時新磊

(中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津 300459)

0 引 言

油田綜合調(diào)整的關(guān)鍵因素在于明確剩余油所在的位置及空間分布規(guī)律,渤海大部分油田為多期河道疊置的復雜河流相油田,沉積相的微小差異使儲層的非均質(zhì)性進一步加強,地下剩余油的分布復雜[1-3]。目前,渤海已開發(fā)油田剩余油飽和度的確定主要依靠油藏數(shù)值模擬和RPM-C/O(Reservoir Performance Monitor-Carbon/Oxygen)剩余油飽和度測井2種手段,但油藏數(shù)值模擬確定剩余油飽和度的結(jié)果是半定量的,給綜合調(diào)整方案帶來一定的風險,而RPM-C/O過套管剩余油飽和度測井能夠定量計算井筒周圍的剩余油飽和度分布,2種手段相結(jié)合,會達到理想的效果。

RPM儲層動態(tài)監(jiān)測儀是Baker Atlas公司一種新型小直徑(1.7 in*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同)、高性能、多功能脈沖中子能譜儀。鑒于渤海油田普遍具有較低地層水礦化度的特性,RPM測量主要使用脈沖中子能譜(C/O)測量和脈沖中子俘獲(PNC)測量2種模式,其中RPM-C/O測量模式用來確定地層剩余油飽和度,利用RPM-PNC測量模式中的套管自然伽馬曲線進行深度校正。RPM-C/O主要測量非彈性散射模式下的碳氧比、鈣硅比或俘獲模式下的硅鈣比曲線,其中利用碳氧比曲線進行剩余油飽和度的計算,鈣硅比或硅鈣比曲線來判別巖性[4-5]。RPM儲層飽和度測井儀由于其內(nèi)徑小、精度高且可以過套管或油管測量等優(yōu)點在海上油田具有較好的使用效果。

RPM-C/O測井資料在渤海油田實際資料處理過程中,主要存在問題:①渤海油田所有開發(fā)井均以斜井為主,生產(chǎn)井管柱多為多層分采管柱,管柱結(jié)構(gòu)復雜,碳氧比測井過程中受環(huán)空流體(油套環(huán)空、油篩環(huán)空、篩套環(huán)空)中的“死油”影響嚴重,剩余油飽和度解釋結(jié)果常常存在較大的誤差;②目前服務(wù)市場尚無通用的商業(yè)碳氧比測井解釋軟件,各服務(wù)廠商使用各自的配套解釋軟件,制約了碳氧比測井技術(shù)與油藏及常規(guī)測井解釋的有效結(jié)合,給地質(zhì)油藏研究帶來不便。因此,建立適合渤海油田的RPM-C/O測井解釋方法,開發(fā)具有知識產(chǎn)權(quán)的解釋軟件對油田開發(fā)后期具有重要的指導意義。

本文基于渤海油田現(xiàn)有RPM-C/O測井資料,分析了受環(huán)空流體影響的碳氧比測井曲線響應(yīng)特征及影響因素,選取具有代表性的標準層,基于線性內(nèi)插算法,提出了環(huán)空流體校正方法,建立了復雜管柱環(huán)境下RPM-C/O剩余油飽和度解釋模型,開發(fā)了適合渤海油田的RPM-C/O測井解釋軟件,通過實例分析,應(yīng)用效果較好。

1 碳氧比環(huán)空流體“飄移”校正

1.1 碳氧比環(huán)空流體“飄移”現(xiàn)象

渤海油田劃分層系早期是依據(jù)儲層物性、流體性質(zhì)等特征把生產(chǎn)層位分為多個防砂段,且每個防砂段分別利用滑套控制來達到分層系開采的目的。由于管柱的多層結(jié)構(gòu),在各防砂段內(nèi)滑套上方至滑套頂部封隔器之間會形成一個封閉空間(見圖1中第5曲線道中紅色區(qū)域),該油套環(huán)形空間在油井投產(chǎn)后往往會累積較多的輕質(zhì)相流體(油)。在關(guān)井進行RPM-C/O測井時,油套環(huán)空中滑套位置上下方會形成一個靜止的油水界面分異現(xiàn)象。而對于多層復雜管柱環(huán)境下RPM-C/O測量往往是在油管內(nèi)測量,此時環(huán)形空間累積的油對碳氧比測量的貢獻值遠遠大于地層中的油對碳氧比測量的貢獻值,在碳氧比測井曲線上表現(xiàn)為碳氧比值異常高值,這種現(xiàn)象稱為碳氧比環(huán)空流體“漂移”(見圖1)。

