水淹层测井评价

1、国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室水淹层测井评价水淹层测井评价主讲：主讲： 刘红歧刘红歧西南石油大学国家重点实验室2006年8月24日国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室1.1.我国油田开发现状我国油田开发现状2.2.我国水淹层测井进展我国水淹层测井进展3.3.油田开发水淹层分类油田开发水淹层分类4.4.水淹层的测井方法水淹层的测井方法5.5.水淹层测井资料处理与解释水淹层测井资料处理与解释6.6.水淹层测井资料在油田开发中的应用水淹层测井资料在油田开发中的应用水淹层测井评价水淹层测井评价国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家

2、重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 因此，无论从采油井见水构成情况，因此，无论从采油井见水构成情况，还是从原油产量构成角度来看，还是从原油产量构成角度来看，绝大多绝大多数油田已进入高含水阶段。数油田已进入高含水阶段。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室调整挖潜难度增大，措施效果调整挖潜难度增大，措施效果变差，调整井位难定。变差，调整井位难定。当前油水分布特点当前油水分布特点1.剩余油高度分散剩余油高度分散2.高含水区域与低含水区域分布无序高含水区域与低含水区域分布无序3.经典意义上的油水界面或油水驱替前经典意义上的油水界面或油水驱替前缘已不复存在。缘已不复存在。开发的困难主要是开发的

3、困难主要是国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室1.是搞好控水稳油、综合治理，增加是搞好控水稳油、综合治理，增加波及体积，提高采收率；波及体积，提高采收率；2.是打好高效调整井，增加单井产油是打好高效调整井，增加单井产油量；量；3.是改变注人剂如聚合物、表面活性是改变注人剂如聚合物、表面活性剂等。剂等。目前开发的主要对策：目前开发的主要对策：无论那种对策，前提是搞清地下油水分布，无论那种对策，前提是搞清地下油水分布，确定剩余油富集区域。确定剩余油富集区域。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室测井、数值模拟、油藏工程物质平衡、测井、数值模拟、油藏工程物质平衡、生产动态分析等，生产动态分

4、析等，其中其中测井测井是通过井筒是通过井筒采集地层信息最多，覆盖面最广，采样采集地层信息最多，覆盖面最广，采样密度最大，最能实时反映地层条件下各密度最大，最能实时反映地层条件下各项参数的技术，是监测静态和动态含油项参数的技术，是监测静态和动态含油饱和度的主要手段，水驱开发油田水淹饱和度的主要手段，水驱开发油田水淹区内的测井技术区内的测井技术 水淹层测井技术也就水淹层测井技术也就应应“运运”而生。而生。预测地下剩余油分布方法预测地下剩余油分布方法国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室水淹层测井取得的进展水淹层测井取得的进展国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室水淹层测井取得的进展水淹层测

5、井取得的进展 含水饱和度指数含水饱和度指数n 与岩石润湿性、与岩石润湿性、油水在孔隙内的分布以及地层水电阻油水在孔隙内的分布以及地层水电阻率有关，即率有关，即n 在水驱过程中是变化的，在水驱过程中是变化的，并非总是常数。并非总是常数。 在低阻情况下，含水饱和度的变化在低阻情况下，含水饱和度的变化对岩石介电常数的影响更敏感。对岩石介电常数的影响更敏感。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室水淹层测井取得的进展水淹层测井取得的进展 阳离子交换离子量（阳离子交换离子量（CEC ）在水驱）在水驱初期较高，在水驱后期降低。初期较高，在水驱后期降低。 利用受控锰离子方法可以将水组分利用受控锰离子方法可

6、以将水组分的核磁共振测井（的核磁共振测井（NMR ）的几弛豫时）的几弛豫时间降至间降至2 一一10ms 的范围内，从而实的范围内，从而实现油水的分离。现油水的分离。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 1979 年以前水淹层测井系列以年以前水淹层测井系列以电阻率测井和电阻率测井和自然电位测井自然电位测井为主，为主，利用自然电位基线偏移定性利用自然电位基线偏移定性划分水淹层；划分水淹层； 1981 年加入年加入人工电位测井人工电位测井，即激发极化电位，即激发极化电位测井；测井； 1984 年加测年加测自然电流测井自然电流测井； “八五八五”以来以来，油田进入高含水中后期，要求，油田进入高含

7、水中后期，要求进行层内细分和剩余油饱和度定量解释，这样又进行层内细分和剩余油饱和度定量解释，这样又发展了一套发展了一套薄层、超薄层的水淹层测井系列薄层、超薄层的水淹层测井系列，加，加测测高分辨率侧向测井和高分辨率声波测井。高分辨率侧向测井和高分辨率声波测井。(2) 各油田相继建立了适合自己油田特点的水淹层测井系列各油田相继建立了适合自己油田特点的水淹层测井系列以大庆油田为例：以大庆油田为例：国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 从各油田实际特点出发，以从各油田实际特点出发，以“九条九条曲线曲线”为基础，相继建立了为基础，相继建立了水淹层测井水淹层测井系列（简称系列（简称“全测井系列全测井

8、系列”）。 各油田还根据实际需要增加一些选各油田还根据实际需要增加一些选测项目，如测项目，如介电、电磁波、激发极化电介电、电磁波、激发极化电位、中子伽马、位、中子伽马、C / 0 能谱、中子寿命、能谱、中子寿命、井温、电缆地层测试井温、电缆地层测试等。等。其他油田国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 1996年年10 月以来，月以来，胜利、大港、胜利、大港、辽河辽河三个油田从国外引进玻璃钢套管三个油田从国外引进玻璃钢套管及感应测井仪器，根据各自油田的地及感应测井仪器，根据各自油田的地质特点建成了质特点建成了5 口玻璃钢套管井口玻璃钢套管井，并，并成功地进行了多种测井系列的多次测成功地进行

