夏宏泉, 呂斯端, 文曉峰

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西南石油大學(xué), 四川 成都 610500; 2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部, 陜西 西安 710200)

0 引 言

鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長(zhǎng)組致密油儲(chǔ)層泥漿侵入嚴(yán)重,使得測(cè)井視電阻率偏離地層真電阻率,必須對(duì)泥漿侵入的影響進(jìn)行校正[1]。本文以斯倫貝謝公司AIT陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率曲線校正為例進(jìn)行研究分析。陣列感應(yīng)測(cè)井常規(guī)迭代反演法要達(dá)到某一精度所需的迭代次數(shù)可能很多,降低了數(shù)據(jù)處理效率[2-3]。本文提出了一種快速的陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率校正方法。首先分析泥漿侵入對(duì)陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率測(cè)井響應(yīng)的影響機(jī)理,然后對(duì)陣列感應(yīng)測(cè)井視電阻率進(jìn)行泥漿侵入校正以求得地層真電阻率,推導(dǎo)校正公式模型,并利用校正后的深電阻率曲線計(jì)算地層含水飽和度,與實(shí)測(cè)含水飽和度進(jìn)行對(duì)比,以檢驗(yàn)其校正的合理性,同時(shí)計(jì)算出泥漿侵入深度,為后續(xù)射孔作業(yè)提供射孔深度依據(jù)。

1 工區(qū)測(cè)井概況及AIT響應(yīng)特征分析

1.1 測(cè)井概況

鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長(zhǎng)組地層標(biāo)準(zhǔn)段為低孔隙度低滲透率致密油儲(chǔ)層,測(cè)井裝備一般需采用高精度的EILog、PEX、LOGIQ、ECLIPS-5700、MAXIS-500等系列[4]。該區(qū)致密油儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)面臨3大難題。①有效儲(chǔ)層劃分困難:隴東地區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層巖性和孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層間的測(cè)井響應(yīng)差異小、特征不明顯,有效儲(chǔ)層劃分困難。②油水層識(shí)別困難:該區(qū)延長(zhǎng)組油水分異不明顯,油水同層現(xiàn)象普遍,束縛水飽和度高,并且鉆井液深侵入改變了井筒附近的流體性質(zhì),造成油層與水層的測(cè)井響應(yīng)特征差異小、對(duì)比度低,對(duì)油水層的識(shí)別帶來困難。③儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算精度低:該區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層的非均質(zhì)性導(dǎo)致測(cè)井響應(yīng)復(fù)雜,非阿爾奇現(xiàn)象普遍,傳統(tǒng)的均值測(cè)井響應(yīng)體積模型適應(yīng)性差,儲(chǔ)層參數(shù)定量解釋精度低。

1.2 AIT響應(yīng)特征分析

AIT陣列感應(yīng)測(cè)井具有分辨率高、探測(cè)深度大、直觀顯示泥漿侵入等特點(diǎn)[5-6],各測(cè)井曲線探測(cè)深度如表1所示。

表1 AIT電阻率測(cè)井探測(cè)深度

隴東地區(qū)鉆井一般采用淡水泥漿,而地層水礦化度高,所以,油層電導(dǎo)率<泥漿電導(dǎo)率<水層電導(dǎo)率。根據(jù)電阻并聯(lián)原理可知,油層的深陣列感應(yīng)測(cè)井視電阻率AT90小于Rt,而水層的深陣列感應(yīng)測(cè)井視電阻率AT90大于Rt。油層深陣列感應(yīng)測(cè)井視電阻率未作泥漿侵入校正將導(dǎo)致計(jì)算出的含水飽和度偏大;水層深陣列感應(yīng)測(cè)井視電阻率未作泥漿侵入校正將導(dǎo)致計(jì)算出的含水飽和度偏小。

2 陣列感應(yīng)測(cè)井的泥漿侵入影響校正

2.1 泥漿徑向侵入地層分帶模型

陣列感應(yīng)測(cè)井儀器縱向分辨率約為0.6 m,當(dāng)層厚低于0.6 m時(shí),識(shí)別薄油氣層誤差較大。另外,工區(qū)中大部分井段并未出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)U(kuò)徑的情況,因此,可以忽略井眼擴(kuò)徑對(duì)淺探測(cè)電阻率曲線的影響。

