彭晏燕

(大慶鉆探測井二公司，松原138000)

高精度碳氧比能譜測井測定剩余油的影響因素評價

彭晏燕

(大慶鉆探測井二公司，松原138000)

基于正交試驗法對高精度碳氧比能譜測井測定剩余油的影響因素進(jìn)行評價，得到各因素對剩余油解釋結(jié)果的影響程度。在高精度碳氧比能譜測井測定剩余油分析的三個因素中，碳氧比的影響最大，其次是硅鈣比，孔隙度影響最小。

能譜測井；碳氧比；正交試驗；剩余油

目前，國內(nèi)許多油田已進(jìn)入高含水開發(fā)中后期。為了有效提高采收率，各大油田在剩余油分布研究工作上投入不斷加大，確定儲層中剩余油飽和度分布是這項工作的一項重要內(nèi)容。只有全面了解油藏剩余油飽和度分布狀況，才能確定剩余油的開采動態(tài)、合理制定油田綜合措施調(diào)整方案并選擇先進(jìn)的開采工藝，進(jìn)而提高油田采收率。

確定剩余油飽和度的方法大致分為取芯法、地球物理測井法和油藏工程法［1］。高精度碳氧比能譜測井主要應(yīng)用于高礦化度地層中，如確定含油飽和度、評價未射孔的儲集層含油性，識別高含水油層，分析薄差層剩余油，預(yù)測儲集層的生產(chǎn)潛力，以及確定儲集層的油氣界面和油水界面［2］。文中將基于正交試驗法對高精度碳氧比能譜測井測定剩余油的影響因素進(jìn)行評價，確定影響剩余油飽和度的主要因素，提高碳氧比能譜測井在這類儲層中的解釋符合率，從而為現(xiàn)場剩余油飽和度的監(jiān)測提供一定的理論依據(jù)。

1 高精度碳氧比能譜測井

多年實(shí)踐結(jié)果表明，高精度碳氧比能譜儀是目前確定剩余油飽和度較成熟的設(shè)備。相對于普通碳氧比測井儀，高精度碳氧比能譜儀在確定含油飽和度的精度和準(zhǔn)確度方面有了很大提高，它可以對0.8m以上的地層做定量解釋，對0.5～0.8m的地層做半定量解釋。

1.1 測井原理

該測井方法是通過向地層發(fā)射14MeV的中子流，中子與地層中各種元素的原子核發(fā)生非彈性碰撞后，被激發(fā)的原子核返回基態(tài)時放射出次生伽瑪射線。次生伽瑪射線的能量與其原子核性質(zhì)有關(guān)，特別是碳和氧元素等具有明顯特征的能量峰，這是碳氧比能譜測井技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。這種伽瑪射線的能量與其原子核性質(zhì)有關(guān)，特別是碳、氧、硅、鈣等元素具有明顯特征能量峰，對這些包含特征能量峰的伽瑪射線進(jìn)行時間和能譜分析，可以得到這些元素的含量，從而計算出產(chǎn)層含油飽和度，監(jiān)測油田開發(fā)過程中產(chǎn)層含油飽和度的變化情況。

1.2 碳氧比曲線對剩余油飽和度原理的精細(xì)解釋

碳氧比能譜測井可根據(jù)不同原子核產(chǎn)生的非彈性伽瑪射線能量不同，對于這些伽瑪射線進(jìn)行能譜分析，可以得到地層中碳、氧、硅、鈣等元素的含量，從而計算出產(chǎn)層的含油飽和度。碳氧比測井時測出的碳氧比曲線存在“零值漂移”，影響了解釋精度。本文利用碳氧比規(guī)范化處理模型消除了儀器“零值漂移”的影響，處理后可以直接使用通用解釋模型解釋測井資料，從而提高了碳氧比能譜測井的解釋精度［4］。

式中：CO—實(shí)測碳氧比；

SC—實(shí)測硅鈣比；

COw—實(shí)測地層含純水時的碳氧比；

COo—實(shí)測地層含純油時的碳氧比值；

COw35—孔隙度35%的地層含純水時的碳氧比；

CO35—孔隙度35%的地層含純油時的碳氧比；

COc—規(guī)范化后的碳氧比值；

SCw—與實(shí)測地層孔隙度相同的純砂巖地層硅鈣比；

SCc—規(guī)范化后硅鈣比值；

R35—孔隙度為35%的地層碳氧比值；

R—廣義碳氧比值。

根據(jù)碳氧比能譜測井原理建立的計算地層碳氧比通用解釋模型如下：

式中：R—碳氧比；

A—與地層中碳氧數(shù)目有關(guān)，能量介于0～14之間；

α—每立方厘米骨架礦物碳原子數(shù)目；

Φ—地層孔隙度；

β—每立方厘米石油碳原子的數(shù)目；

So—含油飽和度；

Bc—套管及水泥環(huán)碳原子的數(shù)目；

γ—每立方厘米水氧原子的數(shù)目；

δ—每立方厘米石油氧原子的數(shù)目；

Bo—套管及水泥環(huán)氧原子的數(shù)目。

利用實(shí)驗室測定結(jié)果及經(jīng)驗公式，選取計算公式如下：

2 正交試驗法

2.1 正交試驗法簡介

在多因素試驗中，隨著試驗因素和水平數(shù)的增加，處理組合數(shù)將急劇增加。例如，3因素3水平試驗就有33=27個處理組合，4因素4水平試驗就有44=256個處理組合。正交試驗?zāi)軌騼H挑選部分由代表性的水平組合（處理組合）進(jìn)行試驗，通過部分實(shí)施了解全面試驗情況，從中找出較優(yōu)的處理組合，可大大節(jié)省人力、物力和時間，還可使一些難以實(shí)施的多因素試驗得以實(shí)施。