9、了多种测井系列的多次测井，为在玻璃钢套管井中利用相对较井，为在玻璃钢套管井中利用相对较成熟电阻率测井技术监测水淹层剩余成熟电阻率测井技术监测水淹层剩余油饱和度开辟了一条新路。油饱和度开辟了一条新路。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 近年来近年来，硼中子寿命测井硼中子寿命测井在各油田在各油田得到较广泛推广应用，在套管井水得到较广泛推广应用，在套管井水淹层剩余油饱和度解释上发挥很好淹层剩余油饱和度解释上发挥很好的作用。的作用。 最近两年有些油田尝试利用最近两年有些油田尝试利用核磁共核磁共振测井和套管井电阻率测井振测井和套管井电阻率测井技术开技术开展水淹层测井解释，并取得初步应展水淹层测井

10、解释，并取得初步应用效果。用效果。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 鉴于阿尔奇公式在水淹层测井鉴于阿尔奇公式在水淹层测井解释中的局限性，促使我国测井工解释中的局限性，促使我国测井工作者探索新的解释模型和解释方法。作者探索新的解释模型和解释方法。比较有代表性的解释模型和解释方比较有代表性的解释模型和解释方法有：法有：淡化系数法、标定模型法、淡化系数法、标定模型法、水淹模型法、函数判别分析法、神水淹模型法、函数判别分析法、神经网络分析法经网络分析法等。等。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室河南油田针对河南油田针对砾岩油层非均质性严重、砾岩油层非均质性严重、孔隙结构复杂、水性变化大

11、孔隙结构复杂、水性变化大的特点总结的特点总结出出3 种水淹类型种水淹类型11 种电性特征，建立种电性特征，建立中厚层水淹层内细分解释模型；中厚层水淹层内细分解释模型；华北油田、辽河油田、大港油田分别在华北油田、辽河油田、大港油田分别在碳酸盐岩、稠油、高凝油油藏碳酸盐岩、稠油、高凝油油藏中的水淹中的水淹层测井解释中总结出很多行之有效的解层测井解释中总结出很多行之有效的解释方法。释方法。 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 为调整井提供准确射孔层位，避开强水淹为调整井提供准确射孔层位，避开强水淹层，降低单井含水率；层，降低单井含水率； 为压裂酸化等井下措施提供改造层位，确为压裂酸化等井下措

12、施提供改造层位，确保压裂酸化作业达到最佳控水增油目的；保压裂酸化作业达到最佳控水增油目的； 通过多井水淹层测井解释，为调整井部署通过多井水淹层测井解释，为调整井部署方案提供依据，使开发调整方案达到最佳效方案提供依据，使开发调整方案达到最佳效果；果； 通过水淹层精细解释，可以发现过去被忽通过水淹层精细解释，可以发现过去被忽视的含油薄层或超薄层，增加油田可采储量。视的含油薄层或超薄层，增加油田可采储量。 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 (2) 各油田相继建立了适合自己油田特点的水淹层各油田相继建立了适合自己油田特点的水淹层测井系列测井系列国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室（1）

13、开展水淹层岩石物性模拟实验）开展水淹层岩石物性模拟实验掌握油藏水淹过程中掌握油藏水淹过程中测井响应测井响应变化规律。变化规律。注入水矿化度注入水矿化度变化变化回注混注导致的回注混注导致的岩性、物性、含油性岩性、物性、含油性的变的变化化岩石孔隙度和渗透性变化（岩石孔隙度和渗透性变化（升高升高/降低降低)水淹层岩心非电法物理响应的实验研究水淹层岩心非电法物理响应的实验研究水淹层测井技术发展方向水淹层测井技术发展方向水淹层测井技术发展方向水淹层测井技术发展方向国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室( 2 ）开展水淹层测井新方法和新理论研究。）开展水淹层测井新方法和新理论研究。 由于储层的由于储层

14、的非均质性、岩性的复杂性以非均质性、岩性的复杂性以及注入水的变化，及注入水的变化，油田开发后期水淹层解释的油田开发后期水淹层解释的难度越来越大，现有的均质测井理论和方法受难度越来越大，现有的均质测井理论和方法受到极大的挑战。因此，深入开展非均质油藏水到极大的挑战。因此，深入开展非均质油藏水淹层测井理论和方法研究，特别是开展淹层测井理论和方法研究，特别是开展非电法非电法水淹层测井理论与方法水淹层测井理论与方法的研究是今后水淹层测的研究是今后水淹层测井发展的方向。井发展的方向。水淹层测井技术发展方向水淹层测井技术发展方向国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室( 3 ）进一步完善水淹层测井系列。

15、）进一步完善水淹层测井系列。 目前，各油田由于储层类型和水淹状况差别目前，各油田由于储层类型和水淹状况差别较大，采用的测井系列以较大，采用的测井系列以电阻率测井系列电阻率测井系列为主，为主，而迄今尚没有用于而迄今尚没有用于直接测量地层混合液电阻率直接测量地层混合液电阻率（Rz）的测井方法，在很大程度上影响了水淹的测井方法，在很大程度上影响了水淹层测井解释的精度。因此针对不同油藏的岩性层测井解释的精度。因此针对不同油藏的岩性条件和水淹程度，不断把新的水淹层测井方法条件和水淹程度，不断把新的水淹层测井方法引入到测井系列之中，与其他的测井方法配合引入到测井系列之中，与其他的测井方法配合应用，形成完善

