基于测井地化录井技术结合下的水淹层评价方法研究

刘晓璐，赵 毅，王善强，赵笑蕾，富 力

(中国石化江苏石油工程有限公司地质测井处，江苏 扬州 225000)

基于测井地化录井技术结合下的水淹层评价方法研究

刘晓璐，赵 毅，王善强，赵笑蕾，富 力

(中国石化江苏石油工程有限公司地质测井处，江苏 扬州 225000)

针对G油田注水开发的特点，依托不同含油状态下常规测井和地化录井分析的响应特征为基础，确定以测井曲线中深、中、浅电阻率组合来识别水淹层为主体，通过测井响应计算的地化录井敏感参数划分弱-中水淹和强水淹两类，最后结合电阻率与饱和度的“U”关系中，选取合适的含水饱和度值，并与束缚水饱和度交会，细化水淹等级，建立弱、中、强三类水淹等级划分标准。采用该方法对12口井进行了水淹层精细评价，经过7口新井检验，解释符合率为81.25%，其评价结果能满足实际生产需要。

测井响应 地化录井分析技术 测录井技术 水淹层 水淹等级

目前，苏北盆地金湖凹陷G油田注水开发的主力断块，基本上都已进入中高含水阶段，油田水淹状况严重且不均匀，注入水性质变化复杂，地层水淹后流体性质、孔隙结构等发生较大改变，导致测井响应特征的复杂化[1-7]。同时，绝大多数开发井以常规测井资料为主，利用常规评价方法对水淹层评价精度较低，无法满足实际生产需要。为了提高常规测井资料下水淹层测井评价精度，本次研究借鉴地化录井技术在评价水淹层优点的基础上，提出了一套基于测井与地化录井技术相结合下的水淹层评价方法。

1 油田概况

G油田位于苏北盆地金湖凹陷西部斜坡带中段，目的层为阜宁组的砂岩段，孔隙度分布在0.6%～23.4%，集中分布在15%～20%，渗透率分布在(1.1～1 042.6)×10-3μm2，集中分布在(10～50)×10-3μm2，属于典型的中孔中渗储层。

从开发进程上来看，G油田主要含油断块自1995年10月正式投入开发，1996年6月实施注水，目前综合含水76.8%，迫切需要细化水淹等级，为今后精细调整开发、措施增产提供技术支持。

2 水淹层测井响应特征

注入水进入油层后，在驱替原油的同时，还会使储层的地球物理性质、储层参数及测井响应特征发生复杂变化。而且当地层性质、注入水的含盐量与注入量不同时，测井响应特征的变化规律也不同。因此研究水淹层测井响应特征的变化规律对利用测井资料评价水淹层有重要意义。

2.1 自然电位测井响应特征的变化

G油田主要含油断块注水井注入水矿化度小于原始地层水矿化度，可认为是淡水水淹。当泥浆滤液的矿化度一定时，从注入水矿化度角度来说，当油层被淡水水淹后，由于层内储层的非均质性和沉积的韵律性，油层一般表现为非均匀水淹，水淹部位地层水被淡化，矿化度变小，引起自然电位SP幅度发生变化[8-10]，水淹油层顶底部SP基线发生偏移ΔSP。但是当储层顶底物性无差异时，SP基线偏移不明显。

2.2 声波时差测井响应特征的变化

在注水开发过程中，呈离散状附着在砂岩颗粒表面或颗粒空间的粘土矿物被注入水分散转移，在注入水的冲刷作用下，粘土矿物在喉道大的地方很容易被冲走，而在喉道较小的地方，在不同的水淹强度下，呈现不同的表现形式。在弱水淹或中水淹时，由于注入水的冲刷作用小，在喉道较小的地方，粘土矿物很容易堵塞喉道，导致孔隙度变小，声波时差随之减小。而在强水淹时，由于注入水的冲刷作用大，在喉道较小的地方，粘土矿物很容易被冲走，导致孔隙度变大，声波时差随之增大。因此，相比油层或水层而言，声波时差在地层水淹后有低值也有高值，只能作为判断水淹层的一种参考手段(如图1)。

图1 地层水淹后声波时差和自然伽马的变化与油层水层的比较

2.3 自然伽马测井响应特征的变化

自然伽马测井是在井内测量岩层中自然伽马射线的强度。储层水淹后粘土含量都会发生变化，这种变化也会引起自然伽马数值的变化。对于弱水淹或中水淹，在喉道较小的地方，粘土矿物很容易堆积，引起自然伽马数值变大。而在强水淹时，由于注入水的冲刷作用大，粘土矿物很容易被冲走，导致自然伽马数值降低。因此，相比油层或水层而言，自然伽马在水淹后有低值也有高值，只能作为判断水淹层的一种参考手段(如图1)。