圖1 環(huán)空“飄移”現(xiàn)象示意圖

1.2 基于線性內(nèi)插法碳氧比環(huán)空流體“漂移”校正

碳氧比環(huán)空流體“飄移”校正的研究思路是尋找?guī)r性、物性相似而受井眼影響不同的標志層(受碳氧比環(huán)空流體影響和不受碳氧比環(huán)空流體影響的純泥巖段或純水層段),確定碳氧比環(huán)空“飄移”校正量,根據(jù)校正量采用線性內(nèi)插的方法對整個“飄移”段進行校正。

通過分析渤海油田現(xiàn)有100余口RPM-C/O碳氧比測井資料可知,碳氧比測井曲線受環(huán)空流體影響主要分為3類(見圖2),各類情況中黑色曲線均代表實測碳氧比曲線,紅色曲線代表校正后的碳氧比曲線。圖2中第3類情況所代表曲線均位于油套環(huán)空段碳氧比測井值,根據(jù)實測環(huán)空段碳氧比測井曲線特征可以把曲線分為平穩(wěn)段、過渡段2部分,由于平穩(wěn)段大多對應(yīng)的巖性為泥巖,通過取心段泥巖X衍射及粒度實驗分析,認為同時期沉積的地層泥巖成分相似,對碳氧比測井值的貢獻差異較小,因此,平穩(wěn)段碳氧比曲線可以通過確定環(huán)空“飄移”校正量來進行平移校正;過渡段由于縱向上地層剩余油飽和度不同及環(huán)空流體的影響而造成的曲線特征不規(guī)則,因此,過渡段異常碳氧比曲線可以通過線性內(nèi)插的方式進行校正。

圖2 渤海油田常見受環(huán)空影響碳氧比測井曲線及“飄移”校正示意圖

(1)

校正后的碳氧比曲線能夠明確指示儲層與非儲層,與裸眼井曲線解釋的巖性剖面具有較好的對應(yīng)關(guān)系,說明該方法對環(huán)空流體所造成的異常高碳氧比值具有較好的校正效果。

2 復雜管柱環(huán)境下RPM-C/O剩余油飽和度解釋模型

目前,常用的碳氧比剩余油飽和度解釋模型為交會圖法,即Si/Ca—C/O、Ca/Si—C/O交會,但該方法建立在典型地層與井眼條件組合解釋數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上。在渤海油田多層生產(chǎn)管柱井的實際應(yīng)用中,該方法存在參數(shù)難以確定及環(huán)空流體難以消除等難題[6-9]。

目標油田的儲層物性良好,均為高孔隙度高滲透率儲層,平均孔隙度為35%,在現(xiàn)有碳氧比測井資料分析基礎(chǔ)上,通過孔隙度與碳氧比關(guān)系擬合,提出了“扇形圖”解釋模型(見圖3),解決了交會圖法參數(shù)多且難以選取的問題,解釋流程如下:

(1) 通過孔隙度與碳氧比值關(guān)系模擬圖版建立碳氧比解釋模型,可以得到100%含油地層的碳氧比值C/OO和100%含水地層的碳氧比值C/OW

C/OO=a1φ2+b1φ+C/Oma

(2)

C/OW=a2φ2+b2φ+C/Oma

(3)

純油層和純水層的碳氧比差值ΔC/O表示為

ΔC/O=C/OO-C/OW=

(a1-a2)φ2+(b1-b2)φ

(4)

式中,C/OO為100%含油地層的碳氧比值;C/OW為100%含水地層的碳氧比值;C/Oma為純巖石骨架碳氧比值;ΔC/O為純油層和純水層的碳氧比差值;a1、a2、b1、b2分別為油線、水線的多項式擬合系數(shù)。