16、的水淹层测井系列，这是提高应用，形成完善的水淹层测井系列，这是提高水淹层测井技术水平的关键水淹层测井技术水平的关键水淹层测井技术发展方向水淹层测井技术发展方向国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室( 4 ）建立新的水淹层测井解释模型。）建立新的水淹层测井解释模型。 目前的水淹层测井解释模型主要是在目前的水淹层测井解释模型主要是在阿尔奇公式阿尔奇公式基础上演变而来，其中最基本基础上演变而来，其中最基本的计算条件是已知的计算条件是已知地层混合液电阻率地层混合液电阻率。但。但由于油田实际注人水性质变化大，既有清由于油田实际注人水性质变化大，既有清水，又有污水回注，同时还有二者兼注的，水，又有污水

17、回注，同时还有二者兼注的，使得水淹层混合液电阻率难以求准，影响使得水淹层混合液电阻率难以求准，影响了水淹层测井解释的精度。了水淹层测井解释的精度。水淹层测井技术发展方向水淹层测井技术发展方向国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室( 5 ）开展组合测并、综合解释，提高水淹）开展组合测并、综合解释，提高水淹层测井解释符合率。层测井解释符合率。 在今后一个时期，新的测井方法（如在今后一个时期，新的测井方法（如阵阵列感应测井、套管井电阻率测井、核磁共振列感应测井、套管井电阻率测井、核磁共振测井测井）将被广泛应用，水淹层测井系列将会）将被广泛应用，水淹层测井系列将会进一步完善，相应的解释技术也会出现

18、。组进一步完善，相应的解释技术也会出现。组合测井、综合解释将成为提高水淹层测井解合测井、综合解释将成为提高水淹层测井解释水平的必然方向。释水平的必然方向。水淹层测井技术发展方向水淹层测井技术发展方向国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 利用多井水淹层测井解释结果，结合区域地质和利用多井水淹层测井解释结果，结合区域地质和生产数据，主要生产数据，主要利用数学手段（如克里金插值）进利用数学手段（如克里金插值）进行井间剩余油分布预测行井间剩余油分布预测； 积极开展积极开展井间监测技术井间监测技术（如（如井间电法、井间声波、井间电法、井间声波、井间示踪井间示踪等）和解释方法研究，以井间第一手监测等

19、）和解释方法研究，以井间第一手监测资料开展井间剩余油分布研究，指出剩余油分布富资料开展井间剩余油分布研究，指出剩余油分布富集区域及其变化规律，为油田开发方案调整、控水集区域及其变化规律，为油田开发方案调整、控水稳油、提高油田开发效果提供可靠依据。稳油、提高油田开发效果提供可靠依据。水淹层测井技术发展方向水淹层测井技术发展方向( 6 ）在井点水淹层测井解释的基础上，开展）在井点水淹层测井解释的基础上，开展井间平面水淹层剩余油分布研究。井间平面水淹层剩余油分布研究。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室根据含水率（根据含水率（fw ）的变化，可将水驱油田划分为如）的变化，可将水驱油田划分为如下

20、开发阶段：下开发阶段：无水采油期：无水采油期：fw 2 % ; 低含水采油期：低含水采油期：2 % fw 20 % ; 中含水采油期：中含水采油期：20 % 60 。其中高含水采油期又可分为：其中高含水采油期又可分为：高含水采油前期：高含水采油前期：60 % fw 80 % ; 高含水采油中期：高含水采油中期：80 90 按含水率划分的油田开发阶段按含水率划分的油田开发阶段国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室由于我国油田主要是水驱层状油田，因此可由于我国油田主要是水驱层状油田，因此可用下图中的水驱层状油田用下图中的水驱层状油田fw 一一R (含水率含水率可采出程度）关系理论曲线的中值（可

21、采出程度）关系理论曲线的中值（n = 0 . 5 曲线）估算不同含水开发阶段的可采曲线）估算不同含水开发阶段的可采储量采出程度（储量采出程度（R ）和剩余可采储量采出）和剩余可采储量采出程度（程度（1 一一R ）的理论值（见表）的理论值（见表1 一一11 ）。）。按含水率划分的油田开发阶段按含水率划分的油田开发阶段国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室由表由表1 一一11 看出，我国油田的高含水采油阶段是一个很重看出，我国油田的高含水采油阶段是一个很重要的生产阶段，要的生产阶段，对应含水率对应含水率60% ，采出可采储量约，采出可采储量约40% ，

22、还有约还有约60 的可采储量可供开采。而到特高含水采油阶段的可采储量可供开采。而到特高含水采油阶段对应对应含水率含水率90 % ，采出可采储量约，采出可采储量约80% ，还有将近，还有将近1 / 5 的可采储量可供开采。的可采储量可供开采。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室油层注水后将产水，根据含水率（油层注水后将产水，根据含水率（fw ）评）评价水淹层水淹级别的标准如下：价水淹层水淹级别的标准如下：fw 10 % ：油层；：油层；10% fw 40 % :弱水淹层；弱水淹层；40 % fw 80 % :中水淹层中水淹层80 % 98 % ：水层。：水层。按储层含水率划分水淹级别按储层

23、含水率划分水淹级别国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室由于各油田的束缚水饱和度不同，因而由于各油田的束缚水饱和度不同，因而很难用统一的含水饱和度划分水淹等级。很难用统一的含水饱和度划分水淹等级。可用与油层含水饱和度及束缚水饱和度可用与油层含水饱和度及束缚水饱和度同时有关的驱油效率同时有关的驱油效率ED 的大小作为判的大小作为判断水淹级别的标准。驱油效率断水淹级别的标准。驱油效率En 按右按右式计算：式计算：按驱油效率（按驱油效率（ED ）划分水淹级别）划分水淹级别SwiSwiSwED1国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室ED 0 . 35 ：弱水淹层；：弱水淹层；0 . 35 0