图2 地层水淹后三电阻率的变化与油层水层的比较

2.4 电阻率测井响应特征的变化

对于本地区注入水矿化度小于原始地层水矿化度来说，根据实验室岩心淡水驱油实验分析，淡水水淹层电阻率与含水饱和度的关系为一非对称的“U”形曲线[11]。图2为地层水淹后三电阻率的变化与油层、水层的比较。从图上可以看出，G油田地层水淹后深感应电阻率相比油层，并不是单调递减的，而是与淡水水淹类型电阻率的变化规律一致。另外从三电阻率的测井响应特征的变化来看，深感应与八侧向电阻率之差对G油田的水淹层识别更敏感，因此研究水淹层电阻率测井响应的变化对于水淹层解释具有重要意义。

通过上面的分析，可以得出：自然电位基线、声波时差、自然伽马响应的变化都不是识别水淹层最敏感的参数，而深、浅电阻率的侵入关系才是识别水淹层最敏感的参数。因此可以借助这样的认识，再结合部分试油资料的情况下，归纳出G油田水淹层的深、浅电阻率测井响应特征识别标准(如表1)。

表1 水淹层的深、浅电阻率测井响应特征识别标准

注：RILD为深感应电阻率，Ω·m；Rxo为八侧向电阻Ω·m。

3 水淹层地化录井参数响应特征

油藏经过注水开发以后，其物理性质和化学性质(烃含量、烃组成、原油性质等)将发生变化，表现为孔隙度增大，含油饱和度降低，原油轻重比降低等。这些特征导致地化录井测量参数响应的变化[12-15]，通过检测这些变化量的大小，可以建立与不同水淹程度储集层的相互关系，从而进一步认识水淹特征及程度。

本文重点介绍岩石热解分析技术，它是将岩石样品在热解炉中程序升温排出烃类物质，由氢火焰离子化检测器进行检测，热解后的残余有机质加热氧化生成二氧化碳由热导或红外检测的方法。通过实验测量可以得出样品中的气态烃、液态烃、裂解烃的含量，主要测量的参数见表2。

表2 岩石热解实验测量参数

一般来说，油层水淹后，热解得到重烃值受水淹程度影响较为复杂，在水淹强度中等或相对弱时，地层中原油的粘度会伴随水淹强度的增强而变大，导致重烃值变大，在水淹强度大时，地层含油量整体降低很大，重烃值会减少。

从以上岩石热解技术中测量参数对水淹前后的响应特征分析上来看，对于弱、中、强三级水淹的识别还是比较敏感的。它最大的优点是不受注入水矿化度的影响，直接测量烃含量或者烃组分信息，这对于常规测井技术来说，依靠电阻率的变化只能区分水淹层，不能细化识别水淹等级，而地化录井技术更显其优势。但是这样的优势只能依托有限的样品来实现，因此在实际评价水淹层方面地化分析技术受样品的局限性很大，只能借助连续性更强的测井资料实现水淹层的评价。

4 测录井技术结合下的水淹等级判别 方法

目前，本地区水淹级别划分标准主要是参照行业标准[16]，按含水率fw共划分为四类水淹级别，即未水淹(fw≤10%)、弱水淹(10%80%)。

由于G油田试油资料多为合层试油，且对应的产液剖面资料较少，对于具体为何种水淹级别缺少判断的依据，结合本地区淡水水淹的特征，得出依据电阻率细化水淹等级是行不通的。而地化录井技术在地层水淹后烃含量和烃组分变化中有很好的响应，缺点是对于样品的依赖性较强。因此综合测井和地化录井技术的优缺点，笔者认为将地化录井分析中敏感参数从离散的实验数据点转化成纵向上连续的曲线，才能在最大意义上指导测井水淹层的评价。

图3 G油田水驱油实验关系

通过本地区开展的注水矿化度为4 000 mg/L(模拟清污混注)高温高压(80 ℃，20 MPa)下的水驱油岩电实验结果上来看(如图3)，G油田经过清污混注后，储层电阻率与含水饱和度呈“U”关系(或是二次函数关系)。根据前人的认识[5，6]，在“U”型变化趋势中存在一个拐点B(如图4)，对于同一个电阻率，“U”型曲线上对应两个含水饱和度Sw1和Sw2，拐点B处的含水饱和度就是弱-中水淹和强水淹的边界值，拐点的左边A点到B点的位置属于弱水淹区和中水淹区，拐点的右边B点到C点的位置属于强水淹区。

