渗透率-测井资料处理与解释-西安石油大学

1剩余油饱和度测井解释与水淹层评价西安石油大学地球科学与工程学院赵军龙2学习用参考书剩余油饱和度测井解释与水淹层评价1.赵军龙.测井资料处理与解释[M].北京:石油工业出版社，2012.12.雍世和,张超谟.测井数据处理与综合解释[M].东营:中国石油大学出版社,19963.《测井学》编写组.测井学[M].北京:石油工业出版社,19984.李舟波.地球物理测井数据处理与综合解释[M].长春:吉林大学出版社,20035.洪有密.测井原理与综合解释[M].东营,中国石油大学出版社,20073学习内容剩余油饱和度测井解释与水淹层评价第一节剩余油饱和度测井解释基础第二节水淹油层的特征第三节水淹油层的定性识别第四节水淹油层的定量识别第五节应用实例4学习内容剩余油饱和度测井解释与水淹层评价第一节剩余油饱和度测井解释基础第二节水淹油层的特征第三节水淹油层的定性识别第四节水淹油层的定量识别第五节应用实例5第一节剩余油饱和度测井解释基础油层原始含油饱和度So：开采前油层中油气体积占总有效孔隙体积的百分数，So=1-Swb。Swb称为束缚水饱和度。水淹油层剩余油饱和度Sos：在注水开采中，油层水淹后剩余的油气体积占有效孔隙体积的百分数，Sos=1-Sw。残余油饱和度Sor：当前开发技术、经济条件下无法采出的油气占有效孔隙体积的百分数。从理论上说，它应当是Sw很高、Sos很低、油的有效渗透率为零时的含油饱和度，多用实验分析资料求Sor。可动油饱和度Som：油层中可采出的油气饱和度。对未开采油层，Som=So-Sor；对水淹油层，Som=Sos-Sor。饱和度概念（1）剩余油饱和度及水淹层分类开发中，含油饱和度不断变化。6（1）剩余油饱和度及水淹层分类测井评价水淹层是通过用测井资料计算Sw、Swb、Sor来确定So、Sos、Som、Sor。油层水淹分类是分析油层水淹的重要问题。目前对水淹层的分类大体有两类：即按驱动水特征分类和按油层水淹程度分类。按驱动水特征分类目前有两种方法：一是按地层水淹时所产生的混合地层水电阻率Rwz与原始地层水电阻率Rw的相对大小，将水淹层分三种类型：RwzRw型；Rwz≈Rw型；RwzRw型。二是按驱动水本身的性质，将水淹层划分为淡水水淹型、污水水淹型、地层水(边水、底水)水淹型三种类型。①按驱动水(注入水)特征分类：便于分析注入水引起油层物理性质的变化、选择计算水淹层含水饱和度的模型和方法。水淹层分类第一节剩余油饱和度测井解释基础7（1）剩余油饱和度及水淹层分类②按油层水淹程度来划分水淹级别的方法，属于定量评价水淹程度法，目前有两种分类方法。一是根据驱油效率η划分油层水淹级别：η=（Sw-Swb）/（1-Swb）。根据驱油效率可将水淹层划分为三种级别：弱水淹η≤35％；中水淹35％≤η≤55％；强水淹η55％。η综合了测井资料对水淹层的反映，是定量评价油层水淹级别比较可靠的参数。owwOwWKrwKroQQQF11二是根据产水率Fw划分油层水淹级别：根据油藏物理学理论导出两相共渗系统各相流体的相对流量，得出储集层的产水率Fw：第一节剩余油饱和度测井解释基础8（2）测量剩余油饱和度方法概述剩余油饱和度在钻井剖面上和井间的变化很大，这是因为剩余油分布不仅受地层非均质性的影响，还要受水驱油进程非均质性的影响。必须应用多学科多种方法结合，才能提高确定剩余油饱和度的精度。研究储集层剩余油分布方法有很多，大致可分为单井测量、井间测量、物质平衡、生产模拟与数值模拟等。①单井测量确定剩余油饱和度(ROS)方法有岩心分析(常规取心、密闭压力取心和海绵取心)、回流示踪剂测试、单井不稳定测试、测井分析等。其中测井分析法是获取可靠的单井剩余油饱和度剖面最广泛、最经济有效的方法。第一节剩余油饱和度测井解释基础9（2）测量剩余油饱和度方法概述②井间测量法包括电阻率法和井间示踪剂测试。电阻率法是在裸眼井间通以电流，测量井间电位求得地层电阻率，再计算出井间流体饱和度分布。