張李 （中石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都610059）

劉君毅 （中國石油大學(xué)（北京）地球物理與信息工程學(xué)院，北京102249）

過套管電阻率測井是一種新的生產(chǎn)測井方法，能夠在金屬套管中測量地層的電阻率，其探測深度為2～10m［1］。早在20世紀(jì)20年代，前蘇聯(lián)學(xué)者就提出了一種過套管電阻率測井的理論方法，當(dāng)時(shí)由于受電子元器件技術(shù)水平等因素的制約，納伏級微弱信號(hào)的檢測限制了實(shí)用測井儀器的研制步伐［2］。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，直到80年代后期出現(xiàn)低噪聲納伏級的微弱信號(hào)放大器后，才使過套管電阻率測井儀器得以問世，并陸續(xù)在油田進(jìn)行試用。從2002年起，斯侖貝謝測井公司的過套管電阻率（CHFR）測井儀在我國許多油田進(jìn)行了測井服務(wù)，取得了較明顯的地質(zhì)應(yīng)用效果。2006年起，我國許多測井服務(wù)單位引進(jìn)俄羅斯地球物理研究院研制的過套管電阻率測井儀器（ECOS）開展測試工作，充分展現(xiàn)了過套管電阻率測井技術(shù)在水淹層評價(jià)、剩余油分布、老井復(fù)查、油水界面識(shí)別等方面的獨(dú)特應(yīng)用優(yōu)勢［3～7］。長慶油田從2009年開始利用ECOS測井儀進(jìn)行測試，展開水淹層評價(jià)工作，取得了幾十口井的過套管電阻率測井資料，獲得了良好的應(yīng)用效果。筆者以長慶油田L(fēng)41井為例，采用基于油藏衰竭指數(shù)法的過套管電阻率測井對儲(chǔ)層的水淹情況進(jìn)行了詳細(xì)評價(jià)。

1 過套管電阻率測井原理

油氣井中廣泛使用的套管幾乎都是鋼質(zhì)材料，導(dǎo)電性良好，電阻率極低，通常為10μΩ·m。而地層的電阻率一般為1～100Ω·m，比套管的電阻率大很多。因此，在過套管地層電阻率測井中，當(dāng)電流注入到套管上時(shí)，電流主要在套管內(nèi)流動(dòng)，流入到地層中的泄漏電流很小，此時(shí)泄漏電流在套管上產(chǎn)生的電壓差信號(hào)十分微弱。通常，泄漏電流為1mA，它在套管上產(chǎn)生的電壓差為1nV。要實(shí)現(xiàn)套管井地層電阻率的測量，關(guān)鍵技術(shù)是如何準(zhǔn)確地測量泄漏電流在套管上產(chǎn)生的微弱的電壓差（電位的二階導(dǎo)數(shù)）［8］。

ECOS測井儀采用雙極供電法測量地層的電阻率，其測量方式為非連續(xù)的點(diǎn)測。電極系由3個(gè)測量電極（M1、N、M2）、2個(gè)供電電極（上供電電極A1、下供電電極A2）及1個(gè)電位電極組成，如圖1所示。

當(dāng)供電電極A1和A2分別向套管注入電流I1和I2時(shí)，分別測量N處的電位UN（I1）和UN（I2），M2、M1的電位一階差分 ΔUM2M1（I1）和 ΔUM2M1（I2）以及 M2、N、M1的電位二階差分 Δ2U（I1）和 Δ2U（I2），最后即可得到過套管地層電阻率［9］：

式中：ρtc為過套管地層電阻率，Ω·m；k為儀器的刻度系數(shù)。

2 基于油藏衰竭指數(shù)法的水淹層評價(jià)模型

水淹層級別劃分主要根據(jù)含油氣儲(chǔ)層的當(dāng)前含油飽和度與原始含油飽和度的相對關(guān)系進(jìn)行評價(jià)：當(dāng)前含油氣飽和度與原始含油氣飽和度的比值較大，水淹級別較低；反之，水淹級別較高［10］。通常在井未注水開采或由于鄰井的開采引起地層的開采，裸眼井測井和套管井測井的地層水礦化度不變時(shí)，將上述飽和度的比值定義為油藏衰竭指數(shù)，作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。若地層水礦化度與孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)基本不變，油藏衰竭指數(shù)可通用過套管電阻率與裸眼井深側(cè)向電阻率或深感應(yīng)電阻率的比值得到：

