王貴清,袁雪花,蘇沛強,竇如勝,徐明,文得進

(1.中國石油集團測井有限公司天津分公司,天津300280;2.中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院,天津300280;3.中國石油大港油田分公司勘探事業(yè)部,天津300280)

0 引 言

國內外針對大斜度井、水平井設計的測井儀器相對較少,大部分測井儀器的理想工作環(huán)境是直井[1-3],特別是電阻率儀器,因地層各向異性的存在,不同方向不同角度測量的電阻率不同。因此,在大斜度井、水平井中測量的視電阻率很難反映地層的真實電阻率。新型電阻率測井儀器,如三分量感應或三維感應儀器,理論上在水平井中可以得到代表地層性質的真電阻率,但這些儀器還處在試驗推廣階段。在大斜度井、水平井中普遍應用的還是常規(guī)電阻率測井方法,由于各向異性的存在,常規(guī)電阻率測井儀測量的電阻率偏離了地層真電阻率,因而無法利用鄰井對比或區(qū)域圖版法準確評價儲層的流體性質。應用于直井的電阻率測井儀器在大斜度井、水平井中測量得到的電阻率必須經(jīng)過校正才能應用于生產(chǎn)實際。

國內外專家針對電阻率校正方法做了大量的研究工作,從理論上對影響因素進行了分析,對校正方法做了推演。肖加奇等[4]采用三維有限元方法對定向井的雙側向測井響應進行了數(shù)值模擬計算;高杰等在[5]三維有限元方法的基礎上,采用快速反褶積法校正了定向井的雙側向測井曲線;譚茂金等[6-8]針對大斜度井地層模型,采用三維有限元方法研制了井斜一圍巖/層厚圖版,實現(xiàn)了電阻率快速校正。這些只是從理論算法上對斜井的電阻率校正進行了推演,實際應用起來偏差較大。該文采用巖心實驗方法,模擬地層壓力條件,對同一塊巖心進行了不同角度的電阻率測量,分析不同角度測量的電阻率與直井條件下測量的電阻率變化關系,形成電阻率井斜影響校正方法,該方法更切合生產(chǎn)實際,在實際應用中取得了較好的效果。

1 巖心電阻率測量實驗

1.1 各向異性電阻率測量實驗

為了對地層進行各向異性分析,對全直徑巖心在模擬地層壓力條件下進行三軸電阻率測量。其中z軸方向為垂直方向(井軸方向),x軸和y軸正交為水平方向(平行層理方向)。共測量了8塊全直徑巖心的三軸電阻率,計算了相應的各向異性系數(shù)(見圖1,表1)。從圖1可看出,y軸方向與z軸方向測量電阻率的交會點,x軸方向與z軸方向測量電阻率的交會點都明顯偏離45°線,而x方向與y方向測量電阻率的交會點都在45°線附近,說明水平方向與垂直方向是各向異性的,而水平方向是各向同性的。表1中各向異性系數(shù)λ1為z軸方向測量電阻率與x軸方向測量電阻率的比值;λ2為z軸方向測量電阻率與y軸方向測量電阻率的比值;λ3為x軸方向測量電阻率與y軸方向測量電阻率的比值。從表1中的各向異性系數(shù)λ1和λ2可以看出垂向電阻率與水平方向電阻率存在明顯差異,表現(xiàn)較強的各向異性,而λ3數(shù)值近似為1,說明水平x和y方向的電阻率基本一致,表現(xiàn)出各向同性。

圖1 實驗數(shù)據(jù)各向異性分析圖

表1 三軸電阻率測量數(shù)據(jù)各向異性分析表

這個實驗結果與實際地層相符,這8塊巖心是在同一口井頁巖油儲層段鉆井取心得到,頁巖油儲層典型特征就是層狀沉積,導致平行層理方向與垂直層理方向是各向異性的。用三軸電阻率測量實驗確定了該井區(qū)平行層理方向(水平方向)是各向同性的,實驗是用電阻率的差異表征了地層的各向異性,實際上是地層各向異性導致了電阻率的差異。如果地層是均勻的各向同性地質體,那么不論井斜角多大,測量的電阻率一定與直井測量的電阻率一致。

