东海油田随钻电阻率与电缆电阻率差异影响因素分析——以西湖凹陷为例

1 问题的提出

东海油田西湖凹陷低孔渗油气藏受到较强的盐水泥浆侵入、复杂孔隙结构等影响，常规电缆测井受到很大挑战。而随钻测井（LWD）可以在钻开地层后及时进行储层测量，相对准确地获取地层信息，受盐水泥浆侵入和地层污染较小，在勘探开发中扮演着越来越重要的作用。

西湖凹陷常用随钻感应电阻率测井，与传统的电缆侧向测井原理及所受测量环境影响不同，两者测井响应值存在较大的差异[1-2]。在实际应用中常发现，在常规低孔渗储层，随钻电阻率一般明显大于电缆侧向电阻率；而在特低孔渗储层（东海油田定义为渗透率小于 0.1×10-3μm2的储层）、致密层或泥岩中，随钻电阻率一般小于电缆侧向电阻率。在应用随钻测井资料时，对其精确度、可靠性和资料评价均带来较大的疑虑。

2 储层因素

2.1 孔隙度影响

对研究区16余口探井（数据点为全井段0.1 m采样点，右侧纵坐标为样本井号）的 P40/RD（P40为随钻相位深电阻率，RD为电缆侧向深电阻率）比值直方图（图1）分析发现，分布规律存在两个较为明显的变化点，即当孔隙度（POR）大于12%时，P40/RD多大于1（习惯称之为正差异）；当孔隙度小于7.5%时，P40/RD多小于1（习惯称之为负差异）。

对储层段单独分析可以看到，两类电阻率比值随孔隙度变化规律与全井段整体分析基本一致。孔隙度为0～7.5%时，P40/RD比值频率多小于1；孔隙度大于12%时，P40/RD比值频率多大于1；孔隙度为7.5%～12%时，两者电阻率正负差异出现的比例接近，说明在这个区域，除了孔隙度之外，还有诸多影响因素共同作用导致了这种现象[3]。

2.2 渗透率影响

渗透率对P40/RD有明显影响（数据点为全井段0.1采样点），当渗透率大于 1.0×10-3μm2时，P40/RD比值大多大于1；当渗透率小于0.1×10-3μ m2时，P40/RD比值大多小于 1。储层段渗透率对P40/RD比值影响和全井段基本一致，渗透率在 0.1×10-3μm2和1.0×10-3μm2时，P40/RD比值出现较明显的变化点。渗透率为（0.1×10-3～1.0×10-3μm2）时，两者电阻率比值正负差异出现频率差别并不明显， 说明这个区间内尚且存在其他影响因素（图2）。

图1 孔隙度对P40/RD的影响

图2 储层段渗透率对P40/RD的影响

2.3 侵入时间影响

分析典型储层的钻开时间及测井时间，可以看到 P40/RD比值和泥浆侵泡时间明显存在正相关系(图3)。低孔渗储层一般难以形成有效泥饼，随着侵泡时间增加，常导致侵入越深，电阻率降低越明显[4]。图3右表明P40/RD比值随着钻井液浸泡时间越长，电阻率降低越严重。左图为某井两次测井相隔5天的实例，可见随着时间越长，盐水泥浆侵入影响导致电阻率降低明显。在低孔低渗储层，泥浆侵入深度为0.3～1.2 m时，虽然没有超出仪器探测范围，但侵入作用已经对电阻率造成很大的影响[5]。

2.4 流体类型差异

不同流体类型受侵入作用影响程度不同，在P40/RD与含水饱和度的关系中可见，气层饱和度高，侵入影响最大，油层、水层的两类电阻率差异依次减小（图4）。

图3 泥浆侵入时间的影响

图4 不同储层类型的侵入特征

3 井筒因素

井筒因素包括泥浆类型、氯根矿化度、井眼尺寸、泥浆密度、泥浆黏度等因素[5]。

对样本井泥浆进行分类，不同泥浆类型中，两类电阻率正负差异现象均有大致比例的出现，说明泥浆类型不是产生两者差异的主要影响因素。同理表明，井眼尺寸、氯根矿化度对两类电阻率差异基本没有影响。

当泥浆密度大于 1.3 g/cm3或泥浆黏度大于 50 mPa·s时，以负差异为主。当然泥浆密度或泥浆黏度的调制和井深度及储层物性也存在一定关联性，进而与孔渗的影响趋势是一致的。

4 仪器因素

对于深层随钻感应电阻率低于侧向电阻率的现象，从储层及井筒因素难以解释，本文从仪器角度对两者差异原因进行分析。考虑了电磁场理论、电阻率测井方法理论和测井仪器参数[6]，运用有限元算法和数值模式匹配法，研制了电缆侧向和随钻感应电阻率测井正演软件。根据可能产生差异的原因，设计了多种影响因素模型，对两种类仪器响应进行了正演模拟和分析。

