畢業(yè)設(shè)計（論文）水淹層測井評價淺探

1、中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本課設(shè)計（論文）中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計水淹層測井評價淺探學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 資源勘查06-2 指導(dǎo)教師： 2010 年 6 月 4 日摘要對注水開發(fā)油田，如果某一油氣儲集層見到了注入水，則該層叫水淹層。本文通過對油層水淹后地層水礦化度、地層物性及巖石電阻率的分析，結(jié)合自然電位、微電極、聲波時差、自然伽馬等曲線的變化特征在測井響應(yīng)中的應(yīng)用對水淹層進行定性評價，應(yīng)用的主要方法有自然電位基線偏移法、徑向電阻率比值法、井間電阻率比值法及可動水分析法；通過建立混合液電阻率相對值評價模型對水淹層進行定量評價。關(guān)鍵詞: 水淹層；測井曲線；定性評價；定量評價abstra

2、ctof the water injection wells, if a hydrocarbon reservoir to see the injection of water, then the layer is called flooding layer. based on the reservoir after flooding of water salinity, formation properties and the analysis of rock resistivity, spontaneous potential curve combination, micro-electr

3、ode curve, acoustic curve, the natural gamma log response curve in the application of water flood level for qualitative evaluation of the potential application of methods of natural baseline offset, radial resistivity ratio method, hole resistivity ratio method and the mobile water analysis; through

4、 the establishment of the mixture relative resistivity evaluation model to flooding layer quantitatively.key words: flood level; well logs; qualitative evaluation; quantitative assessment目 錄前言1第一章 油層水淹對巖石物性及測井響應(yīng)的影響2第二章 注水對巖石電阻率的影響6第三章 水淹層測井資料定性評價方法 8第四章 水淹層測井資料定量評價方法14第五章 水淹層評價應(yīng)用案例 16結(jié)論20致謝21參考文獻222

5、3 前言我國是世界上陸相油田產(chǎn)油大國，陸上絕大部分油田采用注水開發(fā)。在我國的東部，大部分油田已相繼進入高含水階段和產(chǎn)量遞減期。在油田開發(fā)中后期，大量的油氣雖已被采出，但仍有相當(dāng)數(shù)量的剩余油氣以不同規(guī)模、不同形式、不規(guī)則地分布于水驅(qū)改造過的油藏中。從50年代以來，我國的測井工作人員針對水淹層的測井技術(shù)做出了一系列的研究探索。從巖石物理基礎(chǔ)實驗、水淹層測井方法到水淹層解釋模型研究；從利用測井曲線定性判斷水淹層，到定量求取剩余油飽和度、含水率，判斷水淹級別；從單井水淹層解釋到多井剩余油分布；從二維到三維，甚至是加上時間維的四維解釋。在水淹層測井系列里，電法測井占有相當(dāng)重要的位置，而且求取含油飽和度幾

6、乎都是用電阻率曲線。20多年來，我國測井工作者圍繞水驅(qū)巖石物理基礎(chǔ)實驗、水淹層測井方法、測井系列以及水淹層測井解釋等方面做了大量的研究工作。在水淹層測井解釋方面，各油田先后經(jīng)歷了從定性評價，半定性評價到定量評價的發(fā)展過程，已形成了一套基于常規(guī)測井資料定性判別水淹層、定量求剩余油飽和度與含水率、綜合判別水淹級別的解釋方法。有自然電位偏移法，自然電位與電阻率曲線對比分析法，徑向電阻率比較法和可動流體法等，在一些特定條件下利用激發(fā)極化電位、相位介電、劃分水淹層級別，而且還可以而且還可以確定產(chǎn)層水驅(qū)采收率，評估水驅(qū)油田開發(fā)效益，為油田增產(chǎn)挖潛提供科學(xué)依據(jù)。測井技術(shù)是油氣勘探開發(fā)中發(fā)現(xiàn)、識別、評價油氣層

