PNN 测井反演地层电阻率求取饱和度方法研究

肖承文，周波，吴刚（中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000）

赵勃权，李强（中国石油集团测井有限公司，陕西 西安 710077）

邓瑞（长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100）

与目前国内使用的其他饱和度测井方式比较，PNN（pulse neutron neutron，脉冲中子－中子）测井的最大不同是：其他方法是通过地层对中子的俘获放射出的伽马射线进行记录来进行饱和度的解析，PNN 测井是通过对地层中还没有被地层俘获的热中子来进行记录和分析，从而得到饱和度的解析［1，2］。探测热中子法没有探测伽马方法存在的本底值影响，同时在更低的矿化度和低孔隙度等地层保持了相对较高的计数率，削减了统计起伏的影响。同时，PNN 测井还有一套独特的数据处理方法，能够最大程度地去除井眼影响，保证地层俘获截面曲线的准确性，精度可达到±0.1c.u.（c.u.是俘获截面单位，1c.u.＝10－3cm－1）。

PNN 测井解释饱和度时［3～5］，很多参数都有一个较大的范围，主要依靠人工给出地区经验值，但是经验值的给定缺乏实验支撑，可能产生较大误差；而裸眼井电阻率曲线求取饱和度有较完善的实验支撑，通过几十年的发展，其在砂泥岩剖面中的应用得到多方验证，可信度较高。在未射孔层段，PNN测井在套管外的值和裸眼井电阻率是受同样的地层因素影响，此时应建立PNN 和裸眼井电阻率的关系；在射孔层段，由于注入和产出的原因，地层电阻率会发生变化，但裸眼井电阻率不能反映这个变化；通过前面建立的关系，利用测得的PNN 曲线求得射孔层段的真实电阻率，再利用该地层电阻率计算地层含油饱和度，该饱和度反映的是孔隙真实流体性质，据此可以准确判断水淹情况。

1 地层俘获截面的响应特征

为了研究地层岩性、物性、电性等各因素对地层俘获截面的影响，对研究区4口井逐一分析了未射孔层段表征地层岩性、物性、电性特征的自然伽马、孔隙度、深中浅感应电阻率与地层俘获截面之间的关系，并分析对比了纯泥岩层、纯砂岩层、纯水层、纯气层俘获截面的关系。图1为地层俘获截面反演电阻率示意图。

1.1 未射孔层段地层俘获截面响应特征分析

为了研究地层俘获截面与岩性的关系，分析了纯泥岩层段俘获截面（Σ）与自然伽马（qAPI）的关系（如图2所示），可以看出，Σ随qAPI的增加而增大，并表现出与qAPI较好的相关性。

图1 地层俘获截面反演电阻率示意图

图2 研究区纯泥岩层段Σ 与qAPI关系图

图3反映的是纯泥岩层段Σ与深、中、浅感应电阻率（ρild、ρilm、ρils）的关系，可以看出，ρild、ρilm、ρils 在同一Σ下依次递减，这与地层深度越浅侵入作用影响越强的规律相符合。图4显示了纯水层段的Σ与ρild、ρilm、ρils的关系，可以看出，ρild、ρilm、ρils与Σ关系曲线几乎平行，且水层电阻率在横向上随探测深度的增加逐渐减小。

图3 研究区纯泥岩层段Σ 与ρild、ρilm、ρils关系图

图4 研究区纯水层段Σ 与ρild、ρilm、ρils关系图

图5为研究区未射孔层段Σ与孔隙度（）关系图，可以看出，当升高时，Σ逐渐降低，这是因为随着的增加，储层中气的含量相对增加，而气的Σ低于油、水的Σ，从而造成Σ降低。进一步研究了未射孔层段Σ与ρild、ρilm、ρils 的关系（如图6所示），可以看出，未射孔层Σ与ρild、ρilm 的关系基本一致；Σ与ρils 的相关性较差，这是因为电阻率受泥浆侵入影响较大，即ρils 受泥浆侵入影响较大，而Σ是在下套管地层恢复后测量的，几乎不受泥浆滤液的影响。由图6可知，未射孔层段Σ与ρild 关系为：

1.2 射孔层段地层俘获截面响应特征分析

随着生产的进行，射孔层段的各项参数的变化是一个动态的过程，因此各参数对地层俘获截面的影响相对于未射孔层段发生了一定的变化。首先分析了射孔层段Σ随ρild、ρilm、ρils 的变化关系，如图7所示，射孔层段Σ与ρild 的关系为：

图5 研究区未射孔层段Σ 与关系图

图6 研究区未射孔层段Σ 与ρild、ρilm、ρils关系图

为了消除生产对Σ的影响，进一步对比了射孔层段Σ和未射孔层段Σ随ρild 的变化关系图（图8）。可以看出，在相同Σ下，未射孔层段的ρild 高于射孔层段ρild，这是因为随着生产的进行，射孔层段的含气饱和度逐渐降低，电阻率普遍减小，边水、底水逐渐向井筒推进，可能导致储层出现一定程度的水淹。

图7 研究区射孔层段Σ 与ρild、ρilm、ρils关系图

图8 研究区射孔层段与未射孔层段Σ 与ρild关系对比图

2 地层俘获截面反演电阻率实际应用

为了在射孔层段消除水淹等因素对地层俘获截面的影响，在上述分析射孔层段和未射孔层段Σ与ρild关系的基础上，利用未射孔层段图版对射孔层段进行校正。从图9中可以看出，由俘获截面曲线校正后得到的深感应电阻率曲线（ρild，c）在射孔层段都表现出一定的特征，4号层ρild，c 比校正前深感应电阻率（ρild）减小，可定性判断该射孔层段随着生产的进行，出现了一定程度的水淹，通过阿尔奇公式计算饱和度，该层含气饱和度明显降低；而5号层由于与4号层之间有一段孔渗不好、泥质体积分数多的薄层隔开，该井段ρild，c 与ρild 部分重合，甚至有部分升高，可定性判断该层未水淹或水淹程度低。

3 结语

图9 A井俘获截面反演电阻率效果示意图

通过对研究区4口井的地层俘获截面在未射孔层段的响应特征分析，建立了研究区地层俘获截面反演电阻率的计算公式。通过总结地层俘获截面曲线在未射孔层段的曲线特征，反演地层真实电阻率，再进行饱和度求取。由俘获截面曲线校正后得到的电阻率曲线在部分射孔层段表现出电阻率普遍减小的特征，则可定性判断为该射孔层段随着生产的进行，出现了一定程度的水淹，含气饱和度降低明显。部分射孔层段电阻率有一定升高，可定性判断该生产层未水淹或水淹程度低。

将PNN 测井反演地层电阻率求取饱和度的处理结果（30口井）与前人解释成果对比，解释精度明显提高。但是地层参数对地层俘获截面和电阻率的响应比例不尽相同，该方法的实际应用还有待进一步检验。目前该方法适用于未进行注水开发的原状地层，建立区域经验公式时，需要在该区域有相对稳定的泥岩和纯水标志层，否则影响解释精度。

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