0 引言
对注水开发的老油田确定剩余油分布、挖潜剩余油潜力来说,定性识别水淹层是最基本的工作,同时也是水淹层精细评价的基础和重点。由于地质构造的复杂性和注水开发对测井响应的影响,利用测井曲线进行水淹层识别并不简单。但是可以从水淹层的水淹机理出发,研究油层水淹后在各种地质和地球物理特征上的变化,分析总结这些变化引起的测井响应特征,并以此来综合判断水淹层[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
1.1.1 电阻率数值降低
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,混合地层水电阻率基本不变或降低,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。
图1为某油藏连井剖面,#2井的22号层和#1井的20号层属于同一油层,#2井(2016年4月完钻)构造位置较高,含油饱和度应不小于20号层,但其22号层电阻率仅为20 Ω·m,比低部位老井#1井(2009年5月完钻)20号油层电阻率下降了40 Ω·m。2016年8月投产证实,#2井22号层日产油47.1 t,水32.4 m3,含水41%,生产15天后含水逐渐上升到80%,45天后上升到95%,为典型的边底水水淹层。边底水水淹是指在油藏开发过程中边水和底水推进导致油层被水淹,由于边水和底水都是地层水,所以边底水水淹后含水饱和度增加,但地层水性质却不变,必然导致地层电阻率降低。
图1
1.1.2 电阻率数值升高
图2为某井测井解释成果图,其中168~170层为油层,172~177层为水淹层。可以看出与油层相比,水淹层电阻率值明显增大,这是由于随着注入水的增大,含水饱和度达到一定值之后,电阻率随注入水的增加而逐渐增大,此时位于“U”型曲线的右侧,即处于水淹的第三个阶段—注水中后期,此时,水淹程度越大电阻率越高。可以看出175~177号层电阻率明显比172~174号层电阻率高,说明下部的水淹层水淹级别更高。
图2
图2
水淹层自然电位和电阻率变化特征
GR—自然伽马;SP—自然电位;AC—声波时差;CNL—中子孔隙度;DEN—密度测井;RLLD—深侧向电阻率;RLLS—浅侧向电阻率;
油层;
水淹层;1—水淹第一阶段;2—水淹第二阶段;3—水淹第三阶段
1.2 自然电位曲线特征
1.2.1 自然电位异常幅度变化
砂泥岩储层中自然电位的计算公式为
其中:Rmf为泥浆滤液电阻率,Rw为地层水电阻率,K为自然电位系数,K>0。对于淡水泥浆(Rmf>Rw)井眼,自然电位为负异常。对于污水水淹的储层,随着水淹程度的增加,Rw越来越小,导致负异常幅度越来越大。 而淡水水淹的储层Rw随水淹程度的增加而增加,如果混合后的地层水电阻率仍小于泥浆滤液的电阻率,则自然电位仍为负异常,且异常幅度减小;同时,水淹导致的储层含水饱和度升高也会引起自然电位异常幅度的增大。图2中可以看出168~170油层的自然电位为负异常,而172~174号水淹层自然电位仍为负异常,但异常幅度比油层明显增大。
1.2.2 自然电位幅度正负偏转
从1.2.1节的分析可知,储层被淡水水淹后混合地层水电阻率增大,若增大后仍小于泥浆滤液的电阻率,则自然电位仍为负异常,且异常幅度减小。而当混合地层水电阻率随水淹程度的增加而继续增加,直至大于泥浆滤液的电阻率后,从式(1)可以看出,SP将从负异常变为正异常,即发生自然电位幅度的正负偏转。图2中可以看出,水淹层172~174号层自然电位异常方向与上部的油层相同,而175~177号水淹层自然电位变为正异常,说明175~177号储层的水淹程度比172~174层更大,这一结果与1.1.2节中根据电阻率判断的水淹级别相同。
1.2.3 自然电位基线偏移
注水开发过程中,同一层内不同部位吸水能力的差异及重力作用,会导致出现同一层内水淹程度不同或部分水淹的现象,即同一层内混合地层水电阻率不同。如图3所示,上下地层为泥岩层,中间为砂岩储层,被淡水水淹,且储层下部水淹程度高于上部,水淹程度越高混合地层水电阻率越大,但仍然小于泥浆滤液电阻率,即Rmf>Rw3>Rw2>Rw1,根据式(1)可算出储层上部的异常幅度为SP1-2,下部的异常幅度为SP3-1,则基线偏移幅度
可以看出,水淹后混合地层水电阻率差异越大则基线偏移的幅度越大。
图3
