利用常规测井方法识别划分水淹层

2003年11月

第18卷第6期

西安石油学院学报(自然科学版)

Jo urnal of Xi ′an Petr oleum Inst itute(N at ur al Science Edition)

N o v.2003

V ol.18N o.6

收稿日期:2003-03-03

作者简介:宋子齐(1944-),男,重庆市人,教授,主要从事测井解释、储集层、油藏方面的研究.

文章编号:1001-5361(2003)06-0050-04

利用常规测井方法识别划分水淹层

Recognizing watered -out zones by using traditional well logs

宋子齐,赵磊,王瑞飞,康立明,陈荣环,白振强

(西安石油大学石油工程学院,陕西西安　710065)

摘要:根据测井曲线的水淹特征,分别对砂泥岩剖面和下套管的老井水淹层段进行分析,阐述了自然电位、电阻率、双频介电测井、人工激发极化电位、声波时差、中子伽马、自然伽马、热中子寿命及碳氧比等测井曲线识别划分水淹层的方法、技术及特点,指出提高水淹层测井解释方法实用效果的进一步实验研究工作.

关键词:水淹层;识别;测井方法;测井解释

中图分类号:P 631.8+11;T E 15 文献标识码:A 目前,我国各大油田相继进入勘探开发后期,水驱油田的测井解释作为石油开发中的重要环节就显得愈来愈重要.然而,由于国内各大油田的地质特点、水驱开发及资源条件不同,尚没有一种通用的水淹层测井解释方法.

国外在解决这些问题时,常利用某些测井新技术以确定地层水真电阻率及地层含水饱和度.由于我国测井仪器的局限,在工作中很难套用国外的方法.

为此,从水淹层的特征研究入手,针对砂泥岩剖面的特点,对不同类型井段,根据单一测井曲线的水淹层特性以及多种测井曲线水淹特征的组合,分析并阐述水淹层段识别划分的方法.

1　砂泥岩剖面水淹层段的划分

为了强化开采,在边外或边内注入淡水,使得评价储层的含油饱和度更加复杂.划分淡水淹层虽然困难,但在较好的地层条件下,仍可用自然电位曲线、地层自然电流曲线、电阻率曲线、介电测井曲线、人工电位曲线等把水淹层识别划分出来.1.1　自然电位基线偏移

由于油层内部的非均质性影响,大多数水淹层

都具有局部水淹的特点,被水淹的局部部位就引起自然电位曲线基线偏移.基线偏移的主要原因在于

油层被淡水水淹以后,原始地层水矿化度局部受到淡化.

假设砂岩下部已被水淹,地层水的矿化度由水淹前C w 2变为水淹后C w3,围岩的地层水矿化度为C w 1.若C mf

上部砂泥岩界面的电动势

S P 1-2=K 1lg

C w1C mf -lg C w 1C w 2+K 2lg C w2

C mf

=(K 1+K 2)lg C w2

C

mf .

目的层内水淹部分与原状地层部分界面的电动势

S P 2-3=K 2C w3C mf -lg C w2C mf +lg C w 2

C w 3=0.下部砂泥岩界面的电动势(SP 3-1=SP 3-4)S P 3-4=K 1lg

C w1C mf -lg C w 1C w 3+K 2lg C w3

C mf

=(K 1+K 2)lg C w3

C

mf .

因此,水淹层上下自然电位基线偏移应为 S P =SP 1-2-SP 3-4=(K 1+K 2)lg C w2

C w3.

(1)

从上述可知,自然电位基线偏移的大小,主要取决于水淹前后地层水矿化度的比值,二者的比值越大,自然电位基线偏移越大,表明油层水淹程度越高.自然电位这种基线的偏移现象在指示淡水水淹层方面,往往能见到较好的效果.图1所示的华北油田岔39-130井第38号层为淡水水淹层,该层下界面自然电位SP 偏移13mV,经单层试油日产油2.2t ,水125m 3,表明为强水淹层

.