24、. 55 ：强水淹层。：强水淹层。按驱油效率（按驱油效率（ED ）划分水淹级别）划分水淹级别国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室按采出程度划分水淹级别按采出程度划分水淹级别国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室水淹层测井方法主要包括以下几种：水淹层测井方法主要包括以下几种：自然电位测井自然电位测井激发极化电位测井激发极化电位测井电阻率测井电阻率测井介电测井介电测井碳氧比能谱测井碳氧比能谱测井中子寿命测井中子寿命测井核磁共振测井核磁共振测井复电阻率测井复电阻率测井 目前我国水淹层测井方法仍然以声电组合测井目前我国水淹层测井方法仍然以声电组合测井为主，注重分析各种方法的水淹层测井响应特征

25、。为主，注重分析各种方法的水淹层测井响应特征。建立定量的解释关系，采用多种模式识别方法。建立定量的解释关系，采用多种模式识别方法。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室基本原理基本原理 在注水开发的地区，油层被水淹，同一口井中，在注水开发的地区，油层被水淹，同一口井中，由于油层的物性有差异，各层由于油层的物性有差异，各层注水压力不同注水压力不同，注入，注入水矿化度不断改变等都会造成水矿化度不断改变等都会造成不同层内地层水的电不同层内地层水的电阻率（矿化度）不一样。阻率（矿化度）不一样。在这种情况下，若能在这种情况下，若能求准求准地层水电阻率地层水电阻率Rw或者或者水淹层内混合液电阻率水淹层

26、内混合液电阻率Rz，这就解决了一个水淹层划分的大问题。由于自然电这就解决了一个水淹层划分的大问题。由于自然电位测井，对水的特性比较敏感，在现有的侧井系列位测井，对水的特性比较敏感，在现有的侧井系列中，只有这种测井方法能直接计算层水电阻率，因中，只有这种测井方法能直接计算层水电阻率，因此应当把自然电位测井作为求准水淹层混合液电阻此应当把自然电位测井作为求准水淹层混合液电阻率的方法来研究率的方法来研究国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室基本原理基线偏移基本原理基线偏移 众所周知自然电位受到围岩，泥质，储层内众所周知自然电位受到围岩，泥质，储层内含油等影响等，均能使自然电位发生偏移。利用自含油

27、等影响等，均能使自然电位发生偏移。利用自然电位发生的偏差区分水淹层。通常在储层被淡水然电位发生的偏差区分水淹层。通常在储层被淡水水淹的初期，住往使水淹部位与围岩边界处的自然水淹的初期，住往使水淹部位与围岩边界处的自然电位曲线发生基线偏移根据这一偏移位，可定性电位曲线发生基线偏移根据这一偏移位，可定性判断淡水水淹层。判断淡水水淹层。 我国许多油田，如大庆油田、胜利油田、中原我国许多油田，如大庆油田、胜利油田、中原油田、南阳油田等都用此法定性判断水淹初期的水油田、南阳油田等都用此法定性判断水淹初期的水淹层。但这种方法有缺陷无法划分水淹等级，即淹层。但这种方法有缺陷无法划分水淹等级，即无法定量解释水

28、淹层在水淹中、后期，自然电位无法定量解释水淹层在水淹中、后期，自然电位墓线偏移不明显墓线偏移不明显国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室（1） 淡水水淹纯砂岩的特征淡水水淹纯砂岩的特征及分析及分析 当纯砂岩（当纯砂岩（Vsh a2a3amf （见右图）（见右图）分别对应泥岩，油层，水淹层分别对应泥岩，油层，水淹层以及泥浆滤液内的矿化度以及泥浆滤液内的矿化度图图22 正旋回沉积水淹层正旋回沉积水淹层SP基线偏移原理示意图基线偏移原理示意图2.砂岩水淹层自然电位砂岩水淹层自然电位理论模型理论模型国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室遗传算法简介遗传算法简介SP12=-Kalg(a1/amf

29、)-Kdlg(a2/amf)+Kalg(a1/a2) =-(kd+ka)lg(a2/amf)SP23=-Kalg(a2/amf)-Kdlg(a3/amf)+Kalg(a2/a3) =-(kd+ka)lg(a2/a3)SP31 =-Kalg(a1/amf)-Kdlg(a3/amf)+Kalg(a1/a3) =-(kd+ka)lg(a2/amf)自然电位的偏移自然电位的偏移 SPSP12-SP31=-(Kd+Ka)lg(a2/a3)SP23由于由于a2a3，所以对于正旋回沉积的储层，在底部，所以对于正旋回沉积的储层，在底部产生偏移，其值与注入水矿化度有关。因此，根据自产生偏移，其值与注入水矿化度有

30、关。因此，根据自然电位基线偏移可定性判别水淹层。然电位基线偏移可定性判别水淹层。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室基本原理基本原理 当储层为反旋回沉积时，油层顶部被水淹，同样当储层为反旋回沉积时，油层顶部被水淹，同样道理曲线顶部出现偏移，若矿化度与正旋沉积时相同，道理曲线顶部出现偏移，若矿化度与正旋沉积时相同，那么偏移的值为：那么偏移的值为： SP=SP12-SP31=-(Kd+Ka)lg(a2/a3)（2） 油层全部水淹油层全部水淹 在这种情况下，井壁附近矿化度为在这种情况下，井壁附近矿化度为a2的储层注入的储层注入矿化度为矿化度为a3的水替代，即的水替代，即a2=a3，则有，则有

