水淹层测井评价浅探

1、中国石油大学胜利学院本科生毕业设计水淹层测井评价浅探学生姓名 学 号 专业班级 资源勘查06-2 指导教师： 2010 年 6 月 4 日摘要对注水开发油田，如果某一油气储集层见到了注入水，则该层叫水淹层。本文通过对油层水淹后地层水矿化度、地层物性及岩石电阻率的分析，结合自然电位、微电极、声波时差、自然伽马等曲线的变化特征在测井响应中的应用对水淹层进行定性评价，应用的主要方法有自然电位基线偏移法、径向电阻率比值法、井间电阻率比值法及可动水分析法；通过建立混合液电阻率相对值评价模型对水淹层进行定量评价。关键词: 水淹层；测井曲线；定性评价；定量评价AbstractOf the water inj

2、ection 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-electrode curve, acousti

3、c 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 the establishment

4、 of the mixture relative resistivity evaluation model to flooding layer quantitatively.Key words: flood level; well logs; qualitative evaluation; quantitative assessment目 录前言1第一章 油层水淹对岩石物性及测井响应的影响2第二章 注水对岩石电阻率的影响6第三章 水淹层测井资料定性评价方法 8第四章 水淹层测井资料定量评价方法14第五章 水淹层评价应用案例 16结论20致谢21参考文献22前言我国是世界上陆相油田产油大国，陆上

5、绝大部分油田采用注水开发。在我国的东部，大部分油田已相继进入高含水阶段和产量递减期。在油田开发中后期，大量的油气虽已被采出，但仍有相当数量的剩余油气以不同规模、不同形式、不规则地分布于水驱改造过的油藏中。从50年代以来，我国的测井工作人员针对水淹层的测井技术做出了一系列的研究探索。从岩石物理基础实验、水淹层测井方法到水淹层解释模型研究；从利用测井曲线定性判断水淹层，到定量求取剩余油饱和度、含水率，判断水淹级别；从单井水淹层解释到多井剩余油分布；从二维到三维，甚至是加上时间维的四维解释。在水淹层测井系列里，电法测井占有相当重要的位置，而且求取含油饱和度几乎都是用电阻率曲线。20多年来，我国测井工

6、作者围绕水驱岩石物理基础实验、水淹层测井方法、测井系列以及水淹层测井解释等方面做了大量的研究工作。在水淹层测井解释方面，各油田先后经历了从定性评价，半定性评价到定量评价的发展过程，已形成了一套基于常规测井资料定性判别水淹层、定量求剩余油饱和度与含水率、综合判别水淹级别的解释方法。有自然电位偏移法，自然电位与电阻率曲线对比分析法，径向电阻率比较法和可动流体法等，在一些特定条件下利用激发极化电位、相位介电、划分水淹层级别，而且还可以而且还可以确定产层水驱采收率，评估水驱油田开发效益，为油田增产挖潜提供科学依据。测井技术是油气勘探开发中发现、识别、评价油气层的重要技术。随着科学技术的进步，测井新技术

7、的方法越来越多，解决地质、声波、中子伽马等测井曲线的异常，也可以判别水淹层。进入90年代，中国水驱油田测井有了许多新进展，集中体现在用三饱和度确定水淹层含水率及水驱采收率两方面。针对油田开发的需要，应学习规范各类油藏的水淹层探测系列，发展新的水淹层探测和评价技术，完善水淹层解释方法。本文就从判别水淹层的多种评价方法对水淹层进行进一步了解及分析。第一章 油层水淹对岩石物性及测井响应的影响为了提高采收率，延长油田开发的稳定期，我国多数油田，一般都采用早期注水开发方式。对注水开发油田，如果某一油气储集层见到了注入水，则该层叫水淹层。储层水淹后，岩石物性及测井响应要发生相应的变化。1. 油层水淹对岩石

8、物性的影响1.1 注水对地层水矿化度的影响地层水矿化度是利用测井资料确定含油饱和度的基础。在油层水淹过程中，由于注入水矿化度与原始地层水矿化度的差异，地层水矿化度发生十分复杂的变化。在注入淡水的情况下，注入水推进过程中将发生物理作用：高矿化度的原始地层水中的离子向低矿化度的注入水迁移，即发生离子扩散运动。因此，混合水溶液的矿化度将低于原始地层水矿化度，而且，随着注入水的增加，油层水洗程度增强，混合水溶液的矿化度也不断降低。污水回注时，变化更为复杂。总的说来，产层见水后，地层水矿化度也发生变化，驱替前缘高，远离前缘低。在驱替前缘附近，矿化水在水淹初期含有大量的溶解气并带有油膜，随着驱替前缘推进，

