随钻西格马对低阻油气层的识别

王谦

（中国石油集团测井有限公司，陕西 西安710077）

李华玮，宋帆，柳先远，王华伟

（中石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒841000）

苏波

（中国石油集团测井有限公司，陕西 西安710077）

随钻测井技术是在勘探开发面临复杂地质条件的背景下发展起来的前沿测井技术，随钻测井可以缩短完井周期、指导地质导向、降低水平井测井风险，因此广泛应用于大斜度井、水平井的勘探开发中。最初的随钻测井主要测量井眼的方位、井斜、工具面等工程参数，随着测井技术的发展与地层评价的需求，随钻测井除对工程参数测量外，还能进行地层物性、电性、岩性等地质物理参数的测量［1］。近年来随钻测井技术的发展更加迅速，以斯伦贝谢公司为例，其研制的目前投入市场应用的有伽马成像、电阻率成像、密度成像和井径成像。在这些随钻测量项目中用于指示储层流体性质的测井曲线主要是电阻率与热中子俘获截面（西格马）。随钻西格马测井与中子寿命测井原理相同，用脉冲中子源发射高能快中子照射地层，然后用伽马射线探测器测量热中子被俘获时放出的伽马射线强度，进而计算地层的热中子俘获截面。中子寿命测井主要在套管井中作业，用于监测剩余油饱和度变化和寻找剩余油富集带［2］，在裸眼井中由于储集层存在侵入带，限制了仪器的探测深度，影响中子寿命测井的应用。随钻测井是储层被钻开后在极短的时间内进行测井，储层受泥浆侵入的影响很小，因此随钻西格马测井可用来划分油、水层，确定含水饱和度，尤其是在油田开发中后期对低阻油气层与水淹层的识别中，随钻西格马比电阻率更有优势。

1 随钻测井仪器

笔者选用斯伦贝谢最新一代随钻测井系列NeoScope，测量的统计特性和质量好，而且可以降低随钻测井的风险，更加安全环保。该测井系列一次下井可以同时测量自然伽马、中子密度、孔隙度、电磁波阵列电阻率（可以实时提供高频2MHz、低频400kHz 5种探测深度16、22、28、32、40in的相位电阻率和幅度电阻率）、ECS元素俘获能谱、热中子俘获截面（西格马）、井径等地球物理参数，根据储层评价的需求可以选择不同的测量项目。

2 西格马的现场应用

图1为导眼井测井解释成果图。为了准确确定储层流体性质，降低水平井开发风险，对导眼井进行地层流体测试，在5105.9m处进行地层流体测试分析，用时679min，泵出地层流体230.0L，其中含油87%、含水13%，测试结论为油层；在5109.7m处用时417min，泵出地层流体88.0L，含水100%，测试结论为水层，地层流体测试结果对测井解释成果进行了验证。该井水平段目的层为导眼井测井解释7号层，该层物性较好，测井解释与测试结果为油层，该层上部为低伽马、高电阻、高密度的致密角砾岩段，下部发育2套物性隔层和1套差油层，可以有效抑制底水上升，因此对7号层进行水平井开发预计可以收到良好的经济效益。

图2为水平井随钻实时测井曲线。由随钻测井曲线可知5247.0～5286.0m为角砾岩段，从5286.0m开始进入目的层（东河砂岩顶部），角砾岩与东河砂岩在电性特征上区分明显。当钻进至井深5315.0m时，5292.0～5315.0m深探测电阻率在1.8～2.6Ω·m，明显低于导眼井7号层电阻率的最小值2.8Ω·m，而该地区水平井电阻率测量值一般为导眼井相应层位电阻率值的1.5～3倍，因此怀疑该层段为高水淹层，在水平井钻进方向上目的层（7号油层）变薄逐渐尖灭，井眼轨迹钻进到下部高水淹层。为了确定水平段储层的流体性质，降低开发风险和指导下一步施工方案，经研究决定补测随钻西格马曲线。并继续钻进至5325.0m（见图3），整个东河砂岩段西格马值在10.9～12.7c.u，由于该地区地层水矿化度在20×104mg／L左右，因此通过西格马与孔隙度曲线综合确定5325.0m以上为油层，排除了储层水淹的可能，按照原设计继续进行水平段钻进。

图1 导眼井测井解释成果图

图2 随钻实时测井曲线

为了更好地进行井眼轨迹控制保证轨迹在油层中穿行，在水平段钻进过程中适当地增大井斜使井眼轨迹逐渐靠近东河砂岩顶部角砾岩段，当深探测电阻率曲线指示接近油层顶部角砾岩时，缓慢降低井斜避免钻头钻到角砾岩，确保井眼轨迹在油层中上部进行穿行。水平段从井深5286.0m到井深5590.0m，累计进尺304.0m，储层钻遇率为100%，整个水平段西格马测井曲线指示为油层，如图4所示。

图3 补测随钻西格马测井曲线

图4 水平段随钻测井曲线

3 测井解释成果

应用该地区经验公式计算孔隙度与含水饱和度（阿尔奇公式），同时利用西格马测井计算含水饱和度，如图5所示。从图5中可以看出，在5286.0～5345.0m随钻西格马与电磁波电阻率计算的含水饱和度差异较大，随钻西格马计算结果指示该段为油层，而电阻率测井计算含油饱和度在30%左右指示该段为水淹层，随钻西格马测井可以很好地识别低阻油层，弥补了电阻率测井的不足。综合应用随钻测井资料与储层参数计算结果，对304.0m水平段进行测井解释评价，其中油层177.0m，差油层111.0m，干层16.0m，有效储层钻遇率为94.7%。对5284.5～5574.5m 进行试油，日产油 52.8m3，日产水2.0m3，含水率3.7%，测试结论为油层，测试结果与解释结果完全一致，随钻西格马测井为该地区低阻油气层的识别提供了新的技术手段。

图5 水平段随钻测井解释成果

4 结论与认识

1）由于在裸眼井中储层存在侵入带，导致中子寿命测井探测不到原状地层信息，限制了该仪器在裸眼井中的使用；但随钻西格马测井可以及时测量，降低泥浆滤液对储层侵入的影响，通过测量热中子俘获截面快速判断油水层，确定含水饱和度。

2）通过使用随钻测井技术可以及时监测钻遇储层的地球物理信息，进行井眼轨迹控制和储层流体性质判断，对于低阻油气层利用随钻西格马测井判断流体性质取得了很好的应用效果，降低了勘探开发的风险，提高了经济效益。

3）随钻西格马测井适应于高矿化度地层水储层，可以有效识别低阻油气层与水淹层；但对于低矿化度地层水储层和淡水水淹层，水层与油层的热中子俘获截面差异较小，所以导致电阻率曲线与西格马测井曲线无法区分淡水高水淹层与油层，给测井解释评价提出了新的挑战。

［1］苏义脑.地质导向钻井技术概况及其在我国的研究进展 ［J］.石油勘探与开发，2005，31（2）：92－95.

［2］汪永安，张德民，刘应，等 .SMJ－D中子寿命测井仪及其典型应用 ［J］.测井技术，1999，23（1）：525－529.

［3］丁次乾.矿场地球物理 ［M］.东营：中国石油大学出版社，2002.