中东Z油田低阻碳酸盐岩储层泥浆侵入校正方法

司马立强，周基恒，张凤生，任宇翔，房国庆

(1.西南石油大学，四川 成都 610500;2.重庆测井公司，重庆 江北区 400021;3.中油测井有限公司，陕西 西安 710021;4.中油青海油田分公司，青海 花土沟 816400)

引 言

中东地区Z油田在钻井开发过程中采用了不同矿化度的钻井液，且在测井前有1～4 d储层处于泥浆浸泡状态，泥浆侵入影响了双侧向测井视电阻率值，很难准确反映地层流体的响应特征。因此消除不同性质泥浆侵入的影响，对地层流体识别具有重要意义。

目前国内外解决盐水泥浆井常规测井解释的方法有3种［1－2］:①针对电阻率曲线，采用各种数学方法进行侵入校正，从而得到地层真电阻率和泥浆侵入深度，该方法可以将井眼影响、层厚影响与侵入影响同时校正;②时间推移测井，但该方法在只有1次电阻率测井的勘探井中无法得到应用;③利用侵入后储层剩余油气测井曲线的信息来处理和解释。本文选用数学方法进行电阻率侵入校正。

1 工区侵入概述

1.1 储层地质特征

中东Z油气田储层具有以下特点［3］:储层的总孔隙度较高，但孔隙孔径以微孔、小孔为主，大部孔隙为无效孔隙，故基质渗透率很低，属于基质高孔低渗储层;地层束缚水饱和度较高，油层含油饱和度下限为20%，水层含油饱和度上限为5%。地层水矿化度很高，油、水层的电阻率为1～3 Ω·m，属于低阻碳酸盐岩储集层。

Z油田部分井在相同条件下，由于受不同泥浆电阻率的侵入影响，导致部分油层段视电阻率出现“特低阻”的情况，甚至低于相邻井相同层位的水层电阻率，双侧向曲线无法正常地反映地层流体特征［4］。本文以Z油田西南区2口相邻的井 Z－454H、Z－460H为研究对象，这2口井的泥浆性质不同，Z－454H为盐水泥浆钻井，泥浆电阻率在0.1 Ω·m以下;Z－460H为淡水泥浆钻井，泥浆电阻率均在0.3 Ω·m以上。从2口井的深侧向电阻率特征来看，Z－454H油层电阻率小于Z－460H水层电阻率，为工区典型的相邻井相同层位油层电阻率接近或低于水层的案例，相邻井的油、水层没有一个统一电阻率标准，为电阻率识别流体和饱和度参数定量计算造成了很大障碍，需进行泥浆侵入校正。

1.2 侵入深度研究

本次研究采用谭氏方法［5］对工区侵入深度进行计算:该方法认为对侧向测井来说，泥浆侵入校正仅取决于双侧向测井电极系数的大小和所测量地层的理论电阻率高低，提出了只用深、浅双侧向理论电阻率求解侵入带直径。进行双侧向测井泥浆侵入校正的方法如下。

地层理论电阻率值Ri计算:

估算侵入带直径:

式中:Kd、Ks为深、浅侧向测井电极系数，按照工区测井仪器型号，分别取Kd=0.89、Ks=1.45;Di为泥浆侵入带直径，mm;Do为实测井径，mm;Rd、Rs分别为深、浅侧向电阻率，Ω·m;Ri为地层理论电阻率值，Ω·m。

根据式(1)、(2)，每口井可以得到一条侵入深度曲线 Di(图1、2)，由图1、2可以看出 Z－454H井和Z－460H井侵入深度均为2～3 m，部分层段侵入较深。由此可见，2口井储层侵入带内流体均被泥浆滤液冲刷驱替，而原状地层带部分受影响。

2 校正思路

地层导电的控制因素有2个:①地层含油气泥质灰岩导电(理想模型)，主要受到泥质含量、泥质电阻率、孔隙度、含水饱和度、地层水电阻率及岩电参数等参数的控制;②理想模型与实际岩石非均质性与孔隙结构的附加校正系数，这里用Kwirr表示。得到深、浅电阻率理论计算函数。

深侧向:

图1 Z－454H侵入深度计算

图2 Z－460H侵入深度计算

浅侧向:

式中:Vsh为泥质含量，%;Rsh为泥质电阻率，Ω·m;a、b、m、n为岩电参数，这些参数均使用研究区评价井均值;φ为孔隙度，%，通过三孔隙度曲线计算得到;Sw为含水饱和度，%，通过钻井液类型和双侧向电阻率资料综合选择;Rxo为地层冲洗带电阻率，Ω·m;Rwxo为地层冲洗带内地层水电阻率，Ω·m;而附加校正系数Kwirr可以由冲洗带电阻率计算公式得到:)

之所以选用冲洗带电阻率数据计算附加校正系数Kwirr，而不选用原深侧向电阻率数据，是由于原状地层的地层水为混合流体，无法准确确定其地层水电阻率，而冲洗带由于泥浆滤液驱替作用，可以推断冲洗带内地层水电阻率Rwxo即为该深度对应的泥浆滤液电阻率值Rmf。

