应用电缆地层测试技术判别复杂油藏流体性质

李烨，司马立强，闫建平高峰，陈强，黄丹

（西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500）

应用电缆地层测试技术判别复杂油藏流体性质

李烨，司马立强，闫建平高峰，陈强，黄丹

（西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500）

位于中东地区某盆地内的Y油田M组碳酸盐岩储集层岩性复杂、隔夹层多、非均质性强，具有中低孔、低渗透、低电阻率、超高压的特征。由于储集层电阻率低、油水层电性差异小，且发育多套油水系统，以电阻率为主的常规测井方法很难准确判断储层流体性质。鉴于电阻率方法的局限性，引入并开展了基于电缆地层测试分析技术的流体性质判别方法研究，大量现场应用结果表明：以油、水密度差异为基础的压力梯度法和以油、水光谱差异为基础的光学流体性质分析技术能够较准确地判别流体性质，在中东地区Y油田复杂低阻碳酸盐岩油藏流体性质识别方面具有较好的应用效果。

碳酸盐岩；复杂低阻油藏；电缆地层测试；压力梯度法；光学流体性质分析

储层流体性质判别是油气勘探开发的重要工作。长期以来，以电阻率测井为核心的电阻率绝对值法、电阻率－孔隙度交会判别法、孔隙度－饱和度交会判别法等方法在常规储层流体性质识别中发挥了重要作用［1～4］。但是面对复杂低阻油气藏，这些方法的解释精度下降，适用性降低，应用受限，而电缆地层测试 （WFT）为识别储层特别是复杂低阻储层流体性质提供了一种有效途径［5～8］。

中东地区Y油田M组储层是油田主力产层之一，为浅海相沉积的碳酸盐岩储层，岩性复杂、隔夹层发育、非均质性强，具有中低孔、低渗透、异常高压的特征。部分油层电阻率低，油水层电性差异不明显 （油层可低至2Ω·m左右，水层一般低于10Ω·m），且发育多套油水系统，以电阻率测井为主的常规测井方法难以准确识别储层流体性质。笔者以Y油田M组储层为例，探讨了基于WFT技术的流体性质判别方法，重点分析和介绍了压力梯度法与光学流体性质分析法的判别原理与应用效果。

1 WFT判别流体性质原理

第一代地层测试器FT（formation tester）主要用于流体取样，并且一次下井只能取一个样。随后发展起来的第二代地层测试器 （RFT、FMT、SFT等）实现了地层重复测压和多次取样。利用获得的地层压力，能够建立压力－深度剖面，进而判断储层连通性，计算地层压力梯度和流体密度，确定油水界面和判别流体性质等。新一代模块式电缆地层动态测试器 （MDT）除具有第二代地层测试器的基本功能外，还能运用光学流体性质分析技术实现井下流体性质的快速判别。

1.1 压力梯度法

油、水密度不同，在储层压力系统中就表现为压力梯度的差异，这是压力梯度法［9～11］判别流体性质的物理基础。利用电缆地层测试器测得的地层压力，能够建立压力－深度剖面。这里的深度是经过补心和井斜校正后的地层垂直深度。同一压力系统内性质相同的流体，理论上不同深度点测得的地层压力呈线性关系。

p1－p2＝Gh（Dv1－Dv2）（1）式中：p1、p2为同一压力系统内相同流体性质不同有效测压点的地层压力，psi（1psi＝6.895kPa）；Gh为压力梯度，表示单位垂直深度静液柱压力变化，psi／m；Dv1、Dv2为对应测压点的地层真实垂直深度，m。同一压力系统内若存在不同性质的流体，且密度存在明显差异，则各深度点压力值不在一条直线上。压力连线的拐点位置即代表流体界面所在深度。

流体静压力为：

式中：p为流体静压力，kPa；ρ为流体密度，g／cm3；

g为重力加速度，9.8m／s2；D为液柱高度，m。

因此，由计算得出的压力梯度，进而可计算流体密度，就能判别地层流体性质 （表1）。

1.2 光学流体性质分析法

实现地层流体性质的快速判别是MDT与第二代地层测试器相比的一个突出的优点。MDT的光学流体性质分析 （OFA）模块可以在不取样的条件下快速准确地判断流体性质［5～8，12～14］。