圖3 油水線“扇形圖”擬合示意圖

通過該方法對目標油田的油水線進行了擬合,擬合系數(shù)為a1=0.182 72,b1=0.959 616,a2=-0.030 16,b2=-0.150 9。

(2) 在歸一化解釋模型的基礎(chǔ)上對含水飽和度進行標志層刻度,標志層一般為純泥巖、純水層或未動用的油層等,實際測井過程中由于環(huán)形空間油的影響,當砂巖骨架碳氧比值一定時,歸一化模型中的油線和水線并不成立。因此,需要調(diào)整油線、水線公式中的碳氧比骨架值,使歸一化模型計算的飽和度與標志層飽和度相吻合,此時,歸一化模型中的解釋參數(shù)可應(yīng)用到整個環(huán)空“飄移”段的飽和度計算中去,從而得到變骨架碳氧比值,稱為多層復雜管柱環(huán)境下的井眼綜合校正系數(shù),得到最終的飽和度計算公式

圖4 ×30井1 850～1 945 m井段RPM-C/O測井解釋成果圖

(5)

式中,Sw為含水飽和度,%;C/Oma為復雜管柱環(huán)境下的井眼綜合校正系數(shù),通過調(diào)整參數(shù)C/Oma,使標志層(未動用層、純水層、泥巖段)處計算的飽和度與裸眼井飽和度曲線重合,確定了C/Oma值;C/OC為校正后的碳氧比測井值;MD,C/O為不同管柱和井眼流體條件下油線、水線差值的乘法因子,通過標準井或標志層段的裸眼井飽和度和碳氧比解釋飽和度刻度得到,一般取值在0.5左右。

在模型確定及得到驗證基礎(chǔ)上,開發(fā)了復雜管柱環(huán)境下RPM-C/O剩余油飽和度解釋軟件。通過渤海油田30余口具有代表性井的標志層刻度,得到渤海各目標油田及不同生產(chǎn)管柱條件下的經(jīng)驗解釋參數(shù)(見表1)。一定程度上消除了碳氧比環(huán)空流體對碳氧比測井的影響。

表1 不同管柱結(jié)構(gòu)井的主要參數(shù)取值范圍

3 實例分析

×30井為一口多層管柱且滑套控制生產(chǎn)的開發(fā)井,管柱結(jié)構(gòu)復雜,解釋層段位于封隔器(1 822.96 m)和封隔器(1 974.93 m)之間,滑套位于解釋層段內(nèi)1 910.22 m處,該層段內(nèi)儲層均解釋為油層,全部射開,初期投產(chǎn)不含水。從碳氧比測井曲線上可以看出,滑套上方碳氧比測井曲線顯示異常高值,且在1 900.7～1 912.6 m范圍內(nèi)逐漸過渡(見圖4第4道曲線),儲層與非儲層均為異常高的碳氧比值,表明滑套上方環(huán)空段出現(xiàn)積油現(xiàn)象,碳氧比曲線需要校正。

首先,選取滑套上方泥巖段1 855～1 880 m(碳氧比曲線受環(huán)空積“死油”影響)碳氧比平均值為標志層段Ⅰ,再選取滑套下方1 930～1 933 m井段(碳氧比曲線不受環(huán)空“死油”影響)碳氧比平均值為標志層段Ⅱ,確定環(huán)空“飄移”校正量,利用線性內(nèi)插“漂移”算法對曲線進行了校正,從校正后的碳氧比與硅鈣比曲線反交會特征上可以看出,儲層與非儲層區(qū)分明顯(見圖4第5道曲線)。利用校正后計算的RPM-C/O含油飽和度來與原始含油飽和度對比來看,該解釋層段均存在不同程度的水淹,與該井測試期間產(chǎn)液124.9 m3/d,產(chǎn)油35.2 m3/d,含水率71.8%情況相吻合。

4 結(jié) 論

(1) 提出了基于標志層刻度的環(huán)空流體“飄移”校正方法,采用線性內(nèi)插算法對受環(huán)空流體影響的C/O測井曲線進行了校正,一定程度上消除了環(huán)空流體對RPM-C/O測井值的影響。

(2) 通過標志層刻度,得到了變骨架碳氧比值(COMA)的綜合井眼綜合校正系數(shù),建立了適合渤海油田的RPM-C/O剩余油飽和度“扇形圖”解釋模型,開發(fā)了適合渤海油田多層管柱環(huán)境下的RPM-C/O剩余油飽和度解釋軟件。

(3) 通過實例井分析,該方法能夠提高剩余油飽和度的解釋精度,對復雜管柱環(huán)境下受環(huán)空流體影響的RPM-C/O測井資料具有較好的應(yīng)用效果,RPM-C/O飽和度解釋結(jié)果與其實際生產(chǎn)情況相符合,具有推廣意義。