W区块淡水水淹层测井响应特性分析及其应用

张　俊， 王向公， 黄玉珍， 王　晔， 郑　昊， 吴　璇

(1.长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室， 湖北 武汉 430100；

2.长江大学 地球物理与石油资源学院， 湖北 武汉 430100；

3.中国石油集团测井有限公司长庆事业部， 陕西 西安 710201)

W区块淡水水淹层测井响应特性分析及其应用

张俊1,2， 王向公1,2， 黄玉珍3， 王晔1,2， 郑昊3， 吴璇1,2

(1.长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室， 湖北 武汉 430100；

2.长江大学 地球物理与石油资源学院， 湖北 武汉 430100；

3.中国石油集团测井有限公司长庆事业部， 陕西 西安 710201)

摘要：以W区块X层组为研究对象，通过对该区块地质概况及淡水水淹复杂规律的分析，利用频率分布直方图、数据归一化处理等技术，研究了淡水水淹层声波时差、自然电位、自然伽马、电阻率测井响应特征，为精细划分W区块水淹级别及建立淡水水淹层含水饱和度计算模型奠定了良好的基础.

关键词：淡水水淹层； 测井响应特征； 电阻率相对值； 识别方法

收稿日期：2015-04-27

作者简介：张俊，男，zhangjun8998@163.com

文章编号：1672-6197(2016)01-0058-05

中图分类号：P631.8+4

文献标志码：A

Abstract:W region X Reservoirs were used for the study. By analyzing the blocks of complex geology and freshwater flooding law,and by using the methods of the frequency distribution histogram and normalized data.We researched the characteristics of freshwater flooding layer of Acoustic, natural potential, natural gamma and resistivity,and provided a reliable basis on Fine-grained flood level of W region and building water saturation calculation model of Freshwater flooding layer.

Analysis and application on freshwater flooding layer logging response of W region

ZHANG Jun1,2, WANG Xiang-gong1,2,

HUANG Yu-zhen3, WANG Ye1,2, ZHENG Hao3, WU Xuan1,2

(1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources, Ministry of Education,

Yangtze University, Wuhan 430100, China;

2.College of Geophysics and Oil Resources, Yangtze University, Wuhan 430100, China；

3.Changqing Division of China Petroleum Logging Group, Xi′an 710201, China)

Key words: freshwater flooding layer; logging response; resistivity relative value; identification method

1区块地质概况

W区块属A盆地M斜坡东部，该斜坡为微向西倾斜的单斜构造，地形复杂，沟壑纵横，梁峁交错，属于典型的高原地貌[1].其雏形出现于侏罗纪，形成于早白垩世.斜坡上构造活动十分微弱，地层产状平缓，地层倾角0.5°左右，平均地层坡降8~10m/km.由于差异压实作用，斜坡上的三叠系发育大致是由东向西倾没的低幅鼻隆(状)构造[2]. X层组其总体特征为低孔、低渗、低含油饱和度和低油气产量.但因其沉积条件和埋藏期成岩演化不同，各油层储集条件在不同地区表征不同，其含油性也因之而异.

目前，该研究区块已投入注水开发.注入水是淡水，为CaCl2型，属于典型的淡水水淹.

2测井响应特征分析

通过收集25口井共 3939 块岩心的实验资料，收集、分析450口井的常规测井资料、动态投产资料，对声波时差(AC)、自然电位(SP)、自然伽马(GR)、深浅电阻率(AT90、AT10；AT90、AT10分别为90英寸和10英寸阵列感应测井资料)测井曲线响应特征进行了研究.

2.1　声波时差测井响应特征分析

W区块X层组孔隙度与声波时差曲线有良好的线性关系.在油田注水开发过程中，油层中某些粘土矿物如蒙脱石会吸水膨胀产生蚀变，体积增大，使岩石结构发生变化，部分岩石颗粒或填充孔隙空间的粘土矿物和泥质成分被注入水溶解或冲走，造成孔隙度的改变[3].W区块属于典型的低孔、低渗油田，水淹后地层粘土矿物和碳酸盐、铁质等矿物结垢，附在孔隙和喉道上，或与粘土伴生，使孔隙度发生变化.