9、水的矿化度降低。地层受到强水冲后，水的矿化度很低。1.2 注水对岩石孔隙度、渗透率的影响油田长期注水，地层受到连续不断地冲洗，会导致岩石孔、渗等参数不同程度的变化。在砂泥岩剖面中，水淹层岩石孔隙度的变化与水洗程度有关。弱水洗区，粘士受注入水浸泡发生膨胀，孔喉变窄，孔径缩小，孔隙度和渗透率都会降低；强水洗区，粘士被水冲洗，泥质含量降低，孔喉增大，孔隙度和渗透率都将提高。1.3 润湿性的变化岩石的润湿性由岩石的孔隙结构所决定，并由岩石的吸水能力表现出来。油层水淹后，岩心的吸水能力要比未水淹岩心的吸水能力强，特别是被强水洗的岩心，其吸水量可达到孔隙体积的1744%。油层水淹后，由于岩石结构的变化，使

10、岩石的润湿性向着强亲水方向改变。1.4 驱油效率的变化驱油效率主要取决于岩石的孔隙结构和润湿性及注水量。经过长期注水后，油层岩石表面比较干净，孔喉的粘土明显减少，大孔隙比例增多，孔隙连通性变好，渗透率增高，岩石润湿性转化为亲水性，所以，注入水的驱油效率也随之增大。2. 油层水淹对测井响应的影响2.1自然电位测井曲线由于油层内部的非均质性，大多数水淹层都具有局部先水淹的特点，并引起自然电位基线偏移，基线偏移的主要原因在于油层被淡水水淹以后，原始地层水矿化度受到局部淡化所致。基线偏移主要有三种情况：一是上基线偏移（主要为反韵律油层）；另一种是下基线偏移（主要为正韵律油层）；第三种是阶梯状基线偏移（

11、主要为复合韵律油层）。在油田注淡水开发的初中期，自然电位异常幅度变大；被淡水强水淹后，自然电位异常幅度逐渐减小，甚至由负异常逐渐变为正异常，主要原因是：原始地层水矿化度受到淡化，淡化程度越高，正异常越明显。污水水淹层自然电位基线没有明显偏移现象，自然电位负异常随着地层水矿化度的降低而减小。2.2 微电极测井响应特征通常情况下，微梯度电极系的探测深度约4cm，受泥饼影响较大；微电位电极系的探测深度约10cm，受泥饼影响相对较小。因而在渗透性砂岩处出现明显的正幅度差(微电位视电阻率大于微梯度的)，且随岩石粒度变粗，含油性增大，正幅度差也随之增大。在注水开发中，注入水进入油层后，使水淹层的地层压力明

12、显高于原始地层压力，故在新钻的井中，水淹层处的泥浆滤液侵入浅、泥饼薄，微电极测井曲线受泥饼影响明显减小，受冲洗带影响增大，因而在水淹层处微电极测井曲线幅度及幅度差相对变小。但在某些油田的强淡水水淹层处，特别是在泥饼很薄乃至无泥饼处，微电极极板直接接触井壁情况下，微电极曲线幅度有明显增高趋势。这些特征往往是某些油田定性识别水淹层或水淹部位的重要依据。2.3 自然伽马测井响应特征实际观察到，油层水淹后，有些油田的GR测井值降低，另一些油田的GR却增高。水淹层GR测井值降低，是因为注入水水洗油层时，油层中的粘土矿物和泥质成分被注人水溶解和冲走，使粘土和泥质含量降低，因而使GR测井值降低，如图1-1所

13、示。某些油田在注水开发中，注入水可能溶解油层中某些放射性盐类。溶解于水中的铀离子被氢氧化铁吸附，且与钙盐一起沉淀。不溶于水的放射性重晶石微晶以悬浮物的形式，在水驱油的动态条件下被胶体溶液带走，通过渗透性储集层，最后沉淀在已射孔(或尚未射开)井段的套管周围，形成放射性积垢。因此，在水淹层处，可能形成自然伽马高的GR值和自然伽马能谱测井铀曲线异常。 图1-1 淡水水淹层的典型测井图2.4油层水淹的声波时差变化特征 在一般情况下，油层和水淹层的声波时差值差别不大，但在某些孔隙度、渗透率较高的区域或层段，油层被水淹后，声波时差增大，造成这一现象的原因主要有两个，一是油层粘土成分中的蒙脱石含量较高，由于