1.2 不同角度巖心電阻率測量實驗

從上述分析可知,地層各向異性是導致不同方向測量電阻率差異的原因。這就導致了同一目的層在不同井斜角的測量電阻率的差異,需要對斜井測量電阻率進行校正。為此,對巖心進行了不同角度的電阻率測量實驗,具體做法:針對同一塊全直徑巖心,在過巖心軸同一平面內(該平面與巖心軸平行)盡量在同一深度點沿0°(平行層理方向)、30°、60°、90°(巖心軸即井軸方向)這4個角度,分別進行25 mm標準巖心取樣,然后對4塊巖樣進行電阻率測量。按照這種方法對8塊全直徑巖心4個角度的電阻率進行測定,得到32個數(shù)據(jù)點,對該組數(shù)據(jù)點進行分析尋找電阻率隨角度的變化關系。角度為0時實驗測量的電阻率相當于測井儀器在直井中測量的電阻率,因此,把角度為30°、60°、90°時實驗測量的電阻率與角度為0時實驗測量的電阻率進行了對比分析。由圖2可見,不同角度測量的電阻率要高于角度為0時測量的電阻率,隨著角度的增大其相關函數(shù)的斜率在減小,相關系數(shù)的平方在減小。

圖2 不同角度測量電阻率分析圖

2 斜井電阻率井斜角校正方法

從圖2可見,不同角度實驗測量的電阻率與角度為0時(相當于直井時儀器測量的電阻率)實驗測量的電阻率呈線性關系。實驗角度不同,其斜率及截距也隨之變化,也就是說測量角度不同直接影響相關函數(shù)的斜率及截距的變化。因此,可以通過分析角度的變化與相關函數(shù)斜率及截距的變化關系來實現(xiàn)斜井電阻率井斜角校正。

根據(jù)圖3中斜率與截距與角度的變化關系可以得到電阻率井斜角影響校正模型

0.674]Rt-113.6sin2(θ-α)+128.2sin(θ-α)-16.54+b

(1)

圖3 實驗數(shù)據(jù)與角度關系分析圖

3 應用實例分析

利用電阻率井斜角校正模型對大港油田WGT區(qū)塊5口水平井的測量電阻率進行校正,并與其參考井對應層段電阻率對比分析。由圖4可見,校正后的電阻率與參考井對應層段電阻率基本一致。

圖4 校正后電阻率與參考井對應層段電阻率對比圖

圖5為GDX-1H井井斜校正后電阻率處理成果圖。圖5中第6道的深、淺側向電阻率基本在100 Ω·m左右,一部分層段甚至達到了200 Ω·m,電阻率數(shù)值明顯高于參考井目的層電阻率(電阻率在100 Ω·m以內),藍色虛線為深側向電阻率經(jīng)過井斜角校正后的電阻率,校后電阻率數(shù)值與參考井對應層位電阻率相當。同時發(fā)現(xiàn)校后的電阻率與微球電阻率(黑色實線)基本一致,也驗證了校正模型的正確性。

圖5 GDX-1H井井斜校正后電阻率處理成果圖

因為微球測井是單臂貼井壁測量的,在水平層段測量極板不可能位于井眼的低邊,因此,低邊堆積的巖屑、泥餅等不會影響微球電阻率的數(shù)值。另外,該井水平段目的層段物性相對較差,鉆井液侵入地層不是很明顯,且微球測量深度較淺,受界面各向異性影響較小,測量的電阻率接近地層真電阻率。這樣在水平層段就可以用微球測量電阻率數(shù)值計算地層的含油飽和度,從而評價油水層。該井校正后電阻率(圖5中第6道藍色虛線)明顯比測量的深側向電阻率(第6道紅色點劃線)低,但也達到了區(qū)域油層的解釋標準。該層段用校前、校后的電阻率分別計算含水飽和度為10%～20%(第8道紅色點線)、20%～40%(第8道黑色虛線),對該井這一層段進行試油,日產(chǎn)油30 m3、日產(chǎn)水8 m3,試油結論進一步證明了電阻率校正模型符合地層實際情況,可以用于生產(chǎn)應用。

4 結 論

(1)通過各向異性實驗數(shù)據(jù)分析可知,導致不同方向測量電阻率差異的主要原因是地層的各向異性,不同的井斜角導致井眼周圍各向異性不同,測量電阻率也就存在差異。

(2)從實驗數(shù)據(jù)分析不同井斜角的電阻率測井響應與導眼井對應層位的電阻率近似呈線性關系,隨著井斜角的變化,其斜率與截距發(fā)生相應的變化。

(3)利用不同角度電阻率測量實驗數(shù)據(jù)得到的電阻率井斜校正模型,在WGT區(qū)塊應用效果較好,完全可以用校正后的電阻率與鄰井對比來評價水平井的儲層段含流體性質。

(4)在水平井水平層段,微球電阻率或微側向電阻率基本上能反映地層的真電阻率。