OFA利用可见光和近红外光的透射差别来区分油和水。如图1所示，水在波长1450nm和2000nm处，由于氢氧键发生分子共振，在吸收光谱上形成尖峰。油在波长1700nm处，由于碳氢键发生分子共振，形成吸收尖峰。三峰的唯一性和分离性可以用于判别油水。同时，油、水具有不同的颜色，水是无色液体，烃凝析液一般呈黄色，其他原油一般呈黑色或深棕色，因此，可见光区的颜色显示为流体识别提供了更多的参数。

一般用光密度来表示透射光的相对强度，即透射光能量与入射光能量比值的倒数取常用对数：

表1 天然气、石油和水的典型密度与压力梯度［8］

图1 水和油的可见与近红外区吸收光谱［8］

式中：D（λ）为 光 密 度，1；T为 透 射 率，T＝T1／T0；T1和T0分别为透射光与入射光的辐射能，J。

测试时，OFA模块中的钨卤灯发射出500nm至2000nm波长的光，光束被分为两条路径。一条路径用于刻度，另一条路径的光通过蓝宝石窗口穿过泵入的地层流体，到达对面的接收器，并由接收器分10个窗口显示 （S0～S9）。在某一窗口显示的光密度越大，说明流体对该窗口波长的光吸收越强，透射光越少。如果流体中混有微粒，则微粒对光的散射可能使透射光大幅度减少，流体表现出高吸收的性质，与油和水的光学特征均不同，这种情况下一般解释为含较多微粒的钻井液。综合分析这10个窗口的显示就可以快速、准确地判断出泵入的地层流体性质。

2 电缆地层测试技术的现场应用

Y油田M组储层岩性复杂、非均质性强，属于中低孔、低渗储层。地质录井油气显示级别较低，油水层电性差异小，表示出典型低阻油层特征，且发育多套油水系统，以电阻率为主的常规测井方法很难准确判断储层流体性质。为此，笔者开展了基于电缆地层测试技术的流体性质判别方法研究，取得了良好的应用效果。

2.1 压力梯度法在YK2井中的应用

YK2井M组第7层段（4392.6～4403m）电阻率较低，经测试产油。相邻的第5层段 （4341～4349m）和第8层段（4406.5～4426m）常规测井曲线显示与第7层段物性、电阻率接近，第6层段 （4363～4380m）比第7层段物性稍差 （见图2）。为了更真实了解第5、6和8层段的流体性质，快速、准确划分油水层，决定对该井实施地层压力测试，共获得19个测压点的压力数据。

由于受仪器、地面操作人员、井眼条件、地层物性等因素的影响，获得的压力数据并非都能反映地层真实压力，因此，必须先对压力数据进行有效性分析。封隔器密封失败、探测器堵塞、增压和干点测试等都会降低测试数据的可信度，不能直接使用相关数据计算流体密度，对于压力恢复尚未稳定就中断测试的情况，则可以通过公式外推求出地层压力［11］。排 除 上 述 因 素 影响，最终提取到14个有效测压点的压力数据。

由上述分析可知，对于同一压力系统内的有效测压点才可以利用压力数据换算出流体密度，识别流体性质。观察各有效测压点压力分布情况，结合测井等资料，能较准确地判断测压层段内是否存在隔层和多套压力系统。如图2所示，YK2井压力梯度线存在明显断裂，测井曲线显示在4358～4360m之间存在高阻致密层，结合录井和岩心分析资料，判断该致密层将油藏分隔为上、下2个压力系统。另外，处于下部的压力系统内的测压点压力数值明显不在一条直线上，因此，将测试压力分为3段分别计算压力梯度，进而得到流体密度，结果为0.58、0.60和1.12g／cm3。结合测井曲线特征，判断第5层段为低阻油层，第6层段为低阻差油层，第8层段为水层。压力梯度线在4406m处相交，判断该处为油水界面位置。之后在第5层段内测试产油45m3／d，取样分析显示样品具有高气油比，因此造成地层原油密度偏低；在第8层段内测试产水69m3／d。测试结果证明了在YK2井M组运用电缆地层测试压力梯度法判别流体性质的正确性。