14、油层水淹蒙脱石遇水膨胀，或强水淹粘土成分被冲洗掉，岩石孔隙度结构发生变化，使总孔隙度增大（有效孔隙度相对减小），就使得水淹层的声波时差比油层的声波时差大。二是由于长期注水开发，使得那些呈离散状附着在砂岩颗粒表面，或占据粒间孔隙中的粘土矿物和泥质成分被注入水溶解或冲掉，使孔隙喉道半径增大，从而造成水淹层的声波时差比未水淹油层的声波时差增大。第二章 注水对岩石电阻率的影响1、水淹层类型的划分1.1注入水的类型岩石电阻率是反映储层流体性质的重要参数。油层水淹后，储层电性特征随着地层流体性质、储层物性的变化而发生变化。要准确确定油层的水淹层位和水淹程度，必须首先了解水淹层的电阻率变化特征。按注入水与油

15、层原生水电阻率的相对关系，可将注入水分为淡水(10)、地层水(15)和污水(510)等三种类型。其中，和分别为注入水与原生水电阻率。电阻率不同的注入水，在不同的注水开发期产生的水淹层电阻率变化是不同的。利用Archie公式可以对水淹层电阻率的变化进行分析，现讨论如下。 = (2-1)式中：和分别为水淹层的含水饱和度和孔隙度；,分别为水淹层的混合地层水电阻率及水淹层电阻率。1.2水淹层的类型 由Archie公式可知，在储集层其他性质变化不明显情况下，水淹层的电阻率取决于混合地层水电阻率和含水饱和度。根据注入水与地层水性质的关系，可以分为以下三种情况。 对于类型水淹层，如边水或底水等地层水类型水淹

16、层，油层水淹后，由于含水饱和度增加，由式(2-1)可知，水淹层电阻率将比未水淹的油层电阻率变低，水淹程度越高，水淹层电阻率越低。因而，可通过电阻率更可靠地评价水淹层。对于类型水淹层，如注入水为淡水的水淹层，情况就较为复杂。由公式可知，将使水淹层电阻率增大，而含水饱和度的增加又使水淹层电阻率减小，结果使得水淹层电阻率可能不变，这由混合液电阻率和地层水淹程度综合决定。 在注淡水开发油田过程中，随着水淹程度的增大，一方面油层的含油饱和度不断下降，含水饱和度不断增加，产水率不断上升，直到油层完全产水；另一方面，注入的淡水不断溶解地层中的盐类，并与油层中的束缚水进行离子交换。尽管注入水的矿化度有一定的增

17、加，但整个储集层中混合液地层水的矿化度却不断下降，即所谓地层水被“淡化”，混合液电阻率不断增高，直到混合地层水矿化度与注入水矿化度接近，整个离子交换趋于动态平衡。因此，在油层水淹初期，随着具有一定导电性的淡水进入油层，油层含水饱和度增加，电阻率呈明显下降的趋势。当油层水淹到一定程度时，由于淡化作用，混合地层水矿化度下降，它对电阻率的影响程度超过含水饱和度增加对电阻率的影响时，水淹油层的电阻率便会增加，且随着注入淡水的不断增加，混合液电阻率不断上升，水淹油层的电阻率将随之迅速增大。其上升幅度主要取决于注入水的矿化度(或电阻率)和注入水水量。注入水的含盐量越低或电阻率越高，则强水淹油层的电阻率越高

18、，往往接近甚至明显超过油层的电阻率，这样给水淹层的测井评价造成很大困难。应用电阻率测井资料识别地层水型的水淹层比较容易，但识别淡水和污水型的水淹层比较困难。根据实验分折，当注入水与地层水电阻率的比值2.4时，从电阻率曲线上就很难将油层和水淹层分开；而当； =0干层=0；=0水层= =1=0水淹层； 5、自然电位与电阻率曲线对应分析法在水淹层，油被水驱后，在水淹部位增加了产层的导电性，使产层的电阻率降低。产层的岩性、物性较均匀时，水淹部位的电阻率降低和自然电位相应增大。这种变化不仅与含油性有关，还与地下水矿化度有关，矿化度越高，自然电位与电阻率曲线形态的不对称现象越明显。一般中、高矿化度的边水水

