滨里海盆地K区块稠油油藏水淹层测井响应研究

孟庆雨，谭成仟

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065；2.陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西西安 710065；3.中国石油勘探开发研究院，北京100000）

滨里海盆地K区块是哈萨克斯坦稠油油藏开发的主力油田，虽然K区块稠油油藏开发时间较长，但产出量很低，部分油藏受到岩性–构造的影响，油层不发育。稠油储层所含的原油黏度高，流动阻碍大，水淹在纵向上的推进速度比出油的速度快，造成含油饱和度值基本不变而产水率较高。盐上油田在开发初期为注蒸汽开采，边水和底水比较发育。注入水水淹是盐上水淹的主要原因，边水水淹为次要成因。拿正韵律油层水淹来说，稀油储层在水淹后原油推进速度较快，电阻率值下降幅度较大，含油饱和度值变化较大，而稠油储层在水淹后产水率很高，但产油能力低，电阻率变化并没有稀油油藏明显，含油饱和度较高，给剩余油的预测工作增加了一定难度。在开发中后期，储层完全被水淹，电阻率迅速下降，需要总结水淹过程中常规测井曲线的变化规律，分析测井响应特征和盐上稠油油藏水淹的成因并且对水淹层进行定量解释。

1 水淹特征研究

1.1 水淹过程中物性参数的变化

1.1.1 泥质含量

表1列出了三口取心井未水淹和水淹后井段岩心泥质含量和黏土矿物成分统计，6101井在水洗后泥质含量由13.40%下降为12.40%，黏土矿物中的K离子在水淹前后的相对含量由47.50%将为43.20%。从表1可以看出，泥质含量和黏土矿物相对含量只发生轻微变化，主要原因是以蒸汽吞吐方式进行开采，当蒸汽进入储层并冷凝后，对储层的作用是浸泡，冲刷力很小，在这种作用力下，泥质和岩石颗粒不能被冲刷走，因此，在水淹后泥质含量不会发生明显变化。

表1 未水淹和水淹层段泥质含量和黏土矿物成分统计

1.1.2 孔隙度、渗透率和饱和度

6102井在水洗前后孔隙度分别是26.6%～41.6%、27.3%～41.8%，渗透率平均值分别是937.8×10–3μm2、3 206.0×10–3μm2，含水饱和度平均值分别是52.0%和59.5%。从表2可以看出，平均渗透率变大，含水饱和度增加，其原因是储层胶结类型为孔隙型，其中胶结物主要以黏土矿物为主，但是填隙物含量较低。黏土矿物在注入水冲刷下被冲洗带走，水淹后胶结程度疏松，其胶结程度也是后期高含水时期形成大孔道水窜的因素之一。水淹改善了孔隙的连通性，渗透性明显变好，水淹过程中，含油饱和度降低，含水饱和度增加[1]。

表2 取心井未水淹和已水淹岩心物性参数统计

1.2 水淹过程中岩电参数的变化

通过理论计算得到了注入不同矿化度淡水条件下的岩石电阻率和含水饱和度的关系。如图1所示，在含水饱和度小于0.55时，岩石电阻率快速下降；在含水饱和度为0.55～0.60时，岩石电阻率基本维持不变；在含水饱和度大于0.60时，岩石电阻率呈上升趋势，但其电阻率并未高于油层电阻率。

图1 注淡水过程中岩石电阻率随含水饱和度的变化

通过对滨里海盆地水淹前后岩电实验结果的对比得出，滨里海盆地K区块的水淹过程导致孔隙度指数减小，由原始油层的1.508减小到1.407，但是对饱和度指数的影响不大。

1.3 稠油水淹层测井曲线特征

1.3.1 正韵律油层水淹特征

在油田开发后期，储层水驱的分布与沉积旋回相对应。正韵律油层，岩性由下至上逐渐变差，注入水先沿底部岩石粒度粗、高渗透部位推进[1–2]，

形成孔隙较大的水窜，底部先被水淹，水淹情况也较严重，产水率上升快；上部弱水淹，油层上部往往是剩余油的富集层段，但总体开发程度较低。其测井响应表现为：自然伽马曲线显示为上粗下细的正韵律特征，自然电位曲线异常幅度值变小，从图2可以看到，自然电位曲线有时呈现正异常，电阻率降低，水淹程度严重，在曲线幅度降低的同时，曲线形态变得更加光滑。

图2 356井正韵律油层水淹特征

1.3.2 反韵律油层水淹特征

反韵律油层岩性上粗下细，水洗先从储层顶部开始。水洗程度较强，受到毛细管力和重力的双重影响[2]，纵向上水洗推进较慢。油层底部岩性较细，孔隙和渗透率都比较小，水洗程度呈现明显的自上而下由强变弱，最后趋于均匀水淹。这种类型的水淹层产水率上升慢，开发效果较好，地层水矿化度减小。反韵律油层水淹测井响应的特征是顶部高渗段的电阻率明显降低（图3）。

图3 64020井反韵律油层水淹特征

1.3.3 复合韵律油层水淹特征

复合型韵律油层属于多次沉积旋回叠加而成的互层[3]，介于正韵律和反韵律水淹之间；储层厚度大，层内具有多个岩性隔夹层，而隔夹层的存在和分布位置会影响油水运动和水淹程度。复合韵律水淹层也分为复合正韵律和复合反韵律[1–3]。其中复合正韵律在纵向上表现为由多个正韵律段组合而成[4]，有薄夹层、低渗透层、或不同岩性、渗透性突变接触面，总体上表现为上细下粗；复合反韵律纵向上表现为多个反韵律组合而成，与复合正韵律特征相反，总体上粗下细，中间同样存在不同的夹层和岩性接触面[5–6]。复合型水淹油藏形成的水淹程度极不均匀，岩性颗粒粗，物性好的层段，水淹强度高[7–8]；而岩性颗粒细，物性较差层段多呈现为弱水淹，注入水影响波及面积小。

