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第10卷󰀁第34期󰀁2010年12月1671󰀁1815(2010)34-8367-04󰀁科󰀁学󰀁技󰀁术󰀁与󰀁工󰀁程ScienceTechnologyandEngineering󰀁Vol󰀁10󰀁No󰀁34󰀁Dec󰀁2010󰀁󰀁2010󰀁Sci󰀁Tech󰀁Engng󰀁

地球科学

地层水总矿化度对测井响应及地层流

体性质的影响作用探讨

󰀁󰀁󰀁以三肇凹陷徐家围子东部

地区葡萄花油层为例

刘笑莹󰀁马世忠󰀁姜󰀁静

(东北石油大学地球科学学院,大庆163318)

摘󰀁要󰀁为了探究地层水总矿化度对测井响应特征及地层流体性质的影响,应用测井理论及方法,通过对三肇凹陷徐家围子东部地区葡萄花油层地层水总矿化度与测井响应特征、地层流体性质及产量的相关性分析,探究地层水矿化度与二者的关系。研究结果表明:地层水总矿化度与自然电位曲线偏移幅度正相关、与地层电阻率呈反比、与油层产能负相关、反映流体性质,为渗透性地层识别、油水层划分提供理论依据;为低阻潜力油层的发掘指明了新的方向。关键词󰀁三肇凹陷󰀁󰀁矿化度󰀁󰀁测井响应󰀁󰀁流体性质󰀁󰀁产能中图法分类号󰀁P632.3;󰀁󰀁󰀁󰀁文献标志码󰀁A

2010年9月27日收到黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11521010)资助第一作者简介:刘笑莹(1987󰀁)男,黑龙江省人,东北石油大学硕士研究生。研究方向:油田开发地质与储层评价。E-mai:lwoshix-iandao@163.com。󰀁󰀁地层水分析是油田勘探、开发过程各个阶段至

关重要的化验参数,而地层水总矿化度是水分析数

据中一项重要指标。它不仅决定钻井过程中泥浆

矿化度的选取,更密切关系着油水层的测井解释准确性。以往有关油田地层水矿化度的研究主要集

中于地层水来源、类型、对地层物理性质的影响及

其对研究油气生运聚散的作用[1󰀁4],而忽略了地层水总矿化度对测井响应特征的影响及其与地层流

体性质和产能的相关性分析。本次针对地层水总

矿化度、测井响应、地层流体性质三者相关性,根据

测井原理,以三肇凹陷徐家围子东部地区葡萄花油层为背景,探究地层水总矿化度对测井响应特征及

地层流体的影响,旨在为提高油水层测井解释精确度与发掘低阻潜力油层等提供有益参考。

1󰀁区域地质背景

三肇凹陷位于松辽盆地北部,是松辽盆地中央

坳陷区的一个二级负向构造单元,它西接大庆长

垣,东临朝阳沟阶地,北连明水阶地、东北隆起,凹

陷面积约为5575km2,是松辽盆地主要生油、富油

凹陷之一[5,6]。葡萄花油层是一套夹持在上覆嫩江组、姚二三段与下伏青山口组大段黑色泥岩之间的

灰绿色或杂色泥岩、过渡岩及粉~细砂岩组合。葡

萄花油层沉积时期主要受北部沉积体系控制,以三

角洲前缘席状砂沉积为主[7]。三肇凹陷徐家围子东部地区葡萄花油层地层水总矿化度(TDS)约为

698.64mg/L~22230.49mg/L,平均值为

8950.86mg/L,低于海水盐度30000mg/L,具有微

咸水的特点。与下伏扶杨油层地层水相比,葡萄花油层地层水总矿化度略有偏高,造成葡萄花油层自然电位曲线偏移幅度较大、地层电阻率测井值稍偏低。2󰀁总矿化度对测井响应特征影响

2.1󰀁自然电位测井

自然电位测井是在没有人工供电的情况下,测量到与岩性及流体性质有关的电位变化,自然电位

产生的两个主要作用是:离子的扩散作用和岩石颗

粒对离子的吸附作用;地层空隙中产生的过滤作用。三肇凹陷徐家围子东部地区葡萄花油层地层

水矿化度与SP曲线偏移幅度关系图(图1)揭示了:

自然电位曲线偏移幅度与地层水总矿化度(TDS)存

在明显的正相关性,即伴随地层水总矿化度增大SP曲线偏移幅度增大,二者近似成正比关系。

图1󰀁地层水矿化度与SP曲线偏移幅度关系图

在砂泥岩接触面上产生的自然电动势ES等于

每个接触面上自然电动势的代数和

ES=KalgC2Cmf+KdalgC1Cmf-KdalgC1C2=KlgC2Cmf。

(C1泥岩地层水矿化度;C2砂岩地层水矿化度;Cmf钻

井液矿化度;K自然电位系数,研究区内为常数)