7、的重要技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，測井新技術(shù)的方法越來越多，解決地質(zhì)、聲波、中子伽馬等測井曲線的異常，也可以判別水淹層。進入90年代，中國水驅(qū)油田測井有了許多新進展，集中體現(xiàn)在用三飽和度確定水淹層含水率及水驅(qū)采收率兩方面。針對油田開發(fā)的需要，應(yīng)學(xué)習(xí)規(guī)范各類油藏的水淹層探測系列，發(fā)展新的水淹層探測和評價技術(shù)，完善水淹層解釋方法。本文就從判別水淹層的多種評價方法對水淹層進行進一步了解及分析。第一章 油層水淹對巖石物性及測井響應(yīng)的影響為了提高采收率，延長油田開發(fā)的穩(wěn)定期，我國多數(shù)油田，一般都采用早期注水開發(fā)方式。對注水開發(fā)油田，如果某一油氣儲集層見到了注入水，則該層叫水淹層。儲層水淹后，巖石物性及測井

8、響應(yīng)要發(fā)生相應(yīng)的變化。1. 油層水淹對巖石物性的影響1.1 注水對地層水礦化度的影響地層水礦化度是利用測井資料確定含油飽和度的基礎(chǔ)。在油層水淹過程中，由于注入水礦化度與原始地層水礦化度的差異，地層水礦化度發(fā)生十分復(fù)雜的變化。在注入淡水的情況下，注入水推進過程中將發(fā)生物理作用：高礦化度的原始地層水中的離子向低礦化度的注入水遷移，即發(fā)生離子擴散運動。因此，混合水溶液的礦化度將低于原始地層水礦化度，而且，隨著注入水的增加，油層水洗程度增強，混合水溶液的礦化度也不斷降低。污水回注時，變化更為復(fù)雜?？偟恼f來，產(chǎn)層見水后，地層水礦化度也發(fā)生變化，驅(qū)替前緣高，遠離前緣低。在驅(qū)替前緣附近，礦化水在水淹初期含有

9、大量的溶解氣并帶有油膜，隨著驅(qū)替前緣推進，水的礦化度降低。地層受到強水沖后，水的礦化度很低。1.2 注水對巖石孔隙度、滲透率的影響油田長期注水，地層受到連續(xù)不斷地沖洗，會導(dǎo)致巖石孔、滲等參數(shù)不同程度的變化。在砂泥巖剖面中，水淹層巖石孔隙度的變化與水洗程度有關(guān)。弱水洗區(qū)，粘士受注入水浸泡發(fā)生膨脹，孔喉變窄，孔徑縮小，孔隙度和滲透率都會降低；強水洗區(qū)，粘士被水沖洗，泥質(zhì)含量降低，孔喉增大，孔隙度和滲透率都將提高。1.3 潤濕性的變化巖石的潤濕性由巖石的孔隙結(jié)構(gòu)所決定，并由巖石的吸水能力表現(xiàn)出來。油層水淹后，巖心的吸水能力要比未水淹巖心的吸水能力強，特別是被強水洗的巖心，其吸水量可達到孔隙體積的17

10、44%。油層水淹后，由于巖石結(jié)構(gòu)的變化，使巖石的潤濕性向著強親水方向改變。1.4 驅(qū)油效率的變化驅(qū)油效率主要取決于巖石的孔隙結(jié)構(gòu)和潤濕性及注水量。經(jīng)過長期注水后，油層巖石表面比較干凈，孔喉的粘土明顯減少，大孔隙比例增多，孔隙連通性變好，滲透率增高，巖石潤濕性轉(zhuǎn)化為親水性，所以，注入水的驅(qū)油效率也隨之增大。2. 油層水淹對測井響應(yīng)的影響2.1自然電位測井曲線由于油層內(nèi)部的非均質(zhì)性，大多數(shù)水淹層都具有局部先水淹的特點，并引起自然電位基線偏移，基線偏移的主要原因在于油層被淡水水淹以后，原始地層水礦化度受到局部淡化所致?；€偏移主要有三種情況：一是上基線偏移（主要為反韻律油層）；另一種是下基線偏移（主