4.1 含薄夹层模型

由于两种仪器分辨率不同，探讨地层中的薄夹层是否对两类电阻率产生较大差异[7]。设计模型的围岩电阻率为4 Ω·m，地层电阻率为20 Ω·m，地层中含有多个薄夹层，薄层厚度在0.8 m左右，薄层间距5 cm，薄层电阻率1 Ω·m。正演模拟表明，两类仪器均受到低阻薄层影响导致储层段局部电阻率降低，但降低程度大概一致，且在顶底部未受薄层影响的地层，两类电阻率大致相同，故薄夹层影响不是两类电阻率产生差异的原因。

4.2 近井眼导电模型

由于钻井导致井眼破裂，近井地带可能存在的微裂缝导电[8]，考察此类因素是否对两类测井存在不同影响。设计模型的围岩电阻率 4 Ω·m，地层电阻率为20 Ω·m，侵入带半径为0.4 m，电阻率为2 Ω·m。正演结果如图5所示，随钻和侧向的地层响应电阻率均受到影响而降低，但随钻电阻率并不小于侧向电阻率，故近井地带微裂缝影响同样不是随钻电阻率低于侧向电阻率的原因。

4.3 仪器频率

电缆侧向电阻率和随钻感应仪器频率差别比较大，前者在280 Hz以下，后者在2 MHz和400 kHz左右。不考虑泥浆侵入等其它因素，仅考察各种仪器的频率影响，发现随着频率增大，随钻感应电导率逐渐大于电缆侧向电导率；也就是说，由于仪器本身频率的不同，侧向电阻率大于随钻感应电阻率（图6）。

西湖凹陷的致密层、泥岩或特低孔渗地层中，泥浆侵入几乎可以忽略不计[9]，此时频率影响占主导因素，故普遍出现随钻测井电阻率小于电缆侧向电阻率的现象。本文对在1 Hz到10 GHz频率范围内进行了模拟，获得了岩石的电导率依赖于频率的基本现象，即随着频率增大，电导率呈上升的趋势，此模拟结果较好地反映了致密层或泥岩中侧向电阻率大于随钻电阻率的现象。

图5 近井眼导电模型模拟结果

图6 频率对电阻率的影响

实际上，随钻电阻率传播测井也会受电介质常数的影响，但根据已有经验，介电常数通常达到千级别的数量级才会对随钻电阻率产生明显影响，而在实际地层中并未存在这个数量级别的介电常数储层[10]。

以上分析表明，常规低渗储层中泥浆侵入作用占主导因素，使得随钻感应电阻率大于电缆侧向电阻率；特低孔渗储层、致密层、泥岩中，仪器因素占主导因素，使得随钻感应电阻率小于电缆侧向电阻率，这为随钻测井解释应用及后续测井系列优化打下良好的基础。

5 结论

（1）随钻电阻率与侧向电阻率差异受多种因素影响，本文从储层因素、井筒因素、仪器因素等方面，多维度分析了随钻与电缆电阻率产生差异的影响因素。

（2）模拟分析了随钻感应电阻率小于电缆侧向电阻率的多种可能原因。在致密层、泥岩段或特低孔渗地层中，泥浆侵入影响可以忽略，仪器频率影响是主要原因，使得随钻电阻率一般小于侧向电阻率。

（3）常规低孔渗储层中，储层因素为主要影响因素，特别是盐水侵入作用使得侧向电阻率一般小于随钻电阻率。

参考文献

[1] 张甜甜，唐章宏.随钻感应电阻率测井响应影响因素分析[J].测井技术，2013，37（3）：239–243.

[2] 陈爱新.随钻电磁波测井环境影响分析[J].石油地球物理勘探，2006，41（5）：602–605.

[3] 冯进.随钻测井在地层评价中的应用[J].中国海上油气( 地质)，2002，16（3）：200–206.

[4] 刘振华，欧阳健.利用时间推移感应测井动态反演进行储层评价[J].石油学报，2002，23（2）：58–63.

[5] 张建华，刘振华，仵杰.电法测井原理与应用[M].陕西西安：西北大学出版社，2003：123–136.

[6] 张国华，张伟.随钻方位电磁波测井反演方法研究及在水平井中的应用[J].地球物理学进展，2017，32（2）：927–938.

[7] 高伟，陈科贵，周祺，等.地层电性各向异性对电阻率测井的影响[J].测井技术，2005，12（6）：502–504.[8] 杨震，刘庆成，岳步江，等.随钻电磁波电阻率测井仪器响应影响因素数值模拟[J].测井技术，2011，35（4）：325–330.

[9] 汪宏年，杨善德，王艳，等.各向异性地层中电阻率测井的响应特征[J].石油地球物理探测，1999，12（6）：649–657.

[10] 刘庆龙，王睿和.随钻方位电阻率边界探测影响因素分析[J].测井技术，2014，38（4）：96–101.