（地质工程专业论文）侵入半径的求取及其在测井解释中的应用研究.pdf

侵入半径的求取及其在测井解释中的应用研究 舒兵( 地质工程) 指导老师：范宜仁( 教授) 摘要 在油气井钻井过程中，泥浆及其滤液侵入储集层是不可避免的，会 对测井资料及其评价产生影响，同时储集层侵入形成的一系列特征也为 测井资料的地层油气评价和其它地质应用提供了丰富的信息。侵入半 径，是定量描述储集层受泥浆及其滤液侵入特性的一个重要参数。通过 研究侵入半径，可以分析泥浆滤液侵入地层特性，划分渗透性地层，分 析泥浆滤液侵入对测井响应的影响，确定侵入带流体驱替状况，评价储 层流体性质，确定储层受污染状况，同时还可以指导射孔方案。高分辨 率阵列感应测井克服了常规电阻率测井纵向分辨率低、探测深度浅和不 能解释复杂侵入剖面等缺点，可以准确确定原状地层电阻率、冲洗带电 阻率和侵入半径，可为储层描述、储层评价提供可靠的地质参数。目前 高分辨率阵列感应测井在胜利油田的应用尚属初步探索阶段，还有许多 应用潜力需要挖掘。 关键词：侵入半径，侵入特性，高分辨率阵列感应，原状地层电阻率， 冲洗带电阻率 i n v a s i o nr a d i u sd e f i n i t i o na n d a p p l i c a t i o nr e s e a r c hi n l o gi n t e r p r e t a t i o n s h ub i n g ( g e o l o g i ee n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rf a ny i - m n a b s t r a c t i nt h ew e l ld r i l l i n gp r o c e s s ，t h ei n v a s i o no fm u da n df i l t r a t ei si n e v i t a b l e i t h a sg r e a te f f c e to nl o gi n f o r m a t i o na n de v a l u a t i o n a tt h es a m et i m e ，t h e s e r i e so fc h a r a c t e r i s t i c sc a u s e db yi n v a s i o np r o v i d ea b u n d a n to fi n f o r m a t i o n f o rl o g g i n gi n t e r p r e t a t i o na n do t h e rg e o l o g i ca p p l i c a t i o n s i n v a d er a d i u si s k e yt od e s e r i pt h ec h a r a c t e r i s t i c o fm u df i l t r a t ei n v a s i o n q u a n t i t i v e l y a c c o r d i n g t ot h es t u d yo fi n v a s i o nr a d i u s ，i tc o u l db ea n a l y s et h em u df i l t r a t e i n v a s i o nc h a r a c t e ra n di t si n f l u n c eo nl o g g i n gr e s p o n s e ，d i v i d ep e r m e a b l e s t r a t a , c o n f i r m et h es i t u a t i o no ff l u i dd i s p l a c e m e n ti ni n v a d e da r e aa n d r e s e r v o i r p o l l u t i o n ，i d e n t i f y t h ef l u i dp r o p e r t y , a n da l s o g u i d ee a s i n g p e r f o r a t i o np r o j e c t c o m p a r i n gt oc o n v e n t i o n a lr e s i s t i v i t yl o g , t h eh i 曲 r e s o l u t i o n a r r a y i n d u c t i o n l o g g i n gh a sh i g h e rr e s o l u t i o n a n d d e e p e r i n v e r t i g a t i o n s oi tc o u l dc o n f i r mu n i n v a d e df o r m a t i o nr e s i s t i v i t y , f l u s h e d z o n er e s i s t i v i t ya n di n v a s i o nr a d i u s ，a n da l s op r o v i d er e l i a b l e g e o l o g i c p a r a m e t e r sf o rr e s e r v o i rd e s c r i p t i o na n de v a l u a t i o n t h ea p p l i c a t i o no fl l i g h r e