11、要為正韻律油層）；第三種是階梯狀基線偏移（主要為復(fù)合韻律油層）。在油田注淡水開發(fā)的初中期，自然電位異常幅度變大；被淡水強水淹后，自然電位異常幅度逐漸減小，甚至由負異常逐漸變?yōu)檎惓?，主要原因是：原始地層水礦化度受到淡化，淡化程度越高，正異常越明顯。污水水淹層自然電位基線沒有明顯偏移現(xiàn)象，自然電位負異常隨著地層水礦化度的降低而減小。2.2 微電極測井響應(yīng)特征通常情況下，微梯度電極系的探測深度約4cm，受泥餅影響較大；微電位電極系的探測深度約10cm，受泥餅影響相對較小。因而在滲透性砂巖處出現(xiàn)明顯的正幅度差(微電位視電阻率大于微梯度的)，且隨巖石粒度變粗，含油性增大，正幅度差也隨之增大。在注水開發(fā)

12、中，注入水進入油層后，使水淹層的地層壓力明顯高于原始地層壓力，故在新鉆的井中，水淹層處的泥漿濾液侵入淺、泥餅薄，微電極測井曲線受泥餅影響明顯減小，受沖洗帶影響增大，因而在水淹層處微電極測井曲線幅度及幅度差相對變小。但在某些油田的強淡水水淹層處，特別是在泥餅很薄乃至無泥餅處，微電極極板直接接觸井壁情況下，微電極曲線幅度有明顯增高趨勢。這些特征往往是某些油田定性識別水淹層或水淹部位的重要依據(jù)。2.3 自然伽馬測井響應(yīng)特征實際觀察到，油層水淹后，有些油田的gr測井值降低，另一些油田的gr卻增高。水淹層gr測井值降低，是因為注入水水洗油層時，油層中的粘土礦物和泥質(zhì)成分被注人水溶解和沖走，使粘土和泥質(zhì)含

13、量降低，因而使gr測井值降低，如圖1-1所示。某些油田在注水開發(fā)中，注入水可能溶解油層中某些放射性鹽類。溶解于水中的鈾離子被氫氧化鐵吸附，且與鈣鹽一起沉淀。不溶于水的放射性重晶石微晶以懸浮物的形式，在水驅(qū)油的動態(tài)條件下被膠體溶液帶走，通過滲透性儲集層，最后沉淀在已射孔(或尚未射開)井段的套管周圍，形成放射性積垢。因此，在水淹層處，可能形成自然伽馬高的gr值和自然伽馬能譜測井鈾曲線異常。 圖1-1 淡水水淹層的典型測井圖2.4油層水淹的聲波時差變化特征 在一般情況下，油層和水淹層的聲波時差值差別不大，但在某些孔隙度、滲透率較高的區(qū)域或?qū)佣危蛯颖凰秃?，聲波時差增大，造成這一現(xiàn)象的原因主要有兩個

14、，一是油層粘土成分中的蒙脫石含量較高，由于油層水淹蒙脫石遇水膨脹，或強水淹粘土成分被沖洗掉，巖石孔隙度結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使總孔隙度增大（有效孔隙度相對減小），就使得水淹層的聲波時差比油層的聲波時差大。二是由于長期注水開發(fā)，使得那些呈離散狀附著在砂巖顆粒表面，或占據(jù)粒間孔隙中的粘土礦物和泥質(zhì)成分被注入水溶解或沖掉，使孔隙喉道半徑增大，從而造成水淹層的聲波時差比未水淹油層的聲波時差增大。第二章 注水對巖石電阻率的影響1、水淹層類型的劃分1.1注入水的類型巖石電阻率是反映儲層流體性質(zhì)的重要參數(shù)。油層水淹后，儲層電性特征隨著地層流體性質(zhì)、儲層物性的變化而發(fā)生變化。要準(zhǔn)確確定油層的水淹層位和水淹程度，必須首

