脉冲中子全谱饱和度测井在大王庄油田的应用

2019-01-07高振涛李晓娇马晓静刘俣含丁瑞霞

中国石油勘探 2018年6期

刘萍高振涛李晓娇马晓静岳伟刘俣含马彪丁瑞霞

（ 1 中国石油华北油田公司勘探开发研究院；2 中国石油华北油田公司储气库管理处；3 长江大学石油工程学院研究生学院；4中国石油华北油田公司第一采油厂）

大王庄油田是华北油田投产较早的油田之一，已处于开发的后期，长期的注水开发及多次的挖潜调整，综合含水已达90%以上，而且地下油水关系日趋复杂，稳产难度越来越大，掌握剩余油情况至关重要。套管井剩余油饱和度监测技术是研究剩余油分布最重要的测井方法[1]，是深化油藏开发动态认识及单井挖潜措施优化的重要辅助手段，碳氧比能谱测井和热中子寿命测井是过套管测量含油饱和度的最主要方法[2-12]，在油田开发中后期的作用更加重要。华北油田使用过的套管井剩余油监测方法有储层饱和度测井仪（简称RST）[13-14]、储层监测仪（简称RMT）[15]、储层性能监测仪（简称RPM）[16]、脉冲中子衰减能谱测井（简称PND）[17]、注硼中子寿命测井[18]、脉冲中子—中子（简称PNN）[19-20]等，这些技术各有特点，发挥过重要作用，但目前难以满足剩余油精细解释评价的需要。脉冲中子全谱饱和度测井（简称PSSL）集碳氧比能谱、氯能谱、中子寿命、氧活化测井技术于一体，一次下井能录取多条测井曲线，在低矿化度、低孔隙度、高泥质情况下能准确识别水淹层。在大王庄油田应用该技术测井10余井次，能有效反映储层剩余油饱和度的变化情况，为发现电测遗漏解释油层，寻找潜力油层、识别水淹层提供了科学依据，为确定剩余油分布规律、油田的挖潜增储提供了技术支持，具有较强的实用性。

1 大王庄油田地质概况

大王庄油田位于冀中坳陷饶阳凹陷中央隆起带的中南部，隶属于大王庄—留西构造带。大王庄油田油藏埋深为1000～3600m，以构造油藏、岩性—构造油藏为主，主要含油层系为古近系的明化镇组、馆陶组、东营组和沙河街组。

油藏原油性质以中质油为主，油质较好，地层原油密度为0.82～0.86g/cm3，地层原油黏度为6.4～13.9mPa·s。地层水类型主要为 NaHCO3型，矿化度一般为2600～19000mg/L，不同层间地层水矿化度变化较大，一般地层越老，矿化度越高。

砂岩储层岩性以长石砂岩为主，分选中—好，次圆状。统计表明：东营组共80块岩心样品，岩心分析孔隙度平均为18.5%，岩心分析渗透率平均为110.3mD，属中孔、中渗透储层；沙河街组共98块岩心样品，岩心分析孔隙度平均为12.1%，岩心分析渗透率平均为14.5mD，属中低孔、中低渗透储层。

2 脉冲中子全谱饱和度测井技术

2.1 测井原理

脉冲中子全谱饱和度测井仪由中子发生器、两个锗酸铋晶体探测器、一个自然伽马探测器、一个井温探头和电路构成。向地层发射14MeV的中子流与地层原子核发生各种反应，通过记录按不同能量和时间分布的伽马谱或热中子谱，实现碳氧比能谱、氯能谱、中子寿命、活化氧测量。测量上采用分时计数，其中90%的时间测量的是碳氧比能谱测井和氯能谱测井、4%的时间测量热中子寿命测井、6%的时间测量活化伽马谱测井。脉冲中子全谱饱和度测井仪采集到的信息几乎包含了快中子和物质作用的所有过程，其中非弹性散射伽马、俘获伽马能谱、热中子衰减时间谱充分反映了井眼和地层信息，活化伽马能谱及其时间谱用于寻找各种管外、管内流体，为测试资料的处理和解释提供更加全面的原始数据。

2.2 特点及优势

脉冲中子全谱饱和度测井仪有多种工作模式（碳氧比、俘获模式、活化氧等），一次下井能测量多种参数，而且更为重要的是这些参数的测量精度接近以前某些仪器单独的碳氧比模式或者中子寿命模式，便于多参数交互解释；碳氧比测量与国内外类似仪器相比动态范围大幅度提高，经谱处理可达到34%；纵向分辨率高，适用于薄层评价和厚层细分评价；能适用于中低孔隙度、中低矿化度、中低渗透率下的剩余油饱和度测量。

储层饱和度测井仪也有非弹性模式、俘获模式，但不足之处是需要多次测量，特别是低孔、低渗透储层，而且测量时需要洗井、刮蜡。

储层监测仪也有非弹性模式、俘获模式，但对物性较差的储层，需要多次测量，不但降低了测井时效，同时也增加了统计误差，故不适合于低孔储层的测量。

3 资料解释

脉冲中子全谱饱和度测井的资料解释采取定性和定量相结合、动态资料和静态资料解释相结合的方法，各方法相互验证、动静结合、新老对比，同时参考产液剖面、投产数据等资料，消除多解性和不确定性，使解释结论更加可靠。

