《水淹油层测井评价》PPT课件.ppt

第七章水淹层及剩余油测井分析在非均质油藏开发的中晚期 由于油层水淹程度不同 因此 剩余油分布也具有较大的非均质性 如何利用测井方法研究油层的水洗特征 如水淹厚度 水淹部位及剩余油饱和度等参数 即是水淹层测井的主要任务 第一节水淹层测井解释基础为了保持油层压力 采用油田早期注水开发 但由于油层非均质 引起注入水 舌进 和 或 单层突进 造成油层水淹 为了保持油层稳产及做好中 低渗产层的接替 就必须掌握油 水分布状况及油层渗透率的分布规律 因此 在注水开发区块要打调整井 并采用测井方法确定油层水淹层段 水淹程度 剩余油So 渗透率等参数 这种在水淹区调整井的测井称为水淹层测井 为了利用测井信息研究水淹层 就必须了解水淹层的岩性 物性的变化特征 一 水淹层的岩性 物性特征1 So随水洗程度的 而明显 一般强水洗阶段 含油饱和度下降30 以上 中水洗程度So下降20 30 弱水洗程度So下降10 左右 2 地层水矿化度明显下降 淡水注入 据大庆资料 强水洗时地层水矿化度为1000 2000mg l 原始地层水矿化度为6500mg l 相应岩心中的氯化盐含量降为原来的1 4 3 砂岩颗粒表面的粘土被冲掉或冲散 碳酸盐含量仅为水洗前的1 3 4 砂岩 K的明显增加 储层参数变化图 储层参数变化图 储层参数变化图 储层参数变化图 从以上四个方面的变化特征来看 前一个特征可以利用Rt 介电常数两个物理量来估算Sw 第二个特征即地层水矿化度可以通过SP来估算 第三 四个特征说明 在确定这些 K时 首先应判断是水淹层还是非水淹层 建立不同水淹阶段的 k解释模型 才能了解注水开发过程 储层物性场的变化规律 二 水淹油层测井响应机理实验研究在油田注水开发过程中 由于注水程度不同 注入水矿化度与地层原生水的矿化度不同 油层的岩石物理性质必将发生不同的变化 它直接影响到测井评价饱和度基础方法的可靠性 为此 通过室内实验来研究水淹油层测井响应机理 根据这个实验 我们可以得到这样的结论 1 当Rw Rwp 注入水电阻率 时 即 淡水水淹在注入水电阻率大于岩芯中饱和水电阻率时 RT曲线随着Sw的增加呈U形曲线特征 U形曲线可分三部分 左翼 随Sw增加RT下降到出水点 从见水点到U形底部 RT随Sw增加而缓慢下降 U形极小点在油水两相渗透率交叉点右边 Fw值90 左右 U 形右翼 RT随Sw的增加而急剧上升 RT最高可高出油层的2 3倍 2 当RWP RW时在注入水矿化度与地层水矿化度相等条件下 在岩心含油饱和度So减少到残余油饱和度之前 RT与Sw的关系曲线与传统关系曲线相同 只是到达残余油饱和度时 RT值不下降 反而有所上升 3 当Rwp Rw时 污水回注 在注入水矿化度高于地层水矿化度时 RT随Sw的上升而急剧减少 而且随Rwp Rw值的减少其减少的程度更加明显 由此可见 如果注入水可以选择的话 在油田开发初期 注入水矿化度应尽可能接近原始地层水矿化度 用Rwp Rw 2 5时的注入水 就能基本满足这个要求 因此 用油田污水回注是发展方向 第二节水淹层测井解释一 水淹级别划分油层在注水开发以后 油层孔隙结构会发生改变 物性变好 含油下降 含水上升 油层水淹程度可根据Fw划分三级 1 强水洗层 试油fw 80 So比原始So 35 以上 地层水矿化度下降2 4倍 2 中等水洗 fw 40 80 So下降20 30 地层水矿化度下降1 2倍 3 弱水洗 fw 40 So下降15 二 水淹层在不同测井曲线上的特征1 SP测井由于淡水注入会造成地层混合液的矿化度下降 使水淹部位的SP幅度下降 并引起曲线基线偏移 2 电阻率测井对于淡水水淹 早期随SW上升 Rt下降 中期Sw上升 Rt变化不明显 晚期 Sw上升 Rt上升 对于污水回注 则Sw上升 Rt下降 3 t测井强水淹 会使物性改善 t上升 4 微电极曲线在渗透率好的水淹层段 如果泥浆性能稳定 井壁无泥饼 极板直接与岩层接触 探测范围加深 测值受残余油高电阻影响 造成水洗层微电极视电阻率比未水洗油层值高 水淹部位 正离差值加大 大庆某井自然电位上台阶显示 大庆某井自然电位下台阶显示 东1 19和东1 N19井35层水淹前后电性变化对比图 东1 23 东1 N23井馆43 44层水淹前后电性变化图 水淹层水淹级别判别图 三 水淹层剩余饱和度的定量计算 