_31_7过套管电阻率测井仪资料解释及其应用
第35卷 第1期2011年2月
文章编号:1004 1338(2011) 01 0045 06
测 井 技 术
W ELL LOGGING T ECH NOLOGY
V ol. 35 N o. 1Feb 2011
! 31 7过套管电阻率测井仪资料解释及其应用
谢进庄
(大庆油田测试技术服务分公司, 黑龙江大庆163453)
摘要:根据 ! 31 7过套管电阻率测井仪的测井原理和数值模拟方法, 考察了水泥环以及层厚/围岩对测量结果的影响, 并给出了影响校正方法。基于并联导电理论以及H B 电阻率方程, 建立了改进混合泥质砂岩的泥质导电电阻率模型, 利用二分法求取地层的含水饱和度。通过4口取心井的验证, 表明测井资料解释方法可行, 解释结果可靠。在9口措施井中, 其中7口井见到很好的增油降水效果。理论计算及现场试验结果表明, 俄罗斯的 ! 31 7过套管电阻率测井仪器能够满足厚度大于1 0m 储层的剩余油评价和动用状况监测问题, 在大庆油田具有较好的推广应用前景。
关键词:过套管电阻率测井仪; 生产测井解释; 校正图版; 预处理; 动态监测中图分类号:P631 84 文献标识码:A
Data Interpretation and Application of ! 31 7Cased Hole Resistivity
Logging Tool in Daqing Oilfield
XIE Jinzhuang
(Loggin g &T esting S ervices, Daqing Oilfield Com pan y, Daqing, H eilongjiang 163453, Ch ina)
Abstract :To investig ate the po tential application o f Russian ! 31 7cased hole r esistivity logg ing to ol in Daqing oilfield, presented are the cem ent annulus and the bed thickness/sur round ing bed influences on the m easurement results w ith numerical simulatio n metho d based on the logg ing tool principle, pro viding the corr ectio n m ethods. A modified resistiv ity model in lam inat ed and dispersed shaly sands containing co nductiv ity mud is built on the basis of H B r esistivity e quation and par allel conductivity theor y, and the formation w ater saturation is o btained by the di chotomy metho d. The applicatio ns of the fo ur coring w ells show that the log interpretation meth o d is correct and their r esults ar e also reliable. Sev en measured w ells obtaied the better increasing oil and reducing w ater co ntent in actual pr oduction. T heo retical and ex perim ental results show that Russian ! 31 7to ol can be used for remaining o il evaluation and pr oducing status moni tor ing w hen the bed thickness is greater than 1 0m, so it has better applications in Daqing oil field.
Key words :cased ho le resistivity logg ing tool, pr oduction lo g interpretation, corr ectio n chart,
pre processing, dy namic m onitoring
0 引 言
通过室内试验和5口井的现场测试, 检验了俄罗斯 ! 31 7过套管电阻率测井仪器的重复性、可靠性和一致性, 表明该仪器能够满足厚度大于1 0m 储层的剩余油评价和动用状况监测问题。有
关斯伦贝谢公司的过套管地层电阻率测井仪器(CH FR) 在油田中的应用偶见报道[1 3]。本文根据俄罗斯 ! 31 7仪器的测井原理, 通过数值模拟手段考察了水泥环以及层厚/围岩对测量结果的影