19、淹层都具有这种曲线形态不对称特征，因此，这一特征可作为识别中、高矿化度边水水淹的有效方法。淡水水淹层做上述分析时要特别小心。图3-5出的是水淹层电性对应性分析的实例，可以看出，8、9、10三层上显示的不对称，由此可以推断边水水淹情况。 图3-5 SP与电阻率对应性分析实例6、冲洗带电阻率法大量实际资料表明，在产层的岩性、物性相近似的条件下，由于含油性的差别，造成冲洗带电阻率不同，油层的冲洗带电阻率较高，水层的冲洗带电阻率较低。研究水淹区大直径取心资料和试油验证得知：在岩性较粗、渗透性好、油层冲刷严重、剩余油饱和度低时，水洗层的冲洗带电阻率有明显的变化。第四章 水淹层的定量评价方法对水淹层进行定

20、量评价，主要是揭示产层的剩余油饱和度，进而评价油层是否水淹及水淹程度。以下运用混合液电阻率相对值评价法对水淹层进行定量评价。 1. 水淹层级别的划分 1.1 根据驱油效率划分油层水淹级别式中：水淹油层的当前含水饱和度；水淹油层的原始束缚水饱和度；（-）-表示进入油层的注入水饱和度； （1-）-表示油层的原始含油饱和度。 因此，的大小反映了油层水淹的强度。据驱油效率可将水淹层划分三个级别：弱水淹35%；中水淹35%55%；强水淹55%。 由于和一般是根据电阻率、孔隙度和自然电位测井信息计算的，因而综合了这些测井信息对水淹层的反映，是定量评价油层水淹级别比较可靠的参数。 1.2 根据产水率划分油层

21、水淹级别采用原中国石油天然气总公司的标准，按产水率FW划分水淹级别，一般划分为四级：未淹（油层）10%；弱水淹10%40%；中水淹40%80%；强水淹80%。面对全国一些大的油田进入开发的后期，含水比较高的实际情况，原石油天然气总公司颁发过有关文件，要求细划水淹层解释级别，具体要求是：根据把油层水淹层后的级别划分为六级：油层10%；弱水淹10%40%；中水淹40%60%；较强水淹60%80%；强水淹80%90%;特强水淹90%。2. 定量判别的方法2.1 建立混合液电阻率相对值评价模型2.1.1 混合液电阻率相对值的求取 油层被水淹后，地层水性质发生了变化，因此求准混合液电阻率是常规水淹层解释

22、的关键。通常根据校正后的自然电位来确定混合液电阻率，但在调整区块内却难以实现。因此，在建立常规水淹层评价模型时，根据试油、取心等统计资料，建立了混合液电阻率相对值与电阻率相对值及孔隙度的关系图版，利用Ariche公式求取地层含水饱和度。在此基础，建立一套利用进行水淹层定量评价的方法。2.1.2 利用激发极化电位测井求取混合液电阻率利用激发极化电位测井资料，能够准确地求取地层水电阻率和阳离子交换量。根据激发极化电位测井资料及处理结果，并结合地区实际情况，制作求取混合液电阻率的解释图版和评价模型。图4-1所示为极化率相对值、孔隙度与混合液电阻率关系图版，由此可得到相应的评价模型，根据极化率相对值和

23、孔隙度，求取地层混合液电阻率，再利用Ariche公式得到地层含水饱和度，实现对水淹层的综合评价。 图4-1 ，极化率差比值与的关系第五章 水淹层评价应用案例1. 利用自然电位泥岩基线偏移判断水淹层 图5-1 长庆油田A2井如图为长庆油田A2井。A2井2048-2060米井段的自然电位泥岩基线发生偏移，从图上可看出自然电位负异常随深度增大而变大，在水淹层处泥岩基线要小于水淹层顶底的泥岩基线，表明此处受到注水浸泡，使该处的矿化度降低，才导致泥岩电位电势变小。 2. 利用电阻率变化判断水淹层 图5-2 小集油田官979断块图5-2 小集油田官979断块如图5-2所示：图中的小5-3-3、小6-0、小

24、6-0-1井都属于小集油田官979断块（该断块为注淡水开发的）。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。从对比图上看，小5-3-3与小6-0比较，电阻率降低，而小6-0-1井的电性升高。 3. 利用可动水分析法判断水淹层图5-3 大港油田枣1281断块图5-3是用该方法判断水淹层的一个实例。第19层，厚度10.6米，其上部4.6米，含水饱和度与束缚水饱和度基本重迭，无可动水；下部6.0米，含水饱和度介于束缚水饱和度与冲洗带饱和度之间，说明可动水与可动油并存，因此该层上部应为油层，下部应为油水同层。第18层，厚度9.6米，含水饱和度介于束

