孤岛油田水淹层地层水电阻率计算方法研究

刘中奇，崔琳，董婷，熊维

（中国石化胜利石油管理局测井公司，山东东营257096）

孤岛油田水淹层地层水电阻率计算方法研究

刘中奇，崔琳，董婷，熊维

（中国石化胜利石油管理局测井公司，山东东营257096）

为寻找胜利油气区孤岛油田Ng组剩余油富集区，需要准确求取地层水电阻率，特别是水淹层地层水电阻率，难点在于泥浆滤液电阻率的准确求取。提出一种新的泥浆滤液电阻率确定方法——已知水层标定法。基于自然电位测井原理，用已知水层的电阻率标定井筒泥浆滤液的电阻率，用标定后的泥浆滤液电阻率应用自然电位测井求取目的层的地层水电阻率。该方法能够比较准确地计算地层水的电阻率，对水淹层地层水电阻率的计算也非常有效。

自然电位测井；地层水电阻率；泥浆滤液电阻率；剩余油饱和度；水淹层

0 引 言

孤岛油田Ng组油层经过近30年的注水开发，油层水淹严重，含水特高，寻找剩余油富集区尤为重要，因此需要准确求取地层水电阻率，特别是水淹层地层水电阻率。地层水电阻率的求取不仅直接影响水淹层测井解释，而且还影响到地层剩余油饱和度的评价，以及油田的二次采油乃至三次采油。孤岛油田Ng组油层先后经历了注水－注聚－注水开发时期，地层水矿化度差异较大。这是因为不同开发时期，注入水水质（仅指地层水矿化度）不同，注入速度、注入时间及持续注入时间不同。不同区域水淹程度不同也是导致地层水矿化度差异较大的一个重要原因。尽管对不同类型的油藏的不同开发时期，人们已经总结出多种地层水电阻率的求取方法，并且这些方法在生产应用中也见到了一些效果，但其应用效果仍不尽人意。本文提出一种新的泥浆滤液电阻率确定方法——已知水层标定法。用已知水层的电阻率标定井筒泥浆滤液的电阻率，用标定后的泥浆滤液电阻率应用自然电位测井求取目的层的地层水电阻率。它能够比较准确地计算地层水的电阻率。

1 泥质对自然电位的影响［1－2］及校正

虽然自然电位能够准确计算地层水电阻率，但是影响自然电位的因素较多，因此必须对自然电位曲线作必要的校正。关于温度［1］、层厚［1］、井眼［1］、地层电阻率［1，3］及过滤电位［1，3］的校正，很多资料已有介绍。对于泥质砂岩地层，影响储集层自然电位相对幅度大小的主要因素仍然是储集层的渗透性（即泥质含量）及泥浆滤液电阻率与地层水电阻率的比值。因此，对自然电位曲线作泥质校正是非常必要的。

对于给定的泥浆滤液电阻率与地层水电阻率，泥质含量则是影响自然电位相对幅度大小的主要因素。当地层由于泥质含量增加而由纯砂岩过渡到纯泥岩时，它的自然电位系数也将从扩散电位系数过渡到扩散吸附电位系数。假定地层由渗透性的纯砂岩部分和非渗透性的纯泥岩部分组成，在渗透性的纯砂岩形成扩散电位Ed，而在非渗透性的纯泥岩形成扩散吸附电位Eda。图1是泥质砂岩及围岩的体积模型和等效电位图。由于扩散电位和扩散吸附电位的大小正比于它们的相对体积含量，于是在泥质砂岩储集层产生的电位系数为

式中，k为泥质砂岩储集层产生的电位系数；Vsh为泥质含量；kd为扩散电位系数；kda为扩散吸附电位系数。

泥质砂岩储层产生的自然电位

式中，SP为泥质砂岩储层产生的自然电位；Rmf为泥浆滤液电阻率；Rw为地层水电阻率。

泥质砂岩储集层产生的自然电位的相对幅度

式中，ΔSP为泥质砂岩储集层产生的自然电位的相对幅度。

纯砂岩储集层产生的自然电位的相对幅度

式中，ΔSP0为纯砂岩储集层产生的自然电位的相对幅度。

于是有［1，4］

式（5）是泥质砂岩储集层产生的自然电位的相对幅度与纯砂岩储集层产生的自然电位的相对幅度的关系式。图2是泥质砂岩储集层自然电位的相对幅度与纯砂岩储集层自然电位的相对幅度的比值随泥质含量变化的关系图。依据式（5）或图2便可对泥质砂岩的自然电位的相对幅度作泥质校正。

图1 泥质砂岩体积模型和等效电位图

图2 自然电位相对幅度比值与泥质含量关系

2 水淹层地层水电阻率及泥浆滤液电阻率计算方法

2.1 水淹层地层水电阻率计算方法

对于给定的地层，作过校正的自然电位及相对幅度的大小只与泥浆滤液电阻率和地层水电阻率的比值有关。如果知道泥浆滤液的电阻率，利用自然电位测井原理就可求取地层水混合液电阻率。

