夏宏泉, 呂斯端, 文曉峰

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室西南石油大學(xué), 四川 成都 610500; 2.中國石油集團測井有限公司長慶事業(yè)部, 陜西 西安 710200)

0 引 言

鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長組致密油儲層泥漿侵入嚴重,使得測井視電阻率偏離地層真電阻率,必須對泥漿侵入的影響進行校正[1]。本文以斯倫貝謝公司AIT陣列感應(yīng)測井電阻率曲線校正為例進行研究分析。陣列感應(yīng)測井常規(guī)迭代反演法要達到某一精度所需的迭代次數(shù)可能很多,降低了數(shù)據(jù)處理效率[2-3]。本文提出了一種快速的陣列感應(yīng)測井電阻率校正方法。首先分析泥漿侵入對陣列感應(yīng)測井電阻率測井響應(yīng)的影響機理,然后對陣列感應(yīng)測井視電阻率進行泥漿侵入校正以求得地層真電阻率,推導(dǎo)校正公式模型,并利用校正后的深電阻率曲線計算地層含水飽和度,與實測含水飽和度進行對比,以檢驗其校正的合理性,同時計算出泥漿侵入深度,為后續(xù)射孔作業(yè)提供射孔深度依據(jù)。

1 工區(qū)測井概況及AIT響應(yīng)特征分析

1.1 測井概況

鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長組地層標(biāo)準段為低孔隙度低滲透率致密油儲層,測井裝備一般需采用高精度的EILog、PEX、LOGIQ、ECLIPS-5700、MAXIS-500等系列[4]。該區(qū)致密油儲層的測井評價面臨3大難題。①有效儲層劃分困難:隴東地區(qū)延長組儲層巖性和孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,儲層與非儲層間的測井響應(yīng)差異小、特征不明顯,有效儲層劃分困難。②油水層識別困難:該區(qū)延長組油水分異不明顯,油水同層現(xiàn)象普遍,束縛水飽和度高,并且鉆井液深侵入改變了井筒附近的流體性質(zhì),造成油層與水層的測井響應(yīng)特征差異小、對比度低,對油水層的識別帶來困難。③儲層參數(shù)計算精度低:該區(qū)延長組儲層的非均質(zhì)性導(dǎo)致測井響應(yīng)復(fù)雜,非阿爾奇現(xiàn)象普遍,傳統(tǒng)的均值測井響應(yīng)體積模型適應(yīng)性差,儲層參數(shù)定量解釋精度低。

1.2 AIT響應(yīng)特征分析

AIT陣列感應(yīng)測井具有分辨率高、探測深度大、直觀顯示泥漿侵入等特點[5-6],各測井曲線探測深度如表1所示。

表1 AIT電阻率測井探測深度

隴東地區(qū)鉆井一般采用淡水泥漿,而地層水礦化度高,所以,油層電導(dǎo)率<泥漿電導(dǎo)率<水層電導(dǎo)率。根據(jù)電阻并聯(lián)原理可知,油層的深陣列感應(yīng)測井視電阻率AT90小于Rt,而水層的深陣列感應(yīng)測井視電阻率AT90大于Rt。油層深陣列感應(yīng)測井視電阻率未作泥漿侵入校正將導(dǎo)致計算出的含水飽和度偏大;水層深陣列感應(yīng)測井視電阻率未作泥漿侵入校正將導(dǎo)致計算出的含水飽和度偏小。

2 陣列感應(yīng)測井的泥漿侵入影響校正

2.1 泥漿徑向侵入地層分帶模型

陣列感應(yīng)測井儀器縱向分辨率約為0.6 m,當(dāng)層厚低于0.6 m時,識別薄油氣層誤差較大。另外,工區(qū)中大部分井段并未出現(xiàn)嚴重擴徑的情況,因此,可以忽略井眼擴徑對淺探測電阻率曲線的影響。

為更加直觀地還原泥漿侵入過程,可將陣列感應(yīng)測井徑向探測地層分為井筒泥漿、沖洗帶、侵入帶和原狀地層4個部分。

陣列感應(yīng)測井測量的地層視電導(dǎo)率為[7]

(1)

式中,σa為地層視電導(dǎo)率,S/m;gr,z為陣列感應(yīng)測井微分幾何因子,S/m;σr,z為地層微分電導(dǎo)率,S/m;r為徑向深度,m;z為縱向高度,m。

在各部分電導(dǎo)率相對穩(wěn)定的情況下,那么陣列感應(yīng)測井測量的地層視電導(dǎo)率滿足式(2)

(2)

式中:σm為泥漿電導(dǎo)率,S/m;σxo為沖洗帶地層電導(dǎo)率,S/m;σi為侵入帶地層電導(dǎo)率,S/m;σt為原狀地層電導(dǎo)率,S/m;r0為井筒半徑,m;r1為沖洗帶半徑,m;r2為侵入帶半徑,m。

Gxo+Gi+Gt=1

(3)

2.2 校正方法推導(dǎo)

由式(2)和式(3)可以看出,不同探測深度的陣列感應(yīng)測井電導(dǎo)率通過σxo、σi、σt加權(quán)得到,但是幾何因子并不相同,可以得到?jīng)_洗帶、侵入帶及原狀地層視電導(dǎo)率表達式為

(4)

(5)

(6)

式中,AT20、AT60和AT90分別為淺、中、深陣列感應(yīng)測井視電阻率。欲通過式(4)～式(6)解出σxo、σi和σt,必須要知道不同探測深度條件下的陣列感應(yīng)測井幾何因子,即需要求得陣列感應(yīng)測井徑向微分幾何因子。gr與陣列感應(yīng)測井儀器參數(shù)關(guān)系密切,計算方法[9-10]為