s o l u t i o na r r a yi n d u c t i o nl o g g i n gi ns h e n g l io i l - f i e l di ss t i l la tb e g i n n i n g s t a g e t h er e s e a r c ho f i t sa p p l i c a t i o nm u s tb eg o i n g o n k e yw o r d s ：i n v a s i o nr a d i u s ，i n v a s i o nc h a r a c t e r , h i g hr e s o l u t i o na r r a y i n d u c t i o nl o g g i n g , t r u er e s i s t i v i t y , f l u s h e dz o n er e s i s t i v i t y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中 国石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 签名：仓寺荻 劲口 年f 月z7 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：鱼筮 2 1 年f 月2 f 日 导师签名： 弘缉刍 a ”习年 厂月27 日 中国石油大学( 华东) i 程硕士学位论文第1 章前言 第1 章前言 在油气井钻井过程中，泥浆及其滤液侵入储集层，不可避免的会对 测井资料及其评价产生影响，同时储集层侵入形成的一系列特征也为测 井资料的地层油气评价和其它地质应用提供了丰富的信息。侵入深度即 侵入半径，是定量描述储集层受泥浆及其滤液侵入特性的一个重要参 数。通过研究侵入半径，可以分析泥浆滤液侵入地层特性，划分渗透性 地层，分析泥浆滤液侵入对测井响应的影响，确定侵入带流体驱替状况， 评价储层流体性质，确定储层受污染状况，同时还可以指导射孔方案。 利用常规双感应( 或双侧向) 测井资料，进行三参数反演可以得到原状 地层电阻率、冲洗带电阻率和侵入半径，但该方法由于已知参数少，影 响因素多，算法冗余度高，具有多解性，计算结果不可靠。高分辨率阵 列感应测井克服了常规电阻率测井纵向分辨率低、探测深度浅和不能解 释复杂侵入剖面等缺点，提供l i t 、2f t 、4f t 三种纵向分辨率，l o i n 、2 0 i n 、3 0 i n 、6 0 i n 、9 0 i n 和1 2 0 i n 六种探测深度1 8 条测井曲线。运用反 演技术可以准确确定原状地层电阻率、冲洗带电阻率和侵入半径，可为 储层描述、储层评价提供可靠的地质参数。但是，目前高分辨率阵列感 应测井在油田的应用尚属初步探索阶段，还有许多应用潜力需要挖掘。 因此，立项开展利用高分辨率阵列感应测井资料研究侵入半径测井解释 方法及应用，达到深化该项测井技术的应用效果，更好地为油田勘探开 发服务的目的。 本文分析研究高分辨率阵列感应测量影响因素，初步确定高分辨 率阵列感应处理标准流程，完成了高分辨率阵列感应地区适用性研究。 对比分析高分辨率阵列感应测井在胜利油气区不同油田地层中的响应， 其测井响应能真实的反映地层特征，有着广泛的应用前景，分析钻井液 侵入地层的侵入过程及侵入模型，对比分析计算泥浆侵入半径的方法， 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 在此基础上详细分析侵入半径影响因素，研究发现钻井液性能和地层的 孔渗特性是侵入半径的主要影响因素。通过分析对比东营凹陷中央隆起 带、东营凹陷北带、孤岛孤东地区不同岩性不同储层的泥浆侵入特性， 总结分析各类储层侵入特征计算出侵入半径，分析侵入半径在泥浆侵入 量计算、产能预测、射孔方案优化、流体辅助识别等方面的应用。 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 第2 章高分辨率阵列感应影响因素及地区适用性研究 2 1 高分辨率阵列感应影响因素 2 1 1 阵列感应基本原理 常规感应测井是利用电磁感应原理来测量地层电导率的。它在测量 时通过对发射线圈提供一个交变电流，使其在发射线圈周围地层中产生 交变磁场。这个交变磁场在通过地层时感生出电流，将这个围绕井轴流 动的电流称为涡流。涡流在地层中流动时又将产生另外一个交变磁场， ： ”i j 。 ；t一 这个由地层中感生电流产生的磁场称为二次磁场。二次磁场在穿过接收 线圈时产生感生电动势并被记录仪记录下来。在接收线圈测量到的感生 电动势的大小是地层电导率的函数。阵列感应测井仪器也使用了这种 测量原理，但在测井仪器的设计上放弃了将数对线圈系联在一起实现硬 聚焦的方法，而是采用多个接收线圈共用一个发射线圈，同时工作在多 个频率下，采用数学方法对测量信号进行软件聚焦合成处理【1 j 【2 】f 3 】。 进行阵列感应测井解释处理方法研究的一个重要的前提是必须知 道各种阵列感应测井仪器的结构和详细参数( 包括接收线圈和屏蔽线圈 的匝数、间距等) ，但由于国外测井技术服务公司的技术垄断和封锁， 往往无法准确获得这些公司生产的阵列感应测井仪器的具体参数，严重 地阻碍了阵列感应解释处理方法的深入研究。 t r li i |l l ，1 1 r ，l l r ， 图2 - 1 皿i l 的线圈系结构 a l m s 公司的高分辨率阵列感应测井仪器h d i l 的线圈系结构如图 2 1 所示。