濱里海盆地K區塊稠油油藏水淹層測井響應研究

孟慶雨，譚成仟

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，陜西西安 710065；3.中國石油勘探開發研究院，北京100000）

濱里海盆地K區塊是哈薩克斯坦稠油油藏開發的主力油田，雖然K區塊稠油油藏開發時間較長，但產出量很低，部分油藏受到巖性–構造的影響，油層不發育。稠油儲層所含的原油黏度高，流動阻礙大，水淹在縱向上的推進速度比出油的速度快，造成含油飽和度值基本不變而產水率較高。鹽上油田在開發初期為注蒸汽開采，邊水和底水比較發育。注入水水淹是鹽上水淹的主要原因，邊水水淹為次要成因。拿正韻律油層水淹來說，稀油儲層在水淹后原油推進速度較快，電阻率值下降幅度較大，含油飽和度值變化較大，而稠油儲層在水淹后產水率很高，但產油能力低，電阻率變化并沒有稀油油藏明顯，含油飽和度較高，給剩余油的預測工作增加了一定難度。在開發中后期，儲層完全被水淹，電阻率迅速下降，需要總結水淹過程中常規測井曲線的變化規律，分析測井響應特征和鹽上稠油油藏水淹的成因并且對水淹層進行定量解釋。

1 水淹特征研究

1.1 水淹過程中物性參數的變化

1.1.1 泥質含量

表1列出了三口取心井未水淹和水淹后井段巖心泥質含量和黏土礦物成分統計，6101井在水洗后泥質含量由13.40%下降為12.40%，黏土礦物中的K離子在水淹前后的相對含量由47.50%將為43.20%。從表1可以看出，泥質含量和黏土礦物相對含量只發生輕微變化，主要原因是以蒸汽吞吐方式進行開采，當蒸汽進入儲層并冷凝后，對儲層的作用是浸泡，沖刷力很小，在這種作用力下，泥質和巖石顆粒不能被沖刷走，因此，在水淹后泥質含量不會發生明顯變化。

表1 未水淹和水淹層段泥質含量和黏土礦物成分統計

1.1.2 孔隙度、滲透率和飽和度

6102井在水洗前后孔隙度分別是26.6%～41.6%、27.3%～41.8%，滲透率平均值分別是937.8×10–3μm2、3 206.0×10–3μm2，含水飽和度平均值分別是52.0%和59.5%。從表2可以看出，平均滲透率變大，含水飽和度增加，其原因是儲層膠結類型為孔隙型，其中膠結物主要以黏土礦物為主，但是填隙物含量較低。黏土礦物在注入水沖刷下被沖洗帶走，水淹后膠結程度疏松，其膠結程度也是后期高含水時期形成大孔道水竄的因素之一。水淹改善了孔隙的連通性，滲透性明顯變好，水淹過程中，含油飽和度降低，含水飽和度增加[1]。

表2 取心井未水淹和已水淹巖心物性參數統計

1.2 水淹過程中巖電參數的變化

通過理論計算得到了注入不同礦化度淡水條件下的巖石電阻率和含水飽和度的關系。如圖1所示，在含水飽和度小于0.55時，巖石電阻率快速下降；在含水飽和度為0.55～0.60時，巖石電阻率基本維持不變；在含水飽和度大于0.60時，巖石電阻率呈上升趨勢，但其電阻率并未高于油層電阻率。

圖1 注淡水過程中巖石電阻率隨含水飽和度的變化

通過對濱里海盆地水淹前后巖電實驗結果的對比得出，濱里海盆地K區塊的水淹過程導致孔隙度指數減小，由原始油層的1.508減小到1.407，但是對飽和度指數的影響不大。