31、SP12=-(kd+ka)lg(a2/amf) SP23=0 SP31=-(kd+ka)lg(a3/amf) SP=SP12-SP31=0SP23国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 因此，在全部被水淹时，没有基线偏移。因此，在全部被水淹时，没有基线偏移。（3）顶底水淹，中部未水淹）顶底水淹，中部未水淹 同理可以分析，这种情况也不存在基线偏移。同理可以分析，这种情况也不存在基线偏移。 根据上面的分析，我们至少可以知道两点：根据上面的分析，我们至少可以知道两点： 基线偏移的根本原因就是注入水矿化度与地基线偏移的根本原因就是注入水矿化度与地层水矿化度不同层水矿化度不同 基线偏移的大小决定于两

32、个矿化度的比值的基线偏移的大小决定于两个矿化度的比值的对数：对数：lg(a2/a3) 其他水淹的情况可以类似地分析其他水淹的情况可以类似地分析国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 基本原理基本原理 岩石在外加电场的情况下，其内的的离岩石在外加电场的情况下，其内的的离子会发生重新的定向排列，导致岩石的两端子会发生重新的定向排列，导致岩石的两端产生电位，这种电位就是人工激发，使得岩产生电位，这种电位就是人工激发，使得岩石电离层发生极化的电位，即激发极化电位。石电离层发生极化的电位，即激发极化电位。 不同的岩石具有不同的不同的岩石具有不同的极化率（极化率（IP），），极化率与地层岩性有关。极化

33、率与地层岩性有关。 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室图图2-11是温度为是温度为100C ，孔隙度为，孔隙度为0.2情况下，极化率与情况下，极化率与地层水矿化度的关系曲地层水矿化度的关系曲线。图中线。图中Qv为阳离子为阳离子交换量交换量 激发极化电位测井激发极化电位测井适用于砂泥岩剖面的测适用于砂泥岩剖面的测井，水淹层也存在基线井，水淹层也存在基线偏移，分析方法与偏移，分析方法与SP类类似。似。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 注入水以后，地层水的电阻率必然发注入水以后，地层水的电阻率必然发生变化，有生变化，有Rw变为变为Rwz，称为混合液电，称为混合液电阻率。如果仍然用阻

34、率。如果仍然用Rw计算计算Sw，已经不是，已经不是水淹层的含水饱和度。岩电相驱试验可以水淹层的含水饱和度。岩电相驱试验可以研究水淹层电阻率的变化规律。研究水淹层电阻率的变化规律。 图图2-14就是在就是在RwRp时岩电试验结果。时岩电试验结果。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室2 电阻率曲线受注入水的性质和水淹程度的影响电阻率曲线受注入水的性质和水淹程度的影响边水（地层水）水淹引

35、起电阻率减小边水（地层水）水淹引起电阻率减小 当油层由边水推进或注入与地层水矿化度相同的水时，当油层由边水推进或注入与地层水矿化度相同的水时，由于储层导电能力的增加引起电阻率减小，水淹层程度由于储层导电能力的增加引起电阻率减小，水淹层程度越高，电阻率幅度减小越明显，电阻率径向特征为增阻越高，电阻率幅度减小越明显，电阻率径向特征为增阻侵入。侵入。淡水水淹电阻率曲线的变化淡水水淹电阻率曲线的变化 淡水水淹初期，电阻率降低，但是在淡水水淹后期，淡水水淹初期，电阻率降低，但是在淡水水淹后期，电阻率急剧增加，电阻率急剧增加，Rt高出油层的高出油层的23倍，因此，电阻率倍，因此，电阻率异常高值定位强水淹。

36、异常高值定位强水淹。污水水淹电阻率的变化污水水淹电阻率的变化 这种情况电阻率的变化有高有低，难以统一。这种情况电阻率的变化有高有低，难以统一。 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室基本原理基本原理目前双频介电侧井仪目前双频介电侧井仪使用的频率为使用的频率为47MHz，200MHz，介电测井仪初始是为了解决，介电测井仪初始是为了解决高阻淡水层高阻淡水层和低阻油层和低阻油层而设计的，这类地层用常规测井区分很而设计的，这类地层用常规测井区分很困难，而困难，而水的介电常数比组成地层的其他组分的介水的介电常数比组成地层的其他组分的介电常数大好几倍甚至几十倍电常数大好几倍甚至几十倍，因此介电测井资料

37、就，因此介电测井资料就比较容易地将它们分开。在注水开发过程中，由于比较容易地将它们分开。在注水开发过程中，由于注入水性质相差很大，有淡水、污水、地层水注入水性质相差很大，有淡水、污水、地层水等引起地层的电性变化相当大，特别是淡水水淹等引起地层的电性变化相当大，特别是淡水水淹问题，常规测井很难做出正确的水淹级别的判断，问题，常规测井很难做出正确的水淹级别的判断，介电测井在此能充分地发挥其优越性。介电测井在此能充分地发挥其优越性。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室实例实例 图图1 、图、图2 分别为某井的

38、介电侧井和常分别为某井的介电侧井和常规侧井数字处理成果图在规侧井数字处理成果图在17131716m 处，处，常规解释含油饱和度为常规解释含油饱和度为45，由于该层由于该层泥质较重，无可动水存在，故解释为油层。而泥质较重，无可动水存在，故解释为油层。而介电测井资料计算含油饱和度仅为介电测井资料计算含油饱和度仅为22 % ，所，所以解释为强淹单层投产该层以解释为强淹单层投产该层日产油日产油5m3 ，水水34m3 ，连续两个月含水率，连续两个月含水率Fw88 ，为为强淹层。从而证实了该方法在评价水淹层中的强淹层。从而证实了该方法在评价水淹层中的正确性。正确性。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验

