基于多元回归与物性拟合恢复水淹层原始电阻率

2014-12-03罗刚覃建华冯利娟许长福徐后伟蒋志斌

测井技术 2014年4期

罗刚，覃建华，冯利娟，许长福，徐后伟，蒋志斌

（中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）

0 引言

随着我国各大油田相继进入勘探开发后期，水淹层测井解释作为有效指导油藏调整挖潜的重要环节就显得越来越重要［1］。要弄清不同储层的水淹级别，首先要弄清水淹层的测井响应，识别水淹现象。量化测井响应曲线在水淹前后的变化是评价水淹强弱的关键。恢复原始地层电阻率是有效方法之一，关于这方面文章较少。谭锋奇等［2］通过细分岩性，分析砾岩储层水淹前后黏土、地层水、束缚水等含量改变引起的电阻率变化，并通过多元回归求取原始地层电阻率；李翔等［3］利用声波与侵入带电阻率建立公式恢复原始电阻率；卢文凯等［4］利用神经网络BP模型自回归线性预测原始电阻率。恢复方法多以多元回归为主，结合泥质含量与物性回归的较少，且结论较单一，不易验证。本文针对石南21井区头屯河组油藏水淹层采用多种方法恢复原始电阻率，方法理论性强，适用性强，可以推广。

1 水淹层的测井响应机理

常规测井曲线为9条综合曲线，可分3大类，分别反映储层岩性、电性和物性。水驱油藏的开发过程主要是孔隙中流体的变化，实质为部分可动油被注入水取代，故测井曲线的水淹层响应主要是能反映流体成分的测井曲线响应。

岩性曲线中自然电位测量地层水与钻井液因离子的扩散与吸附作用产生的自然电动势，储层水淹后自然电位相对于泥岩基线幅度明显降低，且随水淹程度加强，曲线幅度降低越大；自然伽马测量地层中天然放射性的强度，储层水淹后虽会因为冲刷带走部分黏土，但影响较小；井径反映井眼规则度，仅与岩性有关，与流体无关［5］。

电性曲线深中浅电阻率测井分别反映原状地层、侵入带、冲洗带电阻率特征，最能反映流体成分的变化。储层水淹后，当注入水为清水时，地层电阻率Rt先降低，后升高，呈现一个非对称性的U型曲线，注入水为污水则不会出现Rt升高特征［6］。

孔隙度曲线分别从纵波沿井壁的传播速度、岩层的补偿体积密度、含氢指数反映储层孔隙度变化；注入水带走部分黏土，改变了孔隙喉道的大小，对储层渗透性影响较大，也使得孔隙空间略有增大。但是储层中亲水性黏土对储层孔隙空间的影响恰恰相反。综合2个方面的影响，水淹储层的孔隙度略有增大，但幅度较小，可以近似认为不变［5］。故电阻率曲线幅度降低是水淹层的主要测井响应［7］。

2 石南21井区头屯河组油藏水淹规律

石南21井区头屯河组油藏位于准噶尔盆地，储层孔隙度14.9%，渗透率16.8×10－3μm2，油层厚度10.5m，由上至下分为3个小层为低孔隙度低渗透率块状砂岩油藏，2004年投入开发，目前进入中含水阶段，含水率51.6%。

根据产吸剖面数据，由于层间干扰造成油藏动用差异，主要产液、吸水层为J2t32，产液、吸水量百分比分别为71.8%、52.5%，产吸能力明显强于与

过套管电阻率测井在该区应用较好，主要动用层电阻率下降明显。SN6×××井测试时含水率为85.1%，解释结果显示储层中上部为弱水淹，下部强水淹，这与对应注水井吸水剖面一致，吸水剖面均为下部强吸水＋吸水比例小（见图2）。

图1 检5××井综合测井图

图2 SN6×××井过套管测井解释成果图

上述资料表明，油层底部水淹强于顶部，且测井曲线表现为Rt明显降低，且与Rxo之间有明显幅度差。对已有的1口取心试油井和4口过套管电阻率测井资料进行分析，建立单层含水率与Rt下降值的关系曲线，单层含水率由试油或产液剖面数据得到。单层Rt下降值分2种情况：对于取心试油井，以邻近老井相同层段、相似储层段的Rt作为原始值，以取心井自身Rt作为目前值。对于过套管电阻率测井的井点，原始裸眼井测井Rt值作为原始值，以过套管测井值（REOS）作为目前值，原始值反映未水淹状态，目前值反映水淹后状态，两者作差即得Rt下降值。以此，由15个数据点建立的含水率与Rt下降值关系曲线呈对数正相关，故可建立定量识别标准（见图3、表1）。