一 利用c o测井方法计算So 1 利用c o测井方法计算So公式用c o测井求So时 在均匀砂岩储层 So c o c o 水层 c o 油层 c o 水层 而对于非均质储层 砂岩储层So 碳酸盐岩层So 2 C O比测井解释水淹油层的方法 1 定量评价储集层产液性质和水淹级别根据油 气 水在微观孔隙中的共渗理论 将裸眼井测井资料求得的储集层含水饱和度Sw和束缚水饱和度Swb 同套管井C O测井资料求得的动态含水饱和度Swco结合起来 并进一步计算在开发过程中的油相和水相的动态相对渗透率及含水参数 便能比较全面的描述地下油 气 水层的特性 以及油田开发后的开采动态 监测油 气 水的运动 达到分析剩余油气的分布和挖潜增产的目的 由碳氧比测井求得的动态含水饱和度Swco 计算油的动态相对渗透率Kroc和水的动态相对渗透率Krwc 式中 Swb和Sor 地层束缚水饱和度和残余油饱和度 m n h 经验系数 一般 m 3 n 1 2 h 1 2 油和水的动态渗透率Koc和Kwc为 Kwc K Krwc Koc K Kroc式中 K为地层绝对渗透率 产水率Fw为 式中 Bo为储集层含油体积系数 GOR为产层气油比 油层未被水淹的油层 储集空间为油 气 束缚水所饱和 只有束缚水 而无可动水 可表示为 油水同层或水淹层储集层孔隙空间为油 气 可动水和束缚水所饱和 此时 因为Soco 1 Swco 0 Swm 0 储层可能同时产油和水 地层为油水同层或水淹层 0 Kroc 1 0 Krwc 1 有以下几种情况 a 当Swco Sw时 表明储层仍处于原始油水分布状态 属油水同层 Fw Fwc 0 b Swco Sw时 表明储层已被水淹 其水淹程度由Fwc来评定 弱水淹 10 FwcSw时 且Soco Sor时 表明油层已经完全水淹 Fwc 100 Krwc 1 d 当Swco Sw时 为油气层倒灌层 Swm和Fwc减小 水层储集层孔隙空间几乎完全被水饱和 此时有 2 C O曲线重叠技木定性评价水淹层 采用特殊刻度 将C O和Si Ca比曲线重叠 以快速显示地层含油性 对于相同孔隙度的含水砂岩与含水石灰岩 Si Ca 砂岩明显大于 Si Ca 灰岩 C O 砂岩则明显小于 C O 灰岩 当孔隙度和岩性相同时 饱和淡水和饱和油时 Si Ca比的变化小 饱和油 C O 油大于饱和水 C O 水 且 随 增加 差值增大 表明 用C O比测井能很好的区分油层和水层 特别是在孔隙度较高时 其效果更佳 3 矿化度指示法矿化度指示法就是用碳氧比测井提供的反映矿化度的曲线来分析储层流体的矿化度变化 从而对水淹层进行分析的方法 它可作为对水掩层解释的一种辅助方法 碳氧比测井用于指示储层流体矿化度变化的测井曲线有 热中子衰减曲线 MSID 氢氯比测井曲线 HCHL 含盐量曲线 CHLR 将这三条曲线进行综合分析 最好是将MSID与HCHL曲线按一定比例在泥岩处或末动用的储层处作重叠显示 分析两者在其它产层处包络面积的大小 便可以对产层中混合地层水矿化度的变化进行分析 从而帮助进一步对严层的水淹强度作出判断 右图是辽河油田某井碳氧比测井资料处理成果图 该井在1900 1950米井段内第32和第36层厚度大 为主力油层 该油田地层水为NaHco3型 即 Na Cl l Na Cl SO4 2 1 因此在混合地层水中钠离子 氯离子和碳酸氢根离子浓度的变化比较明显 第32层处各条矿化度指示曲线变化平稳 C O数值较高 C O与Si Ca曲线间的差异较大 故解释为弱水淹层 第36层上部CHLR 含盐量 曲线下降 MSID 热中子衰减曲线 与HCHL 氢氯比测井曲线 曲线包络面积增加 说明该层上部的矿化度低于下部 已被水淹 被解释为中等水淹 第33 34 35层经过综合分析 分别解释为油层 强水淹层和油层 射开36层 无油 日产气12759m3 水25 7m3 将36层封堵 又射开上部的32 35层 结果日产油10 7m3 气4317m3 水4 8m3 与解释结果吻合 图为美国得克萨斯州墨西哥湾地区的一口报废井 60年代该井进行过GR和SP测井 在 151英尺附近油层中进行了射孔 数年后 因水淹 该井报废 目前 在合理的含水率下 该井每天产油3桶 在70年代中期 该井进行大修作业 该井原来射孔层段全部用水泥挤死 然后在该井作连续的c o比测井 根据c