聚驱后水淹层声电响应特征研究

张庆国，宋增彬，刘茗茗，陈熹

（1.东北石油大学，黑龙江 大庆163000；2.大庆油田有限责任公司采气分公司，黑龙江 大庆163000）

0 引 言

大庆萨尔图油田Ⅰ类油层已全面开展了注聚驱油，聚驱后采收率达到50%左右，比水驱时提高了10%～15%，但地下仍有50%左右的原油未被采出，因此准确描述聚驱后剩余油潜力及分布状况具有重要意义［1］。但在已经注聚区块的测井解释中，发现注聚后的葡Ⅰ1－2油层水淹程度明显偏低。本应是中高水淹的层位，测井曲线却有弱、低水淹的特征。深侧向曲线较注聚前有所升高，被误解释为低水淹甚至是未水淹［2］；并且发现声波时差较注聚前略有增大，也致使测井解释有所偏差。可见对聚驱后声电特性的研究非常必要。以往研究分析认为聚驱后，由于聚合物自身性质和混合地层水矿化度的变化［3－5］，油层注聚后测井响应特征发生了变化［6－8］。

本文主要研究区域为萨北开发区北二西东部，地处大庆长垣萨尔图背斜构造北部西侧东块，该区含油面积3.6km2，共有油水井299口。1994年对葡I组主力油层进行了聚驱开采，聚驱前地层水矿化度为4 519mg／L，采用清水配置清水注入的注入方式，注入的聚合物溶液矿化度接近960mg／L。北二西东块调整对象为葡Ⅰ油层组。利用对子井分析技术，对应水洗程度总结了聚驱后水淹层的声电响应特征，结合聚合物溶液实验和岩石电阻率、声波实验结果，从机理角度分析了声电响应的原因。开展对聚驱水淹层声电响应的研究，为生产动态分析提供了理论指导［4］，对聚合物区块的剩余油解释及挖潜具有重要意义。

1 聚驱水淹层测井响应特征

采用对子井分析技术，对萨北开发区北二西东部进行了对比分析，选取井距较小、构造位置和储层特征相近的北2－D5－P37井和北2－352－检 P60井为对子井进行分析（见图1）。2井位于工区中部，其中北2－D5－P37井为前期水驱井，北2－352－检P60井为聚驱后检查井。

1.1 电阻率曲线

从图2可见，在渗透性砂岩处聚驱后R25与深侧向测井曲线值都有所增加。对应水淹程度，发现前期水驱井北2－D5－P37中水淹层段深侧向测井曲线值高于强水淹层段，而聚驱后检查井北2－352－检P60深侧向曲线值在中强水淹处相差不大，R25电阻率曲线也有相似的表现。

图1 萨北开发区北二西东部井位分布图

为了更全面直观了解聚驱前后电阻率变化的规律，通过对主力油层葡Ⅰ组深侧向测井曲线和R25曲线的读值，得到对子井不同水洗程度聚驱前后电阻率值的变化图（见图3、图4）。从图3、图4可以看出，无论是强水洗层段还是中水洗层段的电阻率值基本都在等刻度线之上，说明聚驱后这些水洗层段的电阻率值有不同程度的上升，且强水洗层段的点相对而言更远离等刻度线，说明强水洗层段电阻率增加幅度较大，中水洗、弱水洗层段和未水洗层段的电阻率变化相对较小。

1.2 声波时差曲线

通过对声波时差的读值发现，渗透性砂岩处北2－D5－P37井的平均声波时差值为320.1μs／m，北2－352－检P60井平均声波时差值为313.4μs／m。对应水洗程度，驱替数据点如图5所示，可以发现声波时差值点基本都在等刻度线之上，且强水洗层段的点相对中水洗而言更远离等刻度线，说明聚驱后声波时差有所增加，且强水洗层段的声波时差增加相对较多。

图2 对子井聚驱前后测井曲线对比图

图3 对子井聚驱前后深侧向对比图

图4 对子井聚驱前后R25对比图

图5 对子井聚驱前后声波时差变化图

2 测井响应特征变化机理分析

2.1 聚合物溶液导电性研究

聚合物溶液的电性规律主要取决于聚合物本身的电性特点和溶液的矿化度。为研究影响聚合物溶液电阻率变化的主要因素，设计实验进行分析。

用矿化度为500、1 000、3 000、5 000、7 000mg／L的氯化钠溶液配置低分的聚合物溶液，聚合物的浓度为1 000mg／L，分别测量不同矿化度聚合物溶液的电阻率，并测量不加入聚合物时不同矿化度氯化钠溶液的电阻率，结果见图6。从图6可见，相同矿化度情况下聚合物溶液的电阻率低于氯化钠溶液，说明聚合物具有弱导电性，但电阻率值相差较少，在高矿化度时基本不变。而由于矿化度变化引起的电阻率变化却很大，说明聚合物溶液电阻率主要取决于溶液矿化度。