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[12]。
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[13]。
2 常规测井定性识别水淹层
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实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,确定本区块典型水淹层在常规测井曲线上的响应特征。首先,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[14,15]。笔者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。
2.1 曲线综合分析识别水淹层
图4中G15井于2000年11月投产75、76、77号层,日产油8 t,日产水1.1 m3,证实为油层。GN15井(2005年5月完钻)是G15的更新井,两口井井距为30 m左右。 图中可以看出两口井具有很好的对应关系,通过连井剖面对比可知,GN15井中的40、41、42号层分别与G15井中的75、76、77号油层为同一储层,通过测井曲线综合分析,SP异常幅度增大、GR值略有降低、AC略有增大,电阻率值明显减小,所以可以判断出,40、41和42层为水淹层。
图4
图4
曲线综合分析识别水淹层实例1
GR—自然伽马;SP—自然电位;AC—声波时差;CNL—中子孔隙度;DEN—密度测井;RLLD—深侧向电阻率;RLLS—浅侧向电阻率
图5中L21井于1990年8月完钻,1993年转注水井,LC21井为L21井的更新井,构造位置略高,于2000年9月完钻,截至LC21井钻井前,L21井已经累计注水8.8×104 m3。通过二者测井曲线对比图可以看出,两口井的19号层属于同一层,易受邻井注入水波及,从测井曲线可以看出,LC21井的19号层电阻率电阻率降低,自然电位呈正异常,三孔隙度曲线显示储层孔渗性变好,同时自然伽马值降低,证明流水的冲刷作用使储层中黏土矿物减少,可以确定LC21井的19号层为水淹层。
图5
图5
曲线综合分析识别水淹层实例2
GR—自然伽马;SP—自然电位;AC—声波时差;CNL—中子孔隙度;DEN—密度测井;RLLD—深侧向电阻率;RLLS—浅侧向电阻率
2.2 交会图识别水淹层
图6
3 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。
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对于注水开发砂岩油田,随着注水强度的增加,储层水的变化由原始油层的束缚水特征逐渐过渡到注入水的特征,注入水与水淹层混合液之间的离子交换作用不再遵循简单的并联模型,相应的水淹层地层水电阻率具有较复杂的变化规律。在分析泥质砂岩注水开发体积模型的基础上,采用一种改进的并联模型,推导出不同注水条件下的混合液地层水电阻率的理论模型,重点对注水开发中、后期水淹层地层水电阻率的变化规律进行了理论分析与模拟,并结合岩心分析与激发极化电位测井解释成果进行应用对比,对水淹机理研究具有一定的指导意义。研究表明,在实际应用选择水淹层混合液电阻率时,可以根据含水饱和度的变化分3个不同的阶段选择不同的混合液电阻率值。
不同注水开发阶段水淹层混合地层水电阻率计算方法
[J].水淹层混合地层水电阻率是水淹层剩余油饱和度评价必须确定的参数．在开发中后期，注入水会与原始地层水发生离子交换作用，因此不能简单地利用并联导电模型计算混合地层水电阻率，从而增加了计算的困难．首先根据注入水和原始地层水未进行离子交换和离子交换完全两种情况确定出不同的混合地层水电阻率计算方法；再考虑实际注水过程，确定动态的混合地层水电阻率计算模型，在动态模型中利用离子交换率表示不同阶段混合地层水电阻率的变化规律，并提出利用岩电实验和阿尔奇公式确定离子交换率的方法；最后给出混合地层水电阻率在饱和度计算时的应用方法，为定量测井解释的大批量数据处理提供编程思路．
水淹层岩石物理特征变化规律研究