图1　岔39-130井测井曲线及

自然电位(SP )偏移现象

对应油层界面,自然电位上部基线偏移,表明油层上部水淹;若下部基线偏移,表明油层下部水淹.对于污水水淹层,自然电位基线偏移不明显.1.2　地层电阻率曲线

油层注入淡水后,电阻率的变化是不一致的,原油的被取代和束缚水的淡化,使得地层电阻率的降低不是很大,到了后期还会上升.因此,淡水水淹层的电阻率取决于淡水和束缚水电阻率的相互关系,以及它们在地层孔隙中的份量.

在许多油田,如前苏联杜依玛兹和其他一些油田,被淡水水洗的含油层段的视电阻率曲线表现为较高的电阻率值,并且比一般的油层段高,然而在一般情况下仅根据电阻率划分水淹层段是很困难的,因为未水淹的油层段与淡水淹层段具有同一数量级的电阻率数值.

利用径向电阻率比值,有利于识别水淹程度较高的水淹层,增阻侵入一般是中高水淹层特点,而减阻侵入则是油层和弱水淹层的特点,在双侧向测井曲线上它们都有相当清楚的显示.另外,利用自然电位与电阻率曲线的对应性分析,常常是分析边水水淹层的重要依据.边水推进的结果,往往造成油层水淹部位电阻率降低和自然电位幅度增大,这一特点可作为识别中-高矿化度边水水淹的标志.例如华北油田岔15-172井,13号层4m 电阻率数值在4.4 ・m 左右,而本区油层电阻率值在6～8 ・m ,比该区块油层电阻率值低,因此认为该

层已被水淹,经校正处理后将该层解释为强水淹层(该层原解释为油层).经试油证实,该层日产油0.11t ,日产水9.54m 3,含水率达98.5%.1.3　介电测井值增大

介电测井又称电磁波传播测井,它主要测量高频电磁波在井眼附近地层中的传播时间和衰减率,从而提供一种评价含水饱和度的手段.这种方法几乎不受地层水矿化度的影响,因此有利于淡水地层和含重质油地层的油气评价.特别是能够比较有效地评价水淹层,国外广泛应用其指示地层含水量.

电磁波在介质中传播的速度(V )主要取决于介质的介电常数 ,其表达式为

V =

1t po =1

!

,(2)式中,t po 为介质的电磁波传播时间; 为介电常数;!

为介质的导磁率,在普通介质中近似为1.

岩石 值与其含水饱和度的关系很大,但与水的矿化度关系不大,而含油和含水岩石的值有很大差异,这就使我们可以应用介电测井划分被不同矿化度水淹的油层.

用于介电测井的电极具有很高的垂直分辨率,根据岩层与围岩的相互关系,可划分厚度0.5～1.0m 的薄层.应用介电测井的最佳条件是岩石电阻率在40～50 ・m ,泥浆电阻率0.5～0.8 ・m 或更低,侵入带直径不超过0.8m .1.4　人工极化电位曲线

在外加电场的作用下,由岩石颗粒表面的电荷与电解液中的正离子组成的偶电层发生了形变,这种现象叫做“体极化”.而当外电场去掉之后,偶电层又立即恢复原状,并形成与外电场同向的极化电流.极化电场在地层中形成的电位称为人工极化电位.

实验证明,在固定激励电流和其他测量条件一致时,人工极化电位随地层水电阻率和含油饱和度增加而增高,随渗透率增高而降低.因此,当储集层的物性和含油性接近时,人工电位的变化主要反映了地层水矿化度的变化.也就是说,淡水水淹层将比同类储层未水淹时的人工电位读值要高,据此划分水淹层段.

但是,由于人工电位的读数受渗透率的影响很大,因此,在非均质严重、渗透率变化大的地层中,其应用效果变差.一方面容易把高渗透的强水淹层误认为低渗透的水淹层;另一方面,又容易把低渗透地层误认为水淹层.另外,人工电位曲线还不能指示边水和污水回注的水淹层.

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