15、先了解水淹層的電阻率變化特征。按注入水與油層原生水電阻率的相對關(guān)系，可將注入水分為淡水(10)、地層水(15)和污水(510)等三種類型。其中，和分別為注入水與原生水電阻率。電阻率不同的注入水，在不同的注水開發(fā)期產(chǎn)生的水淹層電阻率變化是不同的。利用archie公式可以對水淹層電阻率的變化進行分析，現(xiàn)討論如下。 = (2-1)式中：和分別為水淹層的含水飽和度和孔隙度；,分別為水淹層的混合地層水電阻率及水淹層電阻率。1.2水淹層的類型 由archie公式可知，在儲集層其他性質(zhì)變化不明顯情況下，水淹層的電阻率取決于混合地層水電阻率和含水飽和度。根據(jù)注入水與地層水性質(zhì)的關(guān)系，可以分為以下三種情況。 對

16、于類型水淹層，如邊水或底水等地層水類型水淹層，油層水淹后，由于含水飽和度增加，由式(2-1)可知，水淹層電阻率將比未水淹的油層電阻率變低，水淹程度越高，水淹層電阻率越低。因而，可通過電阻率更可靠地評價水淹層。對于類型水淹層，如注入水為淡水的水淹層，情況就較為復(fù)雜。由公式可知，將使水淹層電阻率增大，而含水飽和度的增加又使水淹層電阻率減小，結(jié)果使得水淹層電阻率可能不變，這由混合液電阻率和地層水淹程度綜合決定。 在注淡水開發(fā)油田過程中，隨著水淹程度的增大，一方面油層的含油飽和度不斷下降，含水飽和度不斷增加，產(chǎn)水率不斷上升，直到油層完全產(chǎn)水；另一方面，注入的淡水不斷溶解地層中的鹽類，并與油層中的束縛水

17、進行離子交換。盡管注入水的礦化度有一定的增加，但整個儲集層中混合液地層水的礦化度卻不斷下降，即所謂地層水被“淡化”，混合液電阻率不斷增高，直到混合地層水礦化度與注入水礦化度接近，整個離子交換趨于動態(tài)平衡。因此，在油層水淹初期，隨著具有一定導(dǎo)電性的淡水進入油層，油層含水飽和度增加，電阻率呈明顯下降的趨勢。當(dāng)油層水淹到一定程度時，由于淡化作用，混合地層水礦化度下降，它對電阻率的影響程度超過含水飽和度增加對電阻率的影響時，水淹油層的電阻率便會增加，且隨著注入淡水的不斷增加，混合液電阻率不斷上升，水淹油層的電阻率將隨之迅速增大。其上升幅度主要取決于注入水的礦化度(或電阻率)和注入水水量。注入水的含鹽量

18、越低或電阻率越高，則強水淹油層的電阻率越高，往往接近甚至明顯超過油層的電阻率，這樣給水淹層的測井評價造成很大困難。應(yīng)用電阻率測井資料識別地層水型的水淹層比較容易，但識別淡水和污水型的水淹層比較困難。根據(jù)實驗分折，當(dāng)注入水與地層水電阻率的比值2.4時，從電阻率曲線上就很難將油層和水淹層分開；而當(dāng)； =0干層=0；=0水層= =1=0水淹層； 5、自然電位與電阻率曲線對應(yīng)分析法在水淹層，油被水驅(qū)后，在水淹部位增加了產(chǎn)層的導(dǎo)電性，使產(chǎn)層的電阻率降低。產(chǎn)層的巖性、物性較均勻時，水淹部位的電阻率降低和自然電位相應(yīng)增大。這種變化不僅與含油性有關(guān)，還與地下水礦化度有關(guān)，礦化度越高，自然電位與電阻率曲線形態(tài)的

