高精度碳氧比能谱测井测定剩余油的影响因素评价

彭晏燕

(大庆钻探测井二公司，松原138000)

高精度碳氧比能谱测井测定剩余油的影响因素评价

彭晏燕

(大庆钻探测井二公司，松原138000)

基于正交试验法对高精度碳氧比能谱测井测定剩余油的影响因素进行评价，得到各因素对剩余油解释结果的影响程度。在高精度碳氧比能谱测井测定剩余油分析的三个因素中，碳氧比的影响最大，其次是硅钙比，孔隙度影响最小。

能谱测井；碳氧比；正交试验；剩余油

目前，国内许多油田已进入高含水开发中后期。为了有效提高采收率，各大油田在剩余油分布研究工作上投入不断加大，确定储层中剩余油饱和度分布是这项工作的一项重要内容。只有全面了解油藏剩余油饱和度分布状况，才能确定剩余油的开采动态、合理制定油田综合措施调整方案并选择先进的开采工艺，进而提高油田采收率。

确定剩余油饱和度的方法大致分为取芯法、地球物理测井法和油藏工程法［1］。高精度碳氧比能谱测井主要应用于高矿化度地层中，如确定含油饱和度、评价未射孔的储集层含油性，识别高含水油层，分析薄差层剩余油，预测储集层的生产潜力，以及确定储集层的油气界面和油水界面［2］。文中将基于正交试验法对高精度碳氧比能谱测井测定剩余油的影响因素进行评价，确定影响剩余油饱和度的主要因素，提高碳氧比能谱测井在这类储层中的解释符合率，从而为现场剩余油饱和度的监测提供一定的理论依据。

1 高精度碳氧比能谱测井

多年实践结果表明，高精度碳氧比能谱仪是目前确定剩余油饱和度较成熟的设备。相对于普通碳氧比测井仪，高精度碳氧比能谱仪在确定含油饱和度的精度和准确度方面有了很大提高，它可以对0.8m以上的地层做定量解释，对0.5～0.8m的地层做半定量解释。

1.1 测井原理

该测井方法是通过向地层发射14MeV的中子流，中子与地层中各种元素的原子核发生非弹性碰撞后，被激发的原子核返回基态时放射出次生伽玛射线。次生伽玛射线的能量与其原子核性质有关，特别是碳和氧元素等具有明显特征的能量峰，这是碳氧比能谱测井技术的关键点。这种伽玛射线的能量与其原子核性质有关，特别是碳、氧、硅、钙等元素具有明显特征能量峰，对这些包含特征能量峰的伽玛射线进行时间和能谱分析，可以得到这些元素的含量，从而计算出产层含油饱和度，监测油田开发过程中产层含油饱和度的变化情况。

1.2 碳氧比曲线对剩余油饱和度原理的精细解释

碳氧比能谱测井可根据不同原子核产生的非弹性伽玛射线能量不同，对于这些伽玛射线进行能谱分析，可以得到地层中碳、氧、硅、钙等元素的含量，从而计算出产层的含油饱和度。碳氧比测井时测出的碳氧比曲线存在“零值漂移”，影响了解释精度。本文利用碳氧比规范化处理模型消除了仪器“零值漂移”的影响，处理后可以直接使用通用解释模型解释测井资料，从而提高了碳氧比能谱测井的解释精度［4］。

式中：CO—实测碳氧比；

SC—实测硅钙比；

COw—实测地层含纯水时的碳氧比；

COo—实测地层含纯油时的碳氧比值；

COw35—孔隙度35%的地层含纯水时的碳氧比；

CO35—孔隙度35%的地层含纯油时的碳氧比；

COc—规范化后的碳氧比值；

SCw—与实测地层孔隙度相同的纯砂岩地层硅钙比；

SCc—规范化后硅钙比值；

R35—孔隙度为35%的地层碳氧比值；

R—广义碳氧比值。

根据碳氧比能谱测井原理建立的计算地层碳氧比通用解释模型如下：

式中：R—碳氧比；

A—与地层中碳氧数目有关，能量介于0～14之间；

α—每立方厘米骨架矿物碳原子数目；

Φ—地层孔隙度；

β—每立方厘米石油碳原子的数目；

So—含油饱和度；

Bc—套管及水泥环碳原子的数目；

γ—每立方厘米水氧原子的数目；

δ—每立方厘米石油氧原子的数目；

Bo—套管及水泥环氧原子的数目。

利用实验室测定结果及经验公式，选取计算公式如下：

2 正交试验法

2.1 正交试验法简介

在多因素试验中，随着试验因素和水平数的增加，处理组合数将急剧增加。例如，3因素3水平试验就有33=27个处理组合，4因素4水平试验就有44=256个处理组合。正交试验能够仅挑选部分由代表性的水平组合（处理组合）进行试验，通过部分实施了解全面试验情况，从中找出较优的处理组合，可大大节省人力、物力和时间，还可使一些难以实施的多因素试验得以实施。

