用硼中子寿命测井确定低渗透砂岩储层剩余油饱和度测井技术.doc

用硼中子寿命测井确定低渗透砂岩储层剩余油饱和度测井技术WELL LOGGING TECHNOLOGY1999年第23卷第3期VoL.23No.31999 - 宋长伟李刚郭志强摘要宋长伟，李刚，郭志强.用硼中子寿命测井确定低渗透砂岩储层剩余油饱和度.测井技术，1999，23（3）：176179硼中子寿命测井是向地层中注入高俘获截面的硼酸，从而使中子寿命测井也适用于低矿化度地区。对于低孔低渗储层，由于束缚水和残余油的含量很高，可动流体所占比例已很少，允许的误差范围也小，在定量求取剩余油饱和度时，具有不同于高孔高渗储层的新特点。文中结合二连油田地质特征，推导分析了低渗透砂岩储层的剩余油饱和度方程。最后用这一方程处理了二连油田一口水淹井的硼中子寿命测井数据，并作了详细分析，取得了很好的地质效果。主题词：测井解释中子寿命测井低矿化度硼化物剩余油饱和度水淹井二连盆地ABSTRACTSong Changwei， Li Gang ， Guo Zhiqiang Calculating Remaining Oil Saturation of Sandstone Reservoir With low Permeability Using Borite-Neutron Lifetime Log WLT， 1999， 23（3）：176179Neutron lifetime logging （NLL） is generally used in cased hole for determining remaining oil saturation of formation with high salinity Due to injection of boric acid with large neutron capture cross section， NLL is also adaptable to formation with low salinity For formation with low porosity and low permeability， the saturations of irreducible water and remaining oil are high， and that of movable fluid is very lowThus the way of calculating remaining oil saturation for formation with low porosity and low permeability is different from that for formation with high porosity and high permeability and has its own characteristics Combined with the geological features of Erlian oilfield， the equation of remaining oil saturation for sandstone reservoir with low permeability is given herein The BNLL data from one water-flooded well in Erlian oilfield is processed with the above equation The analysis result shows that the geological effect is very goodSubject Terms： log interpretation neutron lifetime logging low salinity boriteremaining oil saturation water-flooded well Erlian basin引言地层中的氯元素主要以NaCl、KCl、CaCl2等可溶性盐的形式存在于地层水中。在矿化度大于50 000 mgL的高矿化度地区，中子寿命测井有很高的灵敏性。但在矿化度只有几千mgL的淡水油田，中子寿命测井的适应性显著降低。非法定计量单位，1bar105Pa考虑到硼元素(B)也是一种高俘获截面元素（7710bar*），而且微观俘获截面比氯(334bar）大得多，约是氯的23倍。