楊小磊

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712)

含鈣儲(chǔ)層流體識(shí)別方法研究

楊小磊

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712)

A油田P油層含鈣現(xiàn)象比較普遍，導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)，使得電阻率的測井響應(yīng)特征難以完全反映儲(chǔ)層流體性質(zhì)的變化，導(dǎo)致流體識(shí)別精度低。以巖電試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了鈣質(zhì)成份對儲(chǔ)層電阻率的影響；以試油資料為基礎(chǔ)，分流體性質(zhì)開展了鈣質(zhì)含量與儲(chǔ)層電阻率的關(guān)系研究，并求取了鈣質(zhì)含量與電阻率關(guān)系函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，以此量化鈣質(zhì)含量對電阻率的影響。采用上述方法對電阻率進(jìn)行鈣質(zhì)含量校正后，建立了電阻率與自然電位的交會(huì)圖版。應(yīng)用該圖版對新完鉆的15口井進(jìn)行解釋，經(jīng)試油驗(yàn)證，解釋精度達(dá)到了88.5%，效果較好。

流體識(shí)別；深側(cè)向電阻率；導(dǎo)數(shù)；鈣質(zhì)；校正

一個(gè)油藏在巖性、孔隙結(jié)構(gòu)及地層水性質(zhì)基本一致的情況下，膠結(jié)物的類別和含量會(huì)對儲(chǔ)層的電性特征產(chǎn)生重要影響，從而進(jìn)一步影響儲(chǔ)層的流體識(shí)別[1]。A油田P油層位于A鼻狀構(gòu)造和D向斜過渡的斜坡區(qū)，是松遼盆地中淺層的主要儲(chǔ)量區(qū)。該區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，含鈣現(xiàn)象比較普遍。選取對儲(chǔ)層流體性質(zhì)敏感的深側(cè)向電阻率(ρlld)和自然電位(Usp)建立油水層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。由于早期試油資料少，油水層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)精度高，應(yīng)用效果較好。隨著資料的增加，該標(biāo)準(zhǔn)的油水層識(shí)別精度僅為78.7%(圖1)。具體表現(xiàn)為有些儲(chǔ)層的電阻率相當(dāng)，但流體性質(zhì)卻不同，即所謂的高阻水層或油水同層。選取研究區(qū)試油層段的取心資料分析表明，在61塊巖樣中，含鈣超過5.5%的樣品占到了樣品總數(shù)的69.5%。研究區(qū)的壓汞資料也表明，當(dāng)儲(chǔ)層含鈣后，平均喉道半徑減小，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，在電阻率測井響應(yīng)上具有相對高的特征，是造成油水層識(shí)別精度低的主要因素。

圖1 A油田P油層早期油水層識(shí)別圖版

針對低阻油層的電阻率校正方法較多，但針對高鈣質(zhì)儲(chǔ)層的電阻率校正目前研究較少。為此，筆者開展了相關(guān)研究，以巖電試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了鈣質(zhì)成份對電阻率的影響特征；以研究區(qū)試油和測井資料為基礎(chǔ)，建立了不同流體性質(zhì)條件下的鈣質(zhì)含量與儲(chǔ)層電阻率關(guān)系，并求取了鈣質(zhì)含量與電阻率的關(guān)系函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，以此量化鈣質(zhì)含量對電阻率的影響。采用上述方法對電阻率進(jìn)行鈣質(zhì)含量校正后，建立了電阻率與自然電位的交會(huì)圖版。該圖版經(jīng)15口井23層的試油驗(yàn)證，解釋精度達(dá)到了88.5%，效果較好。

1 鈣質(zhì)成分對電阻率的影響分析

1.1 鈣質(zhì)成分對電阻率的宏觀影響

圖2 A油田P油層φ(Ca)與ρlld關(guān)系圖

研究區(qū)P油層儲(chǔ)層含鈣較為普遍，應(yīng)用巖電試驗(yàn)資料，采用2種方法分析鈣質(zhì)對電阻率的宏觀影響。

1)鈣質(zhì)含量與電阻率的關(guān)系特征。根據(jù)25口取心井61塊巖樣的碳酸鹽巖分析資料統(tǒng)計(jì)，鈣質(zhì)體積分?jǐn)?shù)(φ(Ca))大于5.5%的儲(chǔ)層占到了69.5%。選取了其中41塊巖樣做了巖電試驗(yàn)，利用100%飽和水的巖心樣品試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了φ(Ca)與ρlld的關(guān)系圖(圖2)，可以看出，當(dāng)φ(Ca)低于5.5%時(shí)，鈣質(zhì)對ρlld的影響并不顯著；當(dāng)φ(Ca)高于5.5%時(shí)，ρlld隨著φ(Ca)的增加而增大，表明在該區(qū)間，φ(Ca)對ρlld的影響逐漸增大。