為更加直觀地還原泥漿侵入過程,可將陣列感應(yīng)測(cè)井徑向探測(cè)地層分為井筒泥漿、沖洗帶、侵入帶和原狀地層4個(gè)部分。

陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)量的地層視電導(dǎo)率為[7]

(1)

式中,σa為地層視電導(dǎo)率,S/m;gr,z為陣列感應(yīng)測(cè)井微分幾何因子,S/m;σr,z為地層微分電導(dǎo)率,S/m;r為徑向深度,m;z為縱向高度,m。

在各部分電導(dǎo)率相對(duì)穩(wěn)定的情況下,那么陣列感應(yīng)測(cè)井測(cè)量的地層視電導(dǎo)率滿足式(2)

(2)

式中:σm為泥漿電導(dǎo)率,S/m;σxo為沖洗帶地層電導(dǎo)率,S/m;σi為侵入帶地層電導(dǎo)率,S/m;σt為原狀地層電導(dǎo)率,S/m;r0為井筒半徑,m;r1為沖洗帶半徑,m;r2為侵入帶半徑,m。

Gxo+Gi+Gt=1

(3)

2.2 校正方法推導(dǎo)

由式(2)和式(3)可以看出,不同探測(cè)深度的陣列感應(yīng)測(cè)井電導(dǎo)率通過σxo、σi、σt加權(quán)得到,但是幾何因子并不相同,可以得到?jīng)_洗帶、侵入帶及原狀地層視電導(dǎo)率表達(dá)式為

(4)

(5)

(6)

式中,AT20、AT60和AT90分別為淺、中、深陣列感應(yīng)測(cè)井視電阻率。欲通過式(4)～式(6)解出σxo、σi和σt,必須要知道不同探測(cè)深度條件下的陣列感應(yīng)測(cè)井幾何因子,即需要求得陣列感應(yīng)測(cè)井徑向微分幾何因子。gr與陣列感應(yīng)測(cè)井儀器參數(shù)關(guān)系密切,計(jì)算方法[9-10]為

(7)

(8)

將幾何因子G沿徑向積分,可以得到不同探測(cè)深度條件下的地層電導(dǎo)率徑向積分幾何因子(見圖1)。

圖1 不同探測(cè)深度地層電導(dǎo)率積分幾何因子

由圖1可以得到,AT20、AT60和AT90相對(duì)應(yīng)的地層電導(dǎo)率幾何因子Gxo、Gi和Gt(見表2)。

表2 不同探測(cè)深度的地層電導(dǎo)率幾何因子

代入數(shù)據(jù),聯(lián)立式(4)、式(5)和式(6)可得

(9)

(10)

利用Rt=1/σt、Rxo=1/σxo即可求解地層真電阻率和沖洗帶電阻率。

根據(jù)陣列感應(yīng)測(cè)井儀器的徑向幾何因子理論,可以推導(dǎo)出計(jì)算泥漿侵入帶直徑Di的公式[11]為

(11)

(12)

(13)

式中,σm為泥漿電導(dǎo)率,S/m;n為徑向分辨率(探測(cè)深度)種類數(shù),AIT陣列感應(yīng)測(cè)井儀器n取5;xi為儀器徑向探測(cè)深度,分別取10、20、30、60和90 in*非法定計(jì)量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同,在求系數(shù)C、D時(shí),yi應(yīng)取20、60或者90 in徑向探測(cè)深度所對(duì)應(yīng)的徑向積分幾何因子。將式(9)、式(10)、式(12)和式(13)代入式(11)即可求出泥漿侵入深度。

表3為該方法計(jì)算的Rt和Di值與斯倫貝謝公司雙感應(yīng)-八側(cè)向組合測(cè)井的泥漿侵入影響校正圖版讀出的Rt和Di的相對(duì)誤差統(tǒng)計(jì)。

