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        基于多元回歸與物性擬合恢復(fù)水淹層原始電阻率

        2014-12-03 10:31:48羅剛覃建華馮利娟許長福徐后偉蔣志斌
        測井技術(shù) 2014年4期

        羅剛,覃建華,馮利娟,許長福,徐后偉,蔣志斌

        (中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院,新疆 克拉瑪依834000)

        0 引 言

        隨著我國各大油田相繼進(jìn)入勘探開發(fā)后期,水淹層測井解釋作為有效指導(dǎo)油藏調(diào)整挖潛的重要環(huán)節(jié)就顯得越來越重要[1]。要弄清不同儲層的水淹級別,首先要弄清水淹層的測井響應(yīng),識別水淹現(xiàn)象。量化測井響應(yīng)曲線在水淹前后的變化是評價(jià)水淹強(qiáng)弱的關(guān)鍵?;謴?fù)原始地層電阻率是有效方法之一,關(guān)于這方面文章較少。譚鋒奇等[2]通過細(xì)分巖性,分析礫巖儲層水淹前后黏土、地層水、束縛水等含量改變引起的電阻率變化,并通過多元回歸求取原始地層電阻率;李翔等[3]利用聲波與侵入帶電阻率建立公式恢復(fù)原始電阻率;盧文凱等[4]利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP模型自回歸線性預(yù)測原始電阻率?;謴?fù)方法多以多元回歸為主,結(jié)合泥質(zhì)含量與物性回歸的較少,且結(jié)論較單一,不易驗(yàn)證。本文針對石南21井區(qū)頭屯河組油藏水淹層采用多種方法恢復(fù)原始電阻率,方法理論性強(qiáng),適用性強(qiáng),可以推廣。

        1 水淹層的測井響應(yīng)機(jī)理

        常規(guī)測井曲線為9條綜合曲線,可分3大類,分別反映儲層巖性、電性和物性。水驅(qū)油藏的開發(fā)過程主要是孔隙中流體的變化,實(shí)質(zhì)為部分可動油被注入水取代,故測井曲線的水淹層響應(yīng)主要是能反映流體成分的測井曲線響應(yīng)。

        巖性曲線中自然電位測量地層水與鉆井液因離子的擴(kuò)散與吸附作用產(chǎn)生的自然電動勢,儲層水淹后自然電位相對于泥巖基線幅度明顯降低,且隨水淹程度加強(qiáng),曲線幅度降低越大;自然伽馬測量地層中天然放射性的強(qiáng)度,儲層水淹后雖會因?yàn)闆_刷帶走部分黏土,但影響較??;井徑反映井眼規(guī)則度,僅與巖性有關(guān),與流體無關(guān)[5]。

        電性曲線深中淺電阻率測井分別反映原狀地層、侵入帶、沖洗帶電阻率特征,最能反映流體成分的變化。儲層水淹后,當(dāng)注入水為清水時(shí),地層電阻率Rt先降低,后升高,呈現(xiàn)一個(gè)非對稱性的U型曲線,注入水為污水則不會出現(xiàn)Rt升高特征[6]。

        孔隙度曲線分別從縱波沿井壁的傳播速度、巖層的補(bǔ)償體積密度、含氫指數(shù)反映儲層孔隙度變化;注入水帶走部分黏土,改變了孔隙喉道的大小,對儲層滲透性影響較大,也使得孔隙空間略有增大。但是儲層中親水性黏土對儲層孔隙空間的影響恰恰相反。綜合2個(gè)方面的影響,水淹儲層的孔隙度略有增大,但幅度較小,可以近似認(rèn)為不變[5]。故電阻率曲線幅度降低是水淹層的主要測井響應(yīng)[7]。

        2 石南21井區(qū)頭屯河組油藏水淹規(guī)律

        石南21井區(qū)頭屯河組油藏位于準(zhǔn)噶爾盆地,儲層孔隙度14.9%,滲透率16.8×10-3μm2,油層厚度10.5m,由上至下分為3個(gè)小層為低孔隙度低滲透率塊狀砂巖油藏,2004年投入開發(fā),目前進(jìn)入中含水階段,含水率51.6%。

        根據(jù)產(chǎn)吸剖面數(shù)據(jù),由于層間干擾造成油藏動用差異,主要產(chǎn)液、吸水層為J2t32,產(chǎn)液、吸水量百分比分別為71.8%、52.5%,產(chǎn)吸能力明顯強(qiáng)于與