由七个单侧布置的三线圈系子阵列组成，主接收线圈间距从 6 i n 到9 4 i n ，按对数等间隔布置；所有子阵列同时接收包含8 个频率( 1 0 、 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 ，第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 3 0 、卯、7 0 、9 0 、1 1 0 、1 3 0 、1 5 0 k 薹z ) 的时间序列波形，波形数字化后 送到地面，地面用快速傅立叶变换将波形分解为实部和虚部信号，总共 得到1 1 2 个信号；提供6 种探测深度( 1 0 、2 0 、3 0 、6 0 、9 0 、1 2 0 i n ) 曲线、3 组分辨率( 1 、2 、4 t ) 曲线和传统双感应测井的合成曲线 2 1 。 2 1 2 趋肤效应的影响 a t l a s 公司的h d i l 型阵列感应测井仪器有7 个子阵列，8 个工作 频率( 1 0 k h z 、3 0 k h z 、5 0 k h z 、7 0 妞z 、9 0 k h z 、1 1 0 k h z 、1 3 0 娥z 和1 5 0 k h z ) ， 共采集实部和虚部1 1 2 个信号。由于虚部信号影响因素复杂，因此在实 际处理时只采用了实部测量信号，即利用多个频率的实都测量信号来进 行趋肤校正的方法，图2 - 2 是某点的趋肤效应校正图版示意图。 图2 - 2 高分辨率阵列感应趋肤效应校正图版示倒 2 1 3 井眼的影响t 井眼条件的优劣是测井环境的重要组成部分，井眼条件的影响从广 义上来讲包括两个方面：一是泥浆的影响，具体是指井内的泥浆、泥饼 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 与泥浆侵入等非地层因素的影响，以及由于泥浆浸泡引起部分地层物理 特性的变化；二是井眼几何形状的影响，例如井眼不规则及井壁垮塌等 造成的影响。图2 3 是某井在做泥浆校正前和校正后的对比图，该井钻 井液为咸水泥浆，1 8 时泥浆电阻率为0 1q m ，从图中可以看出， 经泥浆校正后，曲线质量有较大改善。高分辨率阵列感应测井其适用井 眼范围为4 5 - 2 0 英寸，图2 - 4 是t 井做井径校正前后对比图，曲线质 量改善明显，但绿色箭头所指处效果不明显，这是由于该处井径变化剧 。 烈引起的，该校芷算法有待进一步改近。 图2 - 3 高分辨率阵列感应泥浆影响校正前后对比图 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 图2 _ 4 高分辨率阵列感应井径影响校正前后对比图 2 1 4 视地层倾角的影响 由于井眼偏斜和地层倾角都将对感应测井产生影响，而且感应测井 在这两种情况下的响应影响是相同的，因此可以把它们当成视倾角影响 进行校正。具体方法是通过大量模型进行计算。以得到一套完整的视倾 角校正算法。从图2 5 可以清晰地看到视地层倾角影响，其曲线特征有 着明显的变化，甚至发生反转。在高分辨率阵列感应测井资料处理过程 中要了解该地区地层倾角的变化，防止误处理。 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 图2 - 5 视地层倾角影响分析对比图 2 2 地区适用性研究 传统电阻率测井受岩性、测井环境、泥浆性能等影响，不能同时兼 顾其纵向分辨率和探测深度，有其使用局限性。高分辨率阵列感应测井 通过软件聚焦方式，有效提供各种校正，可提供6 种探测深度3 种分辨 率的1 8 条电阻率曲线。通过e x p r e s s 系统可以进行趋肤效应、井眼、 视地层倾角等各种校正。由于采用软件聚焦方式，其有固定的探测深度， 不受岩性的影响。 胜利油气区内的几个坳陷都是在华北地台基础上发育起来的中新 生代断陷一段坳一坳陷盆地。油区从古生代二叠纪到新生代第三纪每个 地质时期都有陆相沉积，也广泛发育着生油层。形成沉积的地质过程使 储层的粒度中值、矿物成份、胶结物的地化特征差别很大，同时骨架成 份及孔喉结构也多种多样，造成了其电响应特征也复杂多变。图2 岳 图2 1 7 是胜利油区不同地区不同类型储层的综合对比图，其1 8 时泥 浆电阻率最小o 2 6 0 m ，最大0 9 9 q m 。其中，砂泥岩地层如图2 - 6 7 中国石油大学( 华东) i l l 程硬士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 所示；灰岩、灰质砂岩地层如图2 - 7 、图2 1 7 所示；砾岩、含砾砂岩地 层如图2 8 、图2 1 3 、图2 1 4 、图2 1 5 所示；总麻岩地层如图2 - 9 所示； 辉绿岩地层如图2 1 0 、图2 1 1 所示；泥灰岩地层如图2 - 1 2 所示；煤层 如图2 1 3 所示。从凰串可见妒在各种岩性地层及各类储层，高分辨率 阵列感应测井曲线响应正常，同时有较高分辨率，能够较真实的反映地 层特征，适用于胜利油气区的各种地层情况，有着广泛的应用前景。 