19、不對稱現(xiàn)象越明顯。一般中、高礦化度的邊水水淹層都具有這種曲線形態(tài)不對稱特征，因此，這一特征可作為識別中、高礦化度邊水水淹的有效方法。淡水水淹層做上述分析時要特別小心。圖3-5出的是水淹層電性對應(yīng)性分析的實例，可以看出，8、9、10三層上顯示的不對稱，由此可以推斷邊水水淹情況。 圖3-5 sp與電阻率對應(yīng)性分析實例6、沖洗帶電阻率法大量實際資料表明，在產(chǎn)層的巖性、物性相近似的條件下，由于含油性的差別，造成沖洗帶電阻率不同，油層的沖洗帶電阻率較高，水層的沖洗帶電阻率較低。研究水淹區(qū)大直徑取心資料和試油驗證得知：在巖性較粗、滲透性好、油層沖刷嚴(yán)重、剩余油飽和度低時，水洗層的沖洗帶電阻率有明顯的變化。

20、第四章 水淹層的定量評價方法對水淹層進行定量評價，主要是揭示產(chǎn)層的剩余油飽和度，進而評價油層是否水淹及水淹程度。以下運用混合液電阻率相對值評價法對水淹層進行定量評價。 1. 水淹層級別的劃分 1.1 根據(jù)驅(qū)油效率劃分油層水淹級別式中：水淹油層的當(dāng)前含水飽和度；水淹油層的原始束縛水飽和度；（-）-表示進入油層的注入水飽和度； （1-）-表示油層的原始含油飽和度。 因此，的大小反映了油層水淹的強度。據(jù)驅(qū)油效率可將水淹層劃分三個級別：弱水淹35%；中水淹35%55%；強水淹55%。 由于和一般是根據(jù)電阻率、孔隙度和自然電位測井信息計算的，因而綜合了這些測井信息對水淹層的反映，是定量評價油層水淹級別比

21、較可靠的參數(shù)。 1.2 根據(jù)產(chǎn)水率劃分油層水淹級別采用原中國石油天然氣總公司的標(biāo)準(zhǔn)，按產(chǎn)水率fw劃分水淹級別，一般劃分為四級：未淹（油層）10%；弱水淹10%40%；中水淹40%80%；強水淹80%。面對全國一些大的油田進入開發(fā)的后期，含水比較高的實際情況，原石油天然氣總公司頒發(fā)過有關(guān)文件，要求細劃水淹層解釋級別，具體要求是：根據(jù)把油層水淹層后的級別劃分為六級：油層10%；弱水淹10%40%；中水淹40%60%；較強水淹60%80%；強水淹80%90%;特強水淹90%。2. 定量判別的方法2.1 建立混合液電阻率相對值評價模型2.1.1 混合液電阻率相對值的求取 油層被水淹后，地層水性質(zhì)發(fā)生了

22、變化，因此求準(zhǔn)混合液電阻率是常規(guī)水淹層解釋的關(guān)鍵。通常根據(jù)校正后的自然電位來確定混合液電阻率，但在調(diào)整區(qū)塊內(nèi)卻難以實現(xiàn)。因此，在建立常規(guī)水淹層評價模型時，根據(jù)試油、取心等統(tǒng)計資料，建立了混合液電阻率相對值與電阻率相對值及孔隙度的關(guān)系圖版，利用ariche公式求取地層含水飽和度。在此基礎(chǔ)，建立一套利用進行水淹層定量評價的方法。2.1.2 利用激發(fā)極化電位測井求取混合液電阻率利用激發(fā)極化電位測井資料，能夠準(zhǔn)確地求取地層水電阻率和陽離子交換量。根據(jù)激發(fā)極化電位測井資料及處理結(jié)果，并結(jié)合地區(qū)實際情況，制作求取混合液電阻率的解釋圖版和評價模型。圖4-1所示為極化率相對值、孔隙度與混合液電阻率關(guān)系圖版，由