        過套管電阻率測井在該區(qū)應(yīng)用較好,主要動用層電阻率下降明顯。SN6×××井測試時(shí)含水率為85.1%,解釋結(jié)果顯示儲層中上部為弱水淹,下部強(qiáng)水淹,這與對應(yīng)注水井吸水剖面一致,吸水剖面均為下部強(qiáng)吸水+吸水比例?。ㄒ妶D2)。

        圖1 檢5××井綜合測井圖

        圖2 SN6×××井過套管測井解釋成果圖

        上述資料表明,油層底部水淹強(qiáng)于頂部,且測井曲線表現(xiàn)為Rt明顯降低,且與Rxo之間有明顯幅度差。對已有的1口取心試油井和4口過套管電阻率測井資料進(jìn)行分析,建立單層含水率與Rt下降值的關(guān)系曲線,單層含水率由試油或產(chǎn)液剖面數(shù)據(jù)得到。單層Rt下降值分2種情況:對于取心試油井,以鄰近老井相同層段、相似儲層段的Rt作為原始值,以取心井自身Rt作為目前值。對于過套管電阻率測井的井點(diǎn),原始裸眼井測井Rt值作為原始值,以過套管測井值(REOS)作為目前值,原始值反映未水淹狀態(tài),目前值反映水淹后狀態(tài),兩者作差即得Rt下降值。以此,由15個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)建立的含水率與Rt下降值關(guān)系曲線呈對數(shù)正相關(guān),故可建立定量識別標(biāo)準(zhǔn)(見圖3、表1)。

        圖3 石南21井區(qū)Rt下降值與含水率關(guān)系曲線

        表1 石南21井區(qū)水淹層定量解釋標(biāo)準(zhǔn)

        3 原始地層電阻率Rt恢復(fù)方法

        3.1 借用周圍老井相應(yīng)儲層段Rt值

        分層段借用周圍老井Rt值作為未水淹地層Rt,計(jì)算目前Rt與Rt借用之間差值,從而定量判斷水淹級別。該方法不能消除巖性對電阻率值的影響,故在應(yīng)用時(shí)要以儲層段為對象。

        3.2 多元回歸Rt

        由于受沉積相及物源影響,在沉積環(huán)境相近的小范圍內(nèi),所有測井曲線都是密切相關(guān)[4],測井曲線間的相關(guān)性與地層的非均質(zhì)性、地層的巖性以及測井曲線的測井機(jī)理與探測深度密切相關(guān)。可根據(jù)這種相關(guān)性構(gòu)建函數(shù)從而可以計(jì)算出Rt曲線。

        在石南21井區(qū)油藏中部均勻選擇11口老井作為多元回歸基礎(chǔ)。去除鈣質(zhì)砂巖段、鈣尖等異常點(diǎn),分別建立Rt與水淹前后變化不大的曲線GR、CNL、AC、DEN等之間的關(guān)系,相關(guān)性最好的是GR(見圖4),其次是CNL(見圖5)。

        圖4 GR與Rt關(guān)系曲線

        圖5 CNL與Rt關(guān)系曲線

        綜合相關(guān)性最好的2項(xiàng)參數(shù)GR、CNL,以達(dá)到巖性、物性雙重?cái)M合,進(jìn)行多元線性回歸,建立Rt恢復(fù)函數(shù)。對函數(shù)式(1)進(jìn)行檢驗(yàn),Rt恢復(fù)與Rt數(shù)值接近(見圖6),擬合程度高。該方法對純砂泥巖地層有很好的應(yīng)用,對鈣質(zhì)砂巖、礫質(zhì)砂巖等特殊巖性擬合程度不高,應(yīng)當(dāng)予以剔除。

        3.3 物性擬合Rt

        補(bǔ)償中子與補(bǔ)償密度曲線是劃分巖性、估算孔隙度和含油性評價(jià)最常用的2種測井曲線,一般采用曲線重疊法[8]。通常在淡水泥漿,同一含油級別下,2條曲線分開越大(中子孔隙度大于密度孔隙度)代表砂巖泥質(zhì)含量越高[9-11],孔隙度越低,儲層物性越差,沖洗帶交換的離子較少,交換的泥漿濾液作用被放大,致Rxo>Rt,且幅差隨物性變差而變大;2條曲線交會越大(中子孔隙度小于密度孔隙度)代表砂巖越純,孔隙度越高,儲層物性越好,沖洗帶中較多的油氣被泥漿濾液替換,離子充分交換,致Rxo與Rt接近,甚至Rxo<Rt。