（1）自然电位泥岩基线法。在泥岩处产生的自然电位为

式中，SP为当前深度砂岩附近泥岩的自然电位。

（2）自然电位砂岩值法。在砂岩处产生的自然电位为

式中，SP为当前深度砂岩的自然电位。

值得注意的是利用式（6）或式（7）时，必须对自然电位进行重新刻度。因为在测井过程中，人们只关心自然电位相对幅度的变化而忽视自然电位绝对数值。外在电场（包括工业漏电）的存在也是影响自然电位绝对数值的一个重要原因。

（3）自然电位砂泥岩相对幅度法。砂泥岩自然电位的相对幅度为

式中，ΔSP为当前深度砂泥岩自然电位相对幅度。

（4）自然电位砂泥岩相对幅度比值法。标准水层砂泥岩自然电位的相对幅度为

式中，ΔSP0为纯砂岩标准水层的自然电位相对幅度；Rmf0为纯砂岩标准水层处泥浆滤液电阻率；Rw0为纯砂岩标准水层地层水电阻率；kt仅与温度有关。

自然电位系数及泥浆滤液电阻率与温度有关，因此在计算地层水电阻率（水淹层地层水电阻率）时必须对自然电位系数及泥浆滤液电阻率作温度校正。

2.2 泥浆滤液电阻率计算方法

要准确计算地层水电阻率，首先必须正确计算泥浆滤液的电阻率。泥浆滤液电阻率的计算方法有3种［1－2］。

方法1［1］

式中，Rm18为18℃时泥浆电阻率；T为当前深度地层温度。

方法2［5］

式中，ρm为泥浆密度。

方法3［1］

式中，T0为标准水层地层温度；Rmf0可根据阿尔奇公式求得，亦可应用纯砂岩标准水层（地层水电阻率已知）自然电位的相对幅度式（8）求得。而式（8）中的Rw0可根据阿尔奇公式求得；也可根据试油或生产时的水样资料得到。

3 水淹层地层水电阻率计算应用效果

利用上述研究成果求取了孤岛油田中一区50多口井的地层混合液电阻率，用所得地层混合液电阻率值计算剩余油饱和度。结合该地区动态资料，对这些井进行了水淹层解释与分级评价，解释符合率达到85%。

图3是中13－斜检9井应用上述方法计算的地层水电阻率计算的含水饱和度与实验测量的岩心含水饱和度及传统经验地层水电阻率计算的含水饱和度的对比图。

图3 中13－斜检9井3种饱和度对比图

图4 孤东8－24－更8井2种饱和度对比图

图4是孤东8－24－更8井应用上述方法计算的地层水电阻率计算的含水饱和度（Sw）与传统经验地层水电阻率计算的含水饱和度（Sw1）的对比图。

4 结 论

（1）利用自然电位可准确地计算水淹层地层水电阻率，对地层剩余油饱和度进行正确评价。

（2）利用自然电位计算地层水电阻率的关键是求得井筒泥浆滤液电阻率。用已知水层的地层水电阻率标定水层处井筒泥浆滤液的电阻率，可准确计算井筒泥浆滤液的电阻率。

［1］ 张庚骥.电法测井［M］.北京：石油工业出版社，1984.

［2］ 刘中奇，陈营.一种确定水淹层地层水电阻率的方法［J］.测井技术，1992，16（5）：327－333.

［3］ 吴长虹，曲丽萍，王艺景，等.高含水期地层混合液电阻率的求取方法［J］.江汉石油学院学报，2000，22（4）：85－87.

［4］ 丁次乾.矿场地球物理［M］.东营：中国石油大学出版社，1984.

［5］ 曾文冲，欧阳健.测井地层分析与油气评价［M］.北京：石油工业出版社，2001.

Computation Method of Formation Water Resistivity for Water－flooded Zones in Gudao Oilfield

LIU Zhongqi，CUI Lin，DONG Ting，XIONG Wei
（Well Logging Company，Shengli Petroleum Administration，SINOPEC，Dongying，Shandong 257096，China）

In order to find residual oil of Gudao Oilfield Ng group in Shengli oil／gas zone，formation water resistivity，especially，flooded formation water resistivity needs to be accurately calculated.It is difficult to accurately calculate mud filtrate resistivity.Proposed is a new method to determine mud filtrate resistivity——known water layer calibration method.Based on the spontaneous potential logging principle，wellbore mud filtrate resistivity is calibrated with known water resistivity.With the calibrated mud filtrate resistivity，spontaneous potential can be applied to obtain the formation water resistivity of the target layers.The new method can accurately calculate the formation water resistivity even in water－flooded zones.

spontaneous potential logging，formation water resistivity，mud filtrate resistivity，residual oil saturation，water－flooded layer

P631.84 文献标识码：A

2011－02－16 本文编辑 余迎）

刘正彦，男，从事射孔起爆器材研发工作。