劉 萍 高振濤 李曉嬌 馬曉靜 岳 偉 劉俁含 馬 彪 丁瑞霞

（ 1 中國(guó)石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院；2 中國(guó)石油華北油田公司儲(chǔ)氣庫(kù)管理處；3 長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院研究生學(xué)院；4中國(guó)石油華北油田公司第一采油廠 ）

大王莊油田是華北油田投產(chǎn)較早的油田之一，已處于開發(fā)的后期，長(zhǎng)期的注水開發(fā)及多次的挖潛調(diào)整，綜合含水已達(dá)90%以上，而且地下油水關(guān)系日趨復(fù)雜，穩(wěn)產(chǎn)難度越來越大，掌握剩余油情況至關(guān)重要。套管井剩余油飽和度監(jiān)測(cè)技術(shù)是研究剩余油分布最重要的測(cè)井方法[1]，是深化油藏開發(fā)動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)及單井挖潛措施優(yōu)化的重要輔助手段，碳氧比能譜測(cè)井和熱中子壽命測(cè)井是過套管測(cè)量含油飽和度的最主要方法[2-12]，在油田開發(fā)中后期的作用更加重要。華北油田使用過的套管井剩余油監(jiān)測(cè)方法有儲(chǔ)層飽和度測(cè)井儀（簡(jiǎn)稱RST）[13-14]、儲(chǔ)層監(jiān)測(cè)儀（簡(jiǎn)稱RMT）[15]、儲(chǔ)層性能監(jiān)測(cè)儀（簡(jiǎn)稱RPM）[16]、脈沖中子衰減能譜測(cè)井（簡(jiǎn)稱PND）[17]、注硼中子壽命測(cè)井[18]、脈沖中子—中子（簡(jiǎn)稱PNN）[19-20]等，這些技術(shù)各有特點(diǎn)，發(fā)揮過重要作用，但目前難以滿足剩余油精細(xì)解釋評(píng)價(jià)的需要。脈沖中子全譜飽和度測(cè)井（簡(jiǎn)稱PSSL）集碳氧比能譜、氯能譜、中子壽命、氧活化測(cè)井技術(shù)于一體，一次下井能錄取多條測(cè)井曲線，在低礦化度、低孔隙度、高泥質(zhì)情況下能準(zhǔn)確識(shí)別水淹層。在大王莊油田應(yīng)用該技術(shù)測(cè)井10余井次，能有效反映儲(chǔ)層剩余油飽和度的變化情況，為發(fā)現(xiàn)電測(cè)遺漏解釋油層，尋找潛力油層、識(shí)別水淹層提供了科學(xué)依據(jù)，為確定剩余油分布規(guī)律、油田的挖潛增儲(chǔ)提供了技術(shù)支持，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

1 大王莊油田地質(zhì)概況

大王莊油田位于冀中坳陷饒陽(yáng)凹陷中央隆起帶的中南部，隸屬于大王莊—留西構(gòu)造帶。大王莊油田油藏埋深為1000～3600m，以構(gòu)造油藏、巖性—構(gòu)造油藏為主，主要含油層系為古近系的明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營(yíng)組和沙河街組。

油藏原油性質(zhì)以中質(zhì)油為主，油質(zhì)較好，地層原油密度為0.82～0.86g/cm3，地層原油黏度為6.4～13.9mPa·s。地層水類型主要為 NaHCO3型，礦化度一般為2600～19000mg/L，不同層間地層水礦化度變化較大，一般地層越老，礦化度越高。

砂巖儲(chǔ)層巖性以長(zhǎng)石砂巖為主，分選中—好，次圓狀。統(tǒng)計(jì)表明：東營(yíng)組共80塊巖心樣品，巖心分析孔隙度平均為18.5%，巖心分析滲透率平均為110.3mD，屬中孔、中滲透儲(chǔ)層；沙河街組共98塊巖心樣品，巖心分析孔隙度平均為12.1%，巖心分析滲透率平均為14.5mD，屬中低孔、中低滲透儲(chǔ)層。