o比测井资料及计算机处理 在该井的 149 196英尺层段中重新射孔 结果该井每天产油60桶 产水160桶 含水率为73 60年代射孔层段 70年代射孔层段 孤岛油田中17 10井的碳氧比测井解释成果 该井综合含水高达90 在1号层 用C O计算的含油饱含度Soco约为60 C O曲线与Si Ca有明显差异 计算的产水率为32 所以1号层应为一个潜力油层 根据碳氧比测井解释结果 射开1号层 投产后 日产油24 6吨 含水为44 7 取得明显的增产效果 1 2 二 利用介电常数测井计算So岩石的电磁参数除了电导率之外 还有介电常数 它是衡量介质极化能力的一个宏观物理量 在介电测井中是利用发射探头发射3 107 1010HZ微电磁波照射地层 然后用两个探头 接受波的相位差 幅度比值 用图版计算 然后用 Sw图版计算Sw 介电测井求Sw方法仅适用于 淡水泥浆 15 的地层 它对地层水矿化度不敏感 可以用来研究水淹层 图为河南油田某井的介电测井资料数据处理成果图 在1971 6 l973 8m和1977 5 1979 4m两层 常规电阻率测井计算的含油饱和度为70 和57 解释为油层和中等水淹层 而用介电测井计算的含油饱和度为35 和20 均应解释为强水淹层 试油结果 这两层均为强水淹层 由水分析资料知 这两层的地层水矿化度分别为837ppm和770ppm 属淡水水淹层 故电阻率呈现为高阻 从而使求得的含油饱和度偏高 在1993 4 1995 4m段 常规电阻率解释的合油饱和度为52 综合测井解释为中水淹 而介电测井计算的含水饱和度为42 5 且与束缚水饱和度之和等于100 解释为油层 试油结果为油层 三 中子寿命测井中子寿命测井探测范围 可在套管井 裸眼井中使用 用于确定油层中的残余油的饱和率Sor 利用脉中中子源在油井中向地层发射快中子 经与原子核的多次碰撞减速为热中子 最终被原子核吸收 而放出俘获r射线 中子寿命是指从产生热中子到被俘获所经历的平均时间 单位 s 显然 中子寿命 与地层对热中子的宏观俘获截面 单位cm 1 有关 越大 则 越小 地层对热中子俘获能力 可由中子寿命测井响应方程式表示 t ma 1 Vsh Sw w 1 Sw hc Vsh sh 对于淡水油藏 或注淡水水淹油藏 淡水与烃的 相同 无法求出Sor值 因而中子寿命测井仅适合于天然水驱油藏的高矿化度地层水条件下求Sor 为了解决这个问题 目前现场主要在注水油田采用测 注 测 或多次测注 的方法来求取Sor参数 其原理是 第一次向井中注淡水后 中子寿命测井响应方程 第二次向井中注高矿化度水后再测中子寿命 两式联立 提出Sw 换算为Sor 则 由于 t2 t1为测值 配入的注入水 w1 w2为已知 故可用测 注 测的方法 在注淡水油藏中解决Sor计算的方法 四 利用电阻率测井及自然电位测井计算剩余油饱合度 1 计算公式正如前述 淡水水淹层在强水淹阶段 随着Sw上升 Rt上升 电阻率与Sw之间呈U形特征 但在中 高含水阶段 水淹层的电阻率指数 I 与Sw在双对数坐标下仍为直线关系 尤其是早期注淡水 后期注污水的情况下 甚至在高 特高含水期 阿尔奇公式仍然适用 即 由公式可见 Sw的计算的关键是Rz的计算 2 地层混合液电阻率Rz地层注水以后 地层水的矿化度发生很大变化 如果不能很好地计算Rz 将不可能计算准Sw 我们可以采用SP测井计算Rz 利用SP测井计算Rz 首先应进行压滤电位 层厚等校正 压滤电位校正当钻井时 泥浆柱压力 地层压力时 在此压差下 泥浆滤液会向油层中渗透 并会带动泥浆中的阳离子向压力低的一方移动 进入油层后 受岩石颗粒表面负离子的吸附而滞留 从而在低压一侧形成正电富集 在高压一侧形成负电荷富集 从而产生过滤电位 其电场方向与吸附扩散电场指向相反 抵消了一部分吸附扩散电动势 为此必须从吸附一扩散电动势及压滤电动势 Eda 中减去这部分电动势 压滤电位的计算 可由亥姆霍兹 Helmhotz 方程来表示 E 压滤电位 mv Rmf 泥浆滤液电阻率 m 泥浆滤液介电常数 双电层的扩散层的电位势 电动电位 泥浆滤液粘度 MPa s P 泥浆柱与地层压力差 atm A 与岩石的物理化学性质有关的过滤电动势系数 A 4 上述方程是理论方程 其中参数 很难确定 因此为了能实际计算出过滤电位的大小 胜利油田提出以下经验方程 E 3 0811 Rmf