基于水驱油实验的饱和烃录井水淹层评价方法

宋延杰 侯 琳 何 旭 沈晓燕 胡慧婷

1.东北石油大学地球科学学院， 黑龙江 大庆 163318；2.非常规油气成藏与开发省部共建国家重点实验室培育基地， 黑龙江 大庆 163318；3.中石化江苏油田分公司采油一厂， 江苏 扬州 225007

基于水驱油实验的饱和烃录井水淹层评价方法

宋延杰1,2侯 琳1,2何 旭3沈晓燕3胡慧婷1

1.东北石油大学地球科学学院， 黑龙江 大庆 163318；2.非常规油气成藏与开发省部共建国家重点实验室培育基地， 黑龙江 大庆 163318；3.中石化江苏油田分公司采油一厂， 江苏 扬州 225007

饱和烃录井取得的饱和烃参数资料不受地层水矿化度的影响,受储层非均质性的影响较小,可较为直观、准确地判断油层水淹程度。江苏油田G区块经多年注水开发,已进入高含水阶段,水淹层评价已成为当务之急。通过对采用该区块天然岩心制备的28块不同产水率岩心样品饱和烃录井水驱油岩心实验取得的饱和烃参数分析知:随产水率的升高,饱和烃图谱峰型整体损失由正态分布逐渐变为平头峰；饱和烃总面积参数As呈下降趋势,CPr+Ph、CPr/CnC17参数呈上升趋势,且规律明显。在此基础上,优选出CPr/CnC17、CPr+Ph和总面积作为该区块水淹敏感参数,利用试油及已投产井井壁取心分析资料,建立了CPr/CnC17-总面积和CPr+Ph-总面积水淹层定性识别图版。经实际井验证,图版判定结果与试油结果相符。

饱和烃；水驱油岩心实验；水淹层；敏感参数；图版

0 前言

江苏油田G区块经过近30年的注水开发,已进入高含水阶段,但各类储层动用状况存在很大差异,故水淹层评价已成为当务之急。与测井技术相比,录井技术以地层岩样分析为基础,不受地层水矿化度的影响,受层厚及储层非均质性的影响也较小。在获取储层岩性、物性、含油性信息等方面,手段直接,对于定性判别油层水淹级别和复杂油气水层方面有着明显的优势[1-3]。

近年来,在饱和烃录井水淹层评价方面,前人已做过大量研究。2003年,刘明通过分析气相色谱的原始波形数据,绘制了以碳数为横坐标,以质量分数为纵坐标的饱和烃分布曲线图,并用二次函数和概率函数对图形进行分段拟合,得到二次函数系数和概率函数系数,并利用其建立评价解释图版,对油水层进行定性识别[4]。2006年,吴欣松等人在系统分析各气相色谱参数的地质意义及其与油层水洗关系的基础上,优选出CPr/CnC17、CPh/CnC18、∑CnC21-/∑CnC22+、(CnC21+CnC22)/(CnC28+CnC29)等评价参数,并采用交会图技术建立了不同级别水洗油层的定性判别标准[5]。2007年,韩涛通过研究饱和烃图谱峰型、峰值的损失幅度随水淹程度的变化特征,利用CPr/CnC17与∑CnC21-/∑CnC22+两项参数建立图版,定性评价油层水淹程度[6]。2008年,赵晨颖通过开展模拟水驱油实验,研究气相色谱分析资料随含水率上升的变化规律,探讨水淹层饱和烃分析参数的响应特征,为建立水淹层气相色谱评价方法奠定理论基础[7]。2012年,李芳、邹筱春通过对饱和烃气相色谱录井Pr、Ph分析参数、谱图形态特征的研究,建立了潜江组饱和烃气相色谱Ph值与孔隙度交会图板,应用气相色谱谱图形态特征及Ph参数进行油水层的判别,在实际应用中取得了较好的效果[8]。2014年,向斌等人通过对不同轻质油储集层样品CPr/CnC17、CPh/CnC18、OEP等饱和烃特征评价参数的统计,结合不同储集层谱图特征,对照试油结果,建立了适用于研究区的不同轻质油储集层的综合解释评价标准[9]。

目前饱和烃气相色谱录井技术已广泛应用于水淹层识别,但至今还没有一种适用于本研究区储层特征的饱和烃录井水淹层评价方法。本文基于江苏油田G区块的储层特征,开展模拟水驱油实验,研究分析饱和烃录井参数随产水率上升的变化规律,提取和优选出水淹层敏感性参数,并利用研究区试油井井壁取心数据建立水淹层定性识别图版,给出了一种适用于本研究区的基于水驱油岩心实验的饱和烃录井水淹层评价方法。

1 饱和烃录井水淹层岩样实验设计

本文针对G区块进行岩心实验设计,按不同孔隙度范围设计4组岩心,每组设计岩心7块,每组样品孔隙度接近,共设计钻取岩心28块,设计的岩样实验流程见图1。实验步骤如下:

图1 岩样实验设计流程图

2)按上述实验设计钻取28块岩样,样品长度40～45mm,直径25mm,对岩样进行洗油、洗盐、烘干等预处理,测量岩样孔隙度、空气渗透率。

3)抽空饱和矿化度为8 000mg/L的地层水；用密度为0.833g/cm3的原油进行油驱水,制备纯油层岩心样品；稳态法注入不同比例的矿化度为4 000mg/L的地层水和原油,制备不同产水率的岩样。