井间示踪剂测试是将两种或多种在油相和水相之间具有不同分配系数的示踪剂注入井中，根据观察井中监测到的示踪剂间分异程度来确定平均剩余油饱和度。井间测量法所需测量时间长、精度较低。第一节剩余油饱和度测井解释基础10（2）测量剩余油饱和度方法概述③物质平衡法采用整个储集层初始估计储量减去已生产的油量来估计平均剩余油量。④生产模拟法用实际岩心和原油在实验室模拟实验，用油田实际井网、注采关系、储集层岩性、物性参数和生产资料进行历史拟合和数值模拟计算。⑤地质上还根据储集层岩性、物性、含油性和沉积相资料，应用地质规律来确定剩余油分布。但多属推理性，分析不够精细，与油田实际常有一定偏差且花费较大。第一节剩余油饱和度测井解释基础11（2）测量剩余油饱和度方法概述相对来说，用测井方法确定储集层剩余油饱和度，是应用最广泛、经济有效的方法。具有以下优点（四点）：①测井是直接研究地下储集层剩余油饱和度的有效方法。③利用多井分析能从宏观上研究一个砂岩体、一个开发层系、一个油层组、一个含油区块和一个油田的储集层参数与剩余油空间分布，具体指出剩余油分布的层位、厚度和含油量多少，为确定调整井、加密井的井位及射孔部位提出具体方案，又能为制定全油田合理开发调整方案提供可靠的基础数据。②在裸眼井和套管井中均能进行测井，且测井资料能连续地研究钻井剖面的地层性质，具有高的垂直分辨率和细分层能力。④测井成本低、应用广泛。第一节剩余油饱和度测井解释基础12学习内容剩余油饱和度测井解释与水淹层评价第一节剩余油饱和度测井解释基础第二节水淹油层的特征第三节水淹油层的定性识别第四节水淹油层的定量识别第五节应用实例13第二节水淹油层的特征在油田开发工程中，由于注水驱油或是边底水推进，油层都要发生不同程度的水淹，引起储集层物性、电性一系列的变化。主要有以下特征……储层含油性和油水分布变化地层水矿化度和电阻率变化孔隙结构变化-孔隙度和渗透率变化岩石的湿润性变化油层水淹后的地层压力与温度变化水淹油层的地质特征电阻率特征自然电位特征微电极测井曲线特征激发极化电位特征声波时差的变化自然伽马值的变化水淹油层的电性特征14①地层含油性及油水分布的变化在油田注水开发过程中，随着注入水不断驱替地层中的原油，水淹油层的含水饱和度不断增加，剩余油饱和度不断降低，而且它们与水洗程度成比例。（1）水淹油层的地质特征大庆油田根据水驱油岩心实验和试油资料统计分析表明：油层弱水淹时含油饱和度下降约10％；油层中等水淹时降低约20％～30％；油层强水淹时下降30％以上。在水洗作用下，油层粘土和泥质含量下降，粒度中值相对变大，随之也使束缚水饱和度相应降低。第二节水淹油层的特征15在注水开发中，随着注入水不断增加，地层中的油水分布也随之发生很大变化。一般来说油层的孔隙性和渗透性都有程度不同的非均质性。显然，注入水在非均质严重的油层中并非活塞式推进，而是沿着孔隙度大、渗透性好部位推进，直到高渗透性地带中大部分油被水驱走时，中、低渗透部分的孔隙中仍保留着相当多的原油。①地层含油性及油水分布的变化物性好的高孔隙、高渗透性部位早水淹，水洗强度大；低孔隙、低渗透性部位晚水淹，水洗强度小，甚至未被水淹。（1）水淹油层的地质特征16在高含水期，水淹油层的油、水分布一般都有按沉积旋回水淹的规律。A.正韵律油层如河道砂、点砂坝油层，岩性上细下粗，注入水先沿底部粗岩性高渗透部位突进，形成大孔道水窜，底部先被水淹，上部晚水淹；底部强水淹、上部弱水淹或未水淹。（1）水淹油层的地质特征在高含水期，原来的好油层变成强水淹层；较差油层(包括物性差的油层和薄油层)，可能成为“主力油层”。因此，尽管某些油井产水率很高，但低孔隙性、低渗透性油层、薄油层或厚油层中的低孔隙性、低渗透性部分仍有可观的潜在产能，它们将成为高和特高含水期油田挖潜稳产主要对象。①地层含油性及油水分布的变化17B.在反韵律沉积的三角洲河口砂坝等油层，岩性上粗下细，注入水先沿顶部突进，但由于受毛细管力和重力影响，注入水推进相对稳定，且波及面积、厚度及驱油效率都较高，水洗强度自上而下由强变弱。