响, 并给出了影响校正方法; 基于并联导电理论以及H B 电阻率方程, 并考虑泥质分布形式的影响, 建立
基金项目:中国石油天然气股份有限公司重大科技项目 大庆油田原油4000万吨持续稳产关键技术研究 (2008E 12) 部分成果:年生, , ,
∀46∀测 井 技 术 2011年
了改进混合泥质砂岩泥质导电电阻率模型, 利用二分法求取地层的含水饱和度; 通过4口取心井的验证, 表明本文确定的含水饱和度正确, 解释结果可靠。截止2009年底, 利用 ! 31 7测井仪器累计在大庆油田测井38口井, 9口井采取了措施, 其中7口井措施后见到了很好的生产效果, 为大庆油田剩余油挖潜、提高采收率、连续稳产4! 107t 提供了技术支持和保证。
2 ! 31 7测井资料预处理及解释
2 1 测井资料预处理2 1 1 校正图版的研制
过套管地层电阻率测井是在金属套管井内测
井, 其测量结果受套管特性、水泥环特性、地层/围岩特性以及仪器的测量精度等诸多因素的影响[5 7], 所以在对实际测井资料解释时需要对这些影响因素进行适当的校正。根据俄罗斯 ! 31 7仪器的测井原理、仪器结构及技术特点, 基于传输线方程进行正演数值模拟计算, 分别考察了水泥环以及层厚/围岩对仪器测量结果的响应, 建立了水泥环校正图版(见图2) 和层厚/围岩影响校正图版(见图3) 。
由图2可知, 水泥环对测井响应有影响, 当(R a /R cem ) >1 0时, 校正系数在1 0~1 15之间, 即相对误差在15%以内, 因此, 校正量较小, 说明水泥环的影响非常有限; 当(R a /R cem )
[5]
1 ! 31 7的测井原理
俄罗斯过套管电阻率测井仪 ! 31 7主要由上下2个供电电极(A 1、A 2) 、3个测量电极(M 1、N 、M 2) 和1个电位测量电极(U ) 组成, 3个测量电极每相邻2个测量电极之间距离为0 5m, 仪器记录点为N 点, 该仪器的垂直分辨率为1 0m 。
仪器的测量原理如图1所示, 分别由上下供电电极A 1、A 2交替供电, 由测量电极U 、M 1、M 2、N 分别测得电位U 、一阶电位差∀1U M 2M 1和二阶电位差∀U M 2M 1。当给仪器上供电电极A 1供电时, 分别记录I A 1、U N (I A 1) 、∀1U M 2M 1(I A 1) 和∀U M 2M 1(I A 1) 值; 当给仪器下供电电极A 2供电时, 分别记录I A 2、U N (I A 2) 、∀1U M 2M 1(I A 2) 和∀U M 2M 1(I A 2) 值, 把以上8个参数代入式(1) , 可以得到仪器测量电极N 所在位置上下1. 0m 处地层平均视电阻率值
R a =
k
∀2U(I A 1) -∀1U M 2M 1(I A 1)
I A 1
+
∀2U(I A 2) -∀1U M 2M 1(I A 2)
I A 2
2
2
2
[4 5]
!
U N (I A 1) ∀∀1U M 2
M 1(I A 2) -U N (I A 2) ∀∀1U M 2M 1(I A ) -∀1U M
2M (1
I A
1
)
∀∀U(I A ) +∀1U M
2
2
2
M (1
I A ) ∀∀U(I A 1)
2
2
图2 ! 31 7仪器水泥环影响校正图版
(1)
其中, k 为仪器常数, 由仪器本身电极系的几何结构决定, 通过室内刻度确定。
图3 ! 31 7仪器层厚/围岩影响校正图版
(R a 为视电阻率; R acC 为水泥环校正后的视电阻率; R cem 为水泥环电阻率; H
Tce m 为水泥环厚度;
R ac T 为围岩校正后的视电阻率;
1 31 7R s 为围岩电阻率; H T bed 为目的层厚度)
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需要进行水泥环影响校正; 水泥环在高电阻率地层中, 对测井响应影响非常有限, 对过套管电阻率测井资料进行解释时, 可以忽略水泥环的影响。 由图3可知, 围岩对测井响应有影响, 地层厚度越小, 围岩影响越大, 校正量越大, 地层电阻率与围岩电阻率差别越大, 校正量越大; 当地层厚度H T bed >1 0m 时, 校正后的结果与测量值差别不大, 即当H Tbed >1 0m 时, 可以不进行围岩影响校正; 当H Tbed
过套管地层电阻率测井环境影响校正的具体步骤, #结合裸眼井测井资料确定是否进行归一化处理, 得到R ac1; ∃根据GR 或S P 和R ac1等曲线进行分层, 确定各层厚度和电阻率数值; %把R ac1作为输入曲线, 根据分层数据进行层厚/围岩影响校正, 得到R ac2; &把R ac2作为输入曲线, 进行水泥环影响校正, 得到R ac3; ∋R ac3为经过井眼环境影响校正后的过套管地层电阻率测井曲线。
2 2 含水饱和度的确定
大庆油田是砂泥岩薄互沉积, 混合泥质砂岩的导电性可看成是层状泥质和分散泥质并联导电的结果, 分散泥质砂岩导电性等效于分散黏土和地层水为一种导电液体的纯砂岩, 并且分散黏土和地层水混合物的导电特性可用H B 电阻率模型来描述