2 脈沖中子全譜飽和度測(cè)井技術(shù)

2.1 測(cè)井原理

脈沖中子全譜飽和度測(cè)井儀由中子發(fā)生器、兩個(gè)鍺酸鉍晶體探測(cè)器、一個(gè)自然伽馬探測(cè)器、一個(gè)井溫探頭和電路構(gòu)成。向地層發(fā)射14MeV的中子流與地層原子核發(fā)生各種反應(yīng)，通過記錄按不同能量和時(shí)間分布的伽馬譜或熱中子譜，實(shí)現(xiàn)碳氧比能譜、氯能譜、中子壽命、活化氧測(cè)量。測(cè)量上采用分時(shí)計(jì)數(shù)，其中90%的時(shí)間測(cè)量的是碳氧比能譜測(cè)井和氯能譜測(cè)井、4%的時(shí)間測(cè)量熱中子壽命測(cè)井、6%的時(shí)間測(cè)量活化伽馬譜測(cè)井。脈沖中子全譜飽和度測(cè)井儀采集到的信息幾乎包含了快中子和物質(zhì)作用的所有過程，其中非彈性散射伽馬、俘獲伽馬能譜、熱中子衰減時(shí)間譜充分反映了井眼和地層信息，活化伽馬能譜及其時(shí)間譜用于尋找各種管外、管內(nèi)流體，為測(cè)試資料的處理和解釋提供更加全面的原始數(shù)據(jù)。

2.2 特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

脈沖中子全譜飽和度測(cè)井儀有多種工作模式（碳氧比、俘獲模式、活化氧等），一次下井能測(cè)量多種參數(shù)，而且更為重要的是這些參數(shù)的測(cè)量精度接近以前某些儀器單獨(dú)的碳氧比模式或者中子壽命模式，便于多參數(shù)交互解釋；碳氧比測(cè)量與國(guó)內(nèi)外類似儀器相比動(dòng)態(tài)范圍大幅度提高，經(jīng)譜處理可達(dá)到34%；縱向分辨率高，適用于薄層評(píng)價(jià)和厚層細(xì)分評(píng)價(jià)；能適用于中低孔隙度、中低礦化度、中低滲透率下的剩余油飽和度測(cè)量。

儲(chǔ)層飽和度測(cè)井儀也有非彈性模式、俘獲模式，但不足之處是需要多次測(cè)量，特別是低孔、低滲透儲(chǔ)層，而且測(cè)量時(shí)需要洗井、刮蠟。

儲(chǔ)層監(jiān)測(cè)儀也有非彈性模式、俘獲模式，但對(duì)物性較差的儲(chǔ)層，需要多次測(cè)量，不但降低了測(cè)井時(shí)效，同時(shí)也增加了統(tǒng)計(jì)誤差，故不適合于低孔儲(chǔ)層的測(cè)量。

3 資料解釋

脈沖中子全譜飽和度測(cè)井的資料解釋采取定性和定量相結(jié)合、動(dòng)態(tài)資料和靜態(tài)資料解釋相結(jié)合的方法，各方法相互驗(yàn)證、動(dòng)靜結(jié)合、新老對(duì)比，同時(shí)參考產(chǎn)液剖面、投產(chǎn)數(shù)據(jù)等資料，消除多解性和不確定性，使解釋結(jié)論更加可靠。

3.1 解釋原理

（1）碳氧比能譜解釋：碳氧比、碳鈣比曲線越高，含碳量越多，在砂泥巖剖面可以判定地層剩余油相對(duì)分布。

（2）中子壽命解釋：在相同沉積環(huán)境下，地層中高俘獲截面的元素基本相同、地層中的地層水含氯元素的量相近前提下，地層宏觀俘獲截面主要受地層水含氯影響。地層含水越多，宏觀俘獲截面越大。