经过统计W区块淡水水淹层不同水淹程度的450口井声波时差响应值，绘制了如图1所示的频率直方图，油、弱、中、强不同水淹程度AC值集中在240~260/μs·m-1之间，也不难看出随着淡水水淹程度的增高，声波时差值变化不大，但总体呈现增大的趋势.说明注水开发使得储层不断受到冲刷，储层孔隙结构在一定程度上得到了改造，而物性越好的储层往往越容易水淹，结果是水淹后孔隙度、渗透率好的储层声波时差有增大趋势.

图1　AC频率分布直方图

2.2　自然电位测井响应特征分析

油层被淡水水淹时，自然电位SP基线会发生偏移，其主要原因是被水淹部位的地层水矿化度被淡化，从而引起SP幅度变化，SP基线发生偏移[4].在油田早、中期注水期间，利用SP曲线幅度、基线变化特征，能较好地判断油层水淹部位，但无法识别水淹级别[5].

为了有效的利用自然电位测井信息，对自然电位曲线进行了归一化处理.归一化线性函数转换的表达式为：

(1)

式中X表示实际测量的自然电位测井响应，Xmin表示地层纯砂岩层段对应的自然电位测井响应，Xmax表示泥岩层段的自然电位测井值.基于此，绘制了W区块X层组淡水水淹不同水淹级别的SP相对值频率直方图(图2).从图2中可以看出，随着水淹级别的增高，SP相对值明显呈现降低的趋势，油层和弱水淹层SP相对值主要集中在(0.2~0.4)区间，中水淹和强水淹层SP相对值主要集中在(0~0.2)区间.

图2　SP相对值频率分布直方图

2.3　自然伽马测井响应特征分析

通过对W区块淡水水淹层部分岩心的电镜扫描观察发现，岩样经过长期水洗之后，岩石颗粒表面与粒间附着的高岭石被溶解，绿泥石等粘土矿物明显相对减少，岩石表面覆盖的粘土也明显减少.以此事实为基础，统计了W区块淡水水淹层450口井的GR测井响应值，并且对其做归一化处理，得出了GR相对值频率直方图(图3).不难发现，GR相对值随着水淹程度的加剧，有很明显的降低趋势，GR测井值降低，是因为注入水水洗油层时，油层中的粘土、泥质成分被注入水溶解或者冲走，使粘土矿物和泥质含量降低，因而使GR测井值降低.油层的GR相对值主要分布在(0.25~0.4)之间，弱水淹则分布在(0.2~0.4)区间，中水淹主要分布在(0.1~0.2)之间，而强水淹在(0~0.15)之间，如此看来，单纯的观察GR相对值直方图虽能找到水淹层GR响应特征变化规律，划分出弱水淹层与中水淹层的界限，但是精准度还是不够好，油层与弱水淹层、中水淹层与强水淹层仍然区分不开.

2.4　电阻率测井响应特征分析

随着油田的注水开发，储集层孔隙中水的矿化度和含量在不断发生变化[6].由于注入水本身具有一定的矿化度，随着孔隙中水的含量增加，大多数情形表现为水的总含盐量的增大[7]，W区块进行淡水注水开发，此时孔隙中水的总含盐量并不是一直增大的，到达一定程度后，与原有束缚水发生了离子交换反应，使得总矿化度降低.

岩电试验表明，淡水水淹的油田储层的电阻率与含水饱和度的关系通常呈不对称“U”型变化规律[8].水淹初期，地层电阻率降低.水淹中后期，地层水被充分淡化，地层电阻率增大，甚至超过油层电阻率[9].图4为W区块淡水水淹层深、浅电阻率分布直方图，油层电阻率分布在30~60Ω·m之间，弱水淹层电阻率分布在30~50Ω·m之间，中水淹层电阻率分布在40~70Ω·m之间，强水淹层电阻率分布在60~100Ω·m之间.显而易见，随着储层水淹程度的增高，电阻率先下降到一定程度之后再上升，直至超过油层的电阻率.