图2 - 61 1 6 0 井综合对比图 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 图2 7 h 1 8 0 综合对比图 图2 - 8c 2 2 1 井综合对比图 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 图2 - 9z 3 7 2 井综合对比图 图2 1 06 8 9 3 井综合对比图 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 图2 - 1 1g 8 9 4 井综合对比图 图2 - 1 2f 1 9 综合对比图 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 图2 1 3c , g 1 井综合对比图 图2 1 4g g l 井综合对比图 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章高分辨率阵列感应影 响因素及地区适用性研究 图2 1 5q 1 3 井综合对比图 图2 1 6 $ 8 5 0 井综合对比图 1 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 3 1 侵入机理概述 钻井过程中泥浆与地层的作用是双向的，地层中可溶性盐类( 石膏、 盐岩、芒硝) 、各种流体( 油、气、水) 以及岩石细粒( 如粘土、砂子) 会使泥浆性能发生不符合施工要求的变化，称为泥浆受侵。另一方面， 泥浆在正向压差作用下侵入地层。其具体过程如下：从井眼形成的瞬间 开始泥浆和泥浆水便向孔隙性地层渗透，在这一段时间内还未形成泥 饼，称为瞬时失水过程：泥饼形成后，在泥浆循环状态下，失水量由大 到小至恒定，这一段时间属于动失水过程；钻进若干时间后，起下钻过 程中停止泥浆循环，此时泥饼加厚，仍发生失水现象，但逐渐减小，这 一阶段称为静失水过程；之后动失水过程和静失水过程交替出现，最终 泥饼保持一定的厚度，累积失水量达到一定数值，形成动态平衡【4 j 。 实验和理论计算证明，形成泥浆侵入动态平衡的过程中泥浆及其侵 入地层发生了非常复杂的物理、化学和物理化学反应。这主要表现在以 下几个方面 4 1 ： ( 1 ) 在正向压差作用下，一部分固相颗粒进入井眼附近的地层中， 随后堵塞孔喉，阻止固相颗粒的进入，迫使固相颗粒在井壁附近沉积下 来形成一层渗透性很低的泥饼。泥饼的渗透率随时间成指数下降。 ( 2 ) 泥浆滤液在正向压差作用下驱替储层中的原始流体。当为不相 溶流体( 如水驱油) 时，驱替过程是主要的；当为相溶流体( 如高矿化 度的泥浆滤液驱替低矿化度的地层水) 时，不仅存在驱替过程，同时存 在离子扩散和对流传质现象。 ( 3 ) 侵入过程常伴随着储层污染的发生。储层污染是指泥浆滤液与 地层流体不配伍引起的一系列物理、化学反应。主要分为两大类：一是 1 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 探测、浅探测三种电阻率测井组合的测井仪，采用相应的泥浆侵入校正 图版进行解释( 如图3 2 ) ，求得地层真电阻率、冲洗带电阻率及侵入半 径，但这种人工解释图版作校正的方法只能对少数储集层的某些测井曲 线进行个别环境影响因素的校正，它既不适合计算机数据处理，也不能 对井段所有地层都进行比较全面的环境影响校正；随着相关数学方法的 深入研究及计算机技术的发展，出现了利用深探测、中探测、浅探测三 种电阻率测井曲线，应用有限元法、边界元、神经网络等数学方法，采 用台阶状模型( 侵入带、原状地层) ，k 发演计算侵入半氢冲洗带电阻 率、原状地层电阻率，但该方法台阶状模型过于简单，不能真实反映地 层实际情况，同时在反演计算过程中，由于地层的真值往往是未知的， 反演结果的局部收敛性使得当初始猜测值选得离真值太远时，迭代过程 会在初值附近收敛而远离真值，同时三参数反演具有多解性，增加了测 井储层分析的难度，严重时会形成错误的估计；随后出现改进的三参数 反演方法即电阻率联合反演，把感应型( 如感应类测井仪器) 和电流型 ( 如侧向、横向类测井仪器) 测井方法组合起来进行测井，在组合测井 中的各种仪器可以优势互补，以获得更多的信息，充分反映目的层性态， 增加约束条件，减小解的分布范围，避免一些相互矛盾的结果，但 该方法依然采用传统台阶状模型，不能反映地层实际情况，反演结 果不可靠：新型阵列感应、阵列侧向测井包含了较为丰富的信息， 使构建更为合理的地层模型进行多参数反演成为可能。侵入过渡带 模型把径向地层分为井眼、冲洗带、过渡带和原状地层，其中过渡 带的电阻率线性变化，较为真实地反映了侵入区域的电阻率径向侵 入特性。与传统的三参数反演模型相比，四参数反滨具有较好的稳 定性和收敛性，减小了解对初值的依赖性，抑制了解的分布范围， 减小了解释难度，增加了反演结果的可信度。 1 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 图3 - 2 校正图版 3 3 侵入模型分析 ： 一泥浆的侵入现象使井壁附近的介质发生了变化，形成了一围绕 井孔的环带。如图3 3 ，在靠近井壁的岩石孔隙中，原有的流体几乎 全部被泥浆滤液所代替，这一部分成称为冲洗带；从冲洗带往里， 泥浆滤液逐渐减少，直到未被侵入的原状地层，这一环带称为过渡 带：冲洗带和过渡带合称为侵入带。泥浆滤液的这种侵入特性改变 了原状地层电阻率，造成了地层电阻率在径向上的变化，这种变化 是渐变的、连续的。从井壁到原状地层，泥浆滤液逐渐减少，对地 层电阻率的影响也逐渐减小。 根据电阻率径向变化特征可将地层分为如下几种： 低渗透层( 致密层) ：可视为简单的二重模型( 井眼一地层) ，。 突出特点，井径稳定，皂阻率为离值。 1 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 蒙 冲 原 状 冲 一泥 泥一 洗 状 过 过 地 洗 饼饼 莆 地 菠 渡 层 带 层 带 带 _ _ _ 。