图4 岩心电阻率与含水饱和度的“U”关系

基于以上的认识可以得出这样一个思路，首先针对地化录井手段识别弱-中水淹和强水淹两类，然后利用电阻率与饱和度的二次函数关系计算相应的含水饱和度，再与计算的束缚水饱和度结合，最后建立起可动水饱和度与束缚水饱和度下的水淹等级识别图版。

4.1 地化分析技术建立弱-中水淹和强水淹的识别图版

考虑到在实际钻井中为了增加泥浆柱的压力，往往向泥浆中加入重密度的物质，这样有些井中的泥浆会混油，这些因素会造成岩石热解实验中液态烃和裂解烃含量发生变化。因此为了消除这方面的影响，本次研究对液态烃和裂解烃含量做了归一化，其形式为：

G=(M-Mmin)/(Mmax-Mmin)

(1)

式中，G为归一化结果，数值在0～1之间；M为选择的数据集；Mmin为M数据集中最小值；Mmax为M数据集中最大值。

图5 G油田归一化液态烃与归一化裂解烃含量之间的关系

图5是归一化后的液态烃与裂解烃含量的关系，从图上可以看出，实验参数归一化后建立的交会图明显可以区分弱-中水淹和强水淹两类。

4.2 基于敏感测井响应特征构建地化分析参数模型

虽然归一化后的液态烃、裂解烃含量可以很好的区分两类水淹，但是实验数据毕竟是有限的，不可能每口井每个层位都取心，因此需要借助一种手段把离散的数据点转化成连续曲线，而测井曲线具备连续性的特点，通过建立地化分析参数与敏感测井响应特征的关系就可以对水淹层进行分级。

基于这样的思路，本次研究利用与含油性有关的测井曲线(如声波时差，自然伽马以及三电阻率测井曲线)与归一化后的液态烃、裂解烃含量以及二者的比值建立了交会图，得出归一化后的液态烃含量与裂解烃含量的比值与自然伽马测井曲线、深感应以及八侧向测井曲线有很好的对应关系，可以建立多元回归关系。

GS1/GS2=2.71-0.018 6×GR+

0.014 3×Rxo+0.036 5×RILD-0.040 5×RILM

r=0.770 0

(2)

GS1=1.164 5×(GS1/GS2)-1.861

r=0.847 8

(3)

GS2=1.164 5×(GS1/GS2)-2.861

r=0.847 8

(4)

式中，GS1为归一化的液态烃含量，mg/g；GS2为归一化的裂解烃含量，mg/g；GS1/GS2为归一化的液态烃含量与归一化的裂解烃含量的比值，无量纲。

4.3 水淹层等级划分标准的建立

当地层水淹后，含水率的增加，意味着可动水饱和度的增加，因此利用测井评价计算的含水饱和度、束缚水饱和度以及可动水饱和度(等于含水饱和度与束缚水饱和度之差)就可以用来判别产层的水淹级别，其中，束缚水饱和度模型通过核磁共振实验与渗透率拟合得到。表3为该地区基于水驱油实验得到的含水饱和度模型。这样就得到了利用束缚水饱和度与可动水饱和度建立的G油田水淹等级划分图版(如图6)，解释标准见表4。

表3 水驱油实验下的含水饱和度模型

注：K为渗透率，10-3μm2；Sw为含水饱和度，%，Rt为岩心电阻率，Ω·m。

图6 水淹等级划分图版

注：Swi束缚水饱和度，%；Swm为可动水饱和度，%。

5 应用效果分析

以试油资料和产液剖面资料为基准，利用上述的评价方法和水淹等级划分标准对G油田2013年以后的12口井进行了水淹层精细解释。图7是G6-115井2 065～2 110 m测井资料处理成果图。其中，G6-115井对应的注水井为G6-26井和G6-97，G6-26井从1996年6月开始转注E1f23-2，3，5，7油砂体，G6-97井从2008年4月开始转注E1f23-1，2，3，4，5，7油砂体，因此新完钻的G6-115井E1f23-1，2，3，4，5，7油砂体就具备了水淹的外部条件。

