時(shí)新磊

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300459)

0 引 言

油田綜合調(diào)整的關(guān)鍵因素在于明確剩余油所在的位置及空間分布規(guī)律,渤海大部分油田為多期河道疊置的復(fù)雜河流相油田,沉積相的微小差異使儲(chǔ)層的非均質(zhì)性進(jìn)一步加強(qiáng),地下剩余油的分布復(fù)雜[1-3]。目前,渤海已開(kāi)發(fā)油田剩余油飽和度的確定主要依靠油藏?cái)?shù)值模擬和RPM-C/O(Reservoir Performance Monitor-Carbon/Oxygen)剩余油飽和度測(cè)井2種手段,但油藏?cái)?shù)值模擬確定剩余油飽和度的結(jié)果是半定量的,給綜合調(diào)整方案帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn),而RPM-C/O過(guò)套管剩余油飽和度測(cè)井能夠定量計(jì)算井筒周圍的剩余油飽和度分布,2種手段相結(jié)合,會(huì)達(dá)到理想的效果。

RPM儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)儀是Baker Atlas公司一種新型小直徑(1.7 in*非法定計(jì)量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同)、高性能、多功能脈沖中子能譜儀。鑒于渤海油田普遍具有較低地層水礦化度的特性,RPM測(cè)量主要使用脈沖中子能譜(C/O)測(cè)量和脈沖中子俘獲(PNC)測(cè)量2種模式,其中RPM-C/O測(cè)量模式用來(lái)確定地層剩余油飽和度,利用RPM-PNC測(cè)量模式中的套管自然伽馬曲線進(jìn)行深度校正。RPM-C/O主要測(cè)量非彈性散射模式下的碳氧比、鈣硅比或俘獲模式下的硅鈣比曲線,其中利用碳氧比曲線進(jìn)行剩余油飽和度的計(jì)算,鈣硅比或硅鈣比曲線來(lái)判別巖性[4-5]。RPM儲(chǔ)層飽和度測(cè)井儀由于其內(nèi)徑小、精度高且可以過(guò)套管或油管測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)在海上油田具有較好的使用效果。

RPM-C/O測(cè)井資料在渤海油田實(shí)際資料處理過(guò)程中,主要存在問(wèn)題:①渤海油田所有開(kāi)發(fā)井均以斜井為主,生產(chǎn)井管柱多為多層分采管柱,管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜,碳氧比測(cè)井過(guò)程中受環(huán)空流體(油套環(huán)空、油篩環(huán)空、篩套環(huán)空)中的“死油”影響嚴(yán)重,剩余油飽和度解釋結(jié)果常常存在較大的誤差;②目前服務(wù)市場(chǎng)尚無(wú)通用的商業(yè)碳氧比測(cè)井解釋軟件,各服務(wù)廠商使用各自的配套解釋軟件,制約了碳氧比測(cè)井技術(shù)與油藏及常規(guī)測(cè)井解釋的有效結(jié)合,給地質(zhì)油藏研究帶來(lái)不便。因此,建立適合渤海油田的RPM-C/O測(cè)井解釋方法,開(kāi)發(fā)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的解釋軟件對(duì)油田開(kāi)發(fā)后期具有重要的指導(dǎo)意義。

本文基于渤海油田現(xiàn)有RPM-C/O測(cè)井資料,分析了受環(huán)空流體影響的碳氧比測(cè)井曲線響應(yīng)特征及影響因素,選取具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)層,基于線性內(nèi)插算法,提出了環(huán)空流體校正方法,建立了復(fù)雜管柱環(huán)境下RPM-C/O剩余油飽和度解釋模型,開(kāi)發(fā)了適合渤海油田的RPM-C/O測(cè)井解釋軟件,通過(guò)實(shí)例分析,應(yīng)用效果較好。

1 碳氧比環(huán)空流體“飄移”校正

1.1 碳氧比環(huán)空流體“飄移”現(xiàn)象

渤海油田劃分層系早期是依據(jù)儲(chǔ)層物性、流體性質(zhì)等特征把生產(chǎn)層位分為多個(gè)防砂段,且每個(gè)防砂段分別利用滑套控制來(lái)達(dá)到分層系開(kāi)采的目的。由于管柱的多層結(jié)構(gòu),在各防砂段內(nèi)滑套上方至滑套頂部封隔器之間會(huì)形成一個(gè)封閉空間(見(jiàn)圖1中第5曲線道中紅色區(qū)域),該油套環(huán)形空間在油井投產(chǎn)后往往會(huì)累積較多的輕質(zhì)相流體(油)。在關(guān)井進(jìn)行RPM-C/O測(cè)井時(shí),油套環(huán)空中滑套位置上下方會(huì)形成一個(gè)靜止的油水界面分異現(xiàn)象。而對(duì)于多層復(fù)雜管柱環(huán)境下RPM-C/O測(cè)量往往是在油管內(nèi)測(cè)量,此時(shí)環(huán)形空間累積的油對(duì)碳氧比測(cè)量的貢獻(xiàn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地層中的油對(duì)碳氧比測(cè)量的貢獻(xiàn)值,在碳氧比測(cè)井曲線上表現(xiàn)為碳氧比值異常高值,這種現(xiàn)象稱為碳氧比環(huán)空流體“漂移”(見(jiàn)圖1)。