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油层水淹后储层非均质性增强，剩余油分布复杂，导致水淹层定量评价困难。明确水淹层的岩性、物性、电性等岩石物理特征能够帮助建立测井解释模型。对南堡构造某区块的水淹层取心，通过岩石物理实验，进行孔隙度、渗透率和核磁T2谱测量，明确水淹层物性参数的变化。对取心进行水驱和岩电实验，研究油层水淹后电阻率的变化，以及饱和度模型中胶结指数和饱和度指数的变化，分析其影响因素，为水淹层剩余油饱和度模型的建立提供依据。
水淹层混合液地层水电阻率的计算方法
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通过对地层导电机理和水淹过程中混合液地层水电阻率的变化规律进行研究，提出了一种基于导电模型计算混合液地层水电阻率的方法。首先将地层等效为体积模型，根据并联电导率模型得到混合液地层水电阻率与原始地层水、注入水、泥质含量等的计算关系，然后结合改进的西门度公式进行迭代求解，得到混合液地层水电阻率和含水饱和度。该计算方法在M 油田的实际应用中效果较好，证明该方法是有效的。
水淹层测井解释方法综述
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水淹层测井解释利用测井资料对水驱油藏水淹所发生的变化进行评价,弄清水淹部位和水淹程度,为进行二次乃至三次采油提高采收率提供依据。基于测井解释研究水淹层特性,是油田开发调整工作的重要组成部分。油层水淹后,其产层的油水饱和度分布、孔隙度与渗透率、岩石润湿性、地层水矿化度和阳离子交换能力等许多物理性质会发生较大变化。通常,可利用自然电位与电阻率曲线相结合、自然电位测井和交会图版等方法识别水淹层。进而可根据油、水等定量参数来判断储层的水淹级别。此外,动态电阻率下降法和模式识别法近来也被广泛应用于水淹等级的划分。我国在水淹层水淹机理和解释方面取得了很大的进展。但在实际中,仅仅建立在单井测井资料的水淹层测
基于常规测井资料的水淹层定性识别研究
[J].临盘油田已进入开发后期,随着长期的注水开发,储层水淹严重,地层水矿化度的变化比较复杂,水淹层测井的表现方式更趋多样化,使得解释难度越来越大。经过对临盘工区长期的科研、生产研究,总结出运用常规曲线定性识别水淹层的3种方法:自然电位法、微电极识别法、感应电阻率识别法;通过实际应用表明,3种方法均取得了较好的应用效果,不同方法间起到相互佐证的效果,保障了测井解释的精度,该方法值得在以注水开发为主的油田参考应用。
砾岩油藏水淹层定量识别方法—以新疆克拉玛依油田六中区克下组为例
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Magsci
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<p>新疆克拉玛依油田砾岩油藏经过40年的注水开发，目前已进入高含水开发阶段，准确识别水淹层、定量划分水淹级别已经成为老区油藏开发调整的重点和难点。以克拉玛依油田六中区克下组砾岩油藏为研究对象，利用2006年重点调整的3口密闭取心井的岩心资料，结合砾岩油藏的实际地质特点，分析了砾岩油藏各种储层参数的影响因素。选择符合砾岩油藏地质特征和开发规律的测井曲线，基于交会图和多元线性回归的方法，建立了六中区克下组物性、岩性、产水率以及水驱指数等各种解释模型，并从中提取出产水率、含油饱和度和水驱指数3个水淹特征参数。以3个参数为定量判断水淹级别的主要依据，结合水淹层电阻率的定性识别图版，制定了砾岩油藏水淹层定量识别的规则和方法。以上技术应用到六中区克下组实际的水淹层解释中，综合解释符合率为84.36%，达到了实际解释的精度，最终形成了一套砾岩油藏水淹层定量识别的评价技术，提高了水淹层的解释精度和符合率。</p>
水淹层测井综合解释及水淹特性研究
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吐哈油田水淹层测井综合解释以 水洗检查井岩石物理实验为基础,针对油田注水开发后地层电阻率与含水饱和度在双对数坐标中为非线性关系,对阿尔奇公式进行修正或用派生公式利用地层电阻率 求解地层含水饱和度。在对水淹层进行定性解释、细分层定量解释基础之上,结合油田静态、动态地质资料,综合研究油层的四性特性和水淹特性,油层水淹特性以 均匀水淹型、底部水淹型和顶部水淹型为主,从而有效地为指导油田开发调整和剩余油挖潜服务。
