南翼山油田低孔低滲儲(chǔ)層PNN測井識別技術(shù)研究

郭海敏，陳 猛 （油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長江大學(xué)））長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北荊州434023

黎 明，邱金權(quán) （中石油青海油田分公司測試公司，青海茫崖816400）

時(shí)新磊 （中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津300452）

南翼山油田低孔低滲儲(chǔ)層PNN測井識別技術(shù)研究

郭海敏，陳 猛 （油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長江大學(xué)））長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北荊州434023

黎 明，邱金權(quán) （中石油青海油田分公司測試公司，青海茫崖816400）

時(shí)新磊 （中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津300452）

低孔低滲儲(chǔ)層由于其成因復(fù)雜，測井響應(yīng)影響因素眾多，導(dǎo)致解釋結(jié)論具有多解性，測井識別和評價(jià)都存在極大的難度。而（脈沖中子－中子）PNN測井技術(shù)在套后進(jìn)行測井評價(jià)，能較好地消除低孔低滲儲(chǔ)層泥漿侵入的影響，利用油水俘獲截面的差異可以準(zhǔn)確識別油水層。通過對柴達(dá)木盆地西部南翼山油田Ⅲ、Ⅵ層組物性資料分析研究，結(jié)合PNN測井技術(shù)建立了針對低孔低滲儲(chǔ)層的儲(chǔ)層識別及評價(jià)解釋方法。實(shí)際生產(chǎn)證明，PNN測井技術(shù)在南翼山油田低孔低滲儲(chǔ)層識別評價(jià)中效果較好。

PNN測井；南翼山油田；低孔低滲儲(chǔ)層

低孔低滲儲(chǔ)層具有低孔隙度、低滲透率、高束縛水、小喉道、強(qiáng)非均質(zhì)性等特征，需要進(jìn)行人工改造，通過壓裂才能生產(chǎn)工業(yè)油流［1］。低孔低滲儲(chǔ)層孔隙度一般低于15%，滲透率多低于50×10－3μm2，儲(chǔ)層的發(fā)育和控制因素難以被認(rèn)識，容易受到孔隙毛管喉道、膠結(jié)物的泥質(zhì)含量和成巖作用變化的影響。筆者以南翼山油田低孔低滲儲(chǔ)層為例，探討PNN（脈沖中子－中子）測井識別該類儲(chǔ)層的技術(shù)研究。

1 南翼山油田儲(chǔ)層物性分析

南翼山構(gòu)造位于柴達(dá)木盆地西部北區(qū)，屬于柴達(dá)木盆地西部坳陷的茫崖坳陷南翼山背斜構(gòu)造帶上的一個(gè)三級構(gòu)造。據(jù)南翼山油田近700塊物性資料統(tǒng)計(jì)分析，南翼山油田Ⅲ、Ⅵ層組（含粉砂）藻灰?guī)r、粉砂質(zhì)（泥質(zhì)）泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)（泥質(zhì)）粉砂巖均具有較好的物性特征，是比較有利的儲(chǔ)層，而粉砂質(zhì)（灰質(zhì)）泥巖的物性較差，不具有作為儲(chǔ)層的條件。統(tǒng)計(jì)分析表明，藻灰?guī)r（含粉砂）的孔隙度為13.5%～16.6%（平均為15.2%），滲透率為（1.3～10.8）×10－3μm2（平均為5.5×10－3μm2）；粉砂質(zhì)（泥質(zhì)）泥晶灰?guī)r的孔隙度為13.3%～16.4%（平均為14.6%），滲透率為（0.96～7.0）× 10－3μm2（平均為4.0×10－3μm2）；灰質(zhì)（泥質(zhì)）粉砂巖的孔隙度為13.0%～14.9%（平均為13.7%），滲透率為（0.73～5.8）×10－3μm2（平均為3.2×10－3μm2）。綜合統(tǒng)計(jì)南翼山油田Ⅲ、Ⅵ層組儲(chǔ)層孔隙度平均為14.8%，滲透率平均為4.7×10－3μm2，屬低孔特低滲儲(chǔ)層。

2 PNN測井技術(shù)原理

PNN測井儀是一種全新的中子飽和度測井儀，其通過向地層中發(fā)射14.1MeV的高能快中子，然后記錄未被儲(chǔ)層俘獲的剩余的熱中子計(jì)數(shù)率，提取地層俘獲截面，從而計(jì)算儲(chǔ)層的剩余油飽和度［2］。

