王海云

(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤錦 124011)

董麗麗

(中石油遼河油田分公司歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114)

朱婉林

(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司物資分公司，北京 100101)

傅強(qiáng)

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司生產(chǎn)測(cè)井中心，陜西 西安 710200)

利用飽和度反演電阻率法定量評(píng)價(jià)水淹層

王海云

(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤錦 124011)

董麗麗

(中石油遼河油田分公司歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114)

朱婉林

(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司物資分公司，北京 100101)

傅強(qiáng)

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司生產(chǎn)測(cè)井中心，陜西 西安 710200)

隨著多數(shù)油田進(jìn)入注水開發(fā)中后期，利用常規(guī)測(cè)井方法定量評(píng)價(jià)水淹層成為困擾測(cè)井解釋人員的難題。通過分析油層水淹中后期含油飽和度的變化，并根據(jù)巖心相關(guān)試驗(yàn)資料建立產(chǎn)水率與驅(qū)油效率的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出了一種新的水淹層常規(guī)評(píng)價(jià)方法——飽和度反演電阻率法。該方法采用含水飽和度公式對(duì)原始油層進(jìn)行電阻率反演，將水淹后地層電阻率與反演得到的不同含油飽和度所對(duì)應(yīng)的電阻率進(jìn)行對(duì)比，定量劃分水淹層級(jí)別，其不受原始油層含油飽和度絕對(duì)大小和物性變化及巖性粗細(xì)的限制，是利用常規(guī)測(cè)井資料定量劃分水淹層級(jí)別的一種有效手段，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。

水淹層；飽和度反演電阻率；驅(qū)油效率；含水飽和度

隨著我國(guó)大部分油田相繼進(jìn)入勘探開發(fā)的中后期，油田開發(fā)方式也逐步向注水或注汽開發(fā)轉(zhuǎn)變，并且有數(shù)據(jù)顯示我國(guó)是世界上注水開發(fā)油田比例最高的國(guó)家之一，因此注水開發(fā)油田剩余油的評(píng)價(jià)成為油田增產(chǎn)、增效的重點(diǎn),水淹層測(cè)井解釋也隨之成為油田開發(fā)的主要環(huán)節(jié)。雖然諸如儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)井系列在提高油田采收率、確定吸水層位或采出程度、指示剩余油富集區(qū)方面具有十分重要的意義，但是油田進(jìn)入開發(fā)階段后，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，測(cè)井一般采用單一的常規(guī)測(cè)井系列。以往測(cè)井方法基本僅是探尋水淹前、后測(cè)井曲線上的相對(duì)變化來定性評(píng)價(jià)水淹層，無法達(dá)到準(zhǔn)確定量劃分水淹層級(jí)別的目的[1～3]。為此筆者進(jìn)行了常規(guī)測(cè)井水淹層定量評(píng)價(jià)方法的研究。

1 產(chǎn)水率與驅(qū)油效率的關(guān)系

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，不同物性的巖樣，孔隙結(jié)構(gòu)特征存在差異，滲透性的變化規(guī)律也存在差異，因此原始地層含油飽和度隨著物性的變化呈現(xiàn)不同特征[4～6]。圖1為根據(jù)相滲試驗(yàn)資料建立的產(chǎn)水率與含水飽和度及驅(qū)油效率的關(guān)系[7]。從產(chǎn)水率與含水飽和度關(guān)系圖(圖1(a))上可以看出，巖樣產(chǎn)水率隨著含水飽和度的增加而變大，但不同物性的巖樣同一含水飽和度對(duì)應(yīng)的產(chǎn)水率差別較大，因此無法利用含水飽和度的變化來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)產(chǎn)水率。而從產(chǎn)水率與驅(qū)油效率關(guān)系圖(圖1(b))上可以明顯看出，不同物性的巖樣同一驅(qū)油效率對(duì)應(yīng)的產(chǎn)水率基本是一致的，也就是說可以利用驅(qū)油效率來有效評(píng)價(jià)產(chǎn)水率[8]。

驅(qū)油效率是驅(qū)替出的原油占原始含油量的百分?jǐn)?shù)，即原始地層含油量和剩余含油量之差與原始地層含油量的比值：

(1)

式中：η為驅(qū)油效率，1；φ為地層孔隙度，%；So為原始地層含油飽和度，%；Sor為當(dāng)前地層含油飽和度；Swi為原始地層含水飽和度，%；Swm為可動(dòng)水飽和度，%；Sw為當(dāng)前地層含水飽和度，%。

