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.2003V 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 <C w3<C w 2≤C w1,C w1=C w4,这时3个界面的电动势分别表示如下:上部砂泥岩界面的电动势S P 1-2=K 1lgC w1C mf -lg C w 1C w 2+K 2lg C w2C mf=(K 1+K 2)lg C w2Cmf . 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 2C 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 1lgC w1C mf -lg C w 1C w 3+K 2lg C w3C mf=(K 1+K 2)lg C w3Cmf .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 w2C 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.—51—宋子齐等:利用常规测井方法识别划分水淹层1.5　声波时差曲线一般情况下,油层和水淹层的声波时差差别不大.但当地层黏土成分中的蒙脱石含量很高时,由于蒙脱石遇水膨胀,岩石孔隙结构发生变化,以及油层水淹后长时间注入水冲刷,粒间孔隙的黏土桥被冲散,地层产生裂缝等,都可以使岩层的孔隙度增大,引起水淹层的声波时差比油层声波时差大,用以划分水淹层段.2　在下套管的老井中划分水淹层段在下套管的老井中划分产层的水淹部位,确定油水界面的变化,主要借助于放射性测井获得的信息.这些信息的有效性主要取决于测量条件和地质条件.在一般情况下,用未射孔地层的放射性测井资料,就可准确地划分被矿化水水淹的层段,射孔打开地层以后,由于井筒内流体侵入地层,情况变得复杂了,在这种情况下需要利用中子伽马测井、中子寿命测井、自然伽马测井和伽马能谱测井等组合方法来划分被矿化水水淹的层段.2.1　中子伽马测井由于水淹层的氯含量相对高于未水淹的油层,所以在水淹层段中子伽马数值比油层高,据此可以划分水淹层段.但根据前苏联有关文献报导,当矿化水水淹层含油饱和度达30%～40%时,这种地层的中子伽马曲线与纯水层无大的差别,难于区分.另外在解释中子伽马测井资料时,还必须考虑产层的储集性质,因为随着孔隙度减少,含油和含水段的差别也要减少.2.2　自然伽马测井氯化钙型地层水中的镭、钡离子与注入水中的硫离子生成不可溶的放射性盐类,并呈悬浮状态随水流动,沉淀并附集在井眼附近,从而产生高自然伽马异常.若地层是一般的非含放射性质的地层,出现此现象可以划分为水淹层段.2.3　热中子寿命识别水淹层热中子衰减时间测井是测量热中子从产生的瞬间起,到大部分被吸收所经过的平均时间,通常用∀表示,称为热中子寿命,单位为!s.∀的大小主要取决于介质的宏观俘获截面.二者之间的关系为∀=1V#=4.55#.(3)由于油、水及氯的俘获截面相差很大,则在高矿化度地区注淡水时,被注入水水淹的地层就容易与未受水淹的地层区分开来,用以划分水淹层段.2.4　碳氧比(C/O)能谱识别水淹层碳氧比能谱测井是利用脉冲中子发生器,向地层发射14.4×106eV的高能快中子,然后测量这些高能快中子与地层元素原子核发生非弹性散射而产生伽马射线的能谱.对所产生的非弹性散射线进行能谱分析,就能指示和确定地层中相应元素的含量.因油层碳含量高,水层氧含量高,计算C/O比就能够指示油水层.地层孔隙度为30%、含油饱和度为100%的油层,C/O比值为1.79;而含水饱和度为100%的水层,C/O比值则为1.55,所以C/O值的大小可以识别划分水淹层段.根据图2华北岔河集油田岔15-115井32,33层的碳氧比测井成果图,两层C/O数值为1.425～1.460.解释为强水淹层段,该井相对层位都已严重水淹.3　结束语油田投入注水开发之后,随着开采时间的推移,注入水将不断冲洗储油层而造成水淹.由于储油层岩性、物性的差异,以及注入水来源和性质的不同,油层水淹程度及由此引起的物性、电性和含油性的变化也将变得复杂.为此,根据单一测井曲线的水淹层特征和多种测井曲线水淹特征的组合来识别划分水淹层,常用的测井曲线有自然电位、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测井等.这些测井方法对砂泥岩剖面水淹层段识别划分具有各自的特色及其相应的适应性,文中分别做了适当的分析和阐述,各油田应结合各自的特点,选择适合的测井方法、技术,扬长避短,利用现有的有效信息提高水淹层测井解释方法的实用效果.为进一步提高和发展水淹层测井技术和评价解释的水平和效果,尽快从以下几方面开展实验研究工作:(1)开展水驱过程中岩石物理实验研究工作,为建立新的水淹层测井方法和解释模型提供依据.例如,使用新的试验研究方法,包括CT、核磁共振、网络分析等,研究水驱过程中油藏剩余油饱和度和岩石电化学参数及物性参数变化规律.(2)开展碳氧比能谱、过套管电阻率、电磁感应、电磁波及核测井的时间推移测井方法研究,分别掌握水驱过程中不同方法下的油藏剩余油饱和度和相—52—西安石油学院学报(自然科学版)应水淹层参数的变化.(3)深入开展水淹层的三饱和度测井解释方法研究,发展新的测井解释理论和方法,求准产层原始油饱和度、剩余油饱和度和残余油饱和度参数,分析确定产层的采收率和采出程度,为油藏综合治理、调整开发方案提供必要数据和依据.图2　岔15-115井碳氧比测井成果图参考文献:[1]　宋子齐.沈84块油藏剩余油饱和度及其分布富集研究[J ].测井技术,1998,22(6):7-10.[2]　韩清忠.用常规电阻率测井资料确定水淹层的剩余油饱和度[J].测井技术,1996,20(5):6-9.[3]　肖慈王旬.利用测井录井信息识别水淹层[J].测井技术,1998,22(3):14-18.编辑:贺元旦—53—宋子齐等:利用常规测井方法识别划分水淹层Ⅵhorizontal g as w ell is predicted under o pen hole co mpletion,perfo ratio n com pletion and fracturing co mpletion separately,and the factors o f influencing the productivity are analyzed.The productivity of a horizontal g as w ell under different w ell co mpletion fo rms separ ately is co mpar ed w ith the pro ductivity of a vertical gas w ell under fracturing com pletio n,and it is show n that under the three w ell co mpletion forms, the for mer is all greater than the latter.In initial stag e,the fo rmer is about4tim es as much as the latter under open hole completion and perforation and7tim es under fracturing co mpletion;after three years,the fo rmer