从三电阻率测井响应特征看，4号层深感应电阻率的特征值为13.5 Ω·m，八侧向电阻率的特征值14.4 Ω·m，两者差值为-0.9 Ω·m，7号层深感应电阻率的特征值13.1 Ω·m，八侧向电阻率的特征值12.33 Ω·m，两者的差值为0.77 Ω·m，10号层深感应电阻率的特征值13.5 Ω·m，八侧向电阻率特征值12.5 Ω·m，两者的差值为1 Ω·m，对应水淹层的测井识别标准，得出4号层、7号层和10号层都已水淹。而5号层、6号层、8号层和9号层物性较差(受灰质影响较大)，根据本地区的认识解释为干层。

图7 G6-115井2 065～2 110 m测井资料处理成果

进一步利用计算的岩石热解参数，得出4号层归一化液态烃含量平均值为0.576 mg/g，归一化裂解烃含量平均值为0.399 mg/g，归一化液态烃含量与归一化裂解烃含量比值的平均值为1.478，7号层归一化液态烃含量平均值为0.54 mg/g，归一化裂解烃含量平均值为0.378 mg/g，归一化的液态烃含量与归一化的裂解烃含量比值的平均值为1.426，10号层归一化液态烃含量平均值为0.476 mg/g，归一化裂解烃含量平均值为0.302 mg/g，归一化的液态烃含量与归一化的裂解烃含量比值的平均值为1.568，综合图5岩石热解参数的两级水淹识别图版，得出4号层、7号层和10号层为弱-中水淹，含水饱和度选取小于拐点处的结果，依据G油田水淹级别划分标准，得出4号层、7号层和10号层为中水淹。对比本井2 100.5～2 105.1 m的试油资料可知，试油段日产油2.3 t，日产水4.3 m3，含水率为65%，参照行业标准解释为中水淹，10号层解释结果与试油结果一致。

表6是应用本次研究提出的评价方法处理的7口井与试油结果符合情况。其中共有16层，3层不符合，符合率达到81.25%，符合率达到了行业标准，可以较好的指导生产。

表6 G油田2013年后完钻的新井水淹等级划分效果分析

6 结论

(1)通过水淹后对地层测井响应特征的比较，得出电阻率曲线是识别水淹最敏感的参数。通过深中感应电阻率的差值、深感应与八侧向电阻率的差值分别和深感应电阻率的交会可以建立G油田主要断块的测井判断水淹的解释图版及标准。

(2)依据淡水水淹下电阻率与含水饱和度的“U”型特征，得出直接依靠电阻率划分水淹等级的方法是行不通的，必须借助其它手段先识别出弱-中水淹和强水淹两类，再通过饱和度的定量化细化水淹等级。

(3)水淹层地化评价技术采用地球化学方法直接检测储层中的烃类物质，对于水淹级别的划分是非常有效地手段。利用归一化后的液态烃含量、裂解烃含量以及二者的比值可以有效地将水淹层划分成弱-中水淹和强水淹两类。

(4)综合敏感的测井响应参数，重构归一化后的液态烃含量和裂解烃含量，结合淡水水淹下的饱和度模型，得出不同水淹等级下的含水饱和度。与核磁共振实验计算的束缚水饱和度综合，建立了可靠的水淹层等级划分的解释标准。

(5)应用测井与地化录井技术结合对G油田2011年以后有试油结论的井进行了水淹层精细解释，解释符合率达到81.25%，证明该方法实用性较好。

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(编辑 王建年)

Evaluation method of water-flooded layer basedon combining logging with geochemical logging technology

Liu Xiaolu，Zhao Yi，Wang Shanqiang，Zhao Xiaolei，Fu Li

(GeologicalLoggingDepartmentofJiangsuPetroluemEngineeringCo.Ltd.，SINOPEC，Yangzhou225000，China)

According to the characteristics of water injection development of G Oilfield，based on the characteristics of logging and geochemical logging under the condition of different oil saturations，a method was proposed to identify the water-flooded layer by the combination of deep，medium and shallow electrical resistivities in logging curves.And then two types of week-medium and strong water-flooded layers were divided by geochemical logging sensitive parameters calculated through logging responses.Finally，combined with the "U" relationship of resistivity and saturation，selecting the appropriate water saturation value，and intersected with the irreducible water saturation，it was established that the classification standards of the week，medium and strong water-flooded layers.The method was used in the fine evaluation of the water-flooded layers of 12 wells in G oilfield.After tests in 7 new wells，the interpretation coincidence rate was 81.25%，and the evaluation results can meet the needs of production.

logging response；geochemical logging technology；geo-logging and logging technology；water-flooded layer；water-flooded grades

2015-07-21；改回日期：2015-10-08。

刘晓璐(1990—)，现主要从事岩石物理机理分析和测井方法研究工作。电话：13511757788，E-mail:：179223298@qq.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.01.008

TE311

A