從表3可以看出,深度為1 987.5 m和1 989.5 m時(shí),AT20/AT90值和AT60/AT90值差距很小,用陣列感應(yīng)測(cè)井幾何因子法計(jì)算的泥漿侵入深度與圖版讀值誤差很大,說明AT20、AT60、AT90差異不大時(shí)此方法計(jì)算侵入深度效果不好。因此,當(dāng)AT20、AT60、AT90差異明顯時(shí),陣列感應(yīng)測(cè)井幾何因子法與傳統(tǒng)校正圖版法來獲取地層真電阻率和侵入深度,兩者的結(jié)果比較接近,能達(dá)到地質(zhì)和工程應(yīng)用的精度要求。

表3 Y井計(jì)算的Rt和Di與傳統(tǒng)校正圖版讀出的Rt和Di的相對(duì)誤差表

3 應(yīng)用實(shí)例分析

鄂爾多斯盆地致密油儲(chǔ)層泥漿侵入嚴(yán)重,具體表現(xiàn)在油層出現(xiàn)泥漿低侵入特征,陣列感應(yīng)測(cè)井曲線AT10、AT20具有幅度差,而AT30、AT60、AT90基本上重合,表明泥漿侵入深度至少達(dá)到了20 in,圖2為Z258井1 835～1 875 m井段陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率曲線泥漿侵入校正前的解釋結(jié)論。水層AIT曲線特征差異較明顯,出現(xiàn)泥漿高侵入特征,陣列感應(yīng)測(cè)井曲線AT10、AT20、AT30具有幅度差,而AT60、AT90基本上重合,表明泥漿侵入深度至少達(dá)到了30 in。

基于上述方法,編制處理程序校正了工區(qū)多口井的陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率曲線,輸出了校正后地層真電阻率曲線Rt、校正后的含水飽和度曲線Swc及泥漿侵入深度Di曲線。校正后的電阻率所計(jì)算的含水飽和度與密閉取心實(shí)測(cè)含水飽和度的對(duì)比見表4。

表4 2口井校正前后含水飽和度與實(shí)測(cè)含水飽和度誤差

圖2 Z258井1 835～1 875 m段泥漿侵入校正前解釋成果圖

圖3 Z258井1 835～1 875 m段油層陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率曲線泥漿侵入校正后的成果圖*非法定計(jì)量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同

圖3為Z258井1 835～1 875 m井段陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率曲線校正成果圖。其長(zhǎng)8段1 838.8～1 856.6 m是巖性為粉-細(xì)砂巖的油層,儲(chǔ)層物性好,泥漿低侵明顯,校正后地層真電阻率相比校正前平均增大24.5%,含水飽和度相對(duì)校正前平均降低6.2%,符合油層電性特征,且計(jì)算出泥漿侵入最大深度為44 in,可以為射孔槍彈的選取提供依據(jù)。

4 結(jié) 論

(1) 隴東地區(qū)延長(zhǎng)組致密油泥漿侵入嚴(yán)重,同一層段不同分辨率的陣列感應(yīng)測(cè)井視電阻率曲線分異明顯,油層和水層分別具有泥漿低侵入和高侵入特征,深陣列感應(yīng)測(cè)井視電阻率偏離地層真電阻率。

(2) 陣列感應(yīng)測(cè)井幾何因子法在不同探測(cè)深度的陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率曲線具有明顯差異的條件下,適應(yīng)性最好,校正效果最佳。

(3) 利用陣列感應(yīng)測(cè)井幾何因子法校正后泥漿侵入校正后的地層真電阻率符合儲(chǔ)層電性特征,油層校正后電阻率明顯增大,水層校正后電阻率有一定程度的降低。求得的泥漿侵入深度與斯倫貝謝公司泥漿低侵入電阻率校正圖版所讀出的值較接近,滿足工程應(yīng)用要求,可為后續(xù)的射孔作業(yè)提供依據(jù)。

(4) 利用校正后陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率計(jì)算的含水飽和度與密閉取心實(shí)測(cè)的含水飽和度絕對(duì)誤差較小,飽和度計(jì)算精度明顯提高,同時(shí)所計(jì)算的泥漿侵入深度可為后續(xù)的射孔槍彈選擇提供重要的參考。

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