        圖6 Rt恢復(fù)與Rt關(guān)系曲線

        據(jù)上述理論,仍用11口老井作為建模基礎(chǔ),令

        因CNL與DEN位于不同坐標(biāo)系,CNL取值范圍(45~-15)%,DEN取值范圍(1.95~2.95)(g·cm-3),直接相減達(dá)不到識別精度,為提高識別精度,放大幅度差與物性之間的關(guān)系,需進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換,將DEN按式(2)轉(zhuǎn)化為DEN′(DEN′取值范圍45~-15,同CNL),曲線形態(tài)仍與原DEN一致。ΔR為電阻率Rt與Rxo幅度差,Δφ為密度測井曲線與中子測井曲線幅度差。通過相關(guān)性分析,ΔR與Δφ之間呈明顯正相關(guān)(見圖7)。

        為進(jìn)一步提高精度,對Δφ與DEN進(jìn)行歸一化

        為減小儲層段物性整體變化引起的DEN系統(tǒng)誤差,用式(7)修正

        從修正后的相關(guān)性曲線(見圖8)看出,散點(diǎn)更集中,相關(guān)程度較高。

        水淹前后儲層物性近似不變,即Δφ不變,ΔR卻變化明顯。故可通過新鉆井的Δφ反算未水淹時(shí)的ΔR。沖洗帶因受鉆井濾液多次侵入,其電阻率Rxo在水淹前后,也可近似認(rèn)為不變,故ΔR的變化實(shí)為Rt變化引起,該方法擬合的新鉆井原始地層電阻率Rt擬合可通過式(8)表示

        圖7 石南21井區(qū)Δφ與ΔR關(guān)系曲線

        圖8 石南21井區(qū)Δφ′與ΔR關(guān)系曲線

        對式(8)進(jìn)行檢驗(yàn),關(guān)系曲線表明,斜率1.002,擬合程度高(見圖9)。該方法適用條件同多元回歸法。

        圖9 Rt擬合與Rt關(guān)系曲線

        4 應(yīng)用效果

        綜合3種方法(Rt借用、Rt恢復(fù)、Rt擬合),對新鉆井進(jìn)行綜合解釋,形成識別規(guī)則:①如果3個(gè)特征參數(shù)的計(jì)算結(jié)果有2個(gè)及以上參數(shù)在同一水淹級別區(qū)間內(nèi),則判斷該層為該區(qū)間的水淹級別;②當(dāng)3個(gè)參數(shù)水淹級別的計(jì)算結(jié)果都不相等時(shí),以Rt擬合判別結(jié)果為主,并參照動態(tài)分析法對其部分結(jié)果進(jìn)行人為修正以確定相應(yīng)的水淹級別。

        表2 石南21井區(qū)SNT6×××定量水淹層解釋成果表

        圖10 石南21井區(qū)SNT6×××水淹級別定量解釋成果圖

        5 結(jié) 論

        (1)石南21井區(qū)頭屯河組油藏產(chǎn)水率與Rt下降值之間呈對數(shù)相關(guān),Rt下降值越大,含水率越高。

        (2)該油藏綜合測井曲線中Rt與GR、CNL之間相關(guān)性明顯,在近似認(rèn)為GR與CNL水淹前后不變的前提下,可通過多元線性回歸,求取新鉆井的原始電阻率Rt。

        (3)DEN與CNL測井曲線間的幅差能有效反映儲層泥質(zhì)含量與物性變化,并與電阻率幅差(Rxo與Rt之間)有良好的相關(guān)性,可利用水淹前后DEN、CNL、Rxo都近似不變的基礎(chǔ)上,通過物性擬合求取新鉆井的原始電阻率Rt。

        (4)原始電阻率Rt恢復(fù)不能單獨(dú)根據(jù)某一種方法確定,因?yàn)槊糠NRt恢復(fù)方法原理不一樣,不同儲層對不同方法下的參數(shù)敏感性也不一樣,因此要結(jié)合3種恢復(fù)方法與動態(tài)分析綜合判斷,使識別精度與符合率提高。

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