水淹层识别

水淹层测井识别方法一、水淹油层的特征在油田开发工程中，由于注水驱油或是边底水推进，油层都要发生不同程度的水淹，引起储集层物性、电性一系列的变化。

主要有以下特征。

1、水淹油层的地质特征储层含油性和油水分布变化地层水矿化度和电阻率变化孔隙结构变化-孔隙度和渗透率变化岩石的湿润性变化油层水淹后的地层压力与温度变化（1）地层含油性及油水分布的变化在油田注水开发过程中，随着注入水不断驱替地层中的原油，水淹油层的含水饱和度不断增加，剩余油饱和度不断降低，而且它们与水洗程度成比例。

大庆油田根据水驱油岩心实验和试油资料统计分析表明，油层弱水淹时含油饱和度下降约10％；油层中等水淹时降低约20％～30％；油层强水淹时下降30％以上。

在水洗作用下，油层的粘土和泥质含量下降，粒度中值相对变大，随之也使束缚水饱和度相应降低。

在注水开发中，随着注入水不断增加，地层中的油水分布也随之发生很大变化。

一般来说油层的孔隙性和渗透性都有程度不同的非均质性。

显然，注入水在非均质严重的油层中并非活塞式的推进，而是沿着孔隙度大、渗透性好的部位推进，直到高渗透性地带中大部分油被水驱走时，中、低渗透部分的孔隙中仍保留着相当多的原油。

物性好的高孔隙、高渗透性部位早水淹，水洗强度大；低孔隙、低渗透性部位晚水淹，水洗强度小，甚至未被水淹。

这样，在高含水期，原来的好油层变成强水淹层；而较差的油层(包括物性差的油层和薄油层)，则又可能成为“主力油层”。

因此，尽管某些油井的产水率很高，但低孔隙性、低渗透性油层、薄油层或厚油层中的低孔隙性、低渗透性部分仍有可观的潜在产能，它们将成为高和特高含水期油田挖潜稳产的主要对象。

在高含水期，水淹油层的油、水分布一般都有按沉积旋回水淹的规律。

正韵律油层如河道砂、点砂坝油层，岩性自上而下逐渐由细变粗，注入水先沿底部粗岩性高渗透部位突进，形成大孔道的水窜，造成底部先被水淹，上部晚水淹；底部强水淹、上部弱水淹或未水淹。

在反韵律沉积的三角洲河口砂坝等油层，岩性自上而下逐渐由粗变细，注入水先沿顶部突进，但由于受毛细管力和重力的影响，使注入水推进相对稳定，且注入水波及面积、厚度及驱油效率都较高，水洗强度自上而下由强变弱。

复合韵律油层，属多次沉积旋回叠加而成的互层，沉积厚度大(一般层厚5～20m左右，平均约10m)，层内具有多个岩性夹层。

注入水沿沉积单元推进，垂向窜流受到抑制，形成水淹程度极不均匀。

岩石颗粒粗、岩性均匀、物性好的层段，水淹强度高；而岩石颗粒细、物性差的层段，注入水波及影响小，水淹程度低。

（2）地层水的矿化度和电阻率变化油层水淹后，注入水(或边水、底水)与原始地层水相混合。

混合地层水矿化度和电阻率将取决于原始地层水和注入水(或边水、底水)的矿化度以及注入水量。

相对于原始地层水矿化度来说，注入水有淡水、地层水和污水，相应地有淡水型、盐水型和污水型水淹层。

地层水型水淹油层(如边水、底水水淹油层)中，混合地层水矿化度变化不大。

污水型水淹层混合地层水矿化度有一定的变化，其大小视注入水的污水矿化度及注入量而变。

淡水型水淹层的混合地层水矿化度变化最大。

大庆油田原始地层水矿化度约为8000mg/l，注入水(河水、水塘水、或污水回注)矿化度通常小于地层水，故属于淡水型水淹。

目前水淹油层地层水矿度在3000～5000 mg/l之间，地层水矿化度变化情况大致是：弱水淹层中地层水的含盐量降低约35％，强水淹油层中地层水的含盐量下降达75％以上。