2)在孔隙度相當(dāng)?shù)那闆r下對比不同φ(Ca)的巖樣電阻率。為了詳細(xì)分析儲(chǔ)層中鈣質(zhì)對巖石導(dǎo)電能力的影響，在孔隙度相當(dāng)?shù)那闆r下對比了不同φ(Ca)巖樣的電阻率。表1是7塊巖樣的巖電試驗(yàn)測量成果統(tǒng)計(jì)表，可以看出：8號(hào)巖樣的φ(孔隙度)為17.1%，φ(sh)(泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù))為7.0%，φ(Ca)為9.2%，31號(hào)巖樣的φ為16.2%，φ(sh)為8.3%，φ(Ca)為1.7%，2塊巖樣的φ和φ(sh)相當(dāng)，ρsw(飽和水巖樣電阻率)分別為18.7Ω·m和12.6Ω·m，說明φ(Ca)越高，ρsw越高；17號(hào)巖樣的φ為15.7%，φ(Ca)為11.8%，與31號(hào)相比，兩者φ和φ(sh)相當(dāng)，但17號(hào)巖樣的φ(Ca)比31號(hào)高，ρsw分別為19.3Ω·m和12.6Ω·m，同樣也說明φ(Ca)越高，ρsw也越高。

表1 含鈣儲(chǔ)層巖樣高溫、高壓巖電測量成果表

注：K為滲透率。

1.2 鈣質(zhì)成分對電阻率的微觀影響

應(yīng)用研究區(qū)的壓汞資料分析儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征發(fā)現(xiàn)，當(dāng)儲(chǔ)層含鈣后，平均孔喉半徑減小，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，在電阻率測井響應(yīng)上具有相對高值的特征。在導(dǎo)電機(jī)理上，鈣質(zhì)成分增加導(dǎo)致巖石物性變差，束縛水飽和度減少，從而引起巖石導(dǎo)電性能下降，電阻率增加[2]。

B井3號(hào)層(圖3)和C井4號(hào)層(圖4)的儲(chǔ)層電阻率相近，約為20.0Ω·m；自然伽馬(qAPI)反映的φ(sh)相近，約為15.5%；巖心分析孔隙度(φc)相當(dāng)，約為20.0%；初期測井解釋均為油層，而試油結(jié)果表明，B井3號(hào)層日產(chǎn)油2.4t，與測井解釋結(jié)論一致，C井4號(hào)層日產(chǎn)水1.2m3，與測井解釋結(jié)果不符合。分析2個(gè)儲(chǔ)層的φ(Ca)和壓汞曲線表明，B井3號(hào)層φ(Ca)為3.8%，壓汞曲線反映的平均孔喉半徑為0.69μm，屬于常規(guī)儲(chǔ)層；而C井4號(hào)層φ(Ca)高達(dá)12.6%，壓汞曲線反映的平均孔喉半徑為 0.102μm，屬于含鈣高阻儲(chǔ)層，這是造成該層誤判的主要原因。因此，在對研究區(qū)的含鈣儲(chǔ)層進(jìn)行流體性質(zhì)識(shí)別時(shí)，必須先進(jìn)行φ(Ca)校正，才能保證儲(chǔ)層流體性質(zhì)判別的準(zhǔn)確性。

圖3 B井3號(hào)層綜合解釋成果圖

圖4 C井4號(hào)層綜合解釋成果圖

2 電阻率鈣質(zhì)校正方法

要將φ(Ca)對電阻率的影響進(jìn)行量化，最基礎(chǔ)的是求準(zhǔn)儲(chǔ)層φ(Ca)的多少。因此筆者先建立了φ(Ca)計(jì)算模型，再建立了φ(Ca)對電阻率影響的校正模型。

2.1 鈣質(zhì)含量計(jì)算

隨著儲(chǔ)層φ(Ca)的增加，多條測井曲線都有敏感反應(yīng)，一般情況下電阻率、密度(ρ)變大，補(bǔ)償中子孔隙度(φnc)、Δt和qAPI變小[3]。如何將上述變化與φ(Ca)之間建立定量計(jì)算關(guān)系，還需根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，選取合適的敏感參數(shù)。

研究區(qū)儲(chǔ)層巖心分析φ(Ca)與測井曲線對比分析表明，Δt、ρmsfl與φ(Ca)最為敏感。應(yīng)用15口取心井35層的碳酸鹽巖分析資料，采用多元統(tǒng)計(jì)回歸方法建立了φ(Ca)的計(jì)算模型：

φ(Ca)=28.5901-0.3676Δt+0.1751ρmsflR=0.91

(1)

經(jīng)研究區(qū)8口井26塊樣品的巖心分析結(jié)果與測井計(jì)算φ(Ca)對比表明，測井計(jì)算φ(Ca)平均絕對誤差為0.88%，精度較高，可作為該次研究的φ(Ca) 計(jì)算模型。