圖1 環(huán)空“飄移”現(xiàn)象示意圖

1.2 基于線性內(nèi)插法碳氧比環(huán)空流體“漂移”校正

碳氧比環(huán)空流體“飄移”校正的研究思路是尋找?guī)r性、物性相似而受井眼影響不同的標(biāo)志層(受碳氧比環(huán)空流體影響和不受碳氧比環(huán)空流體影響的純泥巖段或純水層段),確定碳氧比環(huán)空“飄移”校正量,根據(jù)校正量采用線性內(nèi)插的方法對(duì)整個(gè)“飄移”段進(jìn)行校正。

通過(guò)分析渤海油田現(xiàn)有100余口RPM-C/O碳氧比測(cè)井資料可知,碳氧比測(cè)井曲線受環(huán)空流體影響主要分為3類(見(jiàn)圖2),各類情況中黑色曲線均代表實(shí)測(cè)碳氧比曲線,紅色曲線代表校正后的碳氧比曲線。圖2中第3類情況所代表曲線均位于油套環(huán)空段碳氧比測(cè)井值,根據(jù)實(shí)測(cè)環(huán)空段碳氧比測(cè)井曲線特征可以把曲線分為平穩(wěn)段、過(guò)渡段2部分,由于平穩(wěn)段大多對(duì)應(yīng)的巖性為泥巖,通過(guò)取心段泥巖X衍射及粒度實(shí)驗(yàn)分析,認(rèn)為同時(shí)期沉積的地層泥巖成分相似,對(duì)碳氧比測(cè)井值的貢獻(xiàn)差異較小,因此,平穩(wěn)段碳氧比曲線可以通過(guò)確定環(huán)空“飄移”校正量來(lái)進(jìn)行平移校正;過(guò)渡段由于縱向上地層剩余油飽和度不同及環(huán)空流體的影響而造成的曲線特征不規(guī)則,因此,過(guò)渡段異常碳氧比曲線可以通過(guò)線性內(nèi)插的方式進(jìn)行校正。

圖2 渤海油田常見(jiàn)受環(huán)空影響碳氧比測(cè)井曲線及“飄移”校正示意圖

(1)

校正后的碳氧比曲線能夠明確指示儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層,與裸眼井曲線解釋的巖性剖面具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,說(shuō)明該方法對(duì)環(huán)空流體所造成的異常高碳氧比值具有較好的校正效果。

2 復(fù)雜管柱環(huán)境下RPM-C/O剩余油飽和度解釋模型

目前,常用的碳氧比剩余油飽和度解釋模型為交會(huì)圖法,即Si/Ca—C/O、Ca/Si—C/O交會(huì),但該方法建立在典型地層與井眼條件組合解釋數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上。在渤海油田多層生產(chǎn)管柱井的實(shí)際應(yīng)用中,該方法存在參數(shù)難以確定及環(huán)空流體難以消除等難題[6-9]。

目標(biāo)油田的儲(chǔ)層物性良好,均為高孔隙度高滲透率儲(chǔ)層,平均孔隙度為35%,在現(xiàn)有碳氧比測(cè)井資料分析基礎(chǔ)上,通過(guò)孔隙度與碳氧比關(guān)系擬合,提出了“扇形圖”解釋模型(見(jiàn)圖3),解決了交會(huì)圖法參數(shù)多且難以選取的問(wèn)題,解釋流程如下:

(1) 通過(guò)孔隙度與碳氧比值關(guān)系模擬圖版建立碳氧比解釋模型,可以得到100%含油地層的碳氧比值C/OO和100%含水地層的碳氧比值C/OW

C/OO=a1φ2+b1φ+C/Oma

(2)

C/OW=a2φ2+b2φ+C/Oma

(3)

純油層和純水層的碳氧比差值ΔC/O表示為

ΔC/O=C/OO-C/OW=

(a1-a2)φ2+(b1-b2)φ

(4)

式中,C/OO為100%含油地層的碳氧比值;C/OW為100%含水地層的碳氧比值;C/Oma為純巖石骨架碳氧比值;ΔC/O為純油層和純水層的碳氧比差值;a1、a2、b1、b2分別為油線、水線的多項(xiàng)式擬合系數(shù)。

圖3 油水線“扇形圖”擬合示意圖

通過(guò)該方法對(duì)目標(biāo)油田的油水線進(jìn)行了擬合,擬合系數(shù)為a1=0.182 72,b1=0.959 616,a2=-0.030 16,b2=-0.150 9。