3 校正模型建立

根据三水岩石物理模型［6－7］，将地层等价为岩石骨架、可动地层水、黏土束缚水、分散黏土颗粒、微孔隙束缚水、油气导电等6个单元并联的导电系统，且这个导电系统中，对地层有3个理想模型约束:①将纯岩石骨架和可动地层水、微孔隙束缚水、油气视为一个新的纯含油水灰岩模型，其电阻率是随着骨架孔隙度、骨架内流体电阻率、含水饱和度变化而变化，由侵入深度计算可得:冲洗带岩石中地层水完全由泥浆滤液替代，原状地层带为地层水与泥浆滤液混合液体;②泥质的电阻率受到泥质含量及黏土束缚水、黏土颗粒控制;③每口井不同深度的储集层具有该深度地层特有的岩石附加校正系数Kwirr，且不会随环境变化而变化。

地层导电是由于泥质和纯灰岩并联导电所致，由导电原理得出:

式中:rsh、rw、rlime分别为泥质的电导率、地层水的电导率、含水灰岩电导率，s。

式中:R、Rsh、Rw、Rlime分别为地层电阻率、泥质电阻率、原状地层水电阻率、含水灰岩电阻率，Ω·m。

对于由纯灰岩、地层水和油气组成的模型，将其视为含油水纯灰岩岩石模型［8］，则可应用阿尔奇公式:

式中:φl、Sw分别为纯灰岩孔隙度、含水饱和度，%。

将式(9)代入式(7)可得到电阻率关系式:

通过推导可知，层状泥质灰岩总孔隙度φ与纯灰岩孔隙度φl的关系为φl=(1－Vsh)φ，于是将φl带入(10)式中可得:

故地层冲洗带电阻率理论公式为:

式中:Rmf为泥浆滤液电阻率，Ω·m;Swxo为冲洗带含水饱和度，%。

即得到岩石结构校正系数:

最终得到原状地层电阻率理论公式:

式中:Rt为还原后地层深侧向视电阻率，Ω·m。

4 校正参数确定

4.1 泥浆滤液电阻率

根据区块6口井的钻井资料中的泥浆电阻率、泥浆滤液电阻率数据，利用两者数据交会，可得到由泥浆电阻率Rm求取泥浆滤液电阻率Rmf的经验公式。

式中:Rm为泥浆电阻率，Ω·m。

4.2 Sw、Vsh、Rsh、Φ、Rw 确定

工区内泥质含量、地层水电阻率、岩电参数均变化不大，故可用工区经验值，Vsh取10%;Rsh取5 Ω·m;a=1.49，b=1.02，m=1.93，n=1.9;Rw取0.06 Ω·m;孔隙度φ通过三孔隙度曲线计算所得;冲洗带含水饱和度Swxo由于泥浆滤液冲刷作用，取Swxo=99%;在原状地层带Sw取值方面，结合相渗资料和曲线对比，分别按照表1取值。

表1 深侧向计算公式含水饱和度取值

5 处理实例

应用上述方法，对Z油田Z－454H井和Z－460H井的电阻率曲线进行了电阻率校正处理，并应用校正前后的数据与实际试油数据做对比。结果表明:利用校正后的电阻率值在交会图应用时能够很好地区分油水层。

图3为Z－454H井电阻率测井曲线经泥浆侵入校正后1430～1570 m深度段效果图，通过试油测试得到，日产油为198 t/d，日产水为20 t/d，含水率为12%，试油结论为油层。图3中第3道浅紫色曲线为泥浆电阻率曲线，曲线读值稳定在0.05 Ω·m，深蓝色曲线为校正后深侧向电阻率曲线。从图3可以看出，校正后的深侧向电阻率曲线与浅侧向电阻率曲线呈正差异，判定为油层，与试油结论相符。

图3 Z－454H电阻率校正成果图

表2为利用校正前后电阻率数据计算(阿尔奇公式)所得含油饱和度对比表。由表2可知，校正后的电阻率更能有效反映储层含油性。

表2 校正后储集层电阻率平均值对比

6 结论

通过建立的泥浆侵入校正模型，对研究区测有泥浆电阻率曲线的新井进行了泥浆侵入校正，校正后的电阻率曲线对于流体识别效果较好。经过岩心分析数据标定后，可以用校正后的电阻率准确计算储层的含水饱和度。

［1］李艳华，等.塔河油田碎屑岩储集层泥浆侵入带的测井响应［J］. 新疆石油地质，2006，12，27(6):712 －716.

［2］胡海川，等.歧口凹陷盐水泥浆油气层识别方法研究［J］. 测井技术，2010，34(3):246 －250.

［3］赵中平，邓宏文，等.叙利亚O油田上白垩统S组碳酸盐岩储层特征及成因模式［J］.海相油气地质，2011，16(5):18－26.

［4］黄龙，等.淡水泥浆侵入引起的低阻油气层实例分析［J］.西南石油大学学报:自然科学版，2008，30(2):14－18.

［5］范翔宇，等.测井计算钻井泥浆侵入深度的新方法研究［J］.天然气工业，2004，24(5):68－70.

［6］宋延杰，陈济强，等.低孔渗泥质砂岩三水孔隙结合导电模型及其在海上油田的应用［J］.大庆石油学院学报，2010，34(6):100 －105.

［7］Clavier C，et al.The theoretical and experimental bases for the dual－water model for interpretation of shaly sands［J］.SPE Journal，1984，24(1):153 － 168.

［8］雍世和，张超谟.测井数据处理与综合解释［M］.东营:中国石油大学出版社，2007:170－172.