从电阻率来看，与原始地层水电阻率Rw相比，混合地层水电阻率Rwz也有三种可能：淡水型水淹层，Rwz增高，Rwz＞Rw；地层水型水淹层，Rwz近似不变，Rwz≈Rw ；污水型水淹层，当污水的矿化度大于、等于、小于原始地层水矿化度时，则有Rwz＜Rw、Rwz≈Rw、Rwz＞Rw三种情况。

因此，同样是污水型水淹，但从电阻率来看，水淹性质却不一样。

（3）孔隙度和渗透率的变化孔隙度和渗透率是描述储集层岩石结构重要的两个宏观特征参数。

由于注入水的冲刷，岩石孔壁上贴附的粘土被剥落，含油砂岩较大孔隙中的粘土被冲散、冲走，沟通孔隙的喉道半径加大，孔隙变得干净、畅通，孔隙半径普遍增大，迂曲度减小，连通性变好，缩短了流体实际渗流途径，岩石孔隙结构系数变小(据河南油田统计，约减少7％～13％)，因而孔渗好的岩石孔隙度，可能有一定程度的增加，而岩石渗透率明显增大。

故在距注水井近、水洗程度高的井中，水淹层的渗透率要比距注水井较远的、水洗程度低的井有明显的增高。

河南油田相邻两井水洗后，油层岩心资料与相同层位的原始状态油层岩心资料对比表明：粒度中值大于0.25mm的中细砂岩，水洗后的渗透率比水洗前增加1.2倍～1.7倍；粒度中值在0.15mm以下，渗透率小于0.065的含油细砂岩、粉细砂岩，水洗前后油层的渗透率、孔隙度无明显变化。

大庆油田对三口井五块渗透性较好的岩样水驱前后测量结果表明，油层经长期注水后，不仅岩石的孔隙度和渗透率增加，而且相对渗透率曲线也发生明显变化，主要表现为：残余油饱和度平均降低约5％，油水共渗范围平均增加约5.6。

此外，无水采收率降低约2.7％，最终采收率平均提高约2％。

在其它油田还发现，在蒙脱石较多的油层中，由于蒙脱石具有遇水膨胀的水敏特性，渗透率变化比较复杂，对地层的疏通与堵塞作用都可能存在。

（4）粘土矿物的微观结构变化大庆油田对岩心的电镜扫描观察到：未被水洗岩样，岩石颗粒和孔道表面粘土覆盖比较丰富，在喉道处有粘土堆积，高岭石的“书页状”结构完整，排列整齐。

岩样经过长期水洗后，岩石表面覆盖的粘土明显减少，岩石颗粒表面与粒间附着的高岭石被溶解，贴附在颗粒表面的高岭石晶形很差(呈叶片状)，绿泥石和伊、蒙混合粘土明显相对减少，而伊利石明显增加。

注入水同油层中粘土矿物的作用很复杂，它同注入水性质、粘土矿物的性质、分布状态及含量等有关。

不同的油田，这种作用也不尽相同。

而且注入水同粘土矿物的作用，是注入水引起油层物理参数发生变化的重要原因。

因此，研究地区注入水同油层粘土矿物的作用，对于研究注入水后油层的物理参数变化和评价水淹层具有十分重要的意义。

（5）岩石润湿性的变化岩石润湿性是指在岩石-油-水体系中，一种流体在分子力的作用下，自发地驱赶另一种流体的能力。

它是油层岩石的基本特性之一，油层岩石表面润湿性在很大程度上控制了油和水在岩石孔隙中的分布状态，并对毛细管压力、相对渗透率曲线以及水驱油的效率都产生影响；当然，对岩石的导电性也产生影响。

油层岩石表面的润湿性分成亲油的、亲水的和中性的三种。

在亲水岩石中，水是润湿相，油是非润湿相；在亲油的岩石中，油是润湿相，水是非润湿相。

润湿相总是附着在岩石颗粒的表面和孔壁上。

润湿相在地层中一般呈连续分布状态；非润湿相多处于孔道的中心部位，呈不连续分布状态，如滴状，珠状、块状等等。

油层岩石表面润湿性一般为亲油的。

在油层注水开发过程中，由于水冲刷作用，使贴附在岩石颗粒表面的油膜逐渐变薄或脱落，结果就使岩石-油-水三者之间原有的吸附和脱附作用的动态平衡关系遭到破坏，随着注入水的长期大量地冲刷，就使这种动态平衡不断向脱附方向变化，最后导致油层岩石表面润湿性发生变化。