39、室 由以上的含油饱和度对比来看，由以上的含油饱和度对比来看，介电常数介电常数解释解释法在划分水淹层和水淹级别方面有其优越法在划分水淹层和水淹级别方面有其优越性因此性因此介电常数解释法可用于水淹层解释介电常数解释法可用于水淹层解释，水淹级别的划分但是，介电测井并不适合于水淹级别的划分但是，介电测井并不适合于所有的地区。在某油田浅层系的应用较好，水所有的地区。在某油田浅层系的应用较好，水淹层解释符合率在淹层解释符合率在85% 以上，这是因为该区物以上，这是因为该区物性较好所致。在低性较好所致。在低孔隙储层，地层中流体体积孔隙储层，地层中流体体积相对较小相对较小，流体性质的变化对介电常数的贡献，流体

40、性质的变化对介电常数的贡献也相应减小，介电侧井在评价水淹层方面有些也相应减小，介电侧井在评价水淹层方面有些无能为力，不能作定量评价，仅能作为常规测无能为力，不能作定量评价，仅能作为常规测井解释的一种参考。井解释的一种参考。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 碳氧比能谱测井方法是碳氧比能谱测井方法是20 世纪世纪50 年代初年代初期开始的一种新型的脉冲中子测井方法。基本期开始的一种新型的脉冲中子测井方法。基本原理是：向地层发射原理是：向地层发射快中子快中子（14MeV ) ，同时，同时记录分析快中子与地层中元素的原子核发生记录分析快中子与地层中元素的原子核发生非非弹性散射作用弹性散射作用

41、而产生的而产生的特征特征射线射线能谱。其中碳能谱。其中碳的特征能量是的特征能量是4.43MeV ，氧的特征能量是，氧的特征能量是6.13MeV ，在记录上很容易将两种，在记录上很容易将两种射线区分射线区分开来。所以分析非弹性散射开来。所以分析非弹性散射射线的能谱，便可射线的能谱，便可以知道碳、氧两种元素的相对含量，而得到以知道碳、氧两种元素的相对含量，而得到C/O 值，油中含碳不含氧，水中含氧不含碳，值，油中含碳不含氧，水中含氧不含碳，这样由这样由C/O 值的高低可以计算含油饱和度的大值的高低可以计算含油饱和度的大小。小。基本原理基本原理国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 双探测器，即

42、长、短源距探测器，但由于它双探测器，即长、短源距探测器，但由于它们具有不同的源距，对地层和井眼的相对响应份们具有不同的源距，对地层和井眼的相对响应份额是不同的，短源距探测器由于源距较小而主要额是不同的，短源距探测器由于源距较小而主要探测井筒内流体和部分地层的响应，所以探测井筒内流体和部分地层的响应，所以短源距短源距探测器起井眼周围环境影响校正的作用探测器起井眼周围环境影响校正的作用；长源距长源距探测器探测器与单探测器碳氧比具有相似的源距，故能与单探测器碳氧比具有相似的源距，故能探测到大部分地层的信息和少量的井筒内流体的探测到大部分地层的信息和少量的井筒内流体的信息信息。因此，双探测器碳氧比能谱

43、测井较单探测。因此，双探测器碳氧比能谱测井较单探测器碳氧比能谱测井存在优势，器碳氧比能谱测井存在优势，不仅可反映地层的不仅可反映地层的含油性，而且可以反映井筒内的流体信息含油性，而且可以反映井筒内的流体信息。双源距双源距C/O能谱测井能谱测井国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 当油层水淹时，油层会因水的增多而引起氧元素当油层水淹时，油层会因水的增多而引起氧元素含量的增加，在测井曲线上体现为碳氧比曲线的幅度含量的增加，在测井曲线上体现为碳氧比曲线的幅度相对减小，相对减小，水淹程度越高，碳氧比曲线幅度减少的越水淹程度越高，碳氧比曲线幅度减少的越多。多。实例分析实例分析国家重点实验室国家重点

44、实验室国家重点实验室 实例分析实例分析国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 注硼中子寿命测井方法是在注硼中子寿命测井方法是在低矿化度油田低矿化度油田的注水开发井中注入具有高俘获截面的的注水开发井中注入具有高俘获截面的硼硼药药（用硼砂或硼酸配制），硼溶液通过被射（用硼砂或硼酸配制），硼溶液

45、通过被射穿的孔眼扩散到地层中去，通过一定时间的穿的孔眼扩散到地层中去，通过一定时间的扩散，层内可动水的含硼浓度趋于和井筒内扩散，层内可动水的含硼浓度趋于和井筒内硼溶液的含硼浓度相等。实际上注硼中子寿硼溶液的含硼浓度相等。实际上注硼中子寿命测井是一种命测井是一种“测一渗一测测一渗一测”的测井方的测井方法。法。注硼中子寿命测井注硼中子寿命测井国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室( 1 )可以求得地层可以求得地层剩余油饱和度剩余油饱和度，划，划分水淹层，为制定增油措施提供依据。分水淹层，为制定增油措施提供依

