东营凹陷B649块高侵低阻油层测井识别技术

黄质昌,黄新平,杨　涛,常云杰,杜　蕊

(中国石化胜利石油工程有限公司 测井公司,山东 东营 257096)



东营凹陷B649块高侵低阻油层测井识别技术

黄质昌,黄新平,杨涛,常云杰,杜蕊

(中国石化胜利石油工程有限公司 测井公司,山东 东营 257096)

针对东营凹陷B649块高侵低阻油层测井评价存在的困难,提出运用多种测井分析技术组合识别高侵低阻油层的技术思路。优化确定低阻油层含水饱和度计算模型,提出储层束缚组合测井水饱和度计算方法。研究结果表明双自然电位重叠、双视地层水电阻率重叠、可动水分析、阵列(高频)感应低阻环带分析技术适用于B649块高侵低阻油层评价。

东营凹陷B649块;高侵低阻油层;双自然电位;双视地层水电阻率;可动水;低阻环带

东营凹陷B649块油气主要目的层为沙四上亚段地层,属滨浅湖滩坝沉积,储层岩性以粉细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩为主;平均孔隙度13.5%、平均渗透率9.7×10-3μm2,属于中-低孔隙低渗透油藏;具有高地层水矿化度,总矿化度分布范围(10～20)×104mg/L。该块存在高侵低电阻率油层,油层的测井响应特征表现为:①深探测电阻率数值低,一般为1～3 Ω·m;②不同探测半径的电阻率组合显示为高侵电阻率剖面,即Rs>Rm>Rd(Rs、Rm、Rd分别为浅、中、深探测电阻率);③油、水层电阻率差别小,油层电阻增大系数低。低阻油层以上的测井响应特征与水层极为相似,给储层测井评价工作带来了很大的困难,为此开展高侵低阻油层测井识别评价技术的研究工作,以期能研究总结出一种行之有效的低阻油层识别技术方法,提高该块低阻油层测井评价的准确性。

1　高侵低阻油层识别技术

1.1双自然电位重叠技术

深、浅探测电阻率的侵入特性蕴含着地层的含油信息,理论研究表明,用其构建地层自然电位曲线(SPa),并与测井测量的自然电位(SP)组合重叠,可以有效地识别储层的含油性。SPa用下式计算得到:

(1)

SPa与SP存在如下数学关系[1]:

(2)

式中,SP、SPa分别为实测自然电位和计算自然电位;Rt、Rxo分别为原状地层和冲洗带电阻率;Sw、Sxo分别为原状地层和冲洗带含水饱和度;Ka为视自然电位系数;n为饱和度指数,一般取2。

1.2双视地层水电阻率重叠技术

在砂泥岩剖面地层中利用阿尔奇公式计算视地层水电阻率,用Rwa,Ar表示,由下式计算得到：

(3)

式中,φ为地层有效孔隙度;Rt为原状地层电阻率;m为孔隙结构指数;a、b为岩性系数。

在水层处,由于Rt=R0(R0为纯水层电阻率),则Rwa,Ar=Rw(Rw为地层水电阻率);当储层含油时,由于Rt>R0,则Rwa,Ar>Rw,这是双视地层水电阻率重叠识别油、水层的理论基础。当储层为水层时Rwa,Ar=Rwa,sp;当储层含油时Rwa,Ar>Rwa,sp。

利用自然电位计算视地层水电阻率的步骤、公式表述如下[2]:

Armw=10-SP/Ksp，

(4)

RweN=RmfeN/Armw，

(5)

当RweN>0.12Ω·m时

RwN=-0.58+10(0.69×RweN-0.24)，

(6)

当RweN≤0.12Ω·m时

RwN=(77RweN+5)/(146-337RweN)，

(7)

最终Rwa,sp由下式计算:

Rwa,sp=82RwN/(1.8T+39).

(8)

其中,Ksp为自然电位系数;RmfeN为标准温度(24 ℃)下的钻井液滤液等效电阻率[3];T为地层温度; Armw、RweN、RwN为计算过程中的中间变量。

1.3可动水分析技术

1.3.1技术原理

油层中的水为束缚水或只含有少量的可动水;水层含有大量的可动水。这是可动水分析方法识别油、水层的技术原理。储层含水饱和度、束缚水饱和度以及可动水饱和度三者的关系用下式表达:

Sw=Swi+Swm.

(9)

式中,Sw、Swi、Swm分别为含水饱和度、束缚水饱和度和可动水饱和度。当储层为油层时,由于Swm≈0,则Sw≈Swi;当储层为水层时,由于Swm≫0,且Swi+Swm≈1,则Sw≫Swi。

1.3.2含水饱和度计算方法

B649块低阻油层的主要成因为储层富含束缚水,即高束缚水饱和度引起的低阻油层;其次为高地层水矿化度。混合泥质含水饱和度模型适用于粉砂、细粉砂高束缚水含油储层的含水饱和度计算[4],混合泥质模型的改进形式用下式表达[1]:

(10)

式中,Rt、Rsh、Rw分别为地层、泥质和地层水电阻率;φ为有效孔隙度;Vsh为泥质含量;a、 m 、d分别为岩性系数、孔隙度指数和泥质体积指数。

1.3.3束缚水饱和度计算方法

储层束缚水饱和度与储层的岩性、物性、孔隙结构以及岩石的润湿性等因素有关,其数值的大小对油层电阻率有显著的影响。B649块储层测井评价用经验公式法[5]和核磁共振测井资料两种方法计算地层束缚水饱和度。

1.3.3.1经验公式法

该方法以岩石样品的测量、分析数据为基础,利用统计、回归、拟合等数学方法得到束缚水饱和度计算经验公式,适用于只有常规测井资料的砂泥岩地层,公式如下:

当φ≥0.2时,

(11)

当φ<0.2时,

(12)

式中,A0、A3、B3为与储层地质特点有关的经验系数;Md为粒度中值。

1.3.3.2核磁共振测井计算束缚水饱和度

核磁共振测井技术测量信号能够反映地层不同几何尺度的孔隙空间,可以得到储层的黏土水孔隙度、毛管水孔隙度、可动流体孔隙度和有效孔隙度等孔隙信息,为计算储层束缚水饱和度提供了良好的物性数据,计算公式如下:

Swi=φcb/φeNR.