（3）活化氧測(cè)井解釋：根據(jù)短源距探測(cè)器和長(zhǎng)源距探測(cè)器異常情況的比較，判斷是否有水流及水流的方向。

（4）動(dòng)態(tài)解釋：包括建立可動(dòng)飽和度模型，計(jì)算相滲透率，通過油水黏度比和滲透率比計(jì)算產(chǎn)水率，對(duì)各個(gè)細(xì)分層進(jìn)行產(chǎn)能評(píng)價(jià)。

3.2 解釋標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用全譜測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與常規(guī)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合，分層位制作了解釋圖版，見圖1至圖3。從碳氧比（C/O）與硅鈣比（SI/CA）、碳氧比與自然伽馬（GR）交會(huì)圖中可以有效區(qū)分油區(qū)及油水區(qū)；引入標(biāo)準(zhǔn)俘獲截面，標(biāo)準(zhǔn)俘獲截面=俘獲截面×孔隙度，應(yīng)用常規(guī)孔隙度，從標(biāo)準(zhǔn)俘獲截面與碳氧比交會(huì)圖中可以有效區(qū)分油區(qū)、油水區(qū)、差油區(qū)；同時(shí)應(yīng)用碳氧比資料計(jì)算了剩余油飽和度，剩余油飽和度采用碳氧比相對(duì)值法計(jì)算，即：

式中 So——含油飽和度；

(C/O)max——油層的碳氧比值；

(C/O)min——水層的碳氧比值。

表1是大王莊油田脈沖中子全譜飽和度測(cè)井解釋標(biāo)準(zhǔn)，新的解釋標(biāo)準(zhǔn)提升了解釋符合率，沙河街組的解釋符合率由76.3%提升到79.5%。

圖1 大王莊油田沙河街組碳氧比與硅鈣比交會(huì)圖

圖2 大王莊油田沙河街組碳氧比與自然伽馬交會(huì)圖

圖3 大王莊油田沙河街組碳氧比與標(biāo)準(zhǔn)俘獲截面交會(huì)圖

表1 大王莊油田脈沖中子全譜飽和度測(cè)井解釋標(biāo)準(zhǔn)

3.3 綜合解釋

脈沖中子全譜飽和度測(cè)井采用規(guī)范處理、定量解釋、自動(dòng)判定儲(chǔ)層解釋結(jié)論的方式，使用滲透率、產(chǎn)水率作為評(píng)價(jià)儲(chǔ)層最終參數(shù)，采用滲透率特征值隨機(jī)將厚層分成若干細(xì)分層；解釋結(jié)論是假設(shè)該細(xì)分層獨(dú)立存在時(shí)的解釋結(jié)論；根據(jù)若干細(xì)分層的產(chǎn)油指數(shù)與產(chǎn)水指數(shù)重新計(jì)算每個(gè)層的產(chǎn)水率，并結(jié)合主產(chǎn)層的滲透率確定每個(gè)層的解釋結(jié)論。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

截至目前，共計(jì)在大王莊油田進(jìn)行全譜剩余油測(cè)量12口井，對(duì)大王莊油田的水淹及剩余油分布狀況有了初步認(rèn)識(shí)，為油藏下步調(diào)整、措施挖潛和油田綜合治理提供了依據(jù)。

4.1 判別水淹層

L27-27x井是2013年3月完鉆的一口生產(chǎn)井，完鉆層位為館陶組，該井處于斷塊構(gòu)造的邊緣低部位。該井于2013年3月17日投產(chǎn)，生產(chǎn)館陶組（Ng）的63號(hào)層，日產(chǎn)液21.1t，含水100%，2013年5月注灰封63號(hào)層，補(bǔ)孔62號(hào)層，補(bǔ)后含水100%。為了了解該井的剩余油分布狀況進(jìn)行剩余油飽和度測(cè)試，為油藏下步調(diào)整及措施挖潛，提高該井生產(chǎn)能力提供依據(jù)。

從L27-27x井全譜測(cè)井綜合成果圖（圖4）中可以看出，62號(hào)層C/O曲線遠(yuǎn)低于油線，C/O曲線與水線同向減小，有同向雙谷現(xiàn)象，計(jì)算的產(chǎn)水指數(shù)高，產(chǎn)油指數(shù)低或接近零，表明該層鄰層已動(dòng)用，該層已強(qiáng)水淹，綜合解釋為水層。