3.1 解释原理

（1）碳氧比能谱解释：碳氧比、碳钙比曲线越高，含碳量越多，在砂泥岩剖面可以判定地层剩余油相对分布。

（2）中子寿命解释：在相同沉积环境下，地层中高俘获截面的元素基本相同、地层中的地层水含氯元素的量相近前提下，地层宏观俘获截面主要受地层水含氯影响。地层含水越多，宏观俘获截面越大。

（3）活化氧测井解释：根据短源距探测器和长源距探测器异常情况的比较，判断是否有水流及水流的方向。

（4）动态解释：包括建立可动饱和度模型，计算相渗透率，通过油水黏度比和渗透率比计算产水率，对各个细分层进行产能评价。

3.2 解释标准

应用全谱测井数据与常规测井数据结合，分层位制作了解释图版，见图1至图3。从碳氧比（C/O）与硅钙比（SI/CA）、碳氧比与自然伽马（GR）交会图中可以有效区分油区及油水区；引入标准俘获截面，标准俘获截面=俘获截面×孔隙度，应用常规孔隙度，从标准俘获截面与碳氧比交会图中可以有效区分油区、油水区、差油区；同时应用碳氧比资料计算了剩余油饱和度，剩余油饱和度采用碳氧比相对值法计算，即：

式中 So——含油饱和度；

(C/O)max——油层的碳氧比值；

(C/O)min——水层的碳氧比值。

表1是大王庄油田脉冲中子全谱饱和度测井解释标准，新的解释标准提升了解释符合率，沙河街组的解释符合率由76.3%提升到79.5%。

图1 大王庄油田沙河街组碳氧比与硅钙比交会图

图2 大王庄油田沙河街组碳氧比与自然伽马交会图

图3 大王庄油田沙河街组碳氧比与标准俘获截面交会图

表1 大王庄油田脉冲中子全谱饱和度测井解释标准

3.3 综合解释

脉冲中子全谱饱和度测井采用规范处理、定量解释、自动判定储层解释结论的方式，使用渗透率、产水率作为评价储层最终参数，采用渗透率特征值随机将厚层分成若干细分层；解释结论是假设该细分层独立存在时的解释结论；根据若干细分层的产油指数与产水指数重新计算每个层的产水率，并结合主产层的渗透率确定每个层的解释结论。

4 现场应用

截至目前，共计在大王庄油田进行全谱剩余油测量12口井，对大王庄油田的水淹及剩余油分布状况有了初步认识，为油藏下步调整、措施挖潜和油田综合治理提供了依据。

4.1 判别水淹层

L27-27x井是2013年3月完钻的一口生产井，完钻层位为馆陶组，该井处于断块构造的边缘低部位。该井于2013年3月17日投产，生产馆陶组（Ng）的63号层，日产液21.1t，含水100%，2013年5月注灰封63号层，补孔62号层，补后含水100%。为了了解该井的剩余油分布状况进行剩余油饱和度测试，为油藏下步调整及措施挖潜，提高该井生产能力提供依据。

从L27-27x井全谱测井综合成果图（图4）中可以看出，62号层C/O曲线远低于油线，C/O曲线与水线同向减小，有同向双谷现象，计算的产水指数高，产油指数低或接近零，表明该层邻层已动用，该层已强水淹，综合解释为水层。

图4 L27-27x井全谱测井综合成果图

4.2 识别未动用油气层

未动用油气区包括裸眼井资料解释失误层、开发价值低的薄差层、油气重新聚集层。如L27-15xn井是2013年3月完钻的一口生产井，完钻层位为馆陶组（Ng），该井处于断块构造的高部位，整体物性较好。为了了解该井的剩余油分布状况进行剩余油饱和度测试。从L27-15xn井全谱测井综合成果图（图5）中可以看出，52、53号层感应电阻率较低，为5～6Ω·m，低于区域油层解释标准，完井解释为水层。但53号层C/O数值较高, C/O曲线与油线基本重合,与水线呈异向双峰，含油性好，综合解释为油层；52号层C/O数值中等,C/O曲线与水线呈异向双峰，C/O曲线低于油线,将以上各层综合解释为油水同层，52号层中部C/O数值低于油线，具含水特征，分析认为该层中部侵入带可能未消失，因此全谱饱和度测井认为52、53号层是该井的潜力层，建议补孔挖潜。该井封原产层，补开52、53号层，日产液8.2t，日产油5.1t，含水率由之前的94.6%下降到37.3%。

4.3 剩余油评价

L70-270x井是2011年6月完钻的一口生产井，完钻层位沙河街组，该井目前生产72、74号层，日产液10.5t，日产油1.3t，含水87.6%，动液面测不出，为改善油井生产情况，提高油井产能，计划补孔58、61、62、63、67号层与原层合采。要求进行剩余油饱和度测井，了解油藏油井剖面采出状况及剩余油分布状况。从L70-270x井全谱测井综合成果图（图6）中可以看出，58、61、63、67、68、69、72、74号层物性较差，C/O数值中等，C/O曲线与油线基本重合,与水线呈异向双峰，含油性较好，将以上层段解释为差油层，以上各层有少量潜力。2014年1月补射58、61—63、67层与原采层合采，日增液2.6t，日增油1.5t，解释结果与试油结果一致。