图2 YK2井常规测井及地层压力剖面

2.2 OFA模块在YH2井中的应用

YH2井M组储层较发育，第5层段 （4145～4151.5m）电阻率较高，测试产油；第6层段（4152.6～4160.2m）和第7层段 （4166.3～4170.9m）常规测井曲线特征相似，电阻率较低，物性较好。为了直接了解储层流体性质，提高开发效益，在4153.2m和4166.8m共2个深度点进行了流体光谱分析和流体取样。MDT第1道为测试延续时间，第2道为流体相对含量，第3道为10个窗口的直观显示 （S0～S9），其中S0～S5为颜色显示窗口，S6、S9为水显示窗口，S7、S8为油显示窗口。

4153.2m测试点OFA资料表明，刚开始泵出的流体为含较多微粒的钻井液。在0～420s之间，S0～S9窗口均表现为高光密度值，表明流体中微粒对光的散射使透射光大幅度减少。随后泵出流体微粒减少，显示为水。此时，水显示窗口S6和S9光密度高，其他窗口光密度低。测试约500s后见油，随测试时间延长，含油量越来越多，最后泵出的流体几乎都是油。由此判断该测试点流体性质为油。OFA在4166.8m点测试很长时间内，流体显示始终为水，由此判断该测试点流体性质为水。之后的流体取样分析证实了OFA的分析结果。因此确定第6层段为低阻油层，第7层段为水层。

图3 YH2井常规测井及流体光学分析

3 结论

1）中东地区Y油田M组地层岩性复杂、隔夹层发育、非均质性强，具有中低孔、低渗透、异常高压的特征。部分油层电阻率低，油水层电性差异不明显，且发育多套油水系统，以电阻率为主的常规测井方法很难准确判断储层流体性质。在Y油田11口井的实际应用表明，运用电缆地层测试器获得的地层压力和光学流体分析数据，能够有效地识别M组储层的流体性质，并划分油水界面，提高了勘探开发效益。

2）受仪器、操作人员和地层条件影响，电缆地层测试器获得的压力数据必须进行有效性分析，在排除封隔器密封失败、探测器堵塞、增压和干点测试等因素影响后，选取有效测压点计算流体密度。

3）综合利用电缆地层测试、测井、岩心分析和录井等资料，能够提高流体性质的识别精度。

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［编辑］ 龚丹

Identifying Liquid Property of Complicated Reservoirs by Using Wireline Formation Testing Technology

LI Ye，SIMA Liqiang，YAN Jianping，GAO Feng，CHEN Qiang，HUANG Dan （First Author' s Address：School of Geosciences and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan，China）

In M Formation of Y Oilfield in a basin of Middle East，lithology was complex with the characteristics of many interbedings，strong heterogeneity，low porosity and low permeability and low resistivity in the reservoirs.because of low resistivity in the reservoir，there existed small electric differences between oil and water layers and there developed several oil-water systems，it was difficult for determining the fluid type via conventional log data.In consideration of the limitation of method of resistivity，the method for identifying fluid property based on wireline formation testing was introduced and studied.The results of field application show that pressure gradient method based on the difference of fluid density and optical fluid analysis technique，the fluid spectrum can precisely distinguish the liquid type.It is used for identifying the fluid property of low resistivity reservoir in Y Oilfield in Middle East and better application result is obtained.

carbonate reservoir；complicated and low resistivity reservoir；wireline formation testing；pressure gradient；optical fluid analysis

P631.84

A

1000-9752（2014）04-0081-05

2013-07-12

国家科技重大专项 （2011ZX05031-003-006HZ）；西南石油大学研究生创新基金项目 （GIFSS0734）。

李烨 （1984-），男，2007年大学毕业，博士生，现主要从事油气田测井理论与应用研究。