应用常规测井曲线定性识别砂泥岩水淹层

朱学娟,孔 雪

(中国石油大学胜利学院 油气工程学院,山东 东营 257000)

对于注水开发的老油田来说,最主要的工作是确定剩余油分布、挖潜剩余油潜力。尽管预测剩余油分布的方法很多,如开发地质学方法、油藏工程方法、数值模拟方法、生产动态分析、高分辨率层序地层学方法、地震技术、微观剩余油研究等,但测井技术可以直接通过井筒采集,获取地层信息覆盖面最广,信息采样密度最大,并且最能实时反映储层条件下多种储层参数的饱和度监测技术,是监测原始含油饱和度和剩余油饱和度的重要手段[1]。油层水淹后最直接的变化是混合地层水导电能力和地层含油气饱和度的变化。所以,常规测井曲线定性判断水淹层的主要手段就是根据对混合地层水导电能力和含油气饱和度反应灵敏的电阻率测井曲线和自然电位曲线,总结这些曲线在已知水淹层的响应特征,对这些响应特征进行综合分析应用来判别出同一区块的其他水淹层[2]。

1 水淹层常规测井曲线特征

要对未知水淹层进行识别,必须先对本区块已知的水淹层进行分析,从已知样本中统计、分析、总结,得出目的区块水淹层的判别标准。所以对水淹层测井响应特征的提取,是水淹层测井识别的关键。

1.1 电阻率曲线特征

储层在水驱过程中,电阻率的变化情况是孔隙度、含水饱和度、原始地层水矿化度、注入水矿化度和吸水量的综合体现。根据注入水性质的不同,水淹层分为淡水水淹、地层水水淹和污水水淹,而水淹层电阻率值取决于水淹后混合地层水电阻率和水淹后的含水饱和度,所以不同水淹级别和水淹类型的水淹层电阻率曲线变化特征也不同[3]。

地层水水淹和污水水淹的地层,随着水淹程度的加深,含油气饱和度不断降低,混合地层水电阻率一般不变或降低,二者总的作用效果是使储层电阻率呈现单调递减的特征,反映到电阻率曲线上,即水淹级别越高,电阻率越低。

淡水水淹层电阻率的变化可以分为4个阶段:①注水初期,含油饱和度降低导致地层电阻率降低;②注水中期,淡水注入水的增加和含油饱和度的降低同时对电阻率产生不同影响,使地层电阻率变化缓慢;③注水中后期,含油饱和度变化不大,地层水被淡水驱替导电性变差,总的效果使地层电阻率升高;④注水末期,混合地层水已完全被注入水淡化,同时含油饱和度缓慢降低,导致地层电阻率也缓慢降低。不同水淹程度的淡水水淹层经历不同的阶段,地层电阻率随饱和度的变化曲线对应着可呈现“L”形、“U”形和“S”形[4]。

1.1.1 电阻率数值降低

由于储层物性的非均质性,在纵向上不同层段的水淹程度会有较大差异,甚至层内也是如此,岩性、物性相对较好的部位采出程度和水淹程度较高。含油饱和度局部降低导致电阻率曲线形态不饱满,出现局部降低的“内凹”形态,说明了注入水指进和突进的现象。

图1为某井段测井曲线图,泥浆电阻率1.12 Ω·m。投产63～66号层,日产油4.9 t,日产水5.6 m3。64号层厚度6.5 m,中部物性较好,顶底界面处岩性、物性稍差,但顶底部电阻率约为70 Ω·m,而中部电阻率明显降低,最低为35 Ω·m,出现了局部降低的“内凹”形态,反映了中部突进的水淹现象。

图1 油层水淹后电阻率降低

1.1.2 电阻率数值升高

图2为某岩心水驱油过程中电阻率随含水饱和度变化特征,地层水矿化度为3 500 mg/L,分别利用2 500 mg/L和1 500 mg/L的驱替水模拟淡水水淹,可以看出电阻率随着含水饱和度的增大,即水淹程度的加深分别出现了“U”形和“S”形的变化特征,“U”形曲线的后半段和“S”形曲线的中后段显示随随着水淹程度的增加电阻率数值升高。

图2 不同水淹程度岩石电阻率变化特征

1.2 自然电位曲线特征

自然电位曲线反应的是泥岩背景上的储集层的性质,其值主要取决于地层水矿化度与泥浆滤液矿化度的相对值,储层水淹后,混合地层水导电性的变化必然导致自然电位的变化,其变化特征主要包括异常幅度的变化、自然电位基线偏移和自然电位正负异常翻转[5]。

