吳帆 徐競赟 章玉平(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部印尼基地)

一、前言

孟格培油田是位于印度尼西亞蘇門答臘省南部的油田區(qū)塊，砂巖儲集層。經(jīng)過長時(shí)間開發(fā)的油田，其自然電位隨著油田的長期注水開發(fā)而發(fā)生顯著變化。這種變化不僅在于流體的礦化度明顯減低，而且表現(xiàn)在層間的壓力差大幅度增加。這就使得流動電位成為自然電位曲線的主導(dǎo)。由于孔隙的壓力分布在橫向及縱向上具有很大的不同，進(jìn)行壓力的檢測極為必要。

聲速法是上個(gè)世紀(jì)中后期主要的用測井曲線對孔隙壓力進(jìn)行解釋的方法。解釋原理是從壓實(shí)情況和孔隙壓力之間的相關(guān)性而導(dǎo)致聲波的時(shí)差變化出發(fā)。在初步進(jìn)行油田的開發(fā)時(shí)，因?yàn)閮雍涂紫秹毫Υ蠖继幱谠級毫χ車?，所以采用聲速法進(jìn)行解釋效果相對較好。不過伴隨長期持續(xù)的油田開發(fā)，儲集層間的壓差劇烈增大，而壓差的突出變化卻不能在聲速曲線上得到一定程度的反映，因此聲速法并不適用于長期注水開發(fā)后油層的孔隙壓力解釋。由于自然電位曲線可以較為精確的反映這種變化而得到廣泛的應(yīng)用。從自然電位測井的原理出發(fā)，為滿足油田鉆井及開發(fā)需要，利用電纜FDT地層壓力測試技術(shù)的壓力數(shù)據(jù)解釋以獲取地層的孔隙壓力是目前主要的壓力檢測方法。

二、應(yīng)用電測曲線解釋孔隙壓力

1.自然電位曲線的變化

流動電位是由于鉆井液或儲集層中的流體在壓差推動作用下在孔隙內(nèi)發(fā)生流動而產(chǎn)生的，其流動的規(guī)律遵守毛管電動力學(xué)理論。有流體通過毛管時(shí)，由于毛管壁面對負(fù)離子的吸附作用而使流體中的負(fù)離子相對減少，因此孔隙的兩端會產(chǎn)生一定的電位差。而正離子會因兩端壓差的存在移動到低壓一端，所以孔隙的低壓一端與高壓一端分別富集了符號相反的離子使高壓端為負(fù)，低壓端為正，也就導(dǎo)致了電位差的存在。流動電位的大小和兩端壓差密切相關(guān)，由毛管流動電位原理可知，流動電位的大小隨壓差的增大而增大，相應(yīng)的關(guān)系式為：

其中：Ef-流動電位（mV）；

△P-鉆井液液柱所產(chǎn)生的壓力減去孔隙流體壓力（MPa）；

Rm-鉆井液的電阻率大?。é浮）；

μ-鉆井液濾液的黏度系數(shù)；

Kf-流動電位系數(shù)

2.壓力解釋的基礎(chǔ)模型孔隙壓力計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型的建立是將孔隙壓力Pp與鉆井液液柱所形成的壓力的差值取代上式中的壓差△P，將自然電位的總值與擴(kuò)散吸附電位的差值取代上式中的Ef，整理后即得：

其中Pp-孔隙壓力（MPa）；

P1-鉆井液液柱所形成的壓力（MPa）；

E-自然電位總值（mV）

從上式可以看到，在擴(kuò)散吸附電位值小于自然電位總值時(shí)，壓差為正，也即孔隙壓力值小于鉆井液液柱所形成的壓力；在兩者取相同值時(shí)，流動電位值與壓差值均為零，也即孔隙壓力值等于鉆井液液柱所形成的壓力；否則，流動電位值及壓差值均為負(fù)，也即鉆井液液柱所形成的壓力小于孔隙壓力值并會造成反向滲透。所以，只需用不包括自然電位曲線的其它曲線表示出Eda與Ef，便可求得孔隙壓力大小與壓差值。壓差的求解過程也就轉(zhuǎn)化為Eda與K Ef的求解過程。因此，自然電位的曲線形態(tài)對孔隙壓力和液柱壓力的相關(guān)性有較為準(zhǔn)確的反映，使兩者比較的不同狀況得以區(qū)分。壓力解釋的效果在儲集層的孔隙壓力和液柱形成的壓力較為接近時(shí)達(dá)到最佳。

三、孔隙壓力系數(shù)的確定

假定ρ（g/cm3）為鉆井液的密度,D（m）為計(jì)算點(diǎn)的深度，Kp為孔隙的壓力系數(shù)，則△P=0.0968（ρ-Kp）。將其代入（1）式可得出：

上式為實(shí)際情況下所常用的壓力系數(shù)計(jì)算公式。

四、參數(shù)確定

通常情況下并不采用通過測出流體的礦化度及滲透率再計(jì)算而得到Eda與Kf的方法，求取方法一般是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對實(shí)際測得的壓力值進(jìn)行處理。Eda與Kf的大小和流體粘度、溫度及儲層滲透率關(guān)系密切，故而可用儲層電阻率、聲速、巖石密度等參數(shù)的組合運(yùn)算而將其表達(dá)出來。在儲集層流體及鉆井液的性質(zhì)處在相對穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，按照滲透率的不同進(jìn)行分組后，自然電位的異常值隨著壓差的增大而增大。從流動電位的關(guān)系式中可以看出，在壓差趨于零時(shí)，流動電位值也趨于零，此時(shí)曲線的異常值顯示為擴(kuò)散吸附電位值。于是就能夠通過統(tǒng)計(jì)各相關(guān)曲線而獲得滲透率不同時(shí)Eda的關(guān)系式。

流動電位的系數(shù)Kf和巖石孔隙的滲透性有非常大的關(guān)系。處于泥巖附近，流動電位值趨近于0；從泥巖過渡到砂巖時(shí)，流動電位顯著增大；如果滲透率持續(xù)上升，則流動電位反而呈現(xiàn)降低的趨勢，這遵循毛管流動電位原理。由此規(guī)律能夠通過統(tǒng)計(jì)相關(guān)曲線而得出流動電位的系數(shù)Kf的關(guān)系式。

五、計(jì)算方法

在進(jìn)行計(jì)算的過程中，需要利用計(jì)算機(jī)根據(jù)對應(yīng)的深度值自動讀取所需的數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)信息，然后賦予正確的數(shù)學(xué)模型及相應(yīng)的重要邊界條件，在計(jì)算機(jī)完成逐點(diǎn)運(yùn)算后便可獲得孔隙壓力曲線。

結(jié)束語

長期分層注水的開發(fā)方式大大降低了孟格培油田儲集層流體的礦化度，使擴(kuò)散吸附電位發(fā)生明顯降低，而壓差增大導(dǎo)致流動電位變化范圍增大。采用流動電位和壓差的相互關(guān)系能夠比較準(zhǔn)確的對砂巖儲層的孔隙壓力進(jìn)行解釋。

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