水淹层测井解释与评价综述

水淹层测井解释与评价综述

水淹层测井技术，是20世纪50年代发展起来的一种测井工艺，是探测注水开发油田含水率高低、预测地下剩余油的重要技术。经过半个世纪的发展，水淹层测井技术已经形成了多个技术系列，成为为高含水油田开发中后期剩余油挖潜提供依据的重要手段［1］。0我国多数油田,一般都采用早期注水开发方式，随着油田水驱开发程度的不断提高，油田的水淹程度日趋增高，导致产层的流体性质、孔隙结构,岩石的物理化学性质,以及油气水分布规律等,都会发生一定程度的变化。水淹层测井解释利用测井资料对水驱油藏水淹所发生的变化进行评价,以便弄清水淹部位和水淹程度,是研究剩余油饱和度的主要手段，为进行二次乃至三次采油提高采收率提供依据，也为近一步调整油田开发方案，加密井布井，注采关系调整，确定老井封堵措施等方面提供了科学的指导［2］。

一、油层水淹后产层物理性质的变化

受注入水影响，储层性质发生了与开发初期不同的变化，主要表现在岩石的电学性质、孔隙结构、水动力学系统等方面［3］。

1、孔隙度、渗透率的变化

注水开发过程中，注入水的推进和冲刷使岩石的孔隙度、渗透率发生改变，其变化大小与水洗程度有关。弱水洗时，岩石中的粘土矿物受注入水浸泡发生膨胀，孔喉变窄，孔径变小，被冲刷的胶结物也可能堵塞孔道，导致孔隙度变小、渗透率降低；强水洗时，受注入水的长期冲刷，粘土矿物被冲洗，使得泥质含量降低，孔隙度变大，渗透率提高。因此，在注水井附近的高水淹区域，储层渗透率有明显提高［3］。

2、含油性及油水分布的变化

注水开发前，储层内主要为束缚水，含油饱和度高。随着水驱程度的提高，油水分布发生变化［3］。由于储层的非均质性的差异，物性好并且与注水井连通性好的区域先水淹，含油饱和度降低；相反，物性差且与注水井层连通差的区域后水淹或未水淹，剩余油饱和度相对较高，成为挖潜调整的主要对象。

3、润湿性的变化

岩石的润湿性与岩石的性质和孔隙结构有关，并由其亲水能力表现出来。实验表明，水淹后，石英、长石的裸露面增大，岩石的自吸水能力增强，逐渐由弱亲水向强亲水转化，使水淹层的孔隙度指数m和饱和度指数n的值也有所减小［3］。

4、地层水矿化度的变化

注入水进入地层后，与原始地层水发生溶液混合作用和离子扩散运动，导致地层水矿化度发生变化。注入淡水时，地层混合水的矿化度将低于原始地层水矿化度，并随着累积注入

水量的增加，地层混合水的矿化度不断降低。注入污水时，其变化十分复杂［3］。总之，如果注入部分的电阻效应大于驱替部分的电阻效应，那么油层水淹后电阻率就增大，反之，如果注入部分的电阻效应小于驱替部分的电阻效应，那么油层水淹后电阻率就会减小。

二、水淹层的定性识别方法

储层水淹后，其在测井响应曲线上均有不同程度的反应，通过测井曲线对比，可以定性判断水淹层及水淹程度［3］。定性识别水淹层，就是根据测井曲线响应特征判断油田是否水淹。由水淹层机理及特征可知，油层水淹后最基本的变化是地层水电阻率Rw和地层含水饱和度Sw的变化，因此用常规测井资料定性识别水淹层的基本方法是根据Rw、Sw变化有明显反应的视电阻率曲线和自然电位等曲线［4］，中子伽马自然伽马测井，电磁波传播测井，声波时差测井，人工激发极化电位，RTM测井，中子寿命测井，过套管电阻率测井，核磁共振测井，双频电阻率测井以及重建油层原始电阻率判断水淹层等方法，各种方法都有各自的适应条件，加之各地区地质情况和水淹特征不同，使得水淹层测井响应更是复杂多变，因此，不可能有一种不变的水淹级别定性识别模式。只能按地区实际情况，在地质条件约束下，根据水淹特征和水淹规律，找出适合于研究区水淹级别定性识别的方法。

1、自然电位与电阻率曲线结合识别水淹层

油层水淹后，其自然电位测井响应会发生较明显的变化［2］。主要表现为自然电位基线偏移和自然电位幅度增大。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，偏移量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［4］；同时油层水淹往往导致地层电阻率减小，引起自然电位幅度增大。这一特点可作为识别中-高矿化度边水水淹的标志。

2、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［5］。

3、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［5］。

4、电磁波传播测井

电磁波传播测井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，电磁波在介质中传播的速度主要取决于介质的介电常数，岩石的介电常数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［5］。

5、声波时差测井

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；此外，在注水过程中，地层压力可能上升到原始地层压力以上，从而会形成裂缝，这些因素都可以使岩层的孔隙度增大，用以划分水淹层段［5］。

6、人工激发极化电位

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［5］。

7、RTM测井

RMT测井钙硅比曲线是很好的反映岩性的测井曲线，碳氧比曲线则是反映地层含油性好坏的曲线，利用钙硅比测井曲线与碳氧比测井曲线重叠显示时，岩性相同时，在水层处，两者基本重合；但在油层中，两者间有明显差异，且随地层孔隙度增大，两者之差也随之增大。因此，应用这种曲线重叠技术，可以方便、快速、直观地显示储集层含油饱和度与含油量相对大小，从而达到定性识别水淹层。当油田综合含水在80%以上时，指示C元素含量明显减少，仪器测量相对误差增大，尤其是当地层水矿化度大幅升高时，碳氧比能谱测井资料的应用受到限制［4］。

8、中子寿命测井