圖1 產(chǎn)水率與含水飽和度及驅(qū)油效率關(guān)系圖

當(dāng)原始地層為飽含油油層時(shí)，Swm≈0，η則簡(jiǎn)化為：

(2)

根據(jù)式(2)可推出：

(3)

根據(jù)式(3)可知，驅(qū)油效率本質(zhì)反映的是地層含油飽和度的相對(duì)變化，理論上是可以利用驅(qū)油效率來有效評(píng)價(jià)水淹層的，但在實(shí)際評(píng)價(jià)中，計(jì)算驅(qū)油效率必須獲知原始含油飽和度和水淹后含油飽和度，因此無法靈活便捷地應(yīng)用。

2 飽和度反演電阻率法

根據(jù)式(4)可知，含油飽和度的相對(duì)變化和驅(qū)油效率反映的實(shí)質(zhì)是一致的，也就是說可以利用模擬含油飽和度的變化來反映驅(qū)油效率，從而有效評(píng)價(jià)水淹層。正是基于上述驅(qū)油效率的局限性以及水淹儲(chǔ)層電性特征的變化[9～11]，筆者提出了飽和度反演電阻率法。該方法直接模擬水淹前、后的含油飽和度相對(duì)變化，并采用含水飽和度公式對(duì)原始油層進(jìn)行電阻率反演，將水淹后的地層電阻率與反演得到的不同含油飽和度所對(duì)應(yīng)的電阻率進(jìn)行對(duì)比，達(dá)到定量劃分水淹級(jí)別的目的。

假設(shè)水淹后儲(chǔ)層含油飽和度為原狀地層含油飽和度的x%，其所對(duì)應(yīng)的電阻率值為ρx。由阿爾奇公式導(dǎo)出地層電阻率：

(4)

式中：ρt為地層電阻率，Ω·m；ρw為地層水電阻率，Ω·m；a、b、m、n為與巖性有關(guān)的巖電參數(shù)，1。

繼而反演出不同含油飽和度對(duì)應(yīng)的電阻率：

So,x=Sox%

(5)

式中：ρt,x為含油飽和度為原始地層含油飽和度x%時(shí)的地層電阻率，Ω·m；ρml,x為含油飽和度為原始地層含油飽和度x%時(shí)的地層混合液電阻率，Ω·m；So,x為水淹層地層含油飽和度，%。

根據(jù)上述推導(dǎo)可知，飽和度反演電阻率法的關(guān)鍵在于阿爾奇公式的適應(yīng)性和地層混合液電阻率的求取，因此該方法主要適用于普通的砂泥巖水淹地層，同時(shí)注入水和地層水混合相對(duì)比較充分，驅(qū)替過程中巖電參數(shù)、孔隙度和束縛水相對(duì)保持穩(wěn)定。

根據(jù)注水量公式可知含油飽和度降低為原始地層含油飽和度x%時(shí)，地層中實(shí)際注入水量為：

φ(Sw,x-Swi)=φ(1-So,x-Swi)=φ(1-Sox%-Swi)=φ(1-x%)So

(6)

式中：Sw,x為注水后的地層含水飽和度，%。

則含油飽和度降低為原始地層x%時(shí)地層混合液等效NaCl礦化度Cmt,x為：

(7)

式中：Cmtj、Cmti分別為注入水和地層束縛水等效NaCl礦化度，mg/L。

根據(jù)Cmt,x與地層水(或地層混合液)電阻率之間的擬合關(guān)系有[12,13]：

(8)

式中：ρws為標(biāo)準(zhǔn)溫度(24℃)下地層水(或地層混合液)電阻率，Ω·m。

根據(jù)不同溫度下的變換公式可以得到相應(yīng)溫度下的地層水(或地層混合液)電阻率：

(9)

式中：ρws,t為t℃下的地層水(或地層混合液)電阻率，Ω·m。

飽和度反演電阻率法的優(yōu)點(diǎn)在于通過反演可以直接反映水淹后電阻率的直觀變化，并利用驅(qū)油效率與產(chǎn)水率圖版定量確定水淹層級(jí)別，克服了驅(qū)油效率評(píng)價(jià)水淹層對(duì)含油飽和度相對(duì)變化的局限。同時(shí)飽和度反演電阻率法還具有不受原始油層含油飽和度絕對(duì)大小和物性變化及巖性粗細(xì)限制的特征。