2 水淹层评价

2.1 水淹层定性识别

由于部分井声波时差曲线幅度异常，不建议使用声波时差和其他曲线结合来识别水淹层。根据滨里海盆地K区块的油藏储层特征和水淹特征，结合常规测井资料的定性判别，提出了电阻率和孔隙度曲线（RHOB）重叠法与自然电位和深浅侧向电阻率相结合的方法。

2.1.1RHOB重叠法

研究区地质条件特殊，盐上层系稠油埋藏较浅，砂体疏松，油层厚度较薄；井眼虽然有垮塌现象，但密度曲线、自然电位曲线、电阻率曲线响应较好。处理300口井发现，测井响应曲线能反映研究区的水淹情况，利用电阻率曲线和孔隙度曲线的重叠区域来定性识别水淹层是可行的。通过水淹后电阻率曲线形态变化可以看出（图4），水淹层重叠区域面积减小并且明显向左偏移。初期投产时，日产水量为11.0 m3左右，日产油仅为2.5 m3，含油少量，证实为水淹层。

图4 68358井电阻率与孔隙度曲线重叠法

2.1.2 自然电位与深浅侧向电阻率结合法

油层水淹后，水淹部位增加了导电性，导致电阻率和矿化度降低[6]，会引起自然电位基线的偏移。偏移距离的大小取决于水淹前后地层水矿化度比值的大小[7–9]，如果比值较大，则水淹程度较高，当自然电位基线偏移不明显时需要结合沉积韵律的特征，再通过双侧向电阻率来定性识别水淹层。如在正韵律沉积地层中，岩性属于上细下粗，水淹先从底部开始，水洗程度明显大于顶部，边水推进迅速，此时若泥岩基线偏移不明显，可结合双侧向电阻率对重叠部分的曲线进行分析来定性识别（图5）。

图5 64097井自然电位与深浅侧向电阻率结合法

2.2 水淹层定量解释

水淹层定量解释的参数均来自于滨里海盆地盐上K区块的300口井。泥质含量的计算与地层有效孔隙度、渗透率、含水饱和度和束缚水饱和度等储层参数均有密切联系。其计算方法很多，此次实验中主要采用GR计算泥质含量。

式中：ΔGR为自然伽马相对值，API；GRmax为自然伽马最大值，API；GRmin为自然伽马最小值，API；GR为自然伽马测井值，API；Vsh为泥质含量，小数，盐上稠油水淹层的泥质含量计算值为51.53%。

根据该油田的测井曲线，孔隙度利用声波时差曲线计算，经多元回归，得到下列关系式：

式中：φ为有效孔隙度，%；DT为声波时差测井值，us/m。孔隙度计算值为22.36%。

单井水淹层的定量评价主要是以含水饱和度的计算来完成。对于K区块储层参数的计算及水淹层定量评价，除了应用以体积模型为基础的测井响应方程、阿尔奇公式和其他理论方法之外，还要结合生产动态资料、射孔和试油资料来分析。研究区为盐上层系，盐上稠油油藏地质资料分析表明，盐上储层属于高孔高渗的泥质砂岩储层，多为岩性–构造控制的带边水的浅层砂岩普通稠油油藏，适合建立砂岩储层的解释模型，可以用阿尔奇公式来计算剩余油饱和度。利用电阻率曲线和孔隙度曲线来辅助阿尔奇公式的计算[10–12]。

水淹后的自然电位表达式为：

式中：SSP为目的层段自然电位异常幅度值单位，mv；K为自然电位系数；Rmf为泥浆滤液电阻率，Ω；Rw为地层水电阻率，Ω；Rwz为混合液电阻率，Ω；SP为自然电位测井读数，mv；tR为地层电阻率，Ω；Sw为含水饱和度，%；m为孔隙度指数；n为饱和度指数；a、b分别为与岩性和孔隙结构有关的经验系数；T为地层温度，℃。计算混合液电阻率用式（8）。

根据试油水分析资料显示，地层水电阻率是地层条件下的水电阻率：0.25～0.40 Ω。根据岩电实验结果，岩电参数为m=1.848，n=1.947，a=0.648，b=0.961，将参数代入阿尔奇公式计算得出盐上层系水淹层含水饱和度为49.02%。所有计算得出的泥质含量、孔隙度、含水饱和度、初期试油资料均与测井解释模型相符合。

3 应用实例

将储层参数定量解释方法应用到300口井中，定量解释参数与投产层段的试油数据进行对比。生产动态资料显示，64102井的含水率为44%，测井解释得出的产水率为43.25%，符合中水淹层特征（表3），说明测井解释结果与实际资料相吻合，可以利用二次解释结果提高投产井射孔效率，精确避开强水淹层段。

表3 IV区块64102井生产数据

4 结论

（1）水淹过程中，泥质含量并未发生明显变化，孔隙连通性变好，含水饱和度增加，渗透性增强；注入水水淹过程中，双侧向电阻率的响应最为灵敏。在泥质砂岩储层中，自然电位曲线和声波时差曲线基本不随水淹发生明显变化。

（2）水驱过程中，均质油层和正韵律油层同样都是底部水淹，但正韵律油层底部水淹较为严重，上部为剩余油富集层段；反韵律油层顶部先水淹而后趋于均匀水淹；复合韵律油层呈现多段水淹的特点，高渗透段水淹严重，低渗透部位水淹相对较弱，剩余油主要富集在相对低渗部位。

（3）电阻率和孔隙度曲线重叠法与自然电位曲线和深浅侧向电阻率结合进行水淹层定性识别，在实际应用中取得了较好的效果。