董紅

(中國石油集團(tuán)測井有限公司遼河分公司，遼寧 盤錦 124011)

在石油勘探與開發(fā)中，由于泥漿濾液侵入儲層必然導(dǎo)致井眼周圍地層的電性發(fā)生變化，從而影響測井資料識別油氣層的精度。而實(shí)際鉆井過程中，在井眼與原狀地層壓力差的作用下，泥漿濾液會向地層深處滲透，泥漿濾液的侵入會使?jié)B透層的徑向電阻率分布趨于復(fù)雜，直接影響電阻率的測井結(jié)果。傳統(tǒng)的電阻率測井侵入校正均基于靜態(tài)侵入階躍模型，認(rèn)為侵入帶與原狀地層之間電阻率的變化呈階梯狀突變，且沒有考慮侵入的時(shí)間效應(yīng)[1]。實(shí)際上，泥漿濾液對地層可動烴的驅(qū)替是一個(gè)多相滲流過程，地層參數(shù)的變化并非呈階梯狀突變，與泥漿浸泡時(shí)間有關(guān)[1]。同時(shí)，泥漿的性質(zhì)、地層的條件不同，其徑向電阻率分布將不同。以常規(guī)砂泥巖地層為例，利用電阻率測井動態(tài)侵入響應(yīng)模型，分別模擬淡水泥漿和咸水泥漿侵入條件下，不同探測深度的油水層高分辨陣列感應(yīng)(HDIL)徑向電阻率曲線變化特征，總結(jié)不同泥漿性質(zhì)、不同流體性質(zhì)情況下，HDIL電阻率曲線數(shù)值和徑向分布變化特征；并在分析HDIL徑向電阻率分布影響因素的基礎(chǔ)上，通過對比模擬結(jié)果與實(shí)測測井結(jié)果，分析、確定儲層參數(shù)，為儲層流體識別提供新的思路。利用不同侵入條件下油層、水層的電阻率形態(tài)和徑向電阻率分布特征以及動態(tài)模擬確定的儲層參數(shù)結(jié)果進(jìn)行儲層識別，提高了低電阻率油層和咸水泥漿侵入條件下儲層流體識別的精度。

1 泥漿侵入地層的動態(tài)模型

泥漿濾液的實(shí)際侵入過程是一個(gè)多相滲透過程，地層電阻率、地層水飽和度和地層水礦化度的徑向分布是一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的動態(tài)過程，根據(jù)某一時(shí)刻地層水飽和度、地層水電阻率的徑向剖面分布，由Archie公式可求出該時(shí)刻的地層電阻率[1]：

(1)

式中：a、b為與巖性有關(guān)的系數(shù)，1；m為膠結(jié)指數(shù)，1；n為飽和度指數(shù)，1；ρf(r,t)、ρw(r,t) 分別為不同時(shí)刻t、不同距井眼距離r條件下的地層電阻率、地層水電阻率，Ω·m；Sw(r,t)為地層含水飽和度，1；φ為孔隙度，1。

2 HDIL徑向電阻率分布影響因素及確定方法

利用泥漿侵入地層的動態(tài)模型模擬HDIL徑向電阻率分布特征，數(shù)值模擬結(jié)果顯示：徑向電阻率分布特征與儲層的巖性、物性、含油性、厚度、地層流體和井筒泥漿性質(zhì)、圍巖的厚度、電阻率、地層原始壓力、井眼壓力及地層揭開時(shí)間等因素有關(guān)[2]。對于給定層位，地層孔隙度和絕對滲透率可通過巖心分析數(shù)據(jù)與測井曲線建立相關(guān)關(guān)系進(jìn)行確定；m、n、a和b可通過試驗(yàn)分析確定；井眼壓力、地層原始壓力、地層溫度、地層原油黏度可利用試油資料獲得；目的層厚度、上下圍巖電阻率可直接通過測井曲線讀??；侵入時(shí)間可通過鉆時(shí)確定。因此，只有泥漿濾液礦化度、地層水礦化度、油相最大相對滲透率、水相最大相對滲透率、泥餅滲透率和地層原始水飽和度等參數(shù)不能準(zhǔn)確確定。在確定其他參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整泥漿濾液礦化度、地層水礦化度、油相最大相對滲透率、水相最大相對滲透率、泥餅滲透率和地層原始水飽和度參數(shù)值，當(dāng)動態(tài)模擬結(jié)果與實(shí)際測量結(jié)果基本符合時(shí)，認(rèn)為所模擬的參數(shù)為地層的實(shí)際參數(shù)。