(13)

式中,Swi为束缚水饱和度;φcb为核磁共振毛管水孔隙度;φeNR为核磁共振有效孔隙度。

1.4阵列(高频)感应低阻环带分析技术

随着井筒中钻井液滤液对具有高地层水矿化度低阻油层的侵入,它推动原油和地层水不断由井壁向地层内部方向聚集,同时在这一过程中地层水和原油不断分离,在钻井液滤液侵入带形成一个富含地层水的环带区域,由于地层水矿化度高,该区域电阻率相对降低,导致地层形成一个低电阻率环带,当某一探测半径的感应电阻率探测到该地层环带时,其电阻率就会降低,形成低阻环带现象。图1为低阻环带形成原理图,图1(a)描述了随着钻井液滤液的侵入,地层水在侵入带聚集形成富含地层水环带的过程;图1(b)展示了地层电阻率与侵入半径的关系,从井壁开始,随着侵入半径的增大，地层电阻率不断降低,当到达富含地层水的环带时电阻率达到最低,此后随着侵入半径的增大电阻率有所升高,从而形成一个两边高中间低的低阻环带。

图1　低阻油层低阻环带形成原理

2　应用效果

(1)BX3井油气目的层为沙四上亚段地层,储层岩性以粉砂、泥质粉砂岩为主,目的层深探测电阻率1.8～4 Ω·m,电阻率较低,双感应-数字聚焦三电阻率组合呈显著的高侵现象,见图2。

图2　BX3井测井数据处理成果

对测井数据处理成果图进行分析:1号层双视地层水电阻率和双自然电位重叠指示储层含油,上部含水饱和度平均63.5%，无可动水;下部含水饱和度平均76.5%，出现可动水,该层解释为上油层下油水同层。2号层上部双视地层水电阻率和双自然电位重叠指示储层含油,含水饱和度平均57.4%,无可动水;下部双自然电位重叠指示储层含油,但双视地层水电阻率、含水饱和度指示储层含油性极差,且出现可动水,2号层解释为上油层下含油水层。3号层双视地层水电阻率和双自然电位重叠、含水饱和度指示储层含油性良好,无可动水,只是储层上下部物性差,解释为油干间互层。1～3号层经射孔压裂后,日产油3.85 t、含水26%,解释结论与试油结论相符合。

(2)BX8井2号层地质层位为沙四上亚段地层,岩性为粉砂岩。探测半径为2 m的深探测感应电阻率(R20)平均值1.05 Ω·m,深探测电阻率低,不同探测半径的高频感应电阻率表现出强烈的高侵现象,给测井解释造成困惑,见图3。

图3　BX8井高频感应测井曲线

利用低阻环带分析技术对2号层的5条高频感应电阻率进行分析,发现探测半径为1.4 m的感应电阻率曲线(R14)的数值低于曲线R20,出现位置上的错位,表明R14探测到富含地层水的低阻环带区域;图4为2号层的电阻率—探测半径关系图,在拟合曲线上,在探测半径1.6 m附近出现电阻率最低值,表现出低阻环带现象,通过分析判断该层为含有可动油的低阻储层,结合深探测电阻率数值,解释为油水同层,经射孔后投产,日产油2.9 t、含水75%。图5为BX8井1号层的电阻率—探测半径关系图,该层没有低阻环带出现,高频感应5条电阻率曲线高侵现象的位置排列有序,解释为水层。

图4　BX8井油水同层电阻率-探测半径关系

图5　BX8井水层电阻率-探测半径关系

3　结束语

对于常规砂泥岩地层测井系列,由双自然电位重叠、双视地层水电阻率重叠、可动水分析组成的储层测井组合分析技术,适用于东营凹陷B649块高侵低阻油层的测井识别评价;当地层获取了阵列(高频)感应测井资料时,增加低阻环带分析技术则效果更佳。该项技术在实际储层测井评价应用中取得了较好的效果,对其他油田区块相类似的油层测井识别评价有借鉴作用。

[1]黄质昌,黄新平,贺菲,等.胜利油区低电阻率油层多参数识别技术应用 [J].测井技术,2013,37(6):633- 637.

[2]黄质昌,黄新平,武清钊,等.阿尔奇饱和度方程中参数m和a的计算方法 [J].中国石油大学胜利学院学报,2014,28(增刊):45- 46.

[3]洪有密.测井原理与综合解释[M].东营:石油大学出版社,1993:39- 42.

[4]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,2002:174-176.

[5]曾文冲.油气藏储集层测井评价技术[M].北京：石油工业出版社，1991:287-290.

[责任编辑]孔雪

2016-03-01

黄质昌(1961—),男,广东海丰人,中国石化胜利石油工程有限公司测井公司高级工程师,主要从事储层测井综合评价及解释方法研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.02.001

P631

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1673-5935(2016)02- 0001- 04