1.3 稠油水淹層測井曲線特征

1.3.1 正韻律油層水淹特征

在油田開發后期，儲層水驅的分布與沉積旋回相對應。正韻律油層，巖性由下至上逐漸變差，注入水先沿底部巖石粒度粗、高滲透部位推進[1–2]，

形成孔隙較大的水竄，底部先被水淹，水淹情況也較嚴重，產水率上升快；上部弱水淹，油層上部往往是剩余油的富集層段，但總體開發程度較低。其測井響應表現為：自然伽馬曲線顯示為上粗下細的正韻律特征，自然電位曲線異常幅度值變小，從圖2可以看到，自然電位曲線有時呈現正異常，電阻率降低，水淹程度嚴重，在曲線幅度降低的同時，曲線形態變得更加光滑。

圖2 356井正韻律油層水淹特征

1.3.2 反韻律油層水淹特征

反韻律油層巖性上粗下細，水洗先從儲層頂部開始。水洗程度較強，受到毛細管力和重力的雙重影響[2]，縱向上水洗推進較慢。油層底部巖性較細，孔隙和滲透率都比較小，水洗程度呈現明顯的自上而下由強變弱，最后趨于均勻水淹。這種類型的水淹層產水率上升慢，開發效果較好，地層水礦化度減小。反韻律油層水淹測井響應的特征是頂部高滲段的電阻率明顯降低（圖3）。

圖3 64020井反韻律油層水淹特征

1.3.3 復合韻律油層水淹特征

復合型韻律油層屬于多次沉積旋回疊加而成的互層[3]，介于正韻律和反韻律水淹之間；儲層厚度大，層內具有多個巖性隔夾層，而隔夾層的存在和分布位置會影響油水運動和水淹程度。復合韻律水淹層也分為復合正韻律和復合反韻律[1–3]。其中復合正韻律在縱向上表現為由多個正韻律段組合而成[4]，有薄夾層、低滲透層、或不同巖性、滲透性突變接觸面，總體上表現為上細下粗；復合反韻律縱向上表現為多個反韻律組合而成，與復合正韻律特征相反，總體上粗下細，中間同樣存在不同的夾層和巖性接觸面[5–6]。復合型水淹油藏形成的水淹程度極不均勻，巖性顆粒粗，物性好的層段，水淹強度高[7–8]；而巖性顆粒細，物性較差層段多呈現為弱水淹，注入水影響波及面積小。

2 水淹層評價

2.1 水淹層定性識別

由于部分井聲波時差曲線幅度異常，不建議使用聲波時差和其他曲線結合來識別水淹層。根據濱里海盆地K區塊的油藏儲層特征和水淹特征，結合常規測井資料的定性判別，提出了電阻率和孔隙度曲線（RHOB）重疊法與自然電位和深淺側向電阻率相結合的方法。

2.1.1RHOB重疊法

研究區地質條件特殊，鹽上層系稠油埋藏較淺，砂體疏松，油層厚度較薄；井眼雖然有垮塌現象，但密度曲線、自然電位曲線、電阻率曲線響應較好。處理300口井發現，測井響應曲線能反映研究區的水淹情況，利用電阻率曲線和孔隙度曲線的重疊區域來定性識別水淹層是可行的。通過水淹后電阻率曲線形態變化可以看出（圖4），水淹層重疊區域面積減小并且明顯向左偏移。初期投產時，日產水量為11.0 m3左右，日產油僅為2.5 m3，含油少量，證實為水淹層。

圖4 68358井電阻率與孔隙度曲線重疊法

2.1.2 自然電位與深淺側向電阻率結合法

油層水淹后，水淹部位增加了導電性，導致電阻率和礦化度降低[6]，會引起自然電位基線的偏移。偏移距離的大小取決于水淹前后地層水礦化度比值的大小[7–9]，如果比值較大，則水淹程度較高，當自然電位基線偏移不明顯時需要結合沉積韻律的特征，再通過雙側向電阻率來定性識別水淹層。如在正韻律沉積地層中，巖性屬于上細下粗，水淹先從底部開始，水洗程度明顯大于頂部，邊水推進迅速，此時若泥巖基線偏移不明顯，可結合雙側向電阻率對重疊部分的曲線進行分析來定性識別（圖5）。