3 泥漿侵入徑向電阻率分布特征

3.1 淡水泥漿侵入

選取一厚度為3m的砂泥巖地層，泥漿濾液礦化度為4600mg/L，分別選取地層水礦化度為7000、10000、12000、14000、16000、20000mg/L，模擬油層電阻率徑向變化特征。從圖1(a)、(b)中可以看出，當(dāng)?shù)貙铀V化度大于14000mg/L時(shí)，在過渡帶出現(xiàn)電阻率低阻環(huán)帶，而隨著地層水礦化度逐漸增大，低阻環(huán)帶越來越明顯，隨著浸泡時(shí)間(ts)的增加，低阻環(huán)帶越來越小[3]；當(dāng)?shù)貙铀V化度小于14000mg/L時(shí)，出現(xiàn)明顯低侵現(xiàn)象；隨著地層水礦化度逐漸減小，電阻率增大，徑向電阻率差異增大；隨著ts的增加，電阻率減小，徑向電阻率差異減小[4～6]。從圖1(a)、(c)中可以看出，相同條件下，儲層物性越好，電阻率越低，徑向電阻率差異越小。

選取一厚度為8m的砂泥巖地層，泥漿濾液礦化度為4600mg/L，分別選取地層水礦化度為7000、10000、12000、14000、16000、20000mg/L，模擬水層電阻率徑向變化特征。從圖2(a)、(b)中可以看出，徑向電阻率出現(xiàn)明顯高侵現(xiàn)象，且隨著地層水礦化度的逐漸增大，電阻率減小；隨著ts的增加，電阻率增大，徑向電阻率差異增大。從圖2(a)、(c)中可以看出，相同條件下，儲層物性越好，電阻率越低，徑向電阻率差異越小。

3.2 咸水泥漿侵入

選取一厚度為3.5m的砂泥巖地層，地層水礦化度為3600mg/L，分別選取泥漿濾液礦化度為5000、10000、20000、40000和60000mg/L，模擬油層電阻率徑向變化特征。從圖3(a)、(b)中可以看出，徑向電阻率出現(xiàn)明顯低侵現(xiàn)象，且隨著地層水礦化度的逐漸增大，電阻率減小；隨著ts的增加，電阻率減小[7～9]。從圖3(a)、(c)中可以看出，相同條件下，儲層物性越好，電阻率越低。選取一厚度為5m的砂泥巖地層，地層水礦化度為3600mg/L，分別選取泥漿濾液礦化度為5000、15000、30000、50000mg/L,模擬水層電阻率徑向變化特征。從圖4(a)、(b)中可以看出，徑向電阻率出現(xiàn)明顯低侵現(xiàn)象，且隨著地層水礦化度的逐漸增大，10、20、30in徑向探測深度的電阻率減小明顯，相對低侵現(xiàn)象也越明顯；隨著ts的增加，電阻率減小。從圖4(a)、(c)中可以看出，相同條件下，儲層物性越好，電阻率越低。

4 實(shí)際應(yīng)用

4.1 利用徑向電阻率形態(tài)及分布特征進(jìn)行流體性質(zhì)識別

1)淡水泥漿侵入的低電阻率油層實(shí)例 圖5為D1井部分井段測井曲線圖，該井為砂泥巖地層，地層水礦化度為30000～35000mg/L，泥漿濾液礦化度為6000～6500mg/L，為典型的淡水泥漿侵入。由圖5可知：3#、5#、6#層(1523～1527m井段)的儲層物性基本一致；從HDIL徑向電阻率上看，6#層(1523～1527m井段)的電阻率在1.2～2Ω·m，3#、5#層的電阻率在3Ω·m左右，同時(shí)，3#層和5#層的6條電阻率曲線基本重合，而6#層(1523～1527m井段)的10、20、30in電阻率曲線增阻侵入明顯，其他電阻率曲線基本重合；從自然電位曲線上看，3#、5#層的自然電位異常幅度略小于6#層。根據(jù)研究區(qū)低電阻率油層的特點(diǎn)，通過綜合分析，1#～5#層為油層，6#層為水層，試油結(jié)果證明了該解釋結(jié)論的正確性。