[8 11]
式中, #z 和#分别为混合泥质砂岩的粒间孔隙度和有效孔隙度, 小数; Q 为分散泥质体积与粒间孔隙体
积之比; S z 为分散泥质和地层水的混合物体积与粒间孔隙体积之比(称之为混合泥质砂岩的总含水饱和度) , 小数; R z 为分散黏土和地层水的混合物的电阻率, ∃∀m ; S w 为混合泥质砂岩的有效含水饱和度, 小数; R w 为水的电阻率, ∃∀m ; V cl 为分散黏土含量, 小数; R cl 为分散泥质的电阻率, ∃∀m ; R sh 为分散泥岩的电阻率, ∃∀m ; M cl 为黏土胶结指数; V lam 为层状泥质含量, 小数; n 为饱和度指数; m 为砂岩颗粒的胶结指数; a 、b
分别为经验系数。
图4 混合泥质砂岩体积模型
2 3 测井资料解释方法检验
为检验本文解释方法的正确性, 特选4口新钻取心井进行过套管电阻率测井, 结合裸眼井测井资料对过套管电阻率测井资料进行了综合解释。利用完井电测曲线确定的泥质含量与岩心化验分析结果对比绝对误差为2 4%, 确定的孔隙度与岩心化验分析结果对比绝对误差为1 0%; 利用裸眼井电阻率测井资料确定的含水饱和度与岩心化验分析结果对比平均绝对误差为5 1%, 完全能够满足油田开发的需要(见表1) 。利用没有校正的过套管地层电阻率测井曲线确定的含水饱和度与岩心化验分析结果对比平均绝对误差为9 5%; 校正后, 平均绝对误差为8 1%, 提高了1 4%。因此, 通过对过套管地层电阻率测井资料进行井眼环境影响校正处理, 能够进一步提高含水饱和度的解释精度, 较好地满足油田开发需要。
。基于上述假设条件, 建立了层状泥质和分
散泥质同时存在的混合泥质砂岩通用双电层电导率理论模型[11](见图4) , 采用二分法求取该模型的含水饱和度。模型公式为
Q =
z cl
=z z
(2) (3) (4) (5)
S z =Q +(1-Q) S w
#S w R w cl R z -R cl
=() ()
w +V cl R z R w -R cl
m
n z z =lam +
R t R sh abR z (1-V lam ) 表1 4口取心井解释结果与岩心分析结果对比的绝对误差
序号1234
井号WEL L 1WEL L 2WEL L 3WEL L 4泥质含量绝对误差/%
2. 22. 52. 61. 9孔隙度绝对误差/%1. 20. 91. 10. 8含水饱和度绝对误差(裸眼井) /%
4. 66. 14. 85. 1含水饱和度绝对误差(套管井校正前) /%
7. 010. 09. 412. 4含水饱和度绝对误差(套管井校正后) /%
6. 28. 07. 811. 2
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3 应用实例分析
3 1 寻找漏失油层
过套管电阻率测井技术能够发现漏失油层。WELL 1井1991年4月30日完钻, 1991年8月19日投产, 主要开采SI 油层组, SII 及以下油层组没有射孔。投产初期1991年9月, 产液27 0t/d , 含水62 9%。2006年9月测井前产液25 0t/d , 含水92 1%。
2006年9月18日进行过套管电阻率测井(见
图5) , 发现PI1 2小层上部(1160 6~1163 0m 层段) 过套管电阻率值较高(13∃∀m ) , 而裸眼井深三侧向电阻率值为10∃∀m , 裸眼井水淹层解释结论为油层, 因此过套管电阻率测井解释结果也为油层。该层为注聚合物上返层位, 采油厂地质专家动态分析认为该层为高水淹层, 不可能有油, 若有油, 也是少量油。为了解除该层与其他小层窜通的疑虑, 2006年12月15日进行固井水泥胶结测井。PI1 2层上下第(、) 界面水泥胶结良好, 不可能与临近层
位窜通。
图5 WELL 1井PI1 2层过套管电阻率测井资料解释成果图
2006年12月对该段进行了补射孔, 射开砂岩厚度5 2m , 并分层取样验证, 试油结果含水为9%。
2006年12月29日, 该井日产液25 0t , 日产油7 0t , 日增油5 0t , 综合含水70 5%, 比试验前含水92 1%低21 6%。该层自2006年12月29日至2010年5月末累计增油2355t , 说明了过套管地层电阻率测井结果可靠, 解释方法和解释结果可信。3 2 监测储层动态变化
过套管地层电阻率测井通过时间推移测井可以
监测储层动态变化情况。WELL 2井于1993年7月3日投产, 开采GII 组油层, 全井射开G ) 3~G )
25共15个小层, 射开砂岩厚度25 2m , 有效厚度10 3m 。该井投产初期产液6 0t/d , 产油2 0t/d , 含水66 7%。
2007年7月17日进行了第1次过套管电阻率测井, 2007年10月14日进行了第2次过套管电阻率测井(见图6) , 通过2次过套管电阻率测井可以很好地监测储层动态变化情况。
图6 WELL 2井GII19~GII21层过套管电阻率测井资料解释成果图
