碳氧比能谱测井在冀东油田的应用

汤金奎，王绍春，高伟，郑佳佳，轩玲玲，陈小东

（1.中国石油冀东油田分公司陆上油田作业区，河北 唐海063299；2.中国石油长庆油田分公司超低渗透油藏研究中心，陕西 西安710021）

0 引 言

冀东油田从20世纪90年代开始引进碳氧比能谱测井（以下简称C／O测井）［1］技术，近年来在浅层油藏高含水开发阶段的剩余油认识方面得到了广泛的应用，并取得了良好的挖潜效果［2］。C／O测井一次可记录十几条曲线，包含了丰富的储层岩性和物性信息。但目前对C／O测井的应用主要侧重于单井剩余油挖潜，应用面不广。本文通过分析C／O测井应用特例，总结出了该测井方法在实际生产和油藏认识方面的几种特殊应用，对进一步拓展该技术的应用范围起到了推动作用。

1 碳氧比能谱测井应用

1.1 预测剩余油富集部位，优化射孔方案

河流相的正韵律厚油层在开发后期剩余油主要富集在油层的顶部。由于油藏的边底水活跃，因此在进行射孔方案设计时既要保证油井获得理想的产能，又要考虑避水，这就存在一个最佳射孔位置和射开程度的问题。C／O测井可以直观指示剩余油在油层顶部富集的厚度，为射孔方案优化提供直观的依据。

通过统计柳赞南区20口井116个厚油层的C／O测井解释结果，发现剩余油主要富集在约占油层总厚度的15%～35%的顶部。综合考虑油层的韵律特征及能量强弱，射孔方案选择穿透较深的射孔枪弹系列；充分利用油层内部纵向上物性的差异，射孔时尽量保留低渗透的泥质夹层；射开程度控制在10%～15%。以×8－4井为例，该井NmⅢ4小层的15号层顶部C／O测井解释为油层（见图1），措施补孔时采用102枪127弹射孔组合系列，射开层段1 715～1 717m。投产后该井初期日产油17.7t，含水稳定在90%以下生产近2个月，累计产油496t。实例说明应用C／O测井资料指导优化射孔方案可以有效地抑制边底水推进速度，对提高油井产能，充分挖掘高采出程度的油层剩余油具有指导意义。

1.2 多井解释预测平面剩余油分布

油藏进入特高含水开发后期，剩余油分布状况复杂，认识难度大。但进行C／O测井的井较为分散，导致无法充分发挥C／O测井在确定油藏平面剩余油饱和度分布中的作用。多井解释是将不同深度下的相同层位作为一个研究整体进行测井解释［3］。通过对构造各部位的代表性油井进行C／O测井，对比相同层位的剩余油饱和度，掌握油藏各部位的水淹状况，再结合实际生产情况，确定小层的平面剩余油分布状况，为下一步剩余油挖潜提供指导。

柳102断块NmⅢ121小层地质储量采出程度已达30.1%，2009—2010年在油藏中、高构造部位的油井补孔生产，含水均为99%，分析认为该层已整体高度水淹，剩余油挖潜空间不大。通过对C／O测井数据进行处理，将4口目标井在该层的顶部数据拉平进行连井横向解释。在图2中，可以看出泥质夹层下伏油层的C／O值普遍较低，表明油层已高度水淹；但是泥质夹层上方油层的C／O值具有明显优势，解释为泥质夹层的遮挡作用在油层顶部形成了剩余油富集。根据C／O测井多井解释结果及泥质夹层的厚度分布情况，绘制出该层顶部剩余油分布图（见图3）。由图3可以看出剩余油富集区主要受控于泥质夹层的发育，分布范围较大，具有一定的挖潜空间。2010年9月，低部位的L102×4井补孔28号层，初期自喷，日产纯油18t；2010年11月×1－7井补孔25号层，初期日产纯油30t；措施累计增油5 800t，取得了良好的挖潜效果。

