王夢妮，胡繼聰，周瑾瑤，牛 晶

（1.西安石油大學(xué)地球與科學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點實驗室，陜西 西安 710065；3.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西 西安 716000）

引言

石油資源是一種極其重要的石化資源，對推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步具有十分重要的意義，我國是一個石油資源匱乏的國家，隨著綜采作業(yè)的進(jìn)行，多數(shù)油井已經(jīng)開始進(jìn)入到高含水期，油層的不連續(xù)性和含水性對油田儲層的影響極大。為了優(yōu)化綜采方案，提高對井下油層的綜采效率和安全性，迫切需要對井下水淹情況進(jìn)行研究，為制定合理的綜采方案提供依據(jù)。但目前常用的鉆井勘探方案存在著水淹層識別率低、精度差的不足，嚴(yán)重影響了油田的開采[1]。

本文在對水淹層形成原因和水淹機理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別對自然電位基線偏移法、電阻率值識別法、曲線重疊法的工作原理、判斷方法和應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，通過綜合判斷的方法能夠?qū)崿F(xiàn)對井下水淹狀態(tài)的快速判別，為油田的開采提供準(zhǔn)確、可靠的支撐。

1 水淹層定義及分類

油田在開發(fā)過程中將不斷的注水，隨著注水量的增加，將會使巖層的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，水淹層的識別就是利用測井、生產(chǎn)、試油等手段，對井下注水區(qū)域的情況進(jìn)行判斷，確定水淹的位置和水淹的程度，從而有針對性的對油田的開發(fā)方案進(jìn)行調(diào)整，保證油田綜采作業(yè)的效率和安全性。根據(jù)水淹層形成的原因，將油田的水淹層分為污水水淹層和邊底水水淹層[2]。

1）污水水淹層。污水水淹層是指將油井采出的水進(jìn)行油水分離后再把這部分水注入到油層內(nèi)而形成的水淹層。

2）邊底水水淹層。邊底水水淹層主要是由邊水或者底水趨油而形成的水淹層，由邊、底水形成地水淹層，能夠清晰的看出原始油層界面的上升。

在水淹層內(nèi)，由于大量水的注入，不斷地驅(qū)趕巖層內(nèi)原有的流體，因此在水淹層內(nèi)巖石的特性、潤滑性、地層壓力、油水的含油性等都會發(fā)生顯著的變化。通過對以上因素的監(jiān)測即可確定地下水淹層的區(qū)域和水淹層狀況，實現(xiàn)對水淹層的頂量識別，為油田的開采提供技術(shù)支撐。

2 自然電位基線偏移法

當(dāng)井下的油層被水淹層替代后，由于在存儲區(qū)域存在較為明顯的非均質(zhì)特性，其自然電位測井曲線會產(chǎn)生顯著的差異，這種差異性會隨著水淹狀態(tài)的變化而逐漸變化。在進(jìn)行注水的過程中由于加入水自身的礦度和地層水的礦度是不一樣的，因此注入水和地層水灰存在一定的濃度差，混合液的過濾吸附電動勢能[3]也會逐漸的發(fā)生變化，進(jìn)而使自然電位測井曲線產(chǎn)生明顯的差異性。而且根據(jù)研究注入水和地層水之間的礦化度差值和混合液的濃度差值成正比關(guān)系，差值越大自然電位測井曲線的變化就越大。

以礦度約為110 000×10-6的地層水為例，注入水是礦度為70 000×10-6的凈化礦井水，以井下泥巖的自然電位為測量基線，隨著礦井水的不斷注入，混合溶液的礦化度的差值慢慢的變小，此時混合溶液中的地層水電阻率會不斷的加大，自然電位基線的偏移慢慢變小。水淹的程度越大、時間越長，地層水和礦井水混合的越均勻，其礦化度近乎消失，此時測得的自然電位基線偏移量越小。因此利用自然電位基線偏移法能夠?qū)崿F(xiàn)對水淹程度、水淹時間的判斷。厚油層不同位置被水淹后自然電位的變化情況如下頁圖1 所示[4]。