C.复合韵律油层，属多次沉积旋回叠加而成的互层，沉积厚度大、层内具有多个岩性夹层。注入水沿沉积单元推进，垂向窜流受到抑制，形成水淹程度极不均匀。岩石颗粒粗、岩性均匀、物性好的层段，水淹强度高；而岩石颗粒细、物性差的层段，注入水波及影响小，水淹程度低。（1）水淹油层的地质特征①地层含油性及油水分布的变化18②地层水的矿化度和电阻率变化油层水淹后，注入水(或边水、底水)与原始地层水相混合。混合地层水矿化度和电阻率将取决于原始地层水和注入水(或边水、底水)的矿化度以及注入水量。相对于原始地层水矿化度来说，注入水有淡水、地层水和污水，相应地有淡水型、盐水型和污水型水淹层。地层水型水淹油层(如边水、底水水淹油层)中，混合地层水矿化度变化不大。污水型水淹层混合地层水矿化度有一定的变化，其大小视注入水的污水矿化度及注入量而变。淡水型水淹层的混合地层水矿化度变化最大。（1）水淹油层的地质特征19大庆油田原始地层水矿化度约为8000mg/l，注入水(河水、水塘水、或污水回注)矿化度通常小于地层水，故属于淡水型水淹。目前水淹油层地层水矿度在3000～5000mg/l之间，地层水矿化度变化情况大致是：弱水淹层中地层水的含盐量降低约35％，强水淹油层中地层水的含盐量下降达75％以上。从电阻率来看，与原始地层水电阻率Rw相比，混合地层水电阻率Rwz也有三种可能：淡水型水淹层，Rwz增高，Rwz＞Rw；地层水型水淹层，Rwz近似不变，Rwz≈Rw；污水型水淹层，当污水的矿化度大于、等于、小于原始地层水矿化度时，则有Rwz＜Rw、Rwz≈Rw、Rwz＞Rw三种水淹情况。②地层水的矿化度和电阻率变化（1）水淹油层的地质特征20③孔隙度和渗透率的变化在注入水的冲刷下，岩石孔壁上贴附的粘土被剥落，含油砂岩较大孔隙中的粘土被冲散、冲走，沟通孔隙的喉道半径加大，孔隙变得干净、畅通，孔隙半径普遍增大，迂曲度减小，连通性变好，缩短了流体实际渗流途径，岩石孔隙结构系数变小(据河南油田统计，约减少7％～13％)，因而孔渗好的岩石孔隙度，可能有一定程度的增加，而岩石渗透率明显增大。大庆的研究表明：油层经长期注水后，不仅岩石的孔隙度和渗透率增加，而且相对渗透率曲线也发生明显变化，主要表现为：残余油饱和度平均降低约5％，油水共渗范围平均增加约5.6。此外，无水采收率降低约2.7％，最终采收率平均提高约2％。（1）水淹油层的地质特征21A.河南油田相邻两井水洗后，油层岩心资料与相同层位的原始状态油层岩心资料对比表明：粒度中值大于0.25mm中细砂岩，水洗后渗透率比水洗前增加1.2-1.7倍；粒度中值在0.15mm以下，渗透率小于0.065含油细砂岩、粉细砂岩，水洗前后油层的渗透率、孔隙度无明显变化。③孔隙度和渗透率的变化B.大庆油田的研究结果也表明类似的特点：粒度中值小于0.1mm，空气渗透率小于0.15的低渗透性细砂岩，水驱前后岩石渗透率基本相同；粒度中值为0.15mm，水驱后岩石孔喉半径(中值)约为水驱前2.86倍。（1）水淹油层的地质特征22④粘土矿物的微观结构变化大庆油田对岩心的电镜扫描观察到：未被水洗岩样，岩石颗粒和孔道表面粘土覆盖比较丰富，在喉道处有粘土堆积，高岭石的“书页状”结构完整。岩样经过长期水洗后，岩石表面覆盖的粘土明显减少，岩石颗粒表面与粒间附着的高岭石被溶解，贴附在颗粒表面的高岭石晶形很差(呈叶片状)，绿泥石和伊、蒙混合粘土明显相对减少，而伊利石明显增加。注入水同油层中粘土矿物的作用很复杂，它同注入水性质、粘土矿物的性质、分布状态及含量等有关。不同的油田，这种作用也不尽相同。而且注入水同粘土矿物的作用，是注入水引起油层物理参数发生变化的重要原因。因此，研究地区注入水同油层粘土矿物的作用，对于研究注入水后油层的物理参数变化和评价水淹层具有十分重要的意义。（1）水淹油层的地质特征23⑤岩石润湿性的变化岩石润湿性是指在岩石-油-水体系中，一种流体在分子力的作用下，