46、据。( 2 )可以判断地层中可以判断地层中大孔道的出水点大孔道的出水点和和套管窜槽套管窜槽，为有效堵水，控水稳油提，为有效堵水，控水稳油提供依据。供依据。( 3 )可以找可以找死油层、漏油层死油层、漏油层等，提高等，提高区块的区块的产油效率。产油效率。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 中子寿命测井方法的应用范围中子寿命测井方法的应用范围( 1 ）对于常规的中子寿命测井来说，适用于地层对于常规的中子寿命测井来说，适用于地层水矿化度）水矿化度）50000mg / L 、孔隙度大于、孔隙度大于15的地的地层。由于粘土矿物的俘获截面较大，泥质含量对中层。由于粘土矿物的俘获截面较大，泥质含量对

47、中子寿命测井影响较大，需要进泥质校正。子寿命测井影响较大，需要进泥质校正。( 2 ）注硼中子寿命测井方法适应低矿化度地层水）注硼中子寿命测井方法适应低矿化度地层水的油田，地层孔隙度应的油田，地层孔隙度应大于大于15、厚大于、厚大于lm 并有较并有较好的渗透性；地层应不存在严重漏失、大裂缝或大好的渗透性；地层应不存在严重漏失、大裂缝或大孔道。孔道。( 3 ）目的层如果进行压裂作业，应重新确定地层）目的层如果进行压裂作业，应重新确定地层孔隙度，才能求准含油饱和度孔隙度，才能求准含油饱和度S国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 近几年来在全国许多油田进行了大量的注近几年来在全国许多油田进行了大

48、量的注硼中子寿命测井，该项技术可以完成：硼中子寿命测井，该项技术可以完成：准确判断含水层位和窜槽层位准确判断含水层位和窜槽层位为堵水等挖潜措施提供依据为堵水等挖潜措施提供依据发现未动用层、发现未动用层、评价地层的封堵效果、评价地层的封堵效果、分析套管腐蚀、分析套管腐蚀、监测产层剩余油饱和度变化、监测产层剩余油饱和度变化、了解油田剩余油饱和度纵向横向分布了解油田剩余油饱和度纵向横向分布但也存在许多问题，但也存在许多问题，国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 主要问题是：主要问题是：( 1 ）基础研究工作很薄弱。硼酸用）基础研究工作很薄弱。硼酸用量、硼酸浓度、注硼压力、最佳测试量、硼酸浓度、

49、注硼压力、最佳测试时间的选择等方面缺乏理论指导，存时间的选择等方面缺乏理论指导，存在很大的盲目性。在很大的盲目性。( 2 ）目前解释水平基本上还处于定）目前解释水平基本上还处于定性解释阶段。对于定量解释求解剩余性解释阶段。对于定量解释求解剩余油饱和度方面还有许多问题需要深人油饱和度方面还有许多问题需要深人探索。探索。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 核磁共振测井技术的物理基础是利用核磁共振测井技术的物理基础是利用氢氢原子核（质子原子核（质子1H ）自身的磁性及其与外加磁）自身的磁性及其与外加磁场的相互作用场的相互作用。它是通过测量地层岩石孔隙。它是通过测量地层岩石孔隙流体中氢核的核磁

50、共振弛豫信号的幅度和弛流体中氢核的核磁共振弛豫信号的幅度和弛豫速率，来探测地层岩石豫速率，来探测地层岩石孔隙结构和孔隙流孔隙结构和孔隙流体的有关信息体的有关信息。氢核弛豫信号的幅度与地层。氢核弛豫信号的幅度与地层的孔隙度成正比，其的孔隙度成正比，其弛豫速率或弛豫时间弛豫速率或弛豫时间T2与与孔隙大小和流体流动特性孔隙大小和流体流动特性有关。有关。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 核磁共振测井资料可提供核磁共振测井资料可提供以下以下地层地质参数：地层地质参数：( 1 ）T2分布谱，反映地层孔隙大小和分布及流体流分布谱，反映地层孔隙大小和分布及流体流动特性；动特性；( 2 ）地层有效孔隙

51、度；）地层有效孔隙度；( 3 ）自由流体体积；）自由流体体积；( 4 ）毛管束缚流体体积；）毛管束缚流体体积；( 5 ）渗透率。）渗透率。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 差谱分析确定油气类型示意图差谱分析确定油气类型示意图双等待时间双等待时间Tw 测井。测井。根据油、气、水的弛豫根据油、气、水的弛豫响应特征不同，采用不响应特征不同，采用不同等待时间同等待时间Tw 进行测进行测量，可定性识别流体性量，可定性识别流体性质。质。短等待时间短等待时间TWS：水：水信号可完全恢复，烃信信号可完全恢复，烃信号不能完全恢复；号不能完全恢复；长等待时间长等待时间Twt ：水信：水信号可完全恢复，烃

52、信号号可完全恢复，烃信号也能完全恢复。也能完全恢复。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 差谱分析确定油气类型示意图差谱分析确定油气类型示意图将两种等待时间将两种等待时间（Tws 和和Twt ）测）测量的量的T2分布相减，分布相减，可基本消除水隙的可基本消除水隙的信号，剩下部分烃信号，剩下部分烃的信号，从而达到的信号，从而达到识度别油气层的目识度别油气层的目的的差谱法，差谱法，国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室（3） 双间隔时间双间隔时间TE测井测井式中式中 （T2）CPMG ： 采用采用CPMG 脉冲法测量的弛豫时间；脉冲法测量的弛豫时间； D ：地层流体的扩散系数；：地层流体