图3 柳102断块NmⅢ121小层顶部剩余油分布图

1.3 识别评价储层大孔道

结合大孔道的形成机理和C／O测井曲线的原理，可以用C／O测井曲线高 H／Si、高Si／Ca、低C／O的特征识别储层大孔道［4］。高 H／Si、高Si／Ca说明大孔道储层的物性好，泥质含量低；低C／O说明大孔道储层的含水饱和度高，水淹程度重。利用C／O测井曲线中的H／Si曲线、Si／Ca曲线对储层的孔隙度、泥质含量作出正确评价。H／Si曲线可反映孔隙度的大小，利用H／Si曲线计算孔隙度与裸眼井测井资料计算完井时的孔隙度比较，并结合C／O曲线计算的含水饱和度，根据大孔道形成后储层的孔隙度变大和含水饱和度变高的特点，评价储层大孔道的存在。

图4中，从测井曲线上看到14号层底部（1 711.5～1 712.5m井段），C／O测井曲线表现为明显的高H／Si、高Si／Ca、低C／O的特征，定性分析认为其水淹程度明显高于顶部，是典型的高水淹。同时利用C／O、H／Si、Si／Ca曲线计算了该层的含水饱和度、孔隙度、泥质含量，并和用裸眼井的AC、GR曲线计算的孔隙度、泥质含量进行了对比分析。由图4中的第6道和第7道定量计算的完井和碳氧比的岩性剖面可以清楚地看出，1 711.5～1 712.5m井段处用碳氧比测井H／Si曲线计算的孔隙度和完井时AC曲线计算的孔隙度相比，H／Si曲线计算的孔隙度明显变大，用C／O测井曲线计算的目前含水饱和度明显变大，所以定量解释该层段为高水淹层段，是典型的大孔道。对于形成大孔道的储层，用H／Si曲线计算的孔隙度要明显地大于完井时AC曲线计算的孔隙度，并且C／O测井曲线计算的含水饱和度明显变大，而没有形成大孔道的储层，二者计算的孔隙度基本相近（如15号层）。

1.4 识别气层，监测油气动态

完井中气层的解释主要根据声波、中子密度和气测录井等测井资料综合分析，并随着油气藏的开发，油气界面会不断变化。目前在复杂断块油气藏的开发井中尚缺少一种简单便捷的测井方法用以监测油气动态［5－6］。

油气水对电阻率测井和C／O测井的响应不同。从电性上讲，油、气层都是高电阻率层，因而求得的含油饱和度So均为高值；水层为低电阻率，求得的So为低值。从元素组分上看，油层的碳元素含量明显高于气层和水层的，故利用C／O数据计算的油层So，co（碳氧比含油饱和度）是高值，气层次之，水层为低值。因此电阻率测井无法区分油、气层，C／O测井无法区分气层和水淹层，必须结合其他测井资料综合分析。在C／O测井中，定义CI为俘获伽马射线总谱与非弹性散射伽马射线总谱之比，CI值的高低与地层中氢的含量有关，含氢量越高，CI值越低。储层中，气层含氢量低，其CI值为高值；油层、水层含氢量高，故相应的CI值均为低值。因此利用CI曲线、So与So，co交会的方法可以有效识别气层、油层和水层，确定油气界面和油气同层，监测油气动态。

通过对裸眼测井和C／O测井数据进行处理建立6个分析道（见图5）。G63－16井为高浅南区的1口开发井，在图5第4道中，6号层对应的CNL和DEN曲线均出现明显的异常，且反向交会，AC曲线出现周波跳跃，完井电测解释为气层。从CI曲线看，CI幅值明显高异常；So，co在60%左右，水淹层7号层的So，co在50%～60%之间，两者数值相近，因此C／O测井解释6号层仍为气层，与完井电测井解释一致。

