基于油藏衰竭指数法的过套管电阻率测井资料在水淹层评价中的应用研究

张李 （中石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，四川 成都610059）

刘君毅 （中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院，北京102249）

过套管电阻率测井是一种新的生产测井方法，能够在金属套管中测量地层的电阻率，其探测深度为2～10m［1］。早在20世纪20年代，前苏联学者就提出了一种过套管电阻率测井的理论方法，当时由于受电子元器件技术水平等因素的制约，纳伏级微弱信号的检测限制了实用测井仪器的研制步伐［2］。随着电子技术的发展，直到80年代后期出现低噪声纳伏级的微弱信号放大器后，才使过套管电阻率测井仪器得以问世，并陆续在油田进行试用。从2002年起，斯仑贝谢测井公司的过套管电阻率（CHFR）测井仪在我国许多油田进行了测井服务，取得了较明显的地质应用效果。2006年起，我国许多测井服务单位引进俄罗斯地球物理研究院研制的过套管电阻率测井仪器（ECOS）开展测试工作，充分展现了过套管电阻率测井技术在水淹层评价、剩余油分布、老井复查、油水界面识别等方面的独特应用优势［3～7］。长庆油田从2009年开始利用ECOS测井仪进行测试，展开水淹层评价工作，取得了几十口井的过套管电阻率测井资料，获得了良好的应用效果。笔者以长庆油田L41井为例，采用基于油藏衰竭指数法的过套管电阻率测井对储层的水淹情况进行了详细评价。

1 过套管电阻率测井原理

油气井中广泛使用的套管几乎都是钢质材料，导电性良好，电阻率极低，通常为10μΩ·m。而地层的电阻率一般为1～100Ω·m，比套管的电阻率大很多。因此，在过套管地层电阻率测井中，当电流注入到套管上时，电流主要在套管内流动，流入到地层中的泄漏电流很小，此时泄漏电流在套管上产生的电压差信号十分微弱。通常，泄漏电流为1mA，它在套管上产生的电压差为1nV。要实现套管井地层电阻率的测量，关键技术是如何准确地测量泄漏电流在套管上产生的微弱的电压差（电位的二阶导数）［8］。

ECOS测井仪采用双极供电法测量地层的电阻率，其测量方式为非连续的点测。电极系由3个测量电极（M1、N、M2）、2个供电电极（上供电电极A1、下供电电极A2）及1个电位电极组成，如图1所示。

当供电电极A1和A2分别向套管注入电流I1和I2时，分别测量N处的电位UN（I1）和UN（I2），M2、M1的电位一阶差分 ΔUM2M1（I1）和 ΔUM2M1（I2）以及 M2、N、M1的电位二阶差分 Δ2U（I1）和 Δ2U（I2），最后即可得到过套管地层电阻率［9］：

式中：ρtc为过套管地层电阻率，Ω·m；k为仪器的刻度系数。

2 基于油藏衰竭指数法的水淹层评价模型

水淹层级别划分主要根据含油气储层的当前含油饱和度与原始含油饱和度的相对关系进行评价：当前含油气饱和度与原始含油气饱和度的比值较大，水淹级别较低；反之，水淹级别较高［10］。通常在井未注水开采或由于邻井的开采引起地层的开采，裸眼井测井和套管井测井的地层水矿化度不变时，将上述饱和度的比值定义为油藏衰竭指数，作为评价标准。若地层水矿化度与孔隙结构等参数基本不变，油藏衰竭指数可通用过套管电阻率与裸眼井深侧向电阻率或深感应电阻率的比值得到：

图1 过套管电阻率测井仪双供电电极测量原理示意图

式中：Iod为油藏衰竭指数，1；ρt为裸眼井地层电阻率，Ω·m。

Iod一般介于0～1（若式（2）计算值为负数，取Iod＝0），其值越低，说明油层水淹程度越低；Iod越高，水淹程度越高，开采程度高。该方法不需要知道地层实际孔隙度的大小，但必须假定地层水矿化度不变。

3 水淹层评价实例

长庆油田L41井于2007年3月28日完井，主要生产层位为延长组长6油层组1油层2砂组（长），原始油藏电性特征为高声波时差，最高为252.72μs／m，中低电阻率，原始含油饱和度较高。2007年11月26日对1574～1580m、1585～1591m和1620～1626m井段射孔投产，投产初期地层水矿化度73125mg／L，日产液12.28m3，日产油1.94t，含水率81.4%；到2011年6月，地层水矿化度为69030mg／L，最高73125mg／L，日产液3.76m3，日产油0.9t，含水率71.8%，累产油1461t。

2011年10月17日，对该井1566～1652m井段进行了ECOS测井，尽管与裸眼井测井时间相差较长，但地层水矿化度变化不大，因此可以利用油藏衰竭指数法评价该井的水淹程度。该井过套管电阻率解释成果表见表1，成果图如图2所示。

表1 L41井水淹层解释结论成果表

在第55号层（1572.30～1578.30m），射孔段为1574～1580m，岩性稍细，孔渗较好，电阻率稍低，计算得到的Iod＝0.00，说明水淹程度很低，评价为未水淹层，即油层。第56号层（1579.10～1583.60m）位于砂层中部，渗透性好，其上部1579.10～1580.80m井段计算得到的Iod＝0.00，说明水淹程度很低，评价为油层；下部1580.80～1583.60m井段计算得到的Iod较高，为0.31，故评价为中水淹层。第57号层（1584.30～1593.10m）在射孔段（1585～1591m）内，位于整段砂体的中下部，渗透性较好，其上部1584.30～1590.80m井段计算得到的Iod＝0.13，故评价为弱水淹层；下部1590.80～1593.10m井段计算得到的Iod＝0.00，故评价为油层。第58号层（1594.10～1600.90m）与57号层类似，上部1594.10～1596.50m井段计算得到的Iod＝0.19，为弱水淹层；下部1596.50～1600.90m井段计算得到的Iod＝0.00，仍为油水同层。

图2 L41井水淹层解释结论成果图

4 结语

过套管电阻率测井仪器采用点测方式，在金属套管中检测微弱的信号，实现套管外地层电阻率的测量，具有较大的探测深度。在过套管电阻率测井资料的基础上，采用基于油藏衰竭指数法的水淹层评价方法，对长庆油田L41井的生产层进行解释，水淹层评价结论与完井测井解释结论基本一致，表明该方法在长庆油田具有可行性、有效性和可推广性。

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