同一井的钻井液矿化度是稳定的,由上式可

知,自然电动势的大小受到地层水矿化度的控制,

二者呈对数的正相关。研究区葡萄花油层地层水矿化度、自然电位测井由于受到地层岩、物性变化,

测井方法等因素的影响,与理论分析存在一定差

异,从图1来看,两者近似成正比,正相关性非常明显。基于自然电位的测井原理,钻井过程中钻井液

矿化度的选取直接影响自然电位测井曲线识别渗透性地层、划分油水层的可靠性,因此,根据地层水

矿化度选取合适的钻井液矿化度在钻井、测井过程

中具有重要意义。2.2󰀁电阻率测井

电阻率测井是通过给介质通入电流形成电场,

进而测量井筒周围岩层的电阻率[8]。地层电阻率受到岩性、物性、流体性质等因素控制,TDS反映地

层水中导电离子的数量,与地层电阻率有不可分割

的关系。研究区葡萄花油层TDS与RL3D负相关特

征明显(图2)。

图2󰀁地层水矿化度与RL3D关系图

由于电极系长度不同造成不同测井系列横向

探测深度不同,受到泥浆侵入控制在井筒到原状地

层之间存在冲洗带、过渡带,因此选取探测深度大、主电流聚焦作用强、受地层水影响大的深三侧向电

阻率测井作为分析对象。由图2可以看出TDS与

地层电阻率近似呈反比,地层水总矿化度越高,所

含带电离子越多,带电离子在测井供电电场的作用下沿电场方向运动,造成地层电阻率测井值越小。

在油田勘探开发过程中常存在含泥量较高的

储层,这类储层由于受到岩性的影响阻值本来就偏低,如果加之高地层水总矿化度就更加难于识别,

因而在测井解释的过程中注重TDS对电阻率测井影响,为发掘潜力低阻油层开辟了新的方向,对于剩余油的开发开采意义重大。8368科󰀁学󰀁技󰀁术󰀁与󰀁工󰀁程10卷3󰀁地层水总矿化度与流体关系

3.1󰀁流体性质

三肇凹陷徐家围子东部地区葡萄花油层流体主要有油和水,基本不含气。研究表明地层水总矿

化度与流体性质及相对含量关系密切:伴随地层水

矿化度逐渐增大,地层流体逐渐从油性向水性过渡(图1、图2)。

利用阿尔奇公式计算含油饱和度时,

定义电阻增大系数I=RtRo(1)

I和SW的关系式为I=RtRo=bSnw(2)

导出SW=RobRt1n。

Rt为含油岩石电阻率;Ro为完全含水的岩石电

阻率;Sw为含水饱和度;b、n为研究区内常数。因此,Rt与SnW呈反比关系,前面研究证实TDS

与地层电阻率负相关,进而TDS与Sw正相关,即当

TDS较小时,岩石含水饱和度较低、含油饱和度高,

地层产油,随着TDS增大、Sw增高,地层逐渐向水层过渡。

研究区目的层纯油层地层水总矿化度上限为

8745mg/L,下限为3068.6mg/L,TDS<3068.6mg/L为干层;8745mg/L>TDS>3068.6mg/L,地层基本完

全产油;而TDS>8745mg/L时油水同出;当TDS增

大到14607.7mg/L时开始有纯水层出现。因不同地区地层水性质、成岩阶段的不同,界限值应有所

差异,在油田生产开发过程中借鉴以试油层位地层

水矿化度与流体性质,制作识别流体性质的TDS参数模板,进一步指导开发开采,为地层油水分布、油

水层划分提供了新的解决思路。

3.2󰀁流体产能

地层水总矿化度与Sw正相关、与可动油含量负

相关、与地层产能负相关。三肇凹陷徐家围子东部葡

萄花油层TDS与试油产量关系图(图3)表明油层试油产量与地层水总矿化度存在明显的负相关性,研究区TDS与试油产量之间近为对数关系y=-15.721󰀁

ln(x)+141.22,相关系数R2=0.7546。

图3󰀁地层水矿化度与试油产量关系图

油在地下以束缚油和可动油两种方式赋存,束

缚油饱和度受到岩性、孔隙结构等因素控制,可动

油是油田开发开采的目标,总体讲岩石含油饱和度

越高,其可动油饱和度越高。当地层水总矿化度较

低时,地层含油饱和度较高、可动油含量高,进而地

层产油量高;伴随TDS增大试油产量逐渐降低。不

同地区拟合公式与拟合系数受到岩性、物性影响有

所差异,但是油层试油产量与TDS始终负相关。基

于地层水总矿化度对地层产能影响的研究,结合油

田实际数据,以期提高地层产能预测精度,同时为

储量计算开辟了新的研究方法。

4󰀁结论

(1)井内自然电位产生的主要原因是离子的扩

散作用和吸附作用,所以地层水总矿化度(TDS)与

自然电动势的大小、自然电位曲线偏移存在明显的

正相关性。

(2)在测井供电电场的作用下,带电离子沿电

场方向运动,当地层水总矿化度越高,地层水所含

离子越多,地层电阻率越小。在勘探开发过程中,

重视地层水矿化度对电阻率测井的影响,以期实现

潜力低阻油层的发掘。

(3)地层的含油饱和度与地层水总矿化度负相关,地层水总矿化度增高,地层含油饱和度随之降836934期刘笑莹,等:地层水总矿化度对测井响应及地层流体性质的影响作用探讨󰀁低,流体性质逐渐从油性向水性转化。三肇凹陷徐

家围子东部地区葡萄花油层TDS纯油层界限为3068󰀁6mg/L~8745mg/L,纯水层下限为14607.7mg/L。

(4)油层试油产量与地层水总矿化度负相关,

地层水总矿化度较低时,可动油饱和度高,形成高产工业油层。

参󰀁考󰀁文󰀁献

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AnApproachtotheInfluencesofWaterSalinityonthe

LogResponseandtheFormationFluidProperty

󰀁󰀁󰀁AcasestudywiththePutaohuareservoirinXujiaweizi󰀁s

easternofSanzhaoDepression

LIUXiao-ying,MASh-izhong,JIANGJing(NortheastPetroleumUniversity,Daqing163318,P.R.China)

[Abstract]󰀁Inordertoexplorewatertotalsalinityeffectsonlogresponseandformationfluidproperty,usinglog-