(2) 在歸一化解釋模型的基礎(chǔ)上對(duì)含水飽和度進(jìn)行標(biāo)志層刻度,標(biāo)志層一般為純泥巖、純水層或未動(dòng)用的油層等,實(shí)際測(cè)井過(guò)程中由于環(huán)形空間油的影響,當(dāng)砂巖骨架碳氧比值一定時(shí),歸一化模型中的油線和水線并不成立。因此,需要調(diào)整油線、水線公式中的碳氧比骨架值,使歸一化模型計(jì)算的飽和度與標(biāo)志層飽和度相吻合,此時(shí),歸一化模型中的解釋參數(shù)可應(yīng)用到整個(gè)環(huán)空“飄移”段的飽和度計(jì)算中去,從而得到變骨架碳氧比值,稱為多層復(fù)雜管柱環(huán)境下的井眼綜合校正系數(shù),得到最終的飽和度計(jì)算公式

圖4 ×30井1 850～1 945 m井段RPM-C/O測(cè)井解釋成果圖

(5)

式中,Sw為含水飽和度,%;C/Oma為復(fù)雜管柱環(huán)境下的井眼綜合校正系數(shù),通過(guò)調(diào)整參數(shù)C/Oma,使標(biāo)志層(未動(dòng)用層、純水層、泥巖段)處計(jì)算的飽和度與裸眼井飽和度曲線重合,確定了C/Oma值;C/OC為校正后的碳氧比測(cè)井值;MD,C/O為不同管柱和井眼流體條件下油線、水線差值的乘法因子,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)井或標(biāo)志層段的裸眼井飽和度和碳氧比解釋飽和度刻度得到,一般取值在0.5左右。

在模型確定及得到驗(yàn)證基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了復(fù)雜管柱環(huán)境下RPM-C/O剩余油飽和度解釋軟件。通過(guò)渤海油田30余口具有代表性井的標(biāo)志層刻度,得到渤海各目標(biāo)油田及不同生產(chǎn)管柱條件下的經(jīng)驗(yàn)解釋參數(shù)(見(jiàn)表1)。一定程度上消除了碳氧比環(huán)空流體對(duì)碳氧比測(cè)井的影響。

表1 不同管柱結(jié)構(gòu)井的主要參數(shù)取值范圍

3 實(shí)例分析

×30井為一口多層管柱且滑套控制生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)井,管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜,解釋層段位于封隔器(1 822.96 m)和封隔器(1 974.93 m)之間,滑套位于解釋層段內(nèi)1 910.22 m處,該層段內(nèi)儲(chǔ)層均解釋為油層,全部射開(kāi),初期投產(chǎn)不含水。從碳氧比測(cè)井曲線上可以看出,滑套上方碳氧比測(cè)井曲線顯示異常高值,且在1 900.7～1 912.6 m范圍內(nèi)逐漸過(guò)渡(見(jiàn)圖4第4道曲線),儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層均為異常高的碳氧比值,表明滑套上方環(huán)空段出現(xiàn)積油現(xiàn)象,碳氧比曲線需要校正。

首先,選取滑套上方泥巖段1 855～1 880 m(碳氧比曲線受環(huán)空積“死油”影響)碳氧比平均值為標(biāo)志層段Ⅰ,再選取滑套下方1 930～1 933 m井段(碳氧比曲線不受環(huán)空“死油”影響)碳氧比平均值為標(biāo)志層段Ⅱ,確定環(huán)空“飄移”校正量,利用線性內(nèi)插“漂移”算法對(duì)曲線進(jìn)行了校正,從校正后的碳氧比與硅鈣比曲線反交會(huì)特征上可以看出,儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層區(qū)分明顯(見(jiàn)圖4第5道曲線)。利用校正后計(jì)算的RPM-C/O含油飽和度來(lái)與原始含油飽和度對(duì)比來(lái)看,該解釋層段均存在不同程度的水淹,與該井測(cè)試期間產(chǎn)液124.9 m3/d,產(chǎn)油35.2 m3/d,含水率71.8%情況相吻合。

4 結(jié) 論

(1) 提出了基于標(biāo)志層刻度的環(huán)空流體“飄移”校正方法,采用線性內(nèi)插算法對(duì)受環(huán)空流體影響的C/O測(cè)井曲線進(jìn)行了校正,一定程度上消除了環(huán)空流體對(duì)RPM-C/O測(cè)井值的影響。

(2) 通過(guò)標(biāo)志層刻度,得到了變骨架碳氧比值(COMA)的綜合井眼綜合校正系數(shù),建立了適合渤海油田的RPM-C/O剩余油飽和度“扇形圖”解釋模型,開(kāi)發(fā)了適合渤海油田多層管柱環(huán)境下的RPM-C/O剩余油飽和度解釋軟件。

(3) 通過(guò)實(shí)例井分析,該方法能夠提高剩余油飽和度的解釋精度,對(duì)復(fù)雜管柱環(huán)境下受環(huán)空流體影響的RPM-C/O測(cè)井資料具有較好的應(yīng)用效果,RPM-C/O飽和度解釋結(jié)果與其實(shí)際生產(chǎn)情況相符合,具有推廣意義。