圖4 L27-27x井全譜測(cè)井綜合成果圖

4.2 識(shí)別未動(dòng)用油氣層

未動(dòng)用油氣區(qū)包括裸眼井資料解釋失誤層、開發(fā)價(jià)值低的薄差層、油氣重新聚集層。如L27-15xn井是2013年3月完鉆的一口生產(chǎn)井，完鉆層位為館陶組（Ng），該井處于斷塊構(gòu)造的高部位，整體物性較好。為了了解該井的剩余油分布狀況進(jìn)行剩余油飽和度測(cè)試。從L27-15xn井全譜測(cè)井綜合成果圖（圖5）中可以看出，52、53號(hào)層感應(yīng)電阻率較低，為5～6Ω·m，低于區(qū)域油層解釋標(biāo)準(zhǔn)，完井解釋為水層。但53號(hào)層C/O數(shù)值較高, C/O曲線與油線基本重合,與水線呈異向雙峰，含油性好，綜合解釋為油層；52號(hào)層C/O數(shù)值中等,C/O曲線與水線呈異向雙峰，C/O曲線低于油線,將以上各層綜合解釋為油水同層，52號(hào)層中部C/O數(shù)值低于油線，具含水特征，分析認(rèn)為該層中部侵入帶可能未消失，因此全譜飽和度測(cè)井認(rèn)為52、53號(hào)層是該井的潛力層，建議補(bǔ)孔挖潛。該井封原產(chǎn)層，補(bǔ)開52、53號(hào)層，日產(chǎn)液8.2t，日產(chǎn)油5.1t，含水率由之前的94.6%下降到37.3%。

4.3 剩余油評(píng)價(jià)

L70-270x井是2011年6月完鉆的一口生產(chǎn)井，完鉆層位沙河街組，該井目前生產(chǎn)72、74號(hào)層，日產(chǎn)液10.5t，日產(chǎn)油1.3t，含水87.6%，動(dòng)液面測(cè)不出，為改善油井生產(chǎn)情況，提高油井產(chǎn)能，計(jì)劃補(bǔ)孔58、61、62、63、67號(hào)層與原層合采。要求進(jìn)行剩余油飽和度測(cè)井，了解油藏油井剖面采出狀況及剩余油分布狀況。從L70-270x井全譜測(cè)井綜合成果圖（圖6）中可以看出，58、61、63、67、68、69、72、74號(hào)層物性較差，C/O數(shù)值中等，C/O曲線與油線基本重合,與水線呈異向雙峰，含油性較好，將以上層段解釋為差油層，以上各層有少量潛力。2014年1月補(bǔ)射58、61—63、67層與原采層合采，日增液2.6t，日增油1.5t，解釋結(jié)果與試油結(jié)果一致。

圖5 L27-15xn井全譜測(cè)井綜合成果圖

圖6 L70-270x井全譜測(cè)井綜合成果圖

5 結(jié)論

脈沖中子全譜飽和度測(cè)井綜合多種能譜和時(shí)間譜測(cè)量模式，一次下井取得多條測(cè)井曲線，實(shí)現(xiàn)全譜全過程測(cè)量，取得多種信息，適用范圍寬，在低孔隙度、低礦化度和低滲透條件下仍能較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)地層剩余油飽和度。

將脈沖中子全譜飽和度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與常規(guī)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合，分層位制作了大王莊油田的全譜測(cè)井資料解釋圖版，在判別水淹層、識(shí)別未動(dòng)用油氣層和剩余油評(píng)價(jià)等方面取得了較好的效果。

目前該方法均在老井中使用，井筒質(zhì)量會(huì)給測(cè)量帶來一定影響，因此建議今后在老區(qū)新鉆加密井中測(cè)井，以消除各種影響因素，完善全譜測(cè)井的解釋方法和解釋標(biāo)準(zhǔn)，為剩余油監(jiān)測(cè)發(fā)揮積極作用。