- _ - 、 一d _ 甚1 盘崮瓴n ： 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 的形成与否对其侵入具有重要影响。如果尽早形成了泥饼，则失水与固 相的侵入就会受到控制，会阻止固相颗粒的进一步侵入，如图3 - 4 ，对 取自同一深度的两块岩心进行了泥浆侵入分析。1 实验结果表明，泥饼形 成后渗透率变化幅度相对较小，泥饼有效地阻碍了固相颗粒的进一步侵 入，有效地保护了储层。 泥浆中固相颗粒粒径的大小直接决定了固相颗粒的侵入与否，如果 颗粒粒径较小，则固相颗粒侵入深度就越深；如果粒径较大，则这种颗 粒侵入就会较浅，如图3 5 所示，该岩心为砂岩岩心，孔隙度为1 8 3 6 ， 渗透率为3 8 2 i o o l im 2 。一般情况下，固相颗粒的匹配对于这种侵入 具有重要的影响。在钻井中，一般泥浆匿相颗粒的配制都遵循1 ，3 架桥 原理，即固相颗粒粒径介于i 3 与i 2 平均孔喉尺寸之间。这样固相颗 粒可在孔喉的入口处形成桥堵，在井壁附近形成致密的滤饼，从而阻止 了固相侵入的进一步发生。 图3 4 泥形成对泥浆侵入的影响 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 5l o1 52 02 53 03 54 04 5 徽粒的尺寸微米 图3 - 5 泥浆固相颗粒对侵入的影响 3 4 2 地层孔渗特性的影响 利用数值模拟的方法。可以知道在其它条件不变的情况下，孔隙度 越大，对侵入半径的影响越小；地层渗透率越大，侵入半径越大，如图 3 - 6 、图3 7 。 时间天 a 孔隙度为3 0 时间( 天 b 孔隙度为2 0 图3 _ 6 孔隙度对侵入半径的影响 2 1 _u、u口聪、r_事 鹰、鑫一米) 睫入探度i_米一 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 a 地层渗透率l m db 地层渗透率1 7 r o d c 地层渗透率5 0 m d 图3 7 渗透率对侵入半径的影响 对于实际地层，孔隙度与渗透率之间往往彼此相关，若不考虑物理 模型，只按统计关系处理，可由孔隙度估算渗透率。胜利油田根据8 个 油田3 , 5 7 3 块岩心实测数据，建立了下述经验方程 一、l g k = d i + 1 7 1 9 如+ 7 1 1 9 妒 式中，d l 一与声波压实校正有关的系数；m d - 一粒度中值。 噩一(铎度|米) 璺入昧鹱米v 爱入讳度i_米v 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 图3 - 8 数值模拟侵入半径与孔隙度关系图 考虑渗透率和孔隙度之间的关系，数值模拟侵入半径如图3 - 8 所示， 图中侵入时间选取1 0 天和2 0 天。数值模拟结果表明，侵入半径随孔隙 度增大而增大，泥浆侵入半径与孔隙度有很好的幂指数关系，其形式为 足= 口+ b 矿。 2 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入蜂影响固! ! ! 塑 式中，r 为泥浆侵入半径，矿为地层孔隙度，a 、b 、c 为回归系数，选 用公式不同，回归系数不剐”。 实际地层复杂多变，储层类型多种多样，其侵入半径是多种因素共 同作用的结果。图3 - 9 、图3 1 0 是实际地层侵入半径与孔隙度交汇图， 从图中可以看出，侵入半径与孔隙度的关系与数值模拟的基本趋势一 致。 图3 - 9 实际地层油层侵入半径与孔隙度关系图 图3 1 0 实际地层水层侵入半径与孔骧度关系图 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 3 4 3 储层浸泡时间的影响 在施工过程中，如果固相颗粒小于孔喉半径，则固相颗粒就会进入 储层，随着时间的延长，侵入深度就会越深f 6 】川。见图3 1 3 。 图3 1 3 滤失时间与侵入深度关系 图3 1 4 时间推移测井下地层电阻率响应反演结果 中国石油大学f 华东) 3 z 程硕士学位论文第3 章侵入机理及侵入半径影响因素分析 3 4 4 其它影响因素 在钻井过程中，一为了避免井喷的发生，往往会加大施工压差，这样 在高压差作用下，一些具有较小粒径的颗粒会随之进入储层，这种侵入 往往很深。 泥浆及泥浆滤液侵入储层是一个复杂的过程，是各种因素共l 司作用 的结果1 6 】，在上述因素影响的基础上，还受泥浆粘度、储层流体性质、 储层孔隙结构、钻井施工工艺等等各种因素的影响。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 第4 章侵入特征分析 4 1 东营凹陷中央隆起带 4 1 1 基本情况 东营凹陷中央隆起带测量了高分辨率阵列感应的井，全部采用淡水 泥浆钻进，1 8 c 时泥浆电阻率最小为0 4 5 q m ，最大为1 6 7q m 。钻 遇平原组、明化镇组、馆陶组、沙河街组地层。油层侵入特征从曲线上 看不明显，如图4 - l ，皇小的减阻侵入特征，从侵入半径上看，+ 特征较 为明显；水层侵入特征明显，茹图4 2 ，呈增阻侵入特征：干层侵入特。 征从曲线及侵入半径上看，也不明显，如图4 - 3 。 图4 1 东营凹陷中央隆起带油层侵入特征图 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 2 东营凹陷中央隆起带水层侵入特征图 图4 3 东营凹陷中央隆起带干层侵入特征图 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 4 1 2 侵入特征分析 4 1 2 1l 9 1 2 井区 主要储层发育段为沙三段、沙四段地层。