發井測井為JD-581 系列，此后是小數控系列，近幾年完鉆的加密和調整井均采用陣列式感應系列。雖然測井系列跨度大，但資料品質優良，能有效地反映儲層的性質，滿足水淹層研究和解釋的需要。

1.1 油層隨水淹程度的增強含油飽和度明顯下降

長6 油層5 口油井21 塊樣品水驅油實驗表明：含水率為95 %時巖心的含油飽和度下降量為12.9 %～32.8 %，含水率為98 %時為13.8 %～36.3 %，含水率為100 %時為17.1 %～41.5 %，含油飽和度的降低，與油層的滲透率有著密切的關系，且隨含水率增大含油飽和度明顯下降。

1.2 油層隨水淹程度的增強地層水礦化度明顯變小

A 油田A 區長6 層主要采用注水開發，水驅開發確保油田穩產，注入水為洛河層水，注入水礦化度平均0.28 g/L，水型為硫酸鈉。研究區地層水礦化度平均72.58 g/L。由于注入水礦化度遠低于地層水礦化度，隨水淹程度的增強，注入水進入油層后稀釋地層水，使油層礦化度會大幅度降低。

1.3 油層水淹后油層內部發生了不同程度的變化

油層水淹后儲層內部既有物理變化，也有化學變化。物理變化：一是部分黏土礦物發生水解、分解和破裂，形成各種大小不等、形態各異的不規則巖屑碎片。被注入水打碎的黏土礦物隨著水的流動填充在部分喉道及狹窄的小孔隙中，使儲層孔隙變小，喉道進一步變窄，部分孔隙和喉道可能還會堵塞，使儲層物性變差，對于物性本身就差的儲層，會使儲層進一步變差；二是油層被水淹后，儲層物性好的區域孔隙和喉道內細小顆粒被水沖刷沖洗，導致物性好的區域油層滲透率更加變好，孔隙變大，油層內非均質性增強。化學變化：由于注入水與原始地層水水型配伍性差，引起油層內部出現新生垢礦物，如硫酸鹽、碳酸鹽、鐵質等，附著在孔隙和喉道上，導致油層滲透率降低、孔隙度變小，使油層物性明顯變差或儲層堵塞。

2 水淹層特征分析

2.1 儲層非均質性增強，高滲透層段注水突進

根據研究區長6 層檢查井取心分析結果及油層縱向上滲透率變化特點，可以看出：特低滲透率油藏與中、低滲透率油藏的水淹機理和水淹特征完全不同。對于特低滲透率油藏主要原因是由于儲層喉道半徑小，儲層非均質性強，不同滲透率的毛細管作用力差別很大，滲透率變化愈大這種現象愈嚴重（見圖1），造成注入水只沿高滲透率層段突進，對上下層段波及程度較小，有些儲層幾乎不下沉，所以也很少發生離子交換。

2.2 巖石潤濕性不同，油層水淹機理不同

巖石潤濕性是影響油層水淹程度的重要因素之一。對于親水儲層，毛細管力就是其作用力，使注入水可獲得附加動力，油更容易被注入水從孔隙喉道中驅替出來；對于親油儲層，毛細管力卻成為注入水的附加阻力，阻止注入水將油從孔隙喉道中驅出。也就是說親水巖石水驅油過程為吸吮過程，而親油巖石水驅油過程則為驅替過程。

通過對研究區長6 層40 口井161 塊實驗樣品統計，弱親水、親水油層占總樣品數的64 %，而親油和弱親油油層只占總樣品數的21.1 %，可以看出研究區油層潤濕性以親水、弱親水為主，親油和弱親油油層只是在儲層中局部區域分布，由于油層偏親水特征，使得研究區油層具有較高的束縛水飽和度，有利于注水水驅開發，也便于淡水水驅油藏的水淹層解釋。

圖1 A 油田A 區長6 層檢查井毛管壓力曲線

親水油層：如研究區1 井為偏親水的低阻油層,很容易誤認為水層，但是該井初期產油0.36 t/d，含水26.53 %，目前產油0.85 t/d，含水42.48 %，為典型的低阻油層；研究區2 井屬偏親油的高阻油層，但該井初期產油0.78 t/d，含水35 %，目前產油0.36 t/d，含水38.98 %。

3 水淹層測井解釋方法

3.1 油層水淹后的測井響應特征

油層水淹后，其巖性、物性變化相對較小，而地層水礦化度、儲層含油飽和度變化較大，這些變化在測井響應曲線上反映卻十分明顯。

3.1.1 油層水淹后感應電阻率曲線變化 依據阿爾奇公式可以看出：油層水淹后，阿爾奇公式中的各項參數都發生了變化，但a、b、m、n、Φ 變化極小，可認為是常數，變化最大的是Rw（地層水電阻率）和Sw（含水飽和度），所以Rt（感應電阻率）是識別油層水淹程度的重要參數之一。