圖1 過套管電阻率測井儀雙供電電極測量原理示意圖

式中：Iod為油藏衰竭指數(shù)，1；ρt為裸眼井地層電阻率，Ω·m。

Iod一般介于0～1（若式（2）計(jì)算值為負(fù)數(shù)，取Iod＝0），其值越低，說明油層水淹程度越低；Iod越高，水淹程度越高，開采程度高。該方法不需要知道地層實(shí)際孔隙度的大小，但必須假定地層水礦化度不變。

3 水淹層評價(jià)實(shí)例

長慶油田L(fēng)41井于2007年3月28日完井，主要生產(chǎn)層位為延長組長6油層組1油層2砂組（長），原始油藏電性特征為高聲波時(shí)差，最高為252.72μs／m，中低電阻率，原始含油飽和度較高。2007年11月26日對1574～1580m、1585～1591m和1620～1626m井段射孔投產(chǎn)，投產(chǎn)初期地層水礦化度73125mg／L，日產(chǎn)液12.28m3，日產(chǎn)油1.94t，含水率81.4%；到2011年6月，地層水礦化度為69030mg／L，最高73125mg／L，日產(chǎn)液3.76m3，日產(chǎn)油0.9t，含水率71.8%，累產(chǎn)油1461t。

2011年10月17日，對該井1566～1652m井段進(jìn)行了ECOS測井，盡管與裸眼井測井時(shí)間相差較長，但地層水礦化度變化不大，因此可以利用油藏衰竭指數(shù)法評價(jià)該井的水淹程度。該井過套管電阻率解釋成果表見表1，成果圖如圖2所示。

表1 L41井水淹層解釋結(jié)論成果表

在第55號(hào)層（1572.30～1578.30m），射孔段為1574～1580m，巖性稍細(xì)，孔滲較好，電阻率稍低，計(jì)算得到的Iod＝0.00，說明水淹程度很低，評價(jià)為未水淹層，即油層。第56號(hào)層（1579.10～1583.60m）位于砂層中部，滲透性好，其上部1579.10～1580.80m井段計(jì)算得到的Iod＝0.00，說明水淹程度很低，評價(jià)為油層；下部1580.80～1583.60m井段計(jì)算得到的Iod較高，為0.31，故評價(jià)為中水淹層。第57號(hào)層（1584.30～1593.10m）在射孔段（1585～1591m）內(nèi)，位于整段砂體的中下部，滲透性較好，其上部1584.30～1590.80m井段計(jì)算得到的Iod＝0.13，故評價(jià)為弱水淹層；下部1590.80～1593.10m井段計(jì)算得到的Iod＝0.00，故評價(jià)為油層。第58號(hào)層（1594.10～1600.90m）與57號(hào)層類似，上部1594.10～1596.50m井段計(jì)算得到的Iod＝0.19，為弱水淹層；下部1596.50～1600.90m井段計(jì)算得到的Iod＝0.00，仍為油水同層。

圖2 L41井水淹層解釋結(jié)論成果圖

4 結(jié)語

過套管電阻率測井儀器采用點(diǎn)測方式，在金屬套管中檢測微弱的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)套管外地層電阻率的測量，具有較大的探測深度。在過套管電阻率測井資料的基礎(chǔ)上，采用基于油藏衰竭指數(shù)法的水淹層評價(jià)方法，對長慶油田L(fēng)41井的生產(chǎn)層進(jìn)行解釋，水淹層評價(jià)結(jié)論與完井測井解釋結(jié)論基本一致，表明該方法在長慶油田具有可行性、有效性和可推廣性。

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