油田A 区块C 油层水淹层定量识别方法研究

2022-09-24王梦妮胡继聪周瑾瑶

现代工业经济和信息化 2022年8期

王梦妮，胡继聪，周瑾瑶，牛晶

（1.西安石油大学地球与科学工程学院，陕西西安 710065；2.陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西西安 710065；3.中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西西安 716000）

引言

石油资源是一种极其重要的石化资源，对推动国民经济发展和科技进步具有十分重要的意义，我国是一个石油资源匮乏的国家，随着综采作业的进行，多数油井已经开始进入到高含水期，油层的不连续性和含水性对油田储层的影响极大。为了优化综采方案，提高对井下油层的综采效率和安全性，迫切需要对井下水淹情况进行研究，为制定合理的综采方案提供依据。但目前常用的钻井勘探方案存在着水淹层识别率低、精度差的不足，严重影响了油田的开采[1]。

本文在对水淹层形成原因和水淹机理进行分析的基础上，分别对自然电位基线偏移法、电阻率值识别法、曲线重叠法的工作原理、判断方法和应用情况进行了分析，通过综合判断的方法能够实现对井下水淹状态的快速判别，为油田的开采提供准确、可靠的支撑。

1 水淹层定义及分类

油田在开发过程中将不断的注水，随着注水量的增加，将会使岩层的物理性质和化学性质发生变化，水淹层的识别就是利用测井、生产、试油等手段，对井下注水区域的情况进行判断，确定水淹的位置和水淹的程度，从而有针对性的对油田的开发方案进行调整，保证油田综采作业的效率和安全性。根据水淹层形成的原因，将油田的水淹层分为污水水淹层和边底水水淹层[2]。

1）污水水淹层。污水水淹层是指将油井采出的水进行油水分离后再把这部分水注入到油层内而形成的水淹层。

2）边底水水淹层。边底水水淹层主要是由边水或者底水趋油而形成的水淹层，由边、底水形成地水淹层，能够清晰的看出原始油层界面的上升。

在水淹层内，由于大量水的注入，不断地驱赶岩层内原有的流体，因此在水淹层内岩石的特性、润滑性、地层压力、油水的含油性等都会发生显著的变化。通过对以上因素的监测即可确定地下水淹层的区域和水淹层状况，实现对水淹层的顶量识别，为油田的开采提供技术支撑。

2 自然电位基线偏移法

当井下的油层被水淹层替代后，由于在存储区域存在较为明显的非均质特性，其自然电位测井曲线会产生显著的差异，这种差异性会随着水淹状态的变化而逐渐变化。在进行注水的过程中由于加入水自身的矿度和地层水的矿度是不一样的，因此注入水和地层水灰存在一定的浓度差，混合液的过滤吸附电动势能[3]也会逐渐的发生变化，进而使自然电位测井曲线产生明显的差异性。而且根据研究注入水和地层水之间的矿化度差值和混合液的浓度差值成正比关系，差值越大自然电位测井曲线的变化就越大。

以矿度约为110 000×10-6的地层水为例，注入水是矿度为70 000×10-6的净化矿井水，以井下泥岩的自然电位为测量基线，随着矿井水的不断注入，混合溶液的矿化度的差值慢慢的变小，此时混合溶液中的地层水电阻率会不断的加大，自然电位基线的偏移慢慢变小。水淹的程度越大、时间越长，地层水和矿井水混合的越均匀，其矿化度近乎消失，此时测得的自然电位基线偏移量越小。因此利用自然电位基线偏移法能够实现对水淹程度、水淹时间的判断。厚油层不同位置被水淹后自然电位的变化情况如下页图1 所示[4]。

3 电阻率值识别法

当油层内注入水后，油层内的电化学特性会随着注入水量的变化而变化。随着油层内注水量的不断增加，会导致储层中的水的含量以及矿化度不断的发生变化，而且不同的水对溶液电阻率值的影响不同，若注入水为正常的淡水资源时，混合液的矿化度先增加，然后待纯净水和地层水充分融合后其发生离子交换反应，离子交换反应越深入，混合液的矿化度就越小。当注入的水为污水时，由于污水中含有大量的盐分，会导致注入水越多，混合液体的矿化度越大。

通过对电阻率和溶液矿化度关系的分析可知，当矿化度为1 时地层的电阻率会随着混合液体含水饱和度的增加而逐渐降低。当矿化度为4 时，地层电阻率则会随着混合液体含水饱和度的增加而先降低再增加，整体的变化过程呈“U”型[5]。

由于对油层注水一般均为污水，因此油气储层中的油气会逐渐被注入的污水所驱赶，在混和部分溶液的含水饱和度会增加，而且随着污水和油层中的束缚水发生离子交换，不断地溶解地层中的盐类[6]，会使混合液的电阻率逐步的减小，因此通过对地层中溶液的矿化度和电阻率的分析，即可确定区域内水淹层的情况。电阻率测定结果如图2 所示。

由图2 可知，在2 224～2 253 m 的部分，所测定的电阻率约为16.9 Ω·m，电阻率曲线从上到下逐步的降低，直到电阻率为2 Ω·m，而且地层的渗透率越好，电阻率降低的幅度就越大，形成了一个具有内凹形状的电阻率曲线状态，因此可以判断在该区域存在了一个水淹层。

4 曲线重叠法识别水淹层

根据研究表明，在注水前储层内存储的都是油品，其矿化度和电阻率均比较大，此时岩层的孔隙结构也没有发生变化，因此声波曲线值相对较大，此时的声波时差值值较小，孔隙度测井曲线和深电阻率测井曲线的重合度较高。当往储层内加入水后，混合液的矿化度不断变大，电阻率不断变小，而岩层的孔隙结构也由于注水的影响，其孔隙遭到了破坏，导致声波时差值变大，孔隙度测井曲线和深电阻率测井曲线的重合度较差[7]。

水淹后的孔隙度测井曲线和深电阻率测井曲线变化特征如图3 所示[8]。

为了更清晰地对水淹情况进行研究，结合孔隙度测井曲线和深电阻率测井曲线，本文提出了一种新的判断水淹层的计算方法[9]：

式中：a 为放大系数，取0.9；b 为优化系数，根据井下地质情况确定，一般取30 μs/ft；R1为岩层的电阻率；G为自然伽马测井响应值；D 为声波时差测井响应值。

对于井下储油区域来说，注水越多，其电阻率越低，混合物中的泥沙含量就越低，其自然伽马值就越低，而注水的增加会导致储层的孔喉直径加大，导致测定时的声波时差增加，最终导致到了B 值的降低，因此可以先测定一个B 的基准值，再根据B 值的变化情况来确定水淹层的范围和水淹程度。