油層水淹后，隨著水淹程度的增強，地層水礦化度逐漸變小、儲層含水飽和度逐漸變大的特征，所以感應電阻率曲線隨著水淹程度的增強，表現為異常偏高的特征。

3.1.2 油層水淹后自然電位曲線變化 根據自然電位曲線反映擴散～吸附電動勢理論，自然電位幅度的大小主要取決于地層水礦化度與泥漿濾液礦化度的比值。當油層水淹后，地層水礦化度大幅度降低，必然影響到自然電位的幅度與形態，這種變化在水淹段厚度比較大的情況下表現比較明顯，如3 井（見圖2）；而在油層厚度較薄時卻不明顯，如4 井（見圖3）。

3.2 測井解釋評價水淹層

對于特低滲透率油藏的水淹層解釋，本次主要采用新、老井疊合對比法，選擇老井的原則是：確認是油層、距離新井最近且儲層巖性、物性、油層厚度差異最小。分析它們之間的測井曲線變化規律和特征，經過兩口井綜合對比分析，依據油層水淹后測井曲線的變化特征來確定油層的水淹程度。通過研究區所有加密井和檢查井的復查落實，解釋符合率較高，事實證明，研究區用這種方法可以排除因儲層巖性、物性、潤濕性等因素的影響，可以較好的解釋水淹層。

根據油層的水淹機理，當注入的淡水在油層中向前推進時，注入水擴散到儲層中淡化束縛水中的鹽離子，地層水礦化度變小，所以在驅替前沿，地層水礦化度較高并趨近于原始地層水礦化度。隨著水淹程度的增強，在遠離驅替前沿部位，地層水礦化度降低并趨近于注入水礦化度。水淹層中，含油飽和度的降低導致了油層電阻率的降低，但注入淡水又會使油層電阻率在某種程度上增高，所以在水淹初期，隨著含水飽和度的增加，電阻率有下降的趨勢，但到水淹中、后期，隨著地層水的淡化，電阻率不再降低，反而異常偏高，超過未水淹油層的電阻率。研究區長6 層在水淹層解釋中很難發現油層水淹后電阻率降低的現象，主要原因是由于高滲透率層段油層厚度薄，分布范圍小，注入水只沿高滲透率層段向前推進，使其初始水淹過程較短，其次是注水時間長，這也是研究區中水淹現象較少的原因。油層強水淹后電阻率大幅度升高的主要原因一是注入水礦化度低；二是油層被淡化的束縛水飽和度較高，一般在40 %～50 %。

圖2 3 井長6 層解釋成果圖

圖3 4 井（新）、C 井（老）對比圖

4 水淹層解釋方法在A 井區的應用

以A 井區5 井為例：5 井是一口加密采油井，強水淹段1 545.2 m～1 547.2 m，射孔段1 539.0 m～1 542.0 m，1 550.0 m～1 553.0 m，避開了強水淹段，加砂量:15 m3，小型壓裂，試油結果:油:6.09 t/d，水:15.39 m3/d，累計:油:4.46 t/d，水:176.36 m3/d，明顯排液不徹底。投產后水多油少，含水率從50 %左右迅速增加到98 %以上隨后關井。壓裂規模合理，試油、排液與解釋結論一致。

W14-111 井：相鄰老井W14-010 井儲層特征、油層厚度與W14-111 井相似，初期試油產油8.07 t/d，產水1.8 m3/d，儲層含油性較好。后期投產井W14-010，此段電阻率異常偏高，自然電位曲線與老井明顯偏移，根據擴散～吸附電動勢理論，自然電位幅度的大小主要取決于地層水礦化度與泥漿濾液礦化度的比值。油層水淹后，地層水礦化度大幅度降低，必然影響到自然電位的幅度與形態，這種變化在水淹段厚度比較大的情況下比較明顯，油層水淹后地層水礦化度降低也會引起電阻率的大幅度偏高，該段試油結論為油花，與水淹層為高水淹結論認識一致。

W14-7 井：相鄰老井W14-07 井儲層特征、油層厚度與W14-7 井相似，兩井對比后期投產井W14-07 井2 號層電阻率異常偏高，自然電位曲線與鄰井W14-07明顯偏移，根據油層水淹后測井曲線的變化特征，認為該段水淹。W14-7 井投產即高含水，與二次結論認識一致。

5 結論

（1）針對鄂爾多斯盆地三角洲前緣沉積環境下所形成的特低滲透油藏水淹層的測井解釋，以縱向上儲層的非均質性理論為依據，采用新、老井疊合對比法，對測井曲線特征進行對比分析，可以很好的進行水淹層的解釋。特低滲透油藏由于喉道半徑小，毛細管作用力強，儲層非均質性強，對于偏親水的高滲透率層段往往是注入水的優先通道，首先被水淹，而偏親油的低滲透率層段很少能波及到并與其發生離子交換。

（2）低滲透油藏儲層非均質性強高滲透率層段厚度薄，分布范圍小，使其水淹初期過短，水淹后低水淹和高水淹特征明顯，中水淹特征較少。由于注入水和地層水礦化度差異大，儲層偏親水束縛水飽和度高，油層水淹后電阻率值升高十分明顯。對于水淹厚度較大的層段，自然電位曲線也有比較明顯的反映。