沙三上地层以砂岩为主夹 泥岩，下部以泥岩为主，夹砂岩，底部见薄层碳酸盐岩，岩性为灰色粉 砂岩、灰质粉砂岩与灰色泥岩、砂质泥岩不等厚互层中间夹灰黑色炭质 泥岩。沙三中以泥岩为主夹薄层砂岩及碳酸盐岩，岩性为深灰色泥岩、 砂质泥岩、灰质泥岩夹薄层灰色灰质粉砂岩、泥质粉砂岩及灰色自云岩， 下部觅褐灰色油泥岩。沙三下岩性以深灰色泥岩、灰质泥岩、砂质泥岩， 棕褐色油页岩，褐灰色油泥岩为主，夹灰色灰质砂岩、泥质砂岩、细砂 岩、白云质砂岩及灰色白云岩。沙四段岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩、 灰质泥岩为主，夹灰色、深灰色自云质砂岩、灰色灰质砂岩、细砂岩及 薄层灰色泥质自云岩，深灰色灰岩，灰色、深灰色砾岩、白云岩，顶部 见褐灰色油泥岩。孔隙度在2 1 2 ，渗透率为o 1 l o x1 0 dum 2 ，如图 4 4 所示。 圈4 - 4 利9 1 2 井区沙河街组储层孔隙度及渗透率直方图 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 - 5 沙三段油层侵入特征图( l 2 l d 二过渡带i n 。l l l d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入 半- e i n ) 图4 - 6 沙三段水层侵入特征图( l 2 1 d ：过渡带i n ，l l l d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入 半径i n ) 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 7 沙三段干层侵入特征图( l 2 1 d ：过渡带i n ，l i i d ：冲洗带i n ，l i i d ：侵入 半径i n ) 图4 8 沙四段油层侵入特征图( l 2 1 d ：过渡带i n ，l i i d ：冲洗带i n ，l i i d ：侵入 半径i n ) 3 1 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 9 沙四段含油水层侵入特征图( l 2 1 d ：过渡带i n ，l l l l ) ：冲洗带i n ，l i i d 侵入半径i n ) 图4 - 1 0 沙四段干层侵入特征图( l 2 1 i ) ：过渡带i n 。l l l d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入 半径i n ) 、 图4 5 图4 7 为东营凹陷中央隆起带l 9 1 2 井区沙三段油层、水层、 千层侵入特征图，其中l 2 1 d 代表过渡带半径，单位英寸，l 1 1 d 代表 冲洗带半径，单位英寸，l i i d 代表侵入带半径，单位英寸，无特殊情 况，下文不再傲说明。油层侵入半径在扣1 6 英寸之间变化，水层侵入 半径在2 8 英寸之间变化，千层侵入半径小于6 英寸，油层侵入半径大 3 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 于水层侵入半径，干层侵入半径最小；而过渡带与冲洗带的比值比较稳 定，在1 2 5 左右变化，与储层流体的亲水及亲油无关系。 图4 - 8 图4 1 0 为东营凹陷中央隆起带l 9 1 2 井区沙四段油层、水层、 干层侵入特征图，从图中可以看出，油层侵入半径在2 1 6 英寸之间变 化，但主要在2 1 0 之间变化，而水层侵入半径在2 8 英寸之间变化， 两者相差不大，干层侵入半径小于6 英寸，与沙三段相比，油层侵入半 径减小，这主要是由于储层孔渗条件的变化引起的，但水层侵入半径和 干层侵入半径变化不大。 一。 4 1 2 2h 1 8 0 井区 储层主要发育段为沙三段地层。沙三上为砂岩与泥岩互层，岩性为 灰色粉砂岩、灰质粉砂岩、泥质粉砂岩与灰色泥岩、砂质泥岩不等厚互 层，夹灰黑色炭质泥岩、炭质页岩。沙三中岩性以泥岩为主，夹砂岩， 岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩、灰质泥岩为主夹灰色细砂岩、粉砂岩、 泥质粉砂岩。沙三下为暗色泥岩类集中段夹薄层碳酸盐岩及砂岩，岩性 以深灰色泥岩、灰质泥岩、棕褐色油页岩、灰质油泥岩为主，上部夹灰 色粉砂岩、泥质粉砂岩，下部夹灰黄色白云岩及三层薄层灰色灰岩。孔 隙度在2 2 0 ，渗透率在o 1 8 0 1 0 4i im 2 ，如图4 1 l 所示。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 - 1 1h 1 8 0 井区沙河街组储层孔隙度及渗透率直方图 图4 1 2 沙三段油层侵入特征图( l 2 1 d ：过渡带i n ，l l l d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入 半径i n ) 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 1 3 沙三段水层侵入特征图( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 1 d ：冲洗带i n ，l i i d ：侵入 半径i n ) 图4 - 1 4 沙三段干层侵入特征图( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 1 d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入 半纠i n ) 3 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 1 2 图4 1 4 是h 1 8 0 井区沙三段油层、水层、干层的侵入特征 图。