4)对不同产水率的样品进行饱和烃气相色谱测量。

2 饱和烃录井实验响应特征分析

2.1 不同产水率的饱和烃图谱特征

a)Fw=5

b)Fw=35

c)Fw=75

d)Fw=95图2 水驱油实验第三组岩样不同产水率饱和烃图谱

饱和烃气相色谱分析得到岩样中nC12～nC38的正构烷烃谱图,未经水洗的油层特征表现为正构烷烃含量较高,碳数范围较宽,峰型呈正态分布。而油层水淹后,注入水对原油的驱替导致含油饱和度降低,长时间的氧化菌解作用导致原油性质变差,反映在色谱图上,是峰型不再呈正态分布,而是出现不规律变化,如尖刺状、山字型等,峰值也有所下降。峰型的变化形态及幅度能够反映油层的水淹程度[10-12]。

图3 不同产水率岩样各组分响应值的变化趋势图

图4 不同产水率岩样各组分面积的变化趋势图

2.2 水淹敏感性参数提取与优选

依据饱和烃的物理化学性质及烃类的主要控制及影响因素,分别定义了峰高参数、面积参数、百分含量、比值参数4类参数。利用4组岩心实验数据对上述参数进行水淹敏感性参数分析。图5～8分别给出了各类参数随产水率变化关系图。由图中可知,随产水率升高,面积类参数中,各组分面积均有所降低,总峰面积值降低趋势最为明显；主峰碳响应值有下降趋势；浓度类参数中,姥鲛烷和植烷的浓度之和CPr+Ph有上升趋势；比值类参数中,姥鲛烷与正构碳十七的比值(CPr/CnC17)上升趋势较明显。理论分析表明,随产水率增加,注入水对原油的驱替导致含油饱和度降低,因此总面积参数呈下降趋势,而姥鲛烷和植烷稳定性强于正构烷烃,其浓度随产水率的升高呈上升趋势,实验结论与理论分析相符,故对于该区块储层,能较好地反映产水率变化的饱和烃参数为总面积、CPr+Ph、CPr/CnC17参数。

图5 岩心实验样品面积类参数随产水率变化

图6 岩心实验样品峰高类参数随产水率变化

图7 岩心实验样品浓度类参数随产水率变化

图8 岩心实验样品比值类参数随产水率变化

图9 不同产水率范围岩样CPr/CnC17与总面积交会图

图10 不同产水率范围岩样CPr+Ph与总面积交会图

3 G区块饱和烃录井水淹层评价

图11 CPr/CnC17-总面积图版

图12 CPr+Ph-总面积图版

表1G区块饱和烃水淹级别划分标准

水淹级别CPr/CnC17-总面积图版CPr+Ph-总面积图版未/弱水淹总面积≥50×10mV·s且CPr/CnC17<0425总面积≥50×10mV·s且CPr+Ph≤59中水淹总面积≥50×10mV·s且CPr/CnC17≥0425总面积≥50×10mV·s且CPr+Ph>59强水淹总面积<50×10mV·s总面积<50×10mV·s

4 应用实例

利用本文给出的饱和烃录井水淹层识别图版对江苏油田G区块的X1和X2井进行了水淹层识别,并将解释结果与试油结论进行对比。

图13给出了X1井的测井曲线图,其中，GR为自然伽马曲线，SP为自然电位曲线，CAL为井径曲线，AC为声波时差曲线，RFOC为八侧向电阻率曲线，RILD为深感应电阻率曲线，RILM为中感应电阻率曲线，RMN、RMG分别为微电位和微梯度电阻率曲线。试油井段X584.8～X608.0m,试油井段内包含10～15号层,其中,10、12、13号层的声波时差为204μs/m左右,根据该区块干层划分标准(声波时差小于230μs/m),10、12、13号层判断为干层；11、15号层录井样品为旋转式井壁取心,岩性为灰褐色油斑粉砂岩,11号层3块样品饱和烃主峰碳响应值分别为11、12、13mV,峰型平缓,为强水淹特征,见图14；15号层样品主峰碳响应值6mV,峰型呈强水淹特征,见图15。两层岩心分析饱和烃数据均位于强水淹区,见图16。故将11号层和15号层均解释为强

水淹层。该井试油井段日产水29.2m3,试油结论为强水淹层,判别结果与试油结论相符。

图17给出了X2井测井曲线,试油井段为X021.6～X027.5m,试油层段为6号层,录井取心岩性为浅灰色油迹粉砂岩,该层岩心分析饱和烃数据位于未/弱水淹区,见图16。故将6号层解释为未/弱水淹层。该井试油井段日产油4.5m3,试油结论为油层,判别结果与试油结论相符。

图13 X 1井测井曲线

图14 X 1井11号层饱和烃图谱

图15 X 1井15号层饱和烃图谱

图17X 2井测井曲线

5 结论与认识

1)随着产水率的升高,饱和烃色谱图峰型变化的总体趋势是由正态分布变为平头峰特征,且各组分响应值和面积均有下降趋势,其中碳数为nC15～nC30下降趋势最为明显。

2)随产水率的升高,饱和烃总面积呈降低趋势,而CPr/CnC17和CPr+Ph参数呈上升趋势。提取并优选出CPr/CnC17、CPr+Ph和饱和烃总面积作为研究区水淹敏感参数。

4)通过两口试油井对建立的水淹层识别图版进行验证,图版解释结果与试油结论相符,说明建立的水淹层识别图版可用于解释该地区水淹层。

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10.3969/j.issn.1006-5539.2016.05.013

2016-03-22

黑龙江省科学基金项目“致密砂岩导电规律与导电模型实验研究”(D 2015012)

宋延杰(1963-),男,黑龙江五常人，教授,博士生导师,主要从事测井方法与资料解释研究工作。