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3 3 补偿裸眼井测井资料
WELL 3井是大庆油田葡萄花地区的1口中深探井, 位于过渡带边沿。该井完钻日期为1960年3月, 由于当时裸眼井测井技术条件比较落后, 该井只有梯度电极系列测井、自然电位测井和流体电阻测井资料等, 缺失深、浅三侧向电阻率测井曲线, 评价剩余油有一定的难度, 因此, 该井自1960年完井以后, 一直没有射孔生产。采油厂计划在该井区域扩边布井, 为了解该井的周边情况及地质储量, 为扩边布井提供依据, 2007年10月29日进行了过套管地层电阻率测井(见图7) 。过套管电阻率测井资料解释结果表明该井测量井段的含水饱和度较高, 综合解释为干层和水层, 因此建议该井周边谨慎布井。经落实, 采油厂采纳了该建议, 没有在该区域内布井, 节约了勘探开发经费。
3 4 评价剩余油饱和度
WELL 4井于2004年9月4日投产, 全井PI1~PI9共7个小层, 砂岩厚度17 4m , 有效厚度10 2m , 已射开PI1~PI7共5个小层, 射开有效厚度5 5m , 初期产液7 8t/d , 产油1 6t/d , 含水80%, 测井前产液5 8t/d , 产油1 7t/d , 含水71%。
2006年9月3日进行了过套管地层电阻率测井, 测井曲线显示PI8号层、PI8 9号层上部
(1481 0~1482 0m 层段) 的电阻率值与裸眼井的深三侧向电阻率值比较变化不大, 油层动用程度较差, 含油饱和度较高, 测井解释为油层, 是该井下一步措施的潜力层位。
2006年9月8日对WELL 4井的PI8、PI8 9这2个潜力层位进行了补孔, 补射开砂岩厚度6 7m , 有效厚度4 0m , 措施后初期产液8 5t/d , 产油3 1t/d , 增油1 4t/d , 含水63 5%, 比措施前含水降低了7 5%。由此可见, 生产情况与过套管电阻率测井资料解释结果符合很好, 表明过套管电阻率测井结果可信。
另外, 大庆油田A 区块5口井近几年一直没有生产, 其中WELL 5、WELL 6这2口井因高含水关井, 另外3口井因断脱、崩漏关井。2007年7~9月进行了过套管电阻率测井, 2008年8~10月根据过套管电阻率测井解释结果, 对5口井先后采取补孔措施。5口井采取措施后, 都见到很好的增油降水效果(见表2)
。
图7 WELL 3
井过套管电阻率测井解释成果图
图8 WELL 4井过套管电阻率测井解释成果图
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表2 5口井生产实际情况统计表
补孔前
补孔后(2009年5月)
增油/
产液/
产油/
含水/%10096. 695. 495. 895. 7
产液/
产油/
含水/%95. 491. 59396. 191. 7
(t ∀d -1) (t ∀d -1)
(t ∀d -1) (t ∀d -1) 7063. 667. 787. 588. 3
3. 35. 44. 83. 47. 3
(t ∀d -1) 3. 35. 02. 62. 34. 7
测井日期/年 月 日2007 09 062007 07 282007 07 172007 07 232007 07 26
措施日期/年 月 日2008 10 022008 08 112008 09 202008 09 172008 09 20
井号补孔层位
W EL L 5W EL L 6W EL L 7W EL L 8W EL L 9
G I1 I20G I1 I20G I4+5 I20G I1 I20) 12 ) 23G I1 I20) 11 ) 21
22. 010. 648. 825. 759. 6
00. 42. 21. 12. 6
4 结 论
(1) 层厚/围岩、水泥环特性对俄罗斯过套管电阻率仪测井响应有明显的影响, 地层厚度越薄, 校正
量越大, 地层电阻率与围岩电阻率差别越大, 校正量越大。当地层厚度大于1 0m 时, 校正后的结果与测量值差别不大, 可以不进行围岩影响校正; 当地层厚度小于1 0m 时, 需要进行校正。水泥环越厚, 其电阻率大于地层电阻率时, 对测井响应影响明显, 资料解释时需要进行校正; 反之, 水泥环影响较小, 可以不考虑其影响。过套管地层电阻率测井资料经过水泥环和围岩影响校正后, 含水饱和度解释精度提高约1 4%。
(2) 基于并联导电理论以及H B 电阻率方程, 并考虑泥质分布形式的影响, 建立了改进混合泥质砂岩泥质导电电阻率模型, 适合大庆油田的地质特点和开发特性, 可以用于储层剩余油饱和度的评价。
(3) 俄罗斯过套管电阻率测井仪器能够适应于厚度大于1 0m 的储层, 在寻找漏失油层、监测储层动态变化、补偿裸眼井测井资料以及剩余油评价等方面应用效果较好, 建议在油田推广应用。参考文献:
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(收稿日期:2010 09 03 本文编辑 余迎)