is2times as m uch as the latter under o pen ho le com pletion and perforation completion and4times under fractur ing co mpletion.Key words:horizo ntal w ell;variable mass flow;no n-Dar cy flow;pseudopressur eW AN G Zhang-hong,ZH AN G Shi-cheng,W A N G Yu-f ang,et al(Co llege of Petroleum and Natural Gas Engineering,Univ er sity of Petro leum,Changping102249,Beijing,China)JXA PI2003V.18N.6p. 39-42Adjustment and optimization of water injection development of the low-permeability oilfields in Eerduosi BasinAbstract:Based on the development practices and for matio n char acter istics o f Chang6and Chang3of main low-per meability r eser voirs in Ansai,Jing'an and Huachi oilfields,Eerduo si Basin,som e techniques fo r o ptimizing and adjusting injection-pr ojectio n parameter s and w ater-flooding w ays are put forw ard to improve the results of w ater-flooding development,sing le-w ell production and final reco ver y factor of super low-permeability oilfields.T hey can reduce dev elo pment investm ent and production cost,and can finally enhance w hole development benefits.Key words:Eerduosi Basin;low-perm eability oilfield;w ater-flooding;recovery facto rL I X ing-z hong,YAN G K e-w en,S H I Cheng-en,et al(Co llege of Petroleum and Natural Gas Eng ineering,Univer sity of Petro leum,Chang ping102249,Beijing,China)JXAPI2003V.18N.6p.43-46,57Water driving oil test in heterogeneous reservoir and its application in Qiaokou oilfield Abstract:Because of the hetero geneity of the reservo ir in Qiaokou o ilfield,the result o f m ulti-layer w ater dr iv ing oil is studied by means of three o ne-dimension ex perimental m odels m ade o f the co res fro m fo ur w ells in the oilfield w ith different gr ade per meability.Some developm ent measur es,such as reasonably subdividing development series of strata,im prov ing w ater entry pr ofile,tapping the potential of poor thin lay er s,and so on,are put for w ar d according to the experimental results,and they are applied to the developm ent practice of the oilfield.The applied results show that the measures improve w ater absorbing difference among strata,enlarge the sw ept vo lum e o f injected w ater,and increase w ater floo ding reserves and final recov ery factor.Key words:Qiaokou oilfield;multi-lay er reservoir;w ater dr iv ing oil test;development resultMA X ian-sheng,H U S hun-x ing,GEN G Shi-j iang,et al(No.6Production Plant,Zhong yuan Oilfield Co mpany,Dong ming274511,Shandong,China)JANPI2003V.18N.6p.47-49Recognizing watered-out zones by using traditional well logsAbstract:T he techniques and characteristics of reco gnizing w atered-o ut zo nes by using natural po tential log,resistivity,dual-frequency dielectr ic,induced po larizatio n,acoustic mo ve-o ut,neutron gam mar-ray,natur al gamm ar-ray,ther mal neutron lifetim e and carbon-to-oxy gen ratio log curves are pr esented.T he recog nition of the w atered-out zones o f sand-shale profile and old cased w ell is discussed according to the characteristics of single log curve and the compound char acter istics of sev eral log curv es.Key words:watered-out zo ne;recog nition;lo gging;log ging interpretatio nSONG Zi-qi,ZH AO L ei,W A N G Rui-f ei,et al(College o f Petroleum Engineering,Xi'an Shiyou。