正交试验利用一套规格化的表格——正交表，安排科学合理的试验。常用的正交表，已由数学工作者统一制定出来，试验时根据条件套用即可，不需另行编制。

2.2 正交试验步骤

正交试验的安排、分析均借助于正交表进行，利用正交表安排试验一般可分为以下几个步骤：

（1）确定试验因素和水平数。根据试验目的确定试验要研究的因素。如果对研究的问题了解较少可多选一些因素；对研究的问题了解较多，可以选取或抓住主要因素进行研究。因素选好后定水平，每个因素的水平可以相等，也可不等，重要的或需要详细了解的因素，水平可适当多一些，而对另一些需要相对粗略了解的因素，水平可适当少一些。

（2）选用合适正交表。根据试验因素水平数以及是否需要估计交互作用来选择合适正交表。其原则是既要能安排下全部试验因素，又要使部分试验的水平组合数尽可能的少。

（3）进行表头设计，列出试验方案。所谓表头设计，就是把试验中挑选的各因素填到正交表的表头各列。表头设计原则是：不要让主效应之间，主效应与交互作用间有混杂现象。由于正交表中一般都有交互列，因此当因素少于列数时，尽量不在交互列中安排试验因素，以防发生混杂。

（4）试验。正交试验方案做出后，就可按试验方案进行试验。如果选用的正交表较小，各列都被安排了试验因子，当对试验结果进行方差分析时，就无法估算试验误差；若选用较大的正交表，则试验的处理组合数会急剧增加。为解决这个问题，可采用重复试验，也可采用重复取样的方法。

3 测定剩余油影响因素评价

首先，选取公式（6）作为分析的基础公式，利用正交试验分析地层碳氧比、地层孔隙度和硅钙比对剩余油解释精度的影响程度；然后确定这三个影响因素的波动范围，并把含油饱和度确定为考查指标。各试验因素的取值如表1所示。

表1 试验因素的取值

从因素水平表看，为3因素3水平，本文采用L9(34)正交表设计不同的试验方案如表2所示。

表2 试验方案表

由表2可以看出，影响剩余油解释精度的权重大小顺序依次为：碳氧比—硅钙比—地层孔隙度。当然，对于碳氧比能谱测井还要考虑其他许多因素，如套管尺寸大小、井径、水泥环厚度、井内流体等对碳氧比能谱测井的影响。

4 结 论

利用正交试验可以分析剩余油解释精度影响权重的大小，通过分析可知碳氧比对剩余油解释精度的影响最大，其次是硅钙比，孔隙度影响最小。对碳氧比曲线进行规范化处理可以消除 “零值漂移”，扩大了碳氧比测井的使用范围，提高了对剩余油的解释精度。通过实例计算可知，正交试验设计能够明确影响试验指标各因素的主次顺序，可以节约时间，克服盲目性，具有较好的应用价值和推广价值。

[1]姜文达.油气田开发测井技术与应用[M].北京:石油工业出版社，1995.

[2]谭延栋.现代石油测井论文集[M].北京:石油工业出版社，1997.

[3]王留申，贾中.高精度碳氧比能谱测井在胡庆油田的应用[J].断块油气田，2002，9(2):57-59.

[4]丁次乾.矿场地球物理[M].山东东营:中国石油大学出版社，1992.

[5]徐仲安,王天保.正交试验设计法简介[J].科技情报开发与经济，2002，12(5):148-150.

[6]李华.水平井变密度射孔和分段射孔完井技术研究[D].山东东营：中国石油大学，2008.

Affecting Factor Assessment of Determining Residual Oil Through High Precision C/O Spectral Logging

PENG Yan-yan
(No.2 Branch of Daqing Drilling and Logging Co.,Songyuan 138000)

Based on orthogonal test method and high precision C/O spectral logging,the paper evaluates the affecting factors of determining residual oil.Through analysis of the influence of relative parameters,the major affecting factors are found:C/O has the highest affecting degree,then Si/Ca and porosity.

spectral logging；C/O；orthogonal test；remaining oil

TE19

A

1673-1980（2011）06-0063-03

2011-06-18

彭晏燕（1983-），女，助理工程师，研究方向为油气井测井曲线解释。