1.2.1 自然电位异常幅度变化

1.2.2 自然电位幅度正负偏转

图3 水淹层自然电位异常幅度减小

图4 水淹层自然电位异常正负偏转

1.2.3 自然电位基线偏移

1.3 其他常规测井曲线特征

除了引起电阻率曲线和自然电位的明显变化,储层水淹后还经常引起自然伽马曲线的变化。因为在注水开发过程中,注入水会冲散并溶解地层中的部分黏土矿物,而砂泥岩储层中的自然放射性主要是由黏土矿物吸附的放射性物质造成的,所以水淹会造成放射系物质流失,导致GR值降低;而另一方面,被注入水冲刷的放射性物质会在流动过程中在某些特定的构造部位或低渗透区域沉积下来,或被某些地层吸附,造成特定部位的放射性离子富集,从而引起GR值升高。

图5 水淹层自然电位基线偏移

水淹后储层孔隙度基本不发生或只发生很小的变化,所以密度和中子孔隙度响应变化不明显,而声波时差曲线还受储层孔隙结构的影响,所以在物性较好的储层,由于泥质和黏土矿物被水冲刷,会有声波时差略有增大的现象。

2 曲线综合分析识别水淹层

进行水淹层识别需要综合应用多种资料,在理论研究和岩石物理试验分析确定水淹机理,岩性、物性、地层水性质等确定水淹后的地质特征的基础上,根据以上内容的研究确定本区块典型水淹层在常规测井曲线上的响应特征。对新钻井的测井曲线进行分析处理,找出符合典型水淹层特征的层位作为可能被水淹层的储层。然后研究整体构造和沉积特征,将这些可能水淹的储层与老井中已经投产或试油试采的层位进行邻井对比或连井剖面分析,排除在构造或沉积特征上不可能被水淹的储层。最后利用注水开发资料,分析可能的水淹层与注水层在沉积砂体展布和构造位置上的关系,分析新井的储层被注水井波及的范围大小,确定水淹层的注入水性质,计算水淹后的混合地层水电阻率。本文只讨论根据常规测井曲线进行水淹层的定性识别,即已经确定典型水淹层的测井响应特征后,根据这些特征来分析新钻井的测井曲线,确定出可能是水淹层的层位。

图6为高97-2井水淹层识别实例。该井为1996年4月完钻的一口生产井,该井与高88(注水)井、高88-2(采油)井注采对应关系清楚。高88-2井于1990年8月完钻,同年10月投产27号层,日产油11.6 t,已证实为典型油层。高97-2井的61号层与高88-2井27号层油层相比,在岩性及物性基本一致的情况下,电阻率明显降低,由74 Ω·m降到28 Ω·m,而且由深浅侧向的匹配关系可知,该层已经不具备27号油层表现的典型减阻侵入(双侧向正差异)特征。补孔该层与其他老层合采,补孔前日产油3.3 t,水5.5 m3,补孔后日产水10.8 m3,无油。因此认为61号层为水淹层。

图6 常规曲线综合识别水淹层实例

3 交会图识别水淹层

交会图是用于表示地层的测井参数或其他参数之间关系的图形，其优点是能将同一井段或同一区块的邻井内所有已知水淹层的参数集中在一张图中，比较清楚地划分油层和水淹层的界线，从而得到水淹层的判别标准，尤其对于岩性、物性相近的地层更为有效。图7为某区块生产资料已确定的油层和水淹层的自然电位-电阻率交会图，从图中可以看出油层电阻率大于20 Ω·m，自然电位小于-5 mV，从交会图中可以找出水淹层和油层的明显界线，此界线可以作为本区块水淹层的一项定性判断依据。将未知水淹层的自然电位和地层电阻率投影在此图中，依据此界线就可以判别储层是否属于水淹层。

图7 交会图法判别水淹层

4 结 论

(1)油层水淹后最直接的变化是混合地层水导电能力和地层含油气饱和度的变化。所以其识别的关键是要找到常规测井曲线上反映油层是否水淹的标志。一般来说,只要测井质量可靠,油层水淹时在视电阻率和SP曲线上均会有程度不同的反映,这是识别水淹层的主要依据。当地层岩性和注入水矿化度变化比较大,水淹层在视电阻率和SP曲线上的特征不明显时,则应综合本井和邻井其他资料对比分析与综合判断。

(2)油层是否水淹,关键是注入水能否波及到本井的油层。所以要综合本井与邻近开发井和注水井的注采资料,研究其在构造位置上的相互关系、本井油层与邻近主力吸水层是否连通,将这些资料与测井资料综合判断则判别的准确率会大大提高。

(3)每个油田或地区有不同的地质特征和注采开发模式及开采历史,所以没有完全统一的水淹层识别方法或模式。只能在研究理论方法和借鉴已有经验的基础上,根据自身的地质特点和水淹特征,研究适合本地区水淹层识别的有利方法。