高精度碳氧比测井在泌阳凹陷的应用

2015-05-09李光军

测井技术 2015年2期

李光军

(中石化河南石油工程有限公司测井公司, 河南南阳 473132)

0 引言

河南油田泌阳凹陷老区进入开发后期,主力油田综合含水已达90%以上。高含水油田确定储集层剩余油饱和度,寻找可补充的潜力油气层是老区稳产的保证。河南油田应用RMT测井仪开展老油田剩余油饱和度监测,通过对测井环境、岩性影响等校正,形成了1套完善的解释方法,取得良好应用效果,年平均工作量40井次。因此,需要采用国产的同类型剩余油监测仪器,满足生产需要。国产高精度碳氧比测井仪采用双源距设计,降低了井径、井内液体种类、套管尺寸和水泥环等因素的影响,其分辨率达到0.5 m、探测半径最大50 cm,仪器稳定性好,测量精度高,通过对其响应特征和影响因素研究,建立了地层参数解释模型和适合泌阳凹陷储层评价的定量标准。实际应用后取得良好的效果,能够满足该区中、高孔隙储层饱和度评价的需要。

1 测井原理

高精度碳氧比测井是利用14.1 MeV的高能脉冲中子轰击地层,使中子与地层介质作用后,经过非弹性散射和热中子俘获反应而产生次生伽马射线,产生表征元素及不同强度和能量的伽马射线。采用能谱测量技术,记录由碳、氧、硅、钙以及其他元素与中子作用产生的非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线的强度,主要利用碳元素、氧元素作为油和水的指示元素,利用硅元素、钙元素作为岩性的指示元素,采用比值法进行剩余油计算解释[1-3]。

碳氧比测井主要影响因素是地层孔隙度。从其响应扇形图(见图1)可以看出,测量的C/O值是含油饱和度的函数和孔隙度的函数。以砂岩地层为例,孔隙度和含油饱和度由小变大,测量的C/O值也随之增大。当地层孔隙度小于15%时,油层和水层的C/O差值极小,区分油层和水层的分辨率极低。当地层孔隙度大于30%时,油层和水层的C/O差值明显增大,区分油层和水层的分辨率提高。因此,碳氧比能谱测井对于评价孔隙度小于15%的地层存在较大误差。泌阳凹陷储层孔隙度平均在15%～30%之间,适合利用碳氧比技术开展饱和度评价。

图1 实验室测量的C/O变化图

2 测井影响因素及校正

非弹性散射伽马能谱的C/O值测量在不同的井眼环境下完成,被测地层的泥质含量、套管厚度等因素都对非弹性散射伽马的测量产生影响。泌阳凹陷储层泥质含量5%～15%,部分地层中泥质含碳,而热采油井和常采油井所下套管的尺寸和壁厚均不相同,因此,为了准确地获取C/O值,求得地层的含油饱和度,必须对上述影响因素进行校正处理。据统计该区C/O测量值随着泥质含量的增加而增大,硅钙比随泥质含量的增加而减小。随着套管的尺寸和壁厚增加,C/O测量值逐渐降低。据此采用如下经验校正方法。

泥质影响校正

(C/O)′=C/O×(1-Vsh)m

(1)

(Si/Ca)′=Si/Ca×(1+Vsh)n

(2)

套管厚度影响校正

(So)′=So×KF

(3)

式中,C/O、(C/O)′分别为校正前、校正后碳氧比值;Si/Ca、(Si/Ca)′分别为校正前、校正后硅钙比值;Vsh为泥质含量;So、(So)′分别为校正前、校正后含油饱和度;m、n为经验系数;KF为套管厚度校正系数,对于5in*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同套管KF=1.1,对于8in套管KF=0.9,对于6in套管KF=1.0。

3 测井资料解释

对于老区水淹层,可以利用高精度碳氧比资料计算储层泥质含量、孔隙度、含油饱和度等参数。

(1) 泥质含量计算。泥质含量通常采用完井GR曲线计算,对于老井水淹后的地层,碳氧比测井资料包含1条全硅计数率曲线FCC。FCC与GR曲线相关性达到0.9,能较好地反映地层岩性的变化,利用该曲线采用与GR曲线相同方法计算地层泥质含量。