3定性判别淡水水淹层

3.1　W区块淡水水淹层判别标准的建立

在响应特征分析的基础上，利用声波时差、自然电位、自然伽马、 深浅电阻率(AT90、AT10)测井曲线，建立了水淹层判别标准(表1).由表1中可以看出，可以利用“声波时差的增大、SP与GR相对值的减小、深浅电阻率先减小后增大”变化规律来识别水淹层.但是，由于不同储层类型判别标准相对交叉，故判别水淹级别效果不够理想. 为了提高水淹层判别的准确性，必须对有关的测井资料进行变换，强调测井资料对水淹层类型判别的有利因素[10].因此，对深浅电阻率曲线(AT90、AT10)进行数学变换，得到电阻率相对值 (RT′).

图3　GR相对值频率分布直方图

图4　AT90、AT10电阻率频率分布直方图

(2)

式中AT10、AT90分别为10英寸和90英寸阵列感应测井曲线值.

表1淡水水淹层判别标准一览表

图5为变换后的电阻率相对值(RT′)频率交会图，该图由W区块85口井的AT10、AT90电阻率数据得出.由图中可以看出，油层的电阻率相对值分布在0.1~0.2区间，弱水淹层分布在0.2~0.3，中水淹层分布在0.3~0.5，而强水淹层分布在0.4~1.0之间.因此，利用电阻率相对值可以较好的区分水淹类别.

图5　电阻率相对值RT′频率直方图

3.2　资料处理及效果分析

为了验证电阻率相对值判别水淹层的可靠性，对测井资料进行了处理.图6为W1、W2、W3、W4井水淹层判别成果图.从图中可以看出，W1井RT′为0.14, 判别结论为油层；W2井RT′为0.29，判别结论为弱水淹；W3井RT′为0.42，判别为中水淹；W4井RT′为0.73，判别为强水淹.其判别结论均与投产结论相符，说明了该方法对水淹层判别是有效的.但是，本文处理的4口井井况皆较好，对井况欠佳的资料有待进一步验证.

图6　淡水水淹层判别成果图

4结束语

以W区块淡水水淹规律分析为基础，通过对水淹层测井曲线响应特征分析，研究了定性判别水淹层的方法，并进行了应用，应用效果良好.研究表明，利用声波时差、自然电位、自然伽马、电阻率曲线可以大致判断水淹层，但是该方法对水淹级别判别精度不高.利用电阻率相对值能较好的判别水淹级别，应用效果良好，但还有待于现场推广应用，并进一步研究该方法的应用条件.

参考文献

[1]郑茜,黄薇.鄂尔多斯盆地义正中南部延长组长6油藏储层物性特征及其测井解释模型[J].国外测井技术,2014(5):25-30.

[2]许永涛,朱玉双,张洪军，等.安塞油田王窑区长6储层特征及孔渗特性控制因素[J].石油地质与工程,2011,25(4):26-28.

[3]程梦薇.贝301区块水淹层测井响应特征分析[J].国外测井技术,2013(4):53-55.

[4]卢艳.聚合物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(5):38-40.

[5]郭小燕,魏远明,郭蓓蕾，等.八面河油田水淹层储层性质变化及测井响应特征研究[J].中国西部科技,2011,10(14):13-15.

[6]王志杰.纯化油田沙四下亚段水淹层测井响应特征研究[J].石油天然气学报,2012,34(2):84-87.

[7]韩学辉,崔玉峰,李林祥，等.孤东油田七区西馆陶组聚驱后水淹层测井识别方法[J].地球物理学进展,2014,29(4):1657-1665.

[8]高媛,吴少波,王琛，等.马岭油田BS区延10油藏水淹层测井响应特征分析[J].西安石油大学学报,2014,29(3):27-31.

[9]段佩君.双河油田特高含水期水淹层测井曲线响应特征[J].试验研究,2013,32(5):19-20.

[10]贺顺义,谢楠,彭洪波，等.水淹层测井识别方法研究及效果验证[J].海洋石油,2010,30(2):91-95.

(编辑：姚佳良)