图6 不同矿化度聚合物溶液与氯化钠溶液对比图

图7 岩心实验图

2.2 岩电实验研究

实验过程：按照接近3∶1的比例混合原油和煤油配制模拟油（20mPa·s），并使用模拟油驱替岩样，直至连续4h只出油不出水为止；岩样饱和模拟油后，采用污水（4 000mg／L）进行驱替，直至岩样产水率达到80%；采用淡水（1 000mg／L）配制的分子量为2 500万、浓度为1 000mg／L的聚合物溶液对岩样进行驱替，直到只有聚合物溶液产出；改用污水（4 000mg／L）驱替岩样，直到连续4h只出水不出油。

岩心电阻率的变化主要受2个方面的影响，一是含水饱和度的增大使岩心电阻率不断减小；二是注入溶液对岩心电阻率的影响。岩心电阻率的变化可以分为3个阶段（见图7）。第1阶段，注入污水的作用使电阻率降低，含水饱和度的增加亦使电阻率下降，因此这一阶段电阻率降低；第2阶段，采出程度和含水饱和度很高，前者的影响减小，注入淡水聚合物，聚合物溶液的电阻率主要取决于溶液的矿化度，淡水聚合物溶液电阻率较高，后者影响较大，岩心电阻率上升；第3阶段，继续污水驱替，两者同时使岩心电阻率继续降低。

通过以上实验分析可知，葡Ⅰ1－2油层电阻率值增加的原因是配注聚合物溶液的矿化度较低，致使电阻率值增加。水驱井北2－D5－P37部分出现相邻的强水洗层段电阻率低于中水洗层段，是由于水淹程度加深，电阻率下降。聚驱井北2－352－检P60强水洗层段相对于中水洗层段电阻率增幅较大，原因是强水淹层段孔渗条件较好，水洗程度较强，进入其中的聚合物溶液量较多，电阻率增幅较大。

2.3 聚合物溶液声波特性研究

采用脉冲反射法对不同浓度聚合物溶液的声速进行测量。将自发自收超声换能器在支架上固定好，放入待测液体的容器中，并使换能器的发射面与反射底面平行，改变换能器与反射底界面的距离L，通过记录入射波和一次反射波的传播时间差Δt，即可求得待测液体的声速。

分别对浓度为100、400、800、1 200、1 700、2 200、5 000mg／L的聚合物溶液进行声速的测量，转化为声波时差，结果表明聚合物溶液的浓度对声波时差有影响，聚合物浓度越大，声速越小，声波时差越大（见图8）。

图8 聚合物溶液浓度与声波时差交会图

2.4 注聚过程中声波特性研究

大庆油田经多轮水驱开发，地层水矿化度从7 000mg／L下降到4 500mg／L左右。实验选用矿化度为4 500mg／L的NaCl溶液模拟地层水用以饱和岩心，选取5块物性不同的岩样，用模拟油驱替岩心至束缚水状态，再用淡水驱替至残余油状态，最后用淡水配置的聚合物溶液驱替至不出油为止。测量岩石在水驱状态和聚驱状态的波速，转换成声波时差（见图9）。

图9 不同岩样聚驱、水驱声波时差图

研究表明聚驱声波时差相较水驱有所增大，其结果与检查井结果符合。注聚后孔隙内的流体部分被聚合物替代，长链遭到破坏的高分子聚合物的声波传播速度较慢，同时地下聚合物溶液黏度比水大，相应对声波能量的损耗也比水大，因此表现为声波时差略有增大。

3 结 论

（1）聚合物具有弱导电性，聚合物溶液的电阻率主要取决于溶液的矿化度。

（2）饱和模拟油岩石先污水驱，再淡水聚驱，最后污水驱，电阻率曲线先降后升再降，其中上升段主要原因是所用聚合物溶液电阻率较高。这也解释了注入清水聚合物的区域有电阻率上升现象的发生。

（3）聚合物浓度越大，声速越小，声波时差越大。

（4）聚驱声波时差较水驱略有增大，与检查井结果相符。

（5）在淡水聚驱的情况下，无论是电阻率值还是声波时差值，强水洗层段的增加量略高于中水洗层段。

［1］ 孙建英，方艳君.聚驱后剩余油分布及挖潜技术研究［J］.大庆石油地质与开发，2005，24（4）：37－39.

［2］ 方亮，王华，任海滨.油层注聚后测井曲线异常及水淹层解释校正 ［J］.大庆石油地质与开发，2008，27（5）：135－137.

［3］ 任峤.孤岛油田聚驱水淹层测井解释方法 ［J］.油气地质与采收率，2009，16（2）：64－73.

［4］ 毕生，彭立.注聚开发对测井曲线的影响 ［J］.石油仪器，2002，16（4）：43－44.

［5］ 王军.聚驱后水淹层测井解释模式 ［J］.油气地质与采收率，2007，14（4）：53－55.

［6］ 陈德坡，张兴平，李奋，等.聚合物水淹层测井响应特征 ［J］.大庆石油地质与开发，2008，27（6）：123－127.

［7］ 陈德坡，张兴平，李奋，等.聚驱油后水淹层地质特征及测井响应特征研究 ［J］.国外测井技术，2010，24（5）：123－127.

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