(4)

式中,FCC为解释层的硅计数率值;FCCmin为泥岩地层的硅计数率值;FCCmax为纯砂岩地层硅计数率值;IFCC为硅计数率相对值。

泥质含量Vsh

对于刚开始学习汉字的小学生而言，只能通过观察看到字的形体，其读音与意思完全不知。如果学会了汉字的拼读方法（拼音），则他们即可通过拼音对汉字发音，以此来认识更多的字。在阅读过程中，有利于帮助学生对不认识的汉字查阅和知悉其意思。在造句练习过程中，如果遇到不认识的字，则可利用字词典查找拼音并得知其意思。值得一提的是，学生通过发音可以提高他们的识字与记忆能力。实践中我们可以看到，小学生根本没有高效率或者科学的学习方式和方法，多数是靠死记硬记的方式加强记忆。该种情况下如果遇到近似的汉字就会混淆，把握不准。通过拼音教学可以有效引导学生正确发音和诵读，提高学生的准确记忆能力。

(5)

式中,c为希尔奇(Hilchie)指数,第三系地层取c=3.7,老地层取c=2。

(2) 孔隙度计算。俘获测井计数值与地层的含氢量有关,相当于中子孔隙度测井,高精度碳氧比中俘获与非弹的计数比CI值主要反映地层的俘获信息,非弹的作用是消除产额不稳因素。资料对比表明,碳氧比测井曲线俘获与非弹计数比CI和声波时差、中子测井值有很好的相关性,可用于计算地层孔隙度。

其计算公式为

φ=-57.328×CI+91.465

(6)

(3) 饱和度计算。

含油饱和度So计算公式

(7)

(8)

式中,(C/O)w和ΔC/O的确定方法采用C/O与Si/Ca交会法,(C/O)w表示水线;XIW为水线截距,通常取2.36;K为水线斜率,取0.8[1];ΔC/O表示给定Si/Ca值时,对于确定的孔隙度从水线到油线的C/O值增量,也可采用以下经验式计算

ΔC/O=0.6×φ1.11

(9)

(4) 以上述处理方法为基础,采用碳氧比与孔隙度交会法、碳氧比和硅钙比幅度差与含油饱和度交会法,可直观判别油水层。图2、图3为某区块交会图,表1为某区块总结的判断标准。

表1 某区块储层判断标准

图2 碳氧比与孔隙度关系图

图3 碳氧比和硅钙比幅度差与含油饱和度关系图

3 应用实例

3.1 指导高含水稠油井调层

L1××井原来生产层为8-1、8-2、9号层,由于高含水,需上返开采。采用高精度碳氧比测井评价该井目前剩余油情况,资料处理后将1、2、3、5、6层评价为含油性较好的潜力层,建议封堵原产层(见图4)。随后采用蒸汽吞吐方式开采,日产油3.3 t, 水5.4 m3,实现年增油756.0 t,取得较理想的效果。

图4 L1××井高精度碳氧比测井解释成果图

图5 L×××井2、3、4号层高精度碳氧比测井解释成果图

图6 C×××井20、21号层高精度碳氧比测井解释成果图

3.2 替代完井测井识别油水层

L×××井为套管钻井稠油井,完钻后直接用钻井套管完井,无法取得常规测井资料。完井后采用高精度碳氧比测井,2、3、4号层显示较好含油性,评价为潜力层,射开2、3、4号层生产(见图5),日产油1.7 t,水16 m3,证实了评价结果。

3.3 低电阻率油层识别

复杂断块区低电阻率油层、高电阻率水层并存,单井纵向上电性差别大,油层识别难度大。C×××井21号层平面上其低部位邻井对应层已证实为油层。高精度碳氧比测井结果显示该井21号层物性好,但含油性很差,解释为水层。2013年6月13日补孔20号层、21号层,结果日产水16.7 m3,无油,证实为水层(见图6)。