油层侵入半径在2 3 0 英寸之间变化，变化范围比较大，而水层侵 入半径则在1 0 - - 2 6 英寸之问变化，干层侵入半径大部分小于1 4 英寸。 其过渡带与侵入带之间的比值同样在1 2 5 左右变化。 对比l 9 1 2 井区与h 1 8 0 井区储层侵入特征，其侵入基本特征一致， 即油层侵入半径大于水层侵入半径，干层侵入半径最小；过渡带与冲洗 带的比值在1 2 5 左右。其不同的是侵入半径的大小，h 1 8 0 井区要大于 l 9 1 2 井区，这是其物性不同引起的，在对比层段储层中，h 1 8 0 井区的 孔渗条件要好于l 9 1 2 井区。其不周类型的储层过渡带与冲洗带的比值 都同为1 2 5 ，这可能是储层固有特征，也有可能是算法原因，需要与其 它地区的比值作对比及作实验研究。， 4 。2 东营凹陷北带 4 2 1 基本情况 东营凹陷北带测量了高分辨率阵列感应的井，全部采用淡水泥浆钻 进，1 8 时泥浆电阻率最小为0 3 8q - m ，最大为1 2 9 o m 。主要钻遇 平原组、明化镇组、馆陶组、沙河街组( 沙一段、沙二段、沙三段、沙 四段) 及震旦系地层。油层呈小的减阻侵入特征，如图4 1 5 ，特征较为 明显；水层侵入呈增阻侵入特征。如图4 1 6 所示；干层侵入特征从曲 线及侵入半径上看，都不明显，如图4 1 7 所示。 中国石油大学( 华东) i 程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 1 5 东营凹陷北带油层侵入特征图 图4 1 6 东营凹陷北带水层侵入特征图 3 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 - 1 7 东营凹陷北带干层侵入特征图 4 2 2 侵入特征分析 善 4 2 2 1t 7 1 0 井区 主要储层发育段为沙河街组的沙三、沙四段。沙三段中上都岩性以 泥岩为主夹砂岩，下部沉积了巨厚的路色泥质岩类，岩性以深灰色泥岩、 砂质泥岩、灰色、灰白色含砾砂岩t ，灰色细砂岩、含砾泥质砂，泥质砂 岩、灰质砂岩、白云岩、泥质自云岩呈不等厚互层。沙四段地层岩性为 砂泥岩互层，岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩、油泥岩与灰色、灰自色含 砾砂岩，灰白色砾状砂岩、灰色细砂岩、含砾泥质砂岩、泥质砂岩、泥 灰岩呈不等厚互层。如图4 - 1 8 所示，。孔隙度在2 墙及i 2 - 1 9 ，渗透 率为o i - - 5 t o - 3 l l m 2 。 3 8 。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 - 1 87 1 0 井区沙河街储层组孔隙度及渗透率直方图 图4 - 1 9 沙三段油层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 1 d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入半 3 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 7 第4 章侵入特性分析 图4 - 2 0 沙四段油层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 1 d ：冲洗带i n ，l i 功：侵入半 径i n ) 图4 - 2 1 沙三段干层侵入特征( l 2 1 d ：j 蝴i n ，l l l d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入半 径i n ) 4 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 - 2 2 沙四段干层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 1 d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入半 图4 2 3 沙三段含油水层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l l l d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵 入半径i n ) 4 1 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 1 9 图4 - 2 3 所示是t 7 1 0 井区沙河街组储层侵入特征。其中沙 三段油层侵入半径在2 - 8 英寸及1 6 2 4 英寸两个范围变化，沙四段油层 侵入半径在2 8 英寸及1 6 3 0 荚寸范围变化，两者基本在一个范围内变 化，造成油层侵入半径在两个范围内变化的原因主要是由于孔隙度在两 个范围内变化引起的。沙三段干层侵入半径小于8 英寸，沙四段干层侵 入半径小于l o 英寸。沙三段含油水层侵入半径较大，在5 2 5 英寸范围 内变化。无论油层、干层还是含油水层，其过渡带与冲洗带比值都在 1 2 5 左右变化。 