图3 石南21井区Rt下降值与含水率关系曲线

表1 石南21井区水淹层定量解释标准

3 原始地层电阻率Rt恢复方法

3.1 借用周围老井相应储层段Rt值

分层段借用周围老井Rt值作为未水淹地层Rt，计算目前Rt与Rt借用之间差值，从而定量判断水淹级别。该方法不能消除岩性对电阻率值的影响，故在应用时要以储层段为对象。

3.2 多元回归Rt

由于受沉积相及物源影响，在沉积环境相近的小范围内，所有测井曲线都是密切相关［4］，测井曲线间的相关性与地层的非均质性、地层的岩性以及测井曲线的测井机理与探测深度密切相关。可根据这种相关性构建函数从而可以计算出Rt曲线。

在石南21井区油藏中部均匀选择11口老井作为多元回归基础。去除钙质砂岩段、钙尖等异常点，分别建立Rt与水淹前后变化不大的曲线GR、CNL、AC、DEN等之间的关系，相关性最好的是GR（见图4），其次是CNL（见图5）。

图4 GR与Rt关系曲线

图5 CNL与Rt关系曲线

综合相关性最好的2项参数GR、CNL，以达到岩性、物性双重拟合，进行多元线性回归，建立Rt恢复函数。对函数式（1）进行检验，Rt恢复与Rt数值接近（见图6），拟合程度高。该方法对纯砂泥岩地层有很好的应用，对钙质砂岩、砾质砂岩等特殊岩性拟合程度不高，应当予以剔除。

3.3 物性拟合Rt

补偿中子与补偿密度曲线是划分岩性、估算孔隙度和含油性评价最常用的2种测井曲线，一般采用曲线重叠法［8］。通常在淡水泥浆，同一含油级别下，2条曲线分开越大（中子孔隙度大于密度孔隙度）代表砂岩泥质含量越高［9－11］，孔隙度越低，储层物性越差，冲洗带交换的离子较少，交换的泥浆滤液作用被放大，致Rxo＞Rt，且幅差随物性变差而变大；2条曲线交会越大（中子孔隙度小于密度孔隙度）代表砂岩越纯，孔隙度越高，储层物性越好，冲洗带中较多的油气被泥浆滤液替换，离子充分交换，致Rxo与Rt接近，甚至Rxo＜Rt。

图6 Rt恢复与Rt关系曲线

据上述理论，仍用11口老井作为建模基础，令

因CNL与DEN位于不同坐标系，CNL取值范围（45～－15）%，DEN取值范围（1.95～2.95）（g·cm－3），直接相减达不到识别精度，为提高识别精度，放大幅度差与物性之间的关系，需进行坐标系转换，将DEN按式（2）转化为DEN′（DEN′取值范围45～－15，同CNL），曲线形态仍与原DEN一致。ΔR为电阻率Rt与Rxo幅度差，Δφ为密度测井曲线与中子测井曲线幅度差。通过相关性分析，ΔR与Δφ之间呈明显正相关（见图7）。

为进一步提高精度，对Δφ与DEN进行归一化

为减小储层段物性整体变化引起的DEN系统误差，用式（7）修正

从修正后的相关性曲线（见图8）看出，散点更集中，相关程度较高。

水淹前后储层物性近似不变，即Δφ不变，ΔR却变化明显。故可通过新钻井的Δφ反算未水淹时的ΔR。冲洗带因受钻井滤液多次侵入，其电阻率Rxo在水淹前后，也可近似认为不变，故ΔR的变化实为Rt变化引起，该方法拟合的新钻井原始地层电阻率Rt拟合可通过式（8）表示

图7 石南21井区Δφ与ΔR关系曲线

图8 石南21井区Δφ′与ΔR关系曲线

对式（8）进行检验，关系曲线表明，斜率1.002，拟合程度高（见图9）。该方法适用条件同多元回归法。

图9 Rt拟合与Rt关系曲线

4 应用效果

综合3种方法（Rt借用、Rt恢复、Rt拟合），对新钻井进行综合解释，形成识别规则：①如果3个特征参数的计算结果有2个及以上参数在同一水淹级别区间内，则判断该层为该区间的水淹级别；②当3个参数水淹级别的计算结果都不相等时，以Rt拟合判别结果为主，并参照动态分析法对其部分结果进行人为修正以确定相应的水淹级别。