油气储层中盐水泥浆侵入规律研究

汪 津，邹磊落，米兴夺，王 冠

（大港油田勘探开发研究院，天津 300280）

泥浆侵入油气储层是一个复杂的物理过程，其侵入程度取决于钻井泥浆柱压力与原始地层压力之间正压差、地层特性、钻井条件、泥浆特性和浸泡时间等诸多因素[1，2]。为充分认识制约泥浆侵入程度的主控因素以及侵入对油气层的影响程度，有效指导油气层评价，从实验室泥浆侵入模拟试验和现场时间推移测井试验两个方面入手，通过优选歧口凹陷31口/51井次代表性井、5种地层水矿化度类型、4种原油黏度、8种泥浆类型、250块次岩样共计890次实验室泥浆侵入模拟及测井现场试验，重点分析了不同类型泥浆、不同泥浆滤液/地层水电阻率、不同浸泡时间、不同储层流体性质、不同储层物性情况下泥浆侵入规律及测井响应特征。

1 不同类型泥浆对侵入的影响规律

泥浆对电阻率影响程度与泥浆类型有明显关系，泥饼的渗透性对泥浆侵入起主导作用[3，4]。本次研究对选用的歧口凹陷同一区块、同一层位不同物性级别的32块砂岩岩心，按渗透率基本一致的原则分为两组，一组利用普通泥浆进行浸泡，一组利用暂堵型泥浆进行浸泡；两组泥浆除了暂堵剂以外，其他性能完全一致；测量两种不同性能泥浆对岩样驱替模拟泥浆侵入过程中的电阻率动态变化（见图1）。在泥浆驱替早期，两种泥浆类型驱替环境下，岩样电阻率比值基本一致，反映在有效泥饼形成之前，泥浆的封堵性对侵入影响不明显。随着驱替时间增加，泥饼逐渐形成，泥浆的封堵性能明显体现出来，暂堵型泥浆侵入达到平衡所需时间为普通型泥浆的0.5倍左右。从达到稳定状态后岩样电阻率比值来看，普通泥浆浸泡后，岩样电阻率比值在0.35～0.76，平均比值为0.54；封堵型泥浆浸泡后，岩样电阻率比值在0.59～0.94，平均比值为0.72；封堵型泥浆电阻率降低程度大约为普通型泥浆的0.6倍；暂堵型泥浆可有效减少泥浆侵入影响。

2 浸泡时间对侵入的影响规律

浸泡时间对储层电阻率变化影响明显，不同浸泡时间储层电阻率变化规律不同，实验室条件下饱和油、饱含水岩样在不同泥浆滤液/地层水条件下，岩样电阻率随浸泡时间的变化规律（见图2）。淡水泥浆侵入环境下，饱和水岩样随着浸泡时间的增加电阻率逐渐升高；对于饱和油岩样，电性变化过程比较复杂，侵入初期阶段电阻率基本不变，随着浸泡时间增加电阻率开始降低，电阻率降低到一定程度不再降低，随着浸泡时间的进一步增加，电阻率开始回升，甚至超过原始电阻率并逐渐至稳定不变，该电阻率降低并升高的过程称之为低电阻率环带，低阻环带出现的时间早晚与物性有关，物性越好出现的时间越早。咸水泥浆侵入环境下，不论是饱和油还是饱含水岩样，随着浸泡时间增加，岩样电阻率均表现为迅速降低趋势；但电阻率降低程度和速度方面明显存在差异。

3 侵入平衡时间与泥浆滤液/地层水电阻率、储层物性、含油性关系

图1 不同类型泥浆驱替过程电阻率变化图

确定侵入达到平衡状态所需时间对于优化测井时间极为重要[5，6]，侵入达到平衡所需时间受泥浆滤液/地层水电阻率、储层物性、流体性质共同决定（见图3）。泥浆滤液/地层水电阻率比值不同，侵入达到平衡时间不同，咸水泥浆侵入达到平衡的速度明显快于淡水泥浆侵入，说明相同浸泡时间内，盐水泥浆对储层的影响程度要大于淡水泥浆；相同物性的油层，盐水泥浆侵入达到平衡的速度为淡水泥浆侵入的1.5～3倍。储层所含流体性质不同，侵入达到平衡时间不同，这一点在盐水泥浆侵入储层，表现更明显；相同物性条件下，油层侵入达到平衡的速度大约为水层的1.5倍。储层物性越好，侵入达到平衡状态所需时间越短，侵入达到平衡所需时间与渗透率关系为：

图2 不同浸泡时间下电阻率变化规律

图3 平衡时间与泥浆滤液/地层水电阻率、储层渗透率、流体性质关系图

淡水泥浆侵入饱含水岩样（Rmf/Rw=4.17）时，

咸水泥浆侵入饱含水岩样（Rmf/Rw=0.356）时，

淡水泥浆侵入饱和油岩样（Rmf/Rw=4.17）时，

咸水泥浆侵入饱和油岩样（Rmf/Rw=0.356）时，

式中：Rmf-泥浆滤液电阻率；Rw-地层水电阻率；tw-泥浆滤液驱替达到稳态所需时间；K-岩样渗透率；R-相关系数。

4 储层电性变化程度与泥浆滤液电阻率、储层流体性质关系

泥浆侵入平衡后的储层电性变化程度主要受储层流体性质、泥浆滤液/地层水电阻率共同控制[7]，与储层物性的关系不是很密切（见图4）。岩样饱含流体性质不同，储层电性变化程度不同，水层以泥浆滤液/地层水电阻率比值等于1为分界线，比值大于1时，侵入后电阻率增高，小于1时，侵入后电阻率降低；对于油层该比值增大到3.6左右；咸水泥浆侵入相同物性储层条件下，油层电性变化程度大约为水层2.5倍。泥浆滤液越咸，侵入后岩样电性变化越明显，岩样电阻率降低程度同泥浆滤液与地层水电阻率比值呈双对数关系：

饱含水岩样：

饱和油岩样：

式中：Rt-泥浆滤液驱侵入后岩样电阻率；Ro-原始电阻率。

图4 储层电性变化与流体性质、泥浆滤液电阻率关系图

由于本次所用的实验室模拟泥浆侵入过程所使用的岩心是小尺寸岩心，并不能完全模拟地层条件下各种变化过程；故其得到的泥浆侵入所需稳定时间和电阻率变化计算公式不能完全用于定量描述地层条件下泥浆侵入后储层的电性变化特征，但其总体变化趋势是没有任何问题的。

5 结论

泥浆侵入过程所需时间长短由储层渗透率、储层流体性质、泥浆滤液/地层水电阻率共同控制；当储层流体性质、泥浆滤液/地层水电阻率比值一定时，泥浆侵入过程达到稳定状态所需要的时间与渗透率的对数呈指数关系，其关系系数与储层流体性质、泥浆滤液/地层水电阻率比值相关。当侵入达到稳定状态后，储层电性变化程度主要受储层流体性质、地层水与泥浆矿化度差异共同控制；当储层流体性质一定时，储层电阻率与地层水与泥浆电阻率比值呈双对数关系。