只要向地层中渗入硼，增大地层俘获截面，便可使中子寿命测井应用于低矿化度地区，这就是硼中子寿命测井技术1（BNLL，BoriteNeutronLifetimeLog）。由于我国的主力油田是淡水油田，大都存在水淹问题，所以硼中子寿命测井具有广阔的应用空间。硼酸(H3BO3）是易溶于水不易溶于油的硼化合物，在硼中子寿命测井施工时注入地层。在注硼前后各测一条俘获截面曲线，把两条曲线进行重叠，其幅度差的大小直观地显示着地层含水的多少。显然，地层中含水越多，进入的硼酸越多，幅度差也越大。在定量求取剩余油饱和度时，对于低孔低渗地区，由于束缚水和残余油的含量大幅度增高，可动流体所占比例已很小，允许的误差范围也小，可动油和可动水参数的精度要求较高，稍有偏差，便可得到相反的解释结论。此时必须充分考虑束缚水和残余油的影响，准确求出可动水含量，才能提高定量解释的精度。求取剩余油饱和度的方法，一是利用注硼后求得的地层俘获截面，代入经典的中子寿命含油饱和度方程中求得；一是利用两次硼中子寿命测井的曲线幅度差，代入低渗透砂岩储层的剩余油饱和度方程中求得。本文结合二连地区阿南、哈南油田低孔隙度、低渗透率、低矿化度的地质特征，详细推导并分析了低渗透砂岩储层剩余油饱和度方程，并以二连油田为例，做了应用研究。经典中子寿命含油饱和度方程地层的宏观俘获截面是体积参数，因此地层的值等于地层各个组成部分的之和，即根据岩石体积模型，对泥质含油性孔隙性地层，一般可写出以下响应方程logSww（1Sw）hVshsh（1Vsh）ma（1）式中log、w、h、sh、ma分别为地层、地层水、油气、泥质、岩石骨架的俘获截面，单位cu；地层孔隙度，小数；Sw含水饱和度，小数；Vsh泥质含量，小数。经过等式变换可得2，3，（2）So1Sw从式(2)中可以看出，含油饱和度是地层俘获截面log、岩石骨架ma、油气h、泥质sh、孔隙度、泥质含量Vsh等7个参数的函数。参数众多，而且大多数参数都不易求准，因而求得的含油饱和度精度偏低。低渗透砂岩储层剩余油饱和度方程考虑到低孔低渗油田束缚水含量高的事实，把经典公式中地层水这一笼统的概念区分为束缚水和可动水两部分，并利用硼中子寿命测井的曲线幅度差，可推导出新的方程。设地层由可动水束缚水油气泥质岩石骨架5部分组成，地层体积为1，则有可动水饱和度Swf束缚水饱和度Swi剩余油饱和度(1Sw）泥质含量Vsh骨架体积（1Vsh）1。其中，为总孔隙度，是所有流体所占空间，包括含水饱和度Sw和剩余油饱和度1Sw；含水饱和度Sw包括可动水饱和度Swf和束缚水饱和度Swi；剩余油饱和度1Sw包括可动油饱和度Som和残余油饱和度Sor。含油饱和度在开发生产过程中又叫剩余油饱和度，即有So（t）1Sw。地层宏观俘获截面log是以上5部分俘获截面的贡献之和，即可动水俘获截面wf、束缚水俘获截面wi、油俘获截面o、泥质俘获截面sh、骨架俘获截面ma。根据岩石体积模型，可列出logSwfwfSwiwi（1Sw）oVshsh（1Vsh）ma（3）式中log、wf、wi、o、sh、ma分别为地层、可动水、束缚水、油、泥质、岩石骨架的俘获截面，单位cu；Swf、Swi、Sw分别为可动水、束缚水、地层水饱和度，小数；地层孔隙度，小数；Vsh泥质含量，小数。当采用测渗测的作业工艺(即扩散)时，井简附近地层内的可动流体可视为不会被推走。当井内注入硼酸后，由于束缚水性质比较稳定，如表现为分子内结晶水等，硼酸很难进入，可视为不受硼酸影响。硼酸是不易溶于油的物质，所以油以及泥质和骨架也不受硼酸影响。改变的只是可动水的俘获截面wf，以及由此引起的地层俘获截面log的变化。如果把不变的量写作常数K，在注入硼酸前后分别有log1Swfwf1K（4）log2Swfwf2K（5）式(4)、(5)相减得（6）式中，log2log1即为注入硼酸前后两条曲线的幅度差，记作dlog。在一定的测井时间内，由于地层内可动水的硼酸浓度趋向于和井筒内的硼酸溶液的浓度相等，所以wf2wf1即是硼酸溶液的俘获截面B。则可动水饱和度公式可写作SwfdlogB（7）在式(7)中，当曲线幅度差dlog为0时，可动水饱和度Swf等于0；当孔隙度等于1，幅度差等于B，即地层所有体积成份全部由硼酸溶液组成时，测得的可动水饱和度Swf为1；可见，本公式符合自然极限条件或边界条件。只要再求出束缚水饱和度Swi，就可求出含水饱和度Sw，并进而求出剩余油饱和度So（t）。