(7)

(8)

將幾何因子G沿徑向積分,可以得到不同探測深度條件下的地層電導(dǎo)率徑向積分幾何因子(見圖1)。

圖1 不同探測深度地層電導(dǎo)率積分幾何因子

由圖1可以得到,AT20、AT60和AT90相對應(yīng)的地層電導(dǎo)率幾何因子Gxo、Gi和Gt(見表2)。

表2 不同探測深度的地層電導(dǎo)率幾何因子

代入數(shù)據(jù),聯(lián)立式(4)、式(5)和式(6)可得

(9)

(10)

利用Rt=1/σt、Rxo=1/σxo即可求解地層真電阻率和沖洗帶電阻率。

根據(jù)陣列感應(yīng)測井儀器的徑向幾何因子理論,可以推導(dǎo)出計算泥漿侵入帶直徑Di的公式[11]為

(11)

(12)

(13)

式中,σm為泥漿電導(dǎo)率,S/m;n為徑向分辨率(探測深度)種類數(shù),AIT陣列感應(yīng)測井儀器n取5;xi為儀器徑向探測深度,分別取10、20、30、60和90 in*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同,在求系數(shù)C、D時,yi應(yīng)取20、60或者90 in徑向探測深度所對應(yīng)的徑向積分幾何因子。將式(9)、式(10)、式(12)和式(13)代入式(11)即可求出泥漿侵入深度。

表3為該方法計算的Rt和Di值與斯倫貝謝公司雙感應(yīng)-八側(cè)向組合測井的泥漿侵入影響校正圖版讀出的Rt和Di的相對誤差統(tǒng)計。

從表3可以看出,深度為1 987.5 m和1 989.5 m時,AT20/AT90值和AT60/AT90值差距很小,用陣列感應(yīng)測井幾何因子法計算的泥漿侵入深度與圖版讀值誤差很大,說明AT20、AT60、AT90差異不大時此方法計算侵入深度效果不好。因此,當(dāng)AT20、AT60、AT90差異明顯時,陣列感應(yīng)測井幾何因子法與傳統(tǒng)校正圖版法來獲取地層真電阻率和侵入深度,兩者的結(jié)果比較接近,能達到地質(zhì)和工程應(yīng)用的精度要求。

表3 Y井計算的Rt和Di與傳統(tǒng)校正圖版讀出的Rt和Di的相對誤差表

3 應(yīng)用實例分析

鄂爾多斯盆地致密油儲層泥漿侵入嚴重,具體表現(xiàn)在油層出現(xiàn)泥漿低侵入特征,陣列感應(yīng)測井曲線AT10、AT20具有幅度差,而AT30、AT60、AT90基本上重合,表明泥漿侵入深度至少達到了20 in,圖2為Z258井1 835～1 875 m井段陣列感應(yīng)測井電阻率曲線泥漿侵入校正前的解釋結(jié)論。水層AIT曲線特征差異較明顯,出現(xiàn)泥漿高侵入特征,陣列感應(yīng)測井曲線AT10、AT20、AT30具有幅度差,而AT60、AT90基本上重合,表明泥漿侵入深度至少達到了30 in。

基于上述方法,編制處理程序校正了工區(qū)多口井的陣列感應(yīng)測井電阻率曲線,輸出了校正后地層真電阻率曲線Rt、校正后的含水飽和度曲線Swc及泥漿侵入深度Di曲線。校正后的電阻率所計算的含水飽和度與密閉取心實測含水飽和度的對比見表4。

表4 2口井校正前后含水飽和度與實測含水飽和度誤差

圖2 Z258井1 835～1 875 m段泥漿侵入校正前解釋成果圖

圖3 Z258井1 835～1 875 m段油層陣列感應(yīng)測井電阻率曲線泥漿侵入校正后的成果圖*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同

圖3為Z258井1 835～1 875 m井段陣列感應(yīng)測井電阻率曲線校正成果圖。其長8段1 838.8～1 856.6 m是巖性為粉-細砂巖的油層,儲層物性好,泥漿低侵明顯,校正后地層真電阻率相比校正前平均增大24.5%,含水飽和度相對校正前平均降低6.2%,符合油層電性特征,且計算出泥漿侵入最大深度為44 in,可以為射孔槍彈的選取提供依據(jù)。

4 結(jié) 論

(1) 隴東地區(qū)延長組致密油泥漿侵入嚴重,同一層段不同分辨率的陣列感應(yīng)測井視電阻率曲線分異明顯,油層和水層分別具有泥漿低侵入和高侵入特征,深陣列感應(yīng)測井視電阻率偏離地層真電阻率。

(2) 陣列感應(yīng)測井幾何因子法在不同探測深度的陣列感應(yīng)測井電阻率曲線具有明顯差異的條件下,適應(yīng)性最好,校正效果最佳。

(3) 利用陣列感應(yīng)測井幾何因子法校正后泥漿侵入校正后的地層真電阻率符合儲層電性特征,油層校正后電阻率明顯增大,水層校正后電阻率有一定程度的降低。求得的泥漿侵入深度與斯倫貝謝公司泥漿低侵入電阻率校正圖版所讀出的值較接近,滿足工程應(yīng)用要求,可為后續(xù)的射孔作業(yè)提供依據(jù)。

(4) 利用校正后陣列感應(yīng)測井電阻率計算的含水飽和度與密閉取心實測的含水飽和度絕對誤差較小,飽和度計算精度明顯提高,同時所計算的泥漿侵入深度可為后續(xù)的射孔槍彈選擇提供重要的參考。

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