25、缚水饱和度与冲洗带饱和度之间，说明可动水和可动油并存，全层水淹。4. 利用冲洗带电阻率判断水淹层图5-4 孤东油田七区A1井图5-4中的A1井2138.22147.0m，为非均质油层,油层顶部1.6米水洗部分,岩性粗,渗透率高,驱动水沿顶部大孔道舌进。岩心观察，砂岩颗粒显本色，手搓无油污，不粘手，为含油迹级别。微电极幅度下降，说明冲刷严重，水洗程度高。其底部，岩性细，渗透率较低，岩心观察，水淹不明显。说明水洗层除具有一般水淹层的显示特征外，还具有冲洗带电阻率降低的特殊显示。结论测井技术是识别和评价水淹层的重要手段。文中的各种评价方法都有其特定的适用范围，面对复杂的地质条件，有时需要对多种测井方

26、法、资料共同分析才能得到正确的结论。所以，实际中应具体问题具体分析，选择合适的评价水淹层方法是十分重要的。油层水淹后造成多种测井信息的变化，可利用自然电位基线偏移、声波时差增大、油层GR测井值变化等响应特征来初步判别水淹层。对于类水淹层，SP曲线有明显的幅度变化和基线偏移，可以以SP曲线为主对地层水淹情况作定性判断。对于类水淹层，SP曲线反应不明显，但深、中、浅视电阻率曲线却有明显反映，可以以视电阻率曲线为主对地层水淹情况作定性判断。对于类水淹层，深、中、浅视电阻率和SP曲线均有清楚的反映，可综合视电阻率和SP曲线对水淹层进行判断。此外，常规测井方法中声波时差、自然伽马、人工电位以及微电极等测

27、井曲线，对油层水淹情况也常常有较明显的反映，可配合视电阻率和SP曲线对水淹层进行综合判断。由于对水淹层的认识是一个不断深化的过程，因此，水淹层测井评价不应该是一成不变的固定模式，而是一个随着研究成果深化而不断修正和完善的过程。致谢此篇论文的完成凝结了众人的心血。感谢陶红同学不辞辛苦帮忙借阅测井资料，得到了非常有用翔实的水淹层测井信息。感谢指导老师谭长华老师耐心细致的指导，让我们对论文写作有了具体的认识，知道如何写一篇规范的论文。感谢老师多次指出论文格式及内容的错误，耐心的帮助我们改错。同时也感谢许多的同学，他们都对我们的论文写作给予了支持，给与了我们帮助。参考文献1曾文冲.油气藏储集层测井评价

28、技术.北京：石油工业出版社，19912王庚阳，宋振宇等.利用常规测井确定油田注水开发期剩余油饱和度分布.石油学报，1992，第12期3王庚阳，刘明新等.利用测井资料确定油水相渗透率的方法.石油学报，1992.124荆万学.薄、差泥质砂岩水淹层测井资料综合解释方法. 水驱油田开发测井96 国际学术讨论会论文集，北京：石油工业出版社，19965郭于津，田学信等.高含水期中厚层内水淹细分层测井解释.见：水驱油田开发测井96国际学术讨论会论文集，北京：石油工业出版社，1996，1431556孙德明，褚人杰.计算淡水水淹层剩余油饱和度的新方法.北京：石油工业出版社，19947赵培华等.利用生产测井资料确

29、定水驱油藏产层剩余油饱和度方法. 水驱油田开发测井96国际学术讨论会论文集，北京：石油工业出版社，1996 8王乃星，肖毓祥，王雷.长源距声波测井在水驱油田开发中的应用.见:水驱油田开发测井96国际学术讨论会论文集.北京：石油工业出版社，1996，2272349李厚裕，谢豪元等.特高含水期水淹层剩余油饱和度评价方法. 见: 水驱油田开发测井96国际学术讨论会论文集M.北京：石油工业出版社，1996，929910 雍世和，张超谟.测井数据处理与综合解释.石油大学出版社，199611油气田开发测井技术与应用编写组.油气田开发测井技术与应用.北京：石油工业出版社，1995.912宋社民，何国安等.哈南油田水淹层测井解释方法研究.西安石油学院学报，1999，14（5）：3335tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50c