3 實(shí)際應(yīng)用

按照產(chǎn)水率將水淹層劃分為4個(gè)級(jí)別，并結(jié)合水淹層飽和度反演電阻率和驅(qū)油效率，完善了水淹層級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。

表1 水淹層級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)

注：ρ95%，ρ85%，ρ70%分別為反演得到的含油飽和度為原始飽和度95%，85%，70%時(shí)所對(duì)應(yīng)的電阻率。

圖2(a)為某油田H2-20井原始地層深側(cè)向電阻率及反演電阻率綜合測(cè)井曲線圖，圖2(b)為待評(píng)價(jià)井H2-20C井綜合測(cè)井曲線圖。H2-20C井第17、18、22號(hào)層與H2-20井第5、6、9號(hào)層一一對(duì)應(yīng)，其中第17、18號(hào)層深側(cè)向電阻率介于ρ70%～ρ85%之間，第22號(hào)層下部電阻率小于ρ70%，第22號(hào)層上部電阻率大于ρ85%。按照完善后的水淹層級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)(表1)，應(yīng)將第17、18號(hào)層解釋為中水淹層，第22號(hào)層下部解釋為強(qiáng)水淹層，第22號(hào)層上部解釋為弱水淹層。H2-20C井第22號(hào)層經(jīng)試油日產(chǎn)油2.7t、日產(chǎn)水14.7t，含水率為84.5%；第17、18號(hào)層經(jīng)試油日產(chǎn)油8.3t、日產(chǎn)水12.5t，含水率為60.1%，試油結(jié)果與解釋結(jié)論完全符合。

應(yīng)用飽和度反演電阻率法對(duì)H1塊50多口加密調(diào)整井進(jìn)行了水淹層級(jí)別劃分，經(jīng)新投產(chǎn)的6井次驗(yàn)證，結(jié)論符合的4井次，結(jié)論不符合的2井次，原因在于部分砂體相變較大、地層對(duì)比較差、薄互層較多以及多層合采無法統(tǒng)計(jì)符合率等，但整體應(yīng)用效果比較好，符合率較常規(guī)方法有明顯提高。

圖2 飽和度反演電阻率法識(shí)別水淹層

井號(hào)生產(chǎn)井段/m常規(guī)方法解釋結(jié)論飽和度反演電阻率法解釋結(jié)論生產(chǎn)情況日產(chǎn)油/t日產(chǎn)水/t含水率/%生產(chǎn)結(jié)論H2-22C1787.4～1784.5弱水淹層弱、強(qiáng)水淹層2.79.778.2中水淹層H2-20C1771.4～1785.4強(qiáng)水淹層中水淹層3.310.576.1中水淹層H2-20C1771.4～1773.4強(qiáng)水淹層中水淹層2.910.177.7中水淹層H2-20C1765.9～1773.4強(qiáng)水淹層中水淹層5.614.672.3中水淹層H2-16C1720.4～1731.4強(qiáng)、中水淹層中水淹層7.821.473.3中水淹層H4-20C1747.9～1751.1中水淹層、油層強(qiáng)水淹層、油層4.813.073.2中水淹層

4 結(jié)論

1)含水飽和度的絕對(duì)變化在一定程度上反映了產(chǎn)水率的變化，但其受巖性和物性影響較大。驅(qū)油效率雖然能夠很好地反映含水率，但其計(jì)算不方便，無法在實(shí)際中靈活便捷的應(yīng)用。

2)根據(jù)飽和度反演后的電阻率變化情況可以看出，在產(chǎn)水率相同的情況下，不同巖性、物性的地層電阻率的降低幅度是不同的，單純利用電阻率降低幅度來評(píng)價(jià)水淹層級(jí)別是不可靠的。

3)飽和度反演電阻率法可以得到不同含油飽和度相對(duì)變化所對(duì)應(yīng)的電阻率，該方法不受原始油層含油飽和度絕對(duì)大小和物性變化及巖性粗細(xì)的限制，使得水淹層的識(shí)別有了定量的標(biāo)準(zhǔn)，通過實(shí)際應(yīng)用效果也比較好。

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[編輯] 龔丹

2016-03-01

王海云(1981-)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事測(cè)井資料解釋評(píng)價(jià)與研究工作；通信作者：傅強(qiáng)，1410699526@qq.com。

P631.84

A

1673-1409(2017)3-0029-05

[引著格式]王海云，董麗麗，朱婉林，等.利用飽和度反演電阻率法定量評(píng)價(jià)水淹層[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(3):29～33.