圖5 64097井自然電位與深淺側向電阻率結合法

2.2 水淹層定量解釋

水淹層定量解釋的參數均來自于濱里海盆地鹽上K區塊的300口井。泥質含量的計算與地層有效孔隙度、滲透率、含水飽和度和束縛水飽和度等儲層參數均有密切聯系。其計算方法很多，此次實驗中主要采用GR計算泥質含量。

式中：ΔGR為自然伽馬相對值，API；GRmax為自然伽馬最大值，API；GRmin為自然伽馬最小值，API；GR為自然伽馬測井值，API；Vsh為泥質含量，小數，鹽上稠油水淹層的泥質含量計算值為51.53%。

根據該油田的測井曲線，孔隙度利用聲波時差曲線計算，經多元回歸，得到下列關系式：

式中：φ為有效孔隙度，%；DT為聲波時差測井值，us/m。孔隙度計算值為22.36%。

單井水淹層的定量評價主要是以含水飽和度的計算來完成。對于K區塊儲層參數的計算及水淹層定量評價，除了應用以體積模型為基礎的測井響應方程、阿爾奇公式和其他理論方法之外，還要結合生產動態資料、射孔和試油資料來分析。研究區為鹽上層系，鹽上稠油油藏地質資料分析表明，鹽上儲層屬于高孔高滲的泥質砂巖儲層，多為巖性–構造控制的帶邊水的淺層砂巖普通稠油油藏，適合建立砂巖儲層的解釋模型，可以用阿爾奇公式來計算剩余油飽和度。利用電阻率曲線和孔隙度曲線來輔助阿爾奇公式的計算[10–12]。

水淹后的自然電位表達式為：

式中：SSP為目的層段自然電位異常幅度值單位，mv；K為自然電位系數；Rmf為泥漿濾液電阻率，Ω；Rw為地層水電阻率，Ω；Rwz為混合液電阻率，Ω；SP為自然電位測井讀數，mv；tR為地層電阻率，Ω；Sw為含水飽和度，%；m為孔隙度指數；n為飽和度指數；a、b分別為與巖性和孔隙結構有關的經驗系數；T為地層溫度，℃。計算混合液電阻率用式（8）。

根據試油水分析資料顯示，地層水電阻率是地層條件下的水電阻率：0.25～0.40 Ω。根據巖電實驗結果，巖電參數為m=1.848，n=1.947，a=0.648，b=0.961，將參數代入阿爾奇公式計算得出鹽上層系水淹層含水飽和度為49.02%。所有計算得出的泥質含量、孔隙度、含水飽和度、初期試油資料均與測井解釋模型相符合。

3 應用實例

將儲層參數定量解釋方法應用到300口井中，定量解釋參數與投產層段的試油數據進行對比。生產動態資料顯示，64102井的含水率為44%，測井解釋得出的產水率為43.25%，符合中水淹層特征（表3），說明測井解釋結果與實際資料相吻合，可以利用二次解釋結果提高投產井射孔效率，精確避開強水淹層段。

表3 IV區塊64102井生產數據

4 結論

（1）水淹過程中，泥質含量并未發生明顯變化，孔隙連通性變好，含水飽和度增加，滲透性增強；注入水水淹過程中，雙側向電阻率的響應最為靈敏。在泥質砂巖儲層中，自然電位曲線和聲波時差曲線基本不隨水淹發生明顯變化。

（2）水驅過程中，均質油層和正韻律油層同樣都是底部水淹，但正韻律油層底部水淹較為嚴重，上部為剩余油富集層段；反韻律油層頂部先水淹而后趨于均勻水淹；復合韻律油層呈現多段水淹的特點，高滲透段水淹嚴重，低滲透部位水淹相對較弱，剩余油主要富集在相對低滲部位。

（3）電阻率和孔隙度曲線重疊法與自然電位曲線和深淺側向電阻率結合進行水淹層定性識別，在實際應用中取得了較好的效果。