这就是油层岩石润湿性变化的过程。

例如大庆油田对21口井水淹油层的270块岩样的测定结果表明，油层经水淹后，岩石的润湿性由偏亲油转化为偏亲水的非均匀润湿性。

大量实践表明资料还表明，岩石润湿性与含水饱和度有关。

当含水饱和度大于40％时，大部分油层岩石润湿性由偏亲油转化为偏亲水；当含水饱和度大于60％时，将全部转化为亲水。

（6）驱油效率的变化驱油效率主要决定于岩石的孔隙结构、润湿性及注水量。

经过长期注水后，油层岩石表面比较干净，孔喉的粘土明显减少，大孔隙比例增多，孔隙连通性变好，渗透率增高，岩石润湿性转化为亲水性。

因而，注入水的驱油效率也随之增大。

大庆用未水洗岩样在实验室内用高倍数水驱油的实验结果表明，驱油效率还随着注入水倍数(孔隙体积的倍数)增高而增大，用高倍数注入水驱油可得到相当高的驱油效率，最高可达99.6％，平均为79.1％。

（7）油层水淹后的地层压力与温度的变化油田投入开发后，油层的压力逐渐降低，到了开发中后期，地层压力的变化更为明显。

在注水开发过程中，由于各层段产出量和注水量不同，造成各层段地层压力明显不同于原始地层压力，产生高压地层或欠压地层。

被测地层压力越是低于原始地层压力，说明油层动用程度越高。

被测地层压力高于原始地层压力，说明被测地层与注水层的连通性好，压力已经波及到被测地层，这类地层或是已经水淹或是虽未水淹但是打开后将很快水淹。

另外，注入水冲刷还可使岩石的力学性质发生变化，岩石的机械强度下降。

根据资料统计，在砂砾岩井段，水冲刷后的岩心破碎率可高达72％，这也是渗透率增高的一个因素。

长期从地面注入冷水，可使地层温度降低，这在注水井附近更为明显。

2、水淹油层的电性特征油层水淹后，储层的电阻率、自然电位、声学性质以及核物理性质等物理性质均会发生变化。

而且地层性质、注入水的含盐量与注入量不同，这些测井参数的变化规律也不同。

研究水淹油层的岩石物理性质变化，对于应用测井资料准确地评价水淹层具有极重要意义。

(1)水淹油层的电阻率“U”型变化按注入水与地层水矿化度或电阻率的相对大小，可将注入水分为淡水(Rwj/Rw≥10)地层水(1≤Rwj/Rw＜5)污水(5≤Rwj/Rw＜10)。

其中，Rwj和Rw分别为注入水与地层水的电阻率。

矿化度或电阻率不同的注入水，在不同的注水期间产生的水淹层电阻率变化是不同的。

为了便于分析，现用Archie公式来讨论水淹层的电阻率变化。

式中Sw和φ分别表示水淹层的含水饱和度与孔隙度；Rwz为水淹层内混合地层水电阻率。

可见，对于一个地区，孔隙度一定的地层，水淹层的电阻率，取决于混合地层水电阻率与含水饱和度。

对于Rwz≈Rw类水淹层，如驱动水为边水、底水等地层水类水淹层，油层水淹后，由于含水饱和度增加，由上式可知，水淹层电阻率将比未水淹的油层电阻率要降低，水洗强度越高，水淹层电阻率越低。

因而，可通过电阻率降低来判断水淹层。

对于Rwz＜Rw类水淹层，如注入水为矿化度比地层水的还要高的盐水，油层水淹后，Sw和Rwz的增加均使水淹层电阻率比未水淹的油层电阻率要降低很多。

且水洗强度越高，水淹层电阻率越低。

故用电阻率的降低能可靠判断水淹层。

淡水型水淹层的电阻率与含水饱和度的关系(据林纯增)对于Rwz＞Rw类水淹层，如注入水为淡水的水淹层，情况就较为复杂。

由上式可看出，Rwz将使水淹层电阻率Rt增大，而含水饱和度Sw的增加又将使水淹层电阻率降低。

因而相对未水淹的油层来说，水淹层电阻率可能降低，也可能增高，还有可能不变，这由Rwz和地层水淹程度(即Sw)综合决定。