正交試驗利用一套規(guī)格化的表格——正交表，安排科學(xué)合理的試驗。常用的正交表，已由數(shù)學(xué)工作者統(tǒng)一制定出來，試驗時根據(jù)條件套用即可，不需另行編制。

2.2 正交試驗步驟

正交試驗的安排、分析均借助于正交表進(jìn)行，利用正交表安排試驗一般可分為以下幾個步驟：

（1）確定試驗因素和水平數(shù)。根據(jù)試驗?zāi)康拇_定試驗要研究的因素。如果對研究的問題了解較少可多選一些因素；對研究的問題了解較多，可以選取或抓住主要因素進(jìn)行研究。因素選好后定水平，每個因素的水平可以相等，也可不等，重要的或需要詳細(xì)了解的因素，水平可適當(dāng)多一些，而對另一些需要相對粗略了解的因素，水平可適當(dāng)少一些。

（2）選用合適正交表。根據(jù)試驗因素水平數(shù)以及是否需要估計交互作用來選擇合適正交表。其原則是既要能安排下全部試驗因素，又要使部分試驗的水平組合數(shù)盡可能的少。

（3）進(jìn)行表頭設(shè)計，列出試驗方案。所謂表頭設(shè)計，就是把試驗中挑選的各因素填到正交表的表頭各列。表頭設(shè)計原則是：不要讓主效應(yīng)之間，主效應(yīng)與交互作用間有混雜現(xiàn)象。由于正交表中一般都有交互列，因此當(dāng)因素少于列數(shù)時，盡量不在交互列中安排試驗因素，以防發(fā)生混雜。

（4）試驗。正交試驗方案做出后，就可按試驗方案進(jìn)行試驗。如果選用的正交表較小，各列都被安排了試驗因子，當(dāng)對試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析時，就無法估算試驗誤差；若選用較大的正交表，則試驗的處理組合數(shù)會急劇增加。為解決這個問題，可采用重復(fù)試驗，也可采用重復(fù)取樣的方法。

3 測定剩余油影響因素評價

首先，選取公式（6）作為分析的基礎(chǔ)公式，利用正交試驗分析地層碳氧比、地層孔隙度和硅鈣比對剩余油解釋精度的影響程度；然后確定這三個影響因素的波動范圍，并把含油飽和度確定為考查指標(biāo)。各試驗因素的取值如表1所示。

表1 試驗因素的取值

從因素水平表看，為3因素3水平，本文采用L9(34)正交表設(shè)計不同的試驗方案如表2所示。

表2 試驗方案表

由表2可以看出，影響剩余油解釋精度的權(quán)重大小順序依次為：碳氧比—硅鈣比—地層孔隙度。當(dāng)然，對于碳氧比能譜測井還要考慮其他許多因素，如套管尺寸大小、井徑、水泥環(huán)厚度、井內(nèi)流體等對碳氧比能譜測井的影響。

4 結(jié) 論

利用正交試驗可以分析剩余油解釋精度影響權(quán)重的大小，通過分析可知碳氧比對剩余油解釋精度的影響最大，其次是硅鈣比，孔隙度影響最小。對碳氧比曲線進(jìn)行規(guī)范化處理可以消除 “零值漂移”，擴(kuò)大了碳氧比測井的使用范圍，提高了對剩余油的解釋精度。通過實(shí)例計算可知，正交試驗設(shè)計能夠明確影響試驗指標(biāo)各因素的主次順序，可以節(jié)約時間，克服盲目性，具有較好的應(yīng)用價值和推廣價值。

[1]姜文達(dá).油氣田開發(fā)測井技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社，1995.

[2]譚延棟.現(xiàn)代石油測井論文集[M].北京:石油工業(yè)出版社，1997.

[3]王留申，賈中.高精度碳氧比能譜測井在胡慶油田的應(yīng)用[J].斷塊油氣田，2002，9(2):57-59.

[4]丁次乾.礦場地球物理[M].山東東營:中國石油大學(xué)出版社，1992.

[5]徐仲安,王天保.正交試驗設(shè)計法簡介[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2002，12(5):148-150.

[6]李華.水平井變密度射孔和分段射孔完井技術(shù)研究[D].山東東營：中國石油大學(xué)，2008.

Affecting Factor Assessment of Determining Residual Oil Through High Precision C/O Spectral Logging

PENG Yan-yan
(No.2 Branch of Daqing Drilling and Logging Co.,Songyuan 138000)

Based on orthogonal test method and high precision C/O spectral logging,the paper evaluates the affecting factors of determining residual oil.Through analysis of the influence of relative parameters,the major affecting factors are found:C/O has the highest affecting degree,then Si/Ca and porosity.

spectral logging；C/O；orthogonal test；remaining oil

TE19

A

1673-1980（2011）06-0063-03

2011-06-18

彭晏燕（1983-），女，助理工程師，研究方向為油氣井測井曲線解釋。