23、此可得到相應(yīng)的評價模型，根據(jù)極化率相對值和孔隙度，求取地層混合液電阻率，再利用ariche公式得到地層含水飽和度，實現(xiàn)對水淹層的綜合評價。 圖4-1 ，極化率差比值與的關(guān)系第五章 水淹層評價應(yīng)用案例1. 利用自然電位泥巖基線偏移判斷水淹層 圖5-1 長慶油田a2井如圖為長慶油田a2井。a2井2048-2060米井段的自然電位泥巖基線發(fā)生偏移，從圖上可看出自然電位負異常隨深度增大而變大，在水淹層處泥巖基線要小于水淹層頂?shù)椎哪鄮r基線，表明此處受到注水浸泡，使該處的礦化度降低，才導(dǎo)致泥巖電位電勢變小。 2. 利用電阻率變化判斷水淹層 圖5-2 小集油田官979斷塊圖5-2 小集油田官979斷塊如圖5

24、-2所示：圖中的小5-3-3、小6-0、小6-0-1井都屬于小集油田官979斷塊（該斷塊為注淡水開發(fā)的）。小5-3-3，89年井，水淹初期；小6-0，84年井，未水淹；小6-0-1，96年井，水淹中后期。從對比圖上看，小5-3-3與小6-0比較，電阻率降低，而小6-0-1井的電性升高。 3. 利用可動水分析法判斷水淹層圖5-3 大港油田棗1281斷塊圖5-3是用該方法判斷水淹層的一個實例。第19層，厚度10.6米，其上部4.6米，含水飽和度與束縛水飽和度基本重迭，無可動水；下部6.0米，含水飽和度介于束縛水飽和度與沖洗帶飽和度之間，說明可動水與可動油并存，因此該層上部應(yīng)為油層，下部應(yīng)為油水同層

25、。第18層，厚度9.6米，含水飽和度介于束縛水飽和度與沖洗帶飽和度之間，說明可動水和可動油并存，全層水淹。4. 利用沖洗帶電阻率判斷水淹層圖5-4 孤東油田七區(qū)a1井圖5-4中的a1井2138.22147.0m，為非均質(zhì)油層,油層頂部1.6米水洗部分,巖性粗,滲透率高,驅(qū)動水沿頂部大孔道舌進。巖心觀察，砂巖顆粒顯本色，手搓無油污，不粘手，為含油跡級別。微電極幅度下降，說明沖刷嚴(yán)重，水洗程度高。其底部，巖性細，滲透率較低，巖心觀察，水淹不明顯。說明水洗層除具有一般水淹層的顯示特征外，還具有沖洗帶電阻率降低的特殊顯示。結(jié)論測井技術(shù)是識別和評價水淹層的重要手段。文中的各種評價方法都有其特定的適用范圍

26、，面對復(fù)雜的地質(zhì)條件，有時需要對多種測井方法、資料共同分析才能得到正確的結(jié)論。所以，實際中應(yīng)具體問題具體分析，選擇合適的評價水淹層方法是十分重要的。油層水淹后造成多種測井信息的變化，可利用自然電位基線偏移、聲波時差增大、油層gr測井值變化等響應(yīng)特征來初步判別水淹層。對于類水淹層，sp曲線有明顯的幅度變化和基線偏移，可以以sp曲線為主對地層水淹情況作定性判斷。對于類水淹層，sp曲線反應(yīng)不明顯，但深、中、淺視電阻率曲線卻有明顯反映，可以以視電阻率曲線為主對地層水淹情況作定性判斷。對于類水淹層，深、中、淺視電阻率和sp曲線均有清楚的反映，可綜合視電阻率和sp曲線對水淹層進行判斷。此外，常規(guī)測井方法中聲波時差、自然伽馬、人工電位以及微電極等測井曲線，對油層水淹情況也常常有較明顯的反映，可配合視電阻率和sp曲線對水淹層進行綜合判斷。由于對水淹層的認識是一個不斷深化的過