利用该方法监测油气动态也取得了较好的效果。G63－11井NmⅡ41小层的15号层完井电测井解释为油气同层（见图6），15号层顶部的So在10%～40%之间，而底部的So达到了60%以上；1 899～1 901m井段AC曲线有周波跳跃；由第5道的流体体积分析可以看出可动油主要分布于1 903m以下，由第4道的曲线可看出油气界面在1 901m附近。2004年9月试油1 907.0～1 908.6m井段，日产纯油33.5t，日产气3 890m3，气油比116m3／t，属于正常，试油结果与解释结论一致。该层累计产油3.2×104t，累计产气280.1×104m3后，根据邻井试采资料分析认为油气界面已经明显上移。2010年1月进行C／O测井，由图6可以看出，15号层原解释气层段的CI曲线无高值异常，So，co在30%～40%之间，表明15号层已是水淹层特征。试油顶部1 898.6～1 901.0m段，日产油2.5t，日产水67.6t，含水96.5%，不产气。试油结果与C／O测井解释结论一致，并证实了油气界面已经上升到了1 899m以上，为油气藏动态分析提供了重要信息。

1.5 利用油水界面变化估算地质储量

油藏开采一段时间后，随着原油的采出和边底水的推进，油水界面必然会上移。在不考虑油藏类型、地层倾角等因素的前提下，假设随着油水界面的变化，油藏的含油面积保持不变。如果知道某一时间段内油水界面的上移高度以及油藏的阶段累计采油量，则可以根据容积法计算油气储量的原理，由式（1）计算出油藏的地质储量［7］

式中，N为地质储量，×104t；h为油层厚度，m；Δh为油水界面上移高度，m；NP为阶段累计产油，×104t；ER为采收率，小数。

图7 L102×4井碳氧比数字处理测井图

以L102×4井NgⅠ2小层的33号层为例对该计算方法进行验证，该井分别于2008年11月和2010年8月进行了C／O测井，通过C／O测井曲线计算出油层含油饱和度So，co，判断出油藏各时间点的油水界面位置。在图7中，可以看出测试间隔时间段内油水界面由1 840m上升到1 839.5m，上移高度为0.5m。又得知邻井阶段累计产油0.44×104t，油层平均厚度4.9m，采收率25%，把上述数据代入式（1），求解出地质储量为17.25×104t。该小层实际地质储量为18.26×104t，估算结果的相对误差仅为5.53%，因此认为该方法估算的地质储量具有一定的可信度，可以为复杂断块油藏开发阶段的地质储量复查工作提供参考。

2 结 论

（1）C／O测井曲线可以直观指示厚油层顶部剩余油富集厚度，为射孔方案优化提供直接的依据。通过多井解释可以预测小层的平面剩余油富集区，为剩余油挖潜提供方向。

（2）利用C／O测井曲线高 H／Si、高Si／Ca、低C／O的特征，可以定性识别评价储层大孔道，为堵水、调剖提供依据。

（3）利用CI曲线、So与So，co交会的方法可以有效识别气层，确定油气界面和油气同层，为油气藏动态监测提供准确的信息。

（4）利用C／O测井曲线计算出油层含油饱和度，得到某时间段内油水界面的上移高度，代入相关参数根据容积法原理估算油藏的地质储量，可以为油藏的储量复查工作提供参考。

［1］ 朱达智，栾世文，程宗华，等.碳氧比能谱测井 ［M］.北京：石油工业出版社，1984.

［2］ 李丽，冉刚.高精度碳氧比能谱测井在柳赞油田的应用 ［J］.油气地质与采收率，2010，17（3）：60－62.

［3］ 王佳平，万里春，赵雪梅.用碳氧比能谱测井和多井解释技术确定剩余油饱和度分布 ［J］.测井技术，2001，25（6）：456－458.

［4］ 赵小青，潘保芝，朱道平，等.应用碳氧比能谱测井资料评价储层大孔道 ［J］.测井技术，2009，33（2）：135－138.

［5］ 郭凤琴，魏斌.利用碳氧比测井资料识别气层 ［J］.测井技术，1992，16（1）：59－65.

［6］ 丁次乾.矿场地球物理 ［M］.东营：中国石油大学出版社，1992.

［7］ 吴元燕，吴胜和，蔡正旗.油矿地质学 ［M］.3版.北京：石油工业出版社，2005.