4 2 2 2z 3 6 9 井区“ 主要储层发育段馆陶组和沙一段地层。馆陶组地层岩性由上到下为 一套明显正旋回沉积地层，岩性一棕红色泥岩、砂质泥岩与灰白色含砾 砂岩、灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等呈不等厚互层。沙一段地层 上部岩性为砂泥岩互层，中下部以砂岩为主夹泥岩。岩性以绿灰色含砾 砂岩、含砾泥质砂岩为主，夹绿灰色含砾泥岩、灰绿色泥岩、砂质泥岩 为主。如图4 - 2 4 所示，孔隙度在2 4 0 ，渗透率为0 1 5 0 x1 0 4i lm 2 。 图4 2 4 乃6 9 井区沙河街储层组孔隙度及渗透率直方图 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 - 2 5 沙一段油层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 i d ：冲洗带i n ，l i i d ：侵入半 图4 - 2 6 沙一段水层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 i d ：冲洗带i n ，l i i d ：侵入半 4 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第4 章侵入特性分析 图4 - 2 7 沙一段千层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l i i d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入半 图4 2 8 馆陶组水层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 1 d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵x * 图2 5 圈2 8 所示为z 3 6 9 井区馆陶组及沙一段地层储层的侵入特 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 征。其中沙一段油层侵入半径在2 - 1 8 英寸范围内变化，水层侵入半径 在2 - 1 0 英寸范围内变化，干层侵入半径小于l o 英寸，馆陶组地层的水 层侵入半径小于1 0 英寸。相比t 7 1 0 井区，随着孔隙度的增大其侵入半 径反而减小了。过渡带与冲洗带之间的比值仍然在1 2 5 左右变化。1 4 2 2 3y 9 2 1 井区 主要储层发育段为沙三、沙四地层。其中沙三中地层以深灰色泥岩、 灰质泥岩、砂质泥岩为主，夹灰色砂岩、深灰色油泥岩薄层，沙三下地 层以深灰色泥岩、灰质泥岩、砂质泥岩为主，夹灰色砂岩、灰质砂岩、 含砾砂岩。纯上亚段为灰色砂岩、含砾砂岩与灰色泥岩、砂质泥岩、灰 质泥岩、含砾泥岩、含砾泥质呈不等厚互层，纯下亚段，以大套连续的 灰色砂岩、含砾砂岩、灰白及杂色砾岩为主。如图4 2 9 所示，孔隙度 在1 1 4 ，渗透率为01 4 1 0 。um 2 。 图4 - 2 9y 9 2 1 井区沙河街储层组孔隙度及渗透率直方图 4 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 - 3 0 沙四段油层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 1 d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ；侵入半 图4 - 3 1 沙三段油层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，m i d ：冲洗带i n ，l 1 1 d ：侵入半 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 图4 - 3 2 沙四段水层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 i d ：冲洗带i n ，l i i d ：侵入半 图4 - 3 3 沙三段水层侵入特征( l 2 1 d ：过渡带i n ，l 1 i d ：冲洗带i n ，l i i d ：侵入半 径i n ) 4 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第4 章侵入特性分析 图4 - 3 4 沙四段干层侵入特征( l 2 l d ：过渡带i n l i i d ：冲洗诺；i n ，l i l d ：侵入半 径i n ) 图4 3 5 沙三段干层侵入特征( l 2 1 d ：i 蝴i n ，l 1 1 d ：f 觥i n ，l i i d ：侵入半 径i n ) 图3 0 图3 5 为y 9 2 1 井区沙河街组储层侵入特征图。其中沙四段油 层侵入半径在5 5 5 英寸范围内变化，沙三段油层侵入半径在1 0 - - 6 0 英 寸范围内变化；沙四段水层侵入半径在5 4 0 英寸范围内变化，沙三段 4 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章侵入特性分析 水层侵入半径小于2 0 英寸；沙四段干层侵入半径小于8 英寸，沙三段 干层侵入半径小于1 1 英寸。无论沙四段地层还是沙三段地层，油层侵 入半径都大于水层侵入半径大于干层侵入半径，过渡带与冲洗带比值都 在1 2 5 左