2.2 電阻率鈣質(zhì)校正

圖5 不同流體條件下φ(Ca)與ρlld關(guān)系圖

如何建立電阻率與φ(Ca)之間的定量關(guān)系，目前研究的人較少。筆者采用對電阻率與φ(Ca)的關(guān)系函數(shù)求導(dǎo)的方法，得到單位φ(Ca)的電阻率變化量后，采用鈣質(zhì)與儲(chǔ)層串聯(lián)的模型進(jìn)行校正。圖5是研究區(qū)ρlld與φ(Ca)關(guān)系圖。

采用統(tǒng)計(jì)回歸的方法得到不同流體條件下φ(Ca)與電阻率關(guān)系式[4]：

油層ρt=9.9852e0.0672φ(Ca)

(2)

油水同層ρt=10.2000e0.0733φ(Ca)

(3)

水層ρt=9.5770e0.0634φ(Ca)

(4)

干層ρt=6.1012e0.0466φ(Ca)

(5)

式中：ρt為擬合計(jì)算的電阻率，Ω·m。

當(dāng)儲(chǔ)層為干層時(shí)，鈣質(zhì)的變化對電阻率影響較?。划?dāng)儲(chǔ)層中含有流體時(shí)，鈣質(zhì)對電阻率的影響較大。對于油層、油水同層和水層，以電阻率為變量，φ(Ca)為自變量，對式(2)～(4)進(jìn)行求導(dǎo)：

(6)

(7)

(8)

從求導(dǎo)函數(shù)看，流體性質(zhì)不同時(shí)，φ(Ca)對ρt的影響有所不同但差別較小。當(dāng)計(jì)算φ(Ca)對ρt影響的絕對值時(shí)，是不清楚儲(chǔ)層的流體性質(zhì)的。因此，采用對函數(shù)平均的方法，將式(6)～(8)近似統(tǒng)一為一個(gè)影響公式：

(9)

從式(9)可以看出，當(dāng)φ(Ca)=0時(shí)，dρt/dφ(Ca) =0.675，表明極限條件下對電阻率的影響小于1，可以認(rèn)為沒有影響，說明該式滿足極限條件，能較好地反映φ(Ca)對ρt的影響。當(dāng)φ(Ca)增加時(shí)，采用積分方法，對鈣質(zhì)與儲(chǔ)層串聯(lián)的模型進(jìn)行校正：

圖6 A油田P油層油水層識(shí)別圖版(校正后)

(10)

式中：ρc為鈣質(zhì)校正后的電阻率，Ω·m。

3 流體性質(zhì)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

由測井原理可知，儲(chǔ)層電阻率在含油時(shí)表現(xiàn)為明顯高值特征，含水時(shí)呈現(xiàn)低值特征。Usp反映儲(chǔ)層離子交換能力的大小，相同物性條件下儲(chǔ)層含油比含水時(shí)的Usp幅度差小[5]。因此，選用Usp和電阻率建立流體識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。利用63口井94層的試油層進(jìn)行φ(Ca)計(jì)算以及電阻率校正后，采用ρc和Usp建立了研究區(qū)的油水層識(shí)別圖版(見圖6)，圖版精度達(dá)到了94.6%。

4 應(yīng)用效果

應(yīng)用圖6對區(qū)內(nèi)15口新完鉆井進(jìn)行了解釋，經(jīng)23層試油資料驗(yàn)證，解釋符合率達(dá)到了88.5%，較好地滿足了開發(fā)生產(chǎn)的需要。圖7為X井單井綜合解釋成果圖，該井4號(hào)和8號(hào)層均含鈣，經(jīng)計(jì)算φ(Ca)分別為7.9%和5.6%，在圖1中均解釋為油層，而在圖6中均解釋為水層，試油資料顯示兩層分別產(chǎn)水3.6m3和2.4m3，圖6解釋結(jié)果與測井解釋結(jié)果相符。

圖7 X井單井綜合解釋成果圖

5 結(jié)論

1)鈣質(zhì)增加儲(chǔ)層電阻率增大是造成A油田P油層高阻水層和油水同層的主要因素，也是造成研究區(qū)油水層識(shí)別精度低的原因。

2)在考慮流體性質(zhì)的條件下建立的鈣質(zhì)含量對電阻率影響的量化函數(shù)滿足極限條件，能較好地反映鈣質(zhì)含量對電阻率的影響。

3)選取校正后的深側(cè)向電阻率、自然電位為參數(shù)，建立流體識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，圖版精度達(dá)到94.6%。經(jīng)15口井23層的試油驗(yàn)證，解釋精度達(dá)到88.5%，效果較好。

[1]李坪東，陳守民，南力亞. 油水層識(shí)別因素探討及其在油田開發(fā)中的應(yīng)用[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2006，28(6)：138～139.

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[編輯] 龔丹

2016-05-17

中國石油天然氣股份有限公司科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目(2011E-1217)。

楊小磊(1983-)，男，工程師，從事測井資料綜合處理與解釋工作，yangxiaolei@petrochina.com.cn。

P631.84

A

1673-1409(2017)7-0045-05

[引著格式]楊小磊.含鈣儲(chǔ)層流體識(shí)別方法研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(7):45～49.