圖1 淡水泥漿侵入油層徑向電阻率變化特征 圖2 淡水泥漿侵入水層徑向電阻率變化特征

圖3 咸水泥漿侵入油層徑向電阻率變化特征 圖4 咸水泥漿侵入水層徑向電阻率變化特征

圖5 D1井部分井段測井曲線圖

2)咸水泥漿侵入實(shí)例 圖6為X1井部分井段測井曲線圖，該井為砂泥巖地層，地層水礦化度在3500～4500mg/L，泥漿濾液礦化度為25000～30000mg/L，為典型的咸水泥漿侵入。從圖6中可以看到：8#層錄井顯示為油跡、油浸，15#、16#層錄井無顯示，三孔隙度曲線反映物性好，自然電位正異常明顯，8#層自然電位異常幅度略小于15#、16#層，8#、15#、16#層6條不同探測深度的HDIL徑向電阻率曲線都呈明顯低侵特征，但8#層與15#、16#層相比，表現(xiàn)為電阻率高，不同探測深度的HDIL徑向電阻率曲線徑向差異增大明顯，且曲線形態(tài)呈上凸型。通過綜合分析確定，8#層為油層、15#、16#層為水層。

4.2 利用動態(tài)模擬確定的儲層參數(shù)結(jié)果進(jìn)行儲層流體識別

圖7為X2井部分井段測井曲線圖，該井為砂泥巖地層，地層水礦化度在3000～5000mg/L，泥漿濾液礦化度為14000～17000mg/L，為典型的咸水泥漿侵入。從圖7中可以看到：50#、69#層錄井顯示為油斑粉砂巖，三孔隙度曲線反映物性好，補(bǔ)償聲波時(shí)差較高，平均為280～330μs/m，補(bǔ)償密度較低，平均為2.2～2.35g/cm3，補(bǔ)償中子孔隙度為19%～30%，自然電位正異常明顯，反映地層物性較好；從HDIL2ft徑向電阻率分析，6條不同探測深度的HDIL徑向電阻率曲線至少有4條差異明顯，說明地層滲透性較好。通過綜合分析，初步確定50#、69#層為油層。利用測井模擬軟件進(jìn)行再分析，根據(jù)動態(tài)模擬確定儲層參數(shù)結(jié)果，結(jié)果見表1，50#層為水層，69#層為油層，重新調(diào)整測井解釋結(jié)論，與實(shí)際試油結(jié)論一致。

圖6 X1井部分井段測井曲線圖

圖7 X2井的部分井段測井曲線圖

層號地層孔隙度/%泥餅滲透率/mD水相最大相對滲透率/1油相最大相對滲透率/1模擬含水飽和度/%地層水礦化度/(mg·L-1)泥漿濾液礦化度/(mg·L-1)模擬結(jié)論50#0.220.0010.20.20.85340022000水層69#0.200.0040.0290.50.57340048000油層

5 結(jié)論

1)淡水泥漿侵入時(shí)，水層地層徑向電阻率變化特征表現(xiàn)為高侵現(xiàn)象，油層當(dāng)?shù)貙铀V化度與泥漿濾液礦化度之間差異較小時(shí)為低侵現(xiàn)象，而當(dāng)差異達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，在過渡帶出現(xiàn)明顯電阻率低阻環(huán)帶，具體的變化界限、徑向差異與儲層巖性、物性以及侵入時(shí)間等因素有關(guān)。

2)咸水泥漿侵入時(shí)，油、水層徑向電阻率變化特征都表現(xiàn)為低侵現(xiàn)象，油層各條電阻率曲線之間差異相對較明顯，水層10、20、30in探測深度的HDIL徑向電阻率差異較明顯，60、90、120in探測深度的HDIL徑向電阻率差異相對較小。

3)利用不同泥漿侵入條件下儲層HDIL徑向電阻率變化特征和動態(tài)數(shù)值模擬的儲層參數(shù)結(jié)果，可以有效識別儲層流體性質(zhì)，提高儲層流體識別的精度。