3 電阻率值識別法

當(dāng)油層內(nèi)注入水后，油層內(nèi)的電化學(xué)特性會隨著注入水量的變化而變化。隨著油層內(nèi)注水量的不斷增加，會導(dǎo)致儲層中的水的含量以及礦化度不斷的發(fā)生變化，而且不同的水對溶液電阻率值的影響不同，若注入水為正常的淡水資源時，混合液的礦化度先增加，然后待純凈水和地層水充分融合后其發(fā)生離子交換反應(yīng)，離子交換反應(yīng)越深入，混合液的礦化度就越小。當(dāng)注入的水為污水時，由于污水中含有大量的鹽分，會導(dǎo)致注入水越多，混合液體的礦化度越大。

通過對電阻率和溶液礦化度關(guān)系的分析可知，當(dāng)?shù)V化度為1 時地層的電阻率會隨著混合液體含水飽和度的增加而逐漸降低。當(dāng)?shù)V化度為4 時，地層電阻率則會隨著混合液體含水飽和度的增加而先降低再增加，整體的變化過程呈“U”型[5]。

由于對油層注水一般均為污水，因此油氣儲層中的油氣會逐漸被注入的污水所驅(qū)趕，在混和部分溶液的含水飽和度會增加，而且隨著污水和油層中的束縛水發(fā)生離子交換，不斷地溶解地層中的鹽類[6]，會使混合液的電阻率逐步的減小，因此通過對地層中溶液的礦化度和電阻率的分析，即可確定區(qū)域內(nèi)水淹層的情況。電阻率測定結(jié)果如圖2 所示。

由圖2 可知，在2 224～2 253 m 的部分，所測定的電阻率約為16.9 Ω·m，電阻率曲線從上到下逐步的降低，直到電阻率為2 Ω·m，而且地層的滲透率越好，電阻率降低的幅度就越大，形成了一個具有內(nèi)凹形狀的電阻率曲線狀態(tài)，因此可以判斷在該區(qū)域存在了一個水淹層。

4 曲線重疊法識別水淹層

根據(jù)研究表明，在注水前儲層內(nèi)存儲的都是油品，其礦化度和電阻率均比較大，此時巖層的孔隙結(jié)構(gòu)也沒有發(fā)生變化，因此聲波曲線值相對較大，此時的聲波時差值值較小，孔隙度測井曲線和深電阻率測井曲線的重合度較高。當(dāng)往儲層內(nèi)加入水后，混合液的礦化度不斷變大，電阻率不斷變小，而巖層的孔隙結(jié)構(gòu)也由于注水的影響，其孔隙遭到了破壞，導(dǎo)致聲波時差值變大，孔隙度測井曲線和深電阻率測井曲線的重合度較差[7]。

水淹后的孔隙度測井曲線和深電阻率測井曲線變化特征如圖3 所示[8]。

為了更清晰地對水淹情況進(jìn)行研究，結(jié)合孔隙度測井曲線和深電阻率測井曲線，本文提出了一種新的判斷水淹層的計算方法[9]：

式中：a 為放大系數(shù)，取0.9；b 為優(yōu)化系數(shù)，根據(jù)井下地質(zhì)情況確定，一般取30 μs/ft；R1為巖層的電阻率；G為自然伽馬測井響應(yīng)值；D 為聲波時差測井響應(yīng)值。

對于井下儲油區(qū)域來說，注水越多，其電阻率越低，混合物中的泥沙含量就越低，其自然伽馬值就越低，而注水的增加會導(dǎo)致儲層的孔喉直徑加大，導(dǎo)致測定時的聲波時差增加，最終導(dǎo)致到了B 值的降低，因此可以先測定一個B 的基準(zhǔn)值，再根據(jù)B 值的變化情況來確定水淹層的范圍和水淹程度。

5 結(jié)論

為了提高水淹層識別的效率和精度，在對水淹層的形成原理和特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對自然電位基線偏移法、電阻率值識別法、曲線重疊法識別水淹層的原理和應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：

1）水淹層可分為污水水淹層和邊底水水淹層兩種；

2）注入水和地層水之間的礦化度差值和混合液的濃度差值成正比關(guān)系，差值越大自然電位測井曲線的變化就越大；

3）通過孔隙度測井曲線和深電阻率測井曲線的重合度，能夠?qū)崿F(xiàn)對水淹層范圍和狀態(tài)的快速識別。