53、的扩散系数； G ：磁场梯度；：磁场梯度； TE ：回波间隔；：回波间隔； ：氢核的旋磁比。：氢核的旋磁比。 从上式可看出，增加回波间隔从上式可看出，增加回波间隔TE，将导致，将导致T2减减小，且小，且T2分布将向减小的方向移动。分布将向减小的方向移动。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 移谱分析识别油、气示意图移谱分析识别油、气示意图由于油气水的扩散系由于油气水的扩散系数不同，在数不同，在MRIL C 测井仪的梯度磁场测井仪的梯度磁场中对中对T2分布的影响分布的影响程度不一样，采用长程度不一样，采用长短几测井，油气水的短几测井，油气水的T2分布变化的程度分布变化的程度也不同，据此可定

54、性也不同，据此可定性识别流体性质（右识别流体性质（右图）图） ，该种方法即，该种方法即所谓移谱法。所谓移谱法。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 4 测井实例分析测井实例分析 下图为某油田下图为某油田沈沈84 安安12 块块2000 年初调年初调整井静整井静67541 井的核磁测井综合解释成果图。井的核磁测井综合解释成果图。该井的邻井动用井段为该井的邻井动用井段为17402230m。核磁谱差分测井综合解释显示第核磁谱差分测井综合解释显示第74层层T2谱位谱位置靠前，差谱无显示，为明显的水层；置靠前，差谱无显示，为明显的水层；第第54 至第至第66 层均有层均有不同程度的差谱显示不同程度

55、的差谱显示，但谱峰高度及面积存在差异，反映各层含但谱峰高度及面积存在差异，反映各层含油油丰度、水淹程度不同。丰度、水淹程度不同。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 4 测井实例分析测井实例分析 其中第其中第55 、第、第61 、第、第62 、第、第64 、第、第65 等层的等层的T2谱的可动峰比较靠后谱的可动峰比较靠后，差差谱谱解解释释指示这几层含烃体积较大，含油饱和度较高，指示这几层含烃体积较大，含油饱和度较高，可动水含量较低，计算的产水率也较低可动水含量较低，计算的产水率也较低，这几层，这几层核磁测井综合解释为弱淹层。核磁测井综合解释为弱淹层。54，60，63，66号层差谱号层差谱

56、显示较弱显示较弱，说明，说明储层储层可动水含量相对较高，油层水淹程度相对较高可动水含量相对较高，油层水淹程度相对较高，故综合解释为故综合解释为强水淹层或中水淹层强水淹层或中水淹层。2000年投年投产证实核磁测井解释是正确的。产证实核磁测井解释是正确的。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 下图为某油田静下图为某油田静67 一一549 井的核磁测井综合解释井的核磁测井综合解释成果图。该井沙三段为其主要产层：成果图。该井沙三段为其主要产层： 核磁测井解释显示第核磁测井解释显示第23 、第、第29 层为层为明显的水层，明显的水层，差谱基本没有显示或显

57、示很弱差谱基本没有显示或显示很弱；31层的层的T2谱的谱的可动峰比较靠后可动峰比较靠后，达，达1024ms，差谱，差谱面积及幅度都较高，指示含油饱和度较高，解释面积及幅度都较高，指示含油饱和度较高，解释为弱水淹；为弱水淹；28 ，30，42，43 等层差谱都等层差谱都不同程度减弱不同程度减弱，T2谱的谱的可动峰有不同程度的前移可动峰有不同程度的前移，可动水含量增，可动水含量增加，表明水淹程度所增加。加，表明水淹程度所增加。国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 本井本井FMT 地层测试井段地层测试井段1600 一一2185m ，与核磁测井解释结果一致，其中与核磁测井解释结果一致，其中7号层

58、压力接近号层压力接近地层原始压力，第地层原始压力，第28 压力较高，为注水见效层压力较高，为注水见效层； 其他如第其他如第30，42 层均为层均为压力亏空层压力亏空层，指示，指示水水淹程度较弱；第淹程度较弱；第30 层层平均含水饱和度达平均含水饱和度达83% ，可动水含量高，计算的产水率较高，综合解释为可动水含量高，计算的产水率较高，综合解释为中水淹层中水淹层；第第42 层层平均含水饱和度为平均含水饱和度为43 % ，可吞含量相对较低，计算的产水率不到可吞含量相对较低，计算的产水率不到20 % ，综合解释为弱水淹层综合解释为弱水淹层。1999 年射开合试证实第年射开合试证实第30 、42 解释

59、正确解释正确（产量：油（产量：油8.2t ，气，气266m3，水，水5.2t）国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 复电阻率测井基础复电阻率测井基础1复电阻率的概念复电阻率的概念从微观角度看，岩石是一种复杂的非均匀介从微观角度看，岩石是一种复杂的非均匀介质，而介质的复电阻率概念和复电导率、介质，而介质的复电阻率概念和复电导率、介电常数概念密切相关，它们均是对介质电性电常数概念密切相关，它们均是对介质电性特征的宏观描述。特征的宏观描述。在不考虑地层电性参数的各向异性的情况下，在不考虑地层电性参数的各向异性的情况下，在外加正弦谐振电场作用下，介质中

60、总的电在外加正弦谐振电场作用下，介质中总的电流密度以表示为：流密度以表示为：国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 国家重点实验室国家重点实验室国家重点实验室 可以看出，岩石电阻率（无论是实部或虚部）都随频可以看出，岩石电阻率（无论是实部或虚部）都随频率变化而变化，即它们是频率的函数。岩石电阻率的率变化而变化，即它们是频率的函数。岩石电阻率的这种特性称为这种特性称为频散特性。频散特性。普通的电阻率测井和侧向测普通的电阻率测井和侧向测井由于电流频率和电流强度较低，通常没有考虑电阻井由于电流频率和电流强度较低，通常没有考虑电阻率的随着频率而发生的变化。率的随着频率而发生的变化。 实际上电磁波在