SwSwfSwiSo（t）1Sw（8）在用幅度差求剩余油饱和度的公式中，只涉及到曲线幅度差dlog、孔隙度、硼酸溶液的B和地层的束缚水饱和度Swi共4个参数。其中硼酸溶液的B可由配制时的用料比例求得。曲线幅度差的利用，避免了在经典公式中由于求取地层水、骨架、泥质等参数的烦琐和严重的误差，使得剩余油饱和度的解释精度得到提高。束缚水饱和度Swi可由各地区的岩心回归公式求得。二连油田应用分析二连油田某区是淡水湖泊陆相沉积，储层包括从粉砂岩到砾砂岩的各种岩性，储层薄，层内非均质性严重，泥钙质胶结，粒间溶孔为主，孔隙结构十分复杂。本区物性属于中低孔低渗，束缚水、残余油含量高，矿化度低。根据岩心分析，平均孔隙度为16.0%，平均渗透率为69.45103m2；束缚水饱和度范围为29%50，均值40%；残余油饱和度范围1942，均值27%。可动水矿化度3 274 mgL，束缚水矿化度约8 000 mgL。本区1998年共测了4口井的硼中子寿命，准确地确定出了4口井的水淹层位、出力层位、潜力层位和串糟层位，为卡堵水、压裂酸化等增产措施指明了方向，取得了很好的地质生产效果，说明硼中子寿命测井不仅适用于低矿化度，对低孔低渗油田也有很好的适应性。图1为某井的硼中子寿命测井成果图。该井1998年4月27日进行了完井电测，5月进行了DST测试。试油井段为1 440.61 5122 m，试油层位为10、11、17、18、21、23、25号层。试油结果，日产油12t，日产水24 m3，含水率95.2%，为含油水层。试后关井。1998年9月20日测硼中子寿命，测量井段1400.015240m，测量成果如图1所示。结果表明，井内有两个串槽井段，上部串槽含有一个强水淹层即11号层，下部串槽含一个串层。根据本井施工时配制硼酸溶液的用料比例，可求出B为256.1 cu。用低孔低渗储层剩余油饱和度方程对射孔层进行处理，结果如表1所示。从表1中可以看出，11号层下部为强水淹层，含水饱和度72%，剩余油饱和度28%，其中可动水饱和度22%。考滤到本区油层的残余油饱和度在27%左右，则剩余油饱和度中可动油的含量为数甚少，远低于可动水饱和度。本层幅度差最大，原测井解释也为水淹，故综合解释本层为强水淹层。 图1硼中子寿命测井成果图表1硼中子寿命测井剩余油饱和度处理成果表 完井层号 硼中子层号 基cu 曲cu 幅差cu 孔隙度 泥质Vsh 可动水饱和度Swf 束缚水饱和度Swi 含水饱和度Sw 剩余油饱和度So（t） 结论 10 1 2280 2440 160 0124 0096 005 044 049 051 油层 11 2 2120 2312 192 0109 0096 007 051 058 042 弱水淹 3 2024 2632 608 0109 0096 022 051 072 028 强水淹 17 4 1992 2280 288 0109 0096 010 051 061 039 中水淹 18 5 1960 2056 096 0124 0117 003 052 055 045 油层 21 6 2120 2376 256 0124 0117 008 052 060 040 弱水淹 23 7 1960 2072 112 0109 0102 004 053 057 043 油层 25 8 2072 2184 112 0109 0137 004 068 072 028 油干 平均 2066 2294 228 0115 0107 008 053 061 039 17号层可动水饱和度10%，剩余油饱和度39%，除掉不可动的残余油部分，可动油与可动水的含量大致相当，解释为中水淹层。考虑到原油的粘度比水大得多，是水的几十倍，地层必然优先出水。25号层含水饱和度高达72%，剩余油饱和度仅有28%，但曲线幅度差并不大。结合完井电测资料，综合解释为油干层。本层孔隙度约11%，泥质含量约14%，泥质含量高使束缚水饱和度随之增高，达到68%，远超岩心平均值40%。但可动水饱和度仅有4%，在误差允许范围内几乎可视为不含可动水。可见，地层含水饱和度高，可动水含量不一定高，地层也就不一定出水。本层在解释层中物性最差，但剩余油饱和度却不高，为28%，与岩心平均值27%相近。因此，对于一个低孔隙渗储层，究竟是出油还是出水，与含水饱和度的高低并无必然联系，必须用可动油和可动水的含量分析，才能得出准确的结论。1998年10月9日对1 486.41512.2m井段压裂，丢手位置在1 483 m，施工层位是21、23、25号层。抽汲结果，折日产