與其他飽和度測井方式相比，在低孔低滲地層，儲(chǔ)層里面的流體少，俘獲能力低，所以在低孔低滲情況下，地層的俘獲能力就差，俘獲的中子少，放出來的伽馬也就少，造成了較大的計(jì)數(shù)率的統(tǒng)計(jì)起伏［3］。PNN測井的最大的優(yōu)勢體現(xiàn)在PNN是通過對地層中還沒有被地層俘獲的熱中子來進(jìn)行記錄和分析，從而得到儲(chǔ)層的含水飽和度。PNN這種探測剩余熱中子的方式避免了探測伽馬射線存在的本底伽馬和延遲伽馬帶來的影響，在低孔低滲儲(chǔ)層也保持了相對較高的計(jì)數(shù)率，削減了統(tǒng)計(jì)起伏的影響，同時(shí)PNN在套后進(jìn)行測量，這也一定程度消除了井筒流體侵入的影響，因此其對低孔低滲儲(chǔ)層的識別有一定的優(yōu)勢。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 常規(guī)孔滲曲線結(jié)合PNN測井技術(shù)定性識別油水層

通過對南翼山油田低孔低滲儲(chǔ)層性質(zhì)和測井響應(yīng)特征研究發(fā)現(xiàn)，由于次生孔隙和儲(chǔ)層巖性等因素的影響，南翼山油田三孔隙度單一測井曲線與巖心分析孔隙度相關(guān)性較差。綜合分析巖性等因素的影響，該次研究的孔隙度評價(jià)模型選用聲波曲線和自然伽馬曲線，儲(chǔ)層滲透率采用其與孔隙度的對應(yīng)關(guān)系來確定。

圖1為南翼山油田短長源距計(jì)數(shù)率比值、儲(chǔ)層孔隙度與地層俘獲截面交會(huì)圖。從圖1中可以看出，地層俘獲截面值對油水層有明顯的區(qū)分能力：當(dāng)?shù)貙臃@截面值大于28c.u.時(shí)，判斷為水層；當(dāng)?shù)貙臃@截面值介于18～28c.u.之間時(shí)，判斷為油水同層；當(dāng)?shù)貙臃@截面值小于18c.u.時(shí)，定性判斷為油層。

圖1 南翼山油田短長源距計(jì)數(shù)率比值、儲(chǔ)層孔隙度與地層俘獲截面交會(huì)圖

3.2 定量解釋方法研究

3.2.1 改進(jìn)體積模型

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體積模型［2］有：

即：

式中，Σlog為根據(jù)PNN熱中子計(jì)數(shù)率提取的地層俘獲截面值，c.u.；Vsh為泥質(zhì)含量，%；為孔隙度，%；Σma為儲(chǔ)層骨架的俘獲截面值，c.u.；Σsh為泥質(zhì)的俘獲截面值，c.u.；Sw為含水飽和度，%；Σh為油／氣的俘獲截面值，c.u.；Σw為地層水的俘獲截面值，c.u.。

式（2）為利用俘獲截面求取含水飽和度的一般通用公式。但在實(shí)際運(yùn)用中，由于造成低孔低滲儲(chǔ)層的因素在不同區(qū)域有很大差異。，因此，在式（2）的基礎(chǔ)上加上具有區(qū)域特征的系數(shù)K加以改進(jìn)，即式（1）轉(zhuǎn)

化為：

式中，K為區(qū)域系數(shù)，無量綱。

改進(jìn)后的求取含水飽和度的公式為：

從式（4）中可以看出，要想準(zhǔn)確地計(jì)算出含水飽和度，必須準(zhǔn)確地確定解釋參數(shù)（Σma、Σh、Σsh、Σw）和解釋曲線（Vsh、Σlog）。

3.2.2 解釋參數(shù)確定

油的俘獲截面值Σo根據(jù)油的密度、溶解油氣比查找相應(yīng)的圖版取得，一般在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)波動(dòng)較?。坏貙铀@截面值Σw主要與水的礦化度有關(guān)，可以根據(jù)等效的NaCl濃度查找相應(yīng)的圖版；儲(chǔ)層骨架俘獲截面值Σma主要取決于巖石的礦物成分和含量，需要巖石物性分析資料；最難確定的是泥質(zhì)的俘獲截面值Σsh，準(zhǔn)確確定Σsh將有效提高剩余油飽和度解釋的精度。該次研究筆者利用泥巖段油水線相等的方法確定Σsh，很好地解決了該問題。

定義油線為孔隙度100%含油，則由式（1）得到：

定義水線為孔隙度100%含水，則水線為：

調(diào)整Σsh，在泥巖段使油線Σo100、水線Σw100和Σlog基本重合。

對于區(qū)域系數(shù)K，在一個(gè)指定的區(qū)塊，找出該區(qū)塊中具有代表性的全水層（Sw＝1）求取，步驟如下：

則 式中，Σw求為由標(biāo)準(zhǔn)體積模型計(jì)算的全水層俘獲截面，c.u.；Σw測為純水層俘獲截面測井值，c.u.。

3.3 效果分析

X井位于南翼山油田的構(gòu)造高點(diǎn)，2010年5月在930.00～1635.00m進(jìn)行了PNN測井，PNN測井由于在套后進(jìn)行剩余油評價(jià)，不受泥漿侵入的影響。利用油、水俘獲截面的差異識別油水層，有效避開了電阻率測井在低孔低滲儲(chǔ)層識別中巖石電性參數(shù)差異小的缺陷，可以準(zhǔn)確地計(jì)算剩余油飽和度。因此，采用筆者提出的PNN測井解釋模型來進(jìn)行低孔低滲儲(chǔ)層的評價(jià)。圖2為X井80號小層裸眼井解釋結(jié)論，該層聲波時(shí)差為292.21μs／m，巖性密度為2.55g／cm3，深感應(yīng)電阻率為2.33Ω·m，孔隙度為13.01%，泥質(zhì)含量為60%，滲透率為10.49×10－3μm2，屬于典型低孔低滲儲(chǔ)層。裸眼井解釋含油飽和度為27.28%，完井定性解釋為水層。二次解釋結(jié)合PNN測井技術(shù)的改進(jìn)體積模型定量解釋，解釋含油飽和度為50.08%，PNN解釋綜合判定為油水同層；并將其與標(biāo)準(zhǔn)體積模型進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)體積模型較標(biāo)準(zhǔn)體積模型計(jì)算的含水飽和度精度有一定提升。該層2011年3月試油結(jié)論為日產(chǎn)油0.85m3，日產(chǎn)水1.11m3，與PNN解釋結(jié)論相符。

4 結(jié) 論

1）PNN測井技術(shù)獨(dú)特的測井原理，充分利用油氣水俘獲截面的明顯差異，消除了一系列因素的影響，在儲(chǔ)層識別中有一定的效果。

2）將筆者提出的改進(jìn)體積模型應(yīng)用于低孔低滲儲(chǔ)層的定量解釋，在常規(guī)體積模型基礎(chǔ)上，增加了區(qū)域系數(shù)K，使依靠該方法求取的儲(chǔ)層含油飽和度更接近地層真實(shí)值，提高了解釋的準(zhǔn)確性。

圖2 南翼山油田X井PNN測井解釋成果圖

［1］楊曉萍，趙文智，鄒才能，等.低滲透儲(chǔ)層成因機(jī)理及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成與分布［J］.石油學(xué)報(bào)，2007，28（4）：57～60.

［2］趙國海，王志敏.脈沖中子－中子（PNN）測井技術(shù)［J］.石油機(jī)械，2005，33（8）：75～78.

［3］張龍海，周燦燦，劉國強(qiáng)，等.孔隙結(jié)構(gòu)對低孔低滲儲(chǔ)集層電性及測井解釋評價(jià)的影響［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（6）：665～676.

［編輯］ 龍 舟

81 Identification Technology of PNN Log in Low Permeability and Low Porosity Reservoirs in Nanyishan Oil Field

GUO Hai－min，CHEN Meng，LI Ming，QIU Jin－quan，SHI Xin－lei

（First Authors Address：Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources（Yangtze University），Ministry of Education；College of Geophysics and Oil Resources，Yangtze U－niversity，Jingzhou434023，Hubei，China）

Because of complex genesis in low permeability and low porosity reservoirs，logging in those areas were influenced by many factors，so it caused great difficulty in logging identification and evaluation.The evaluation of PNN logging was evaluated after casing setting，so it could avoid the impact of mud invasion effectively.Based on the difference of oil and water captured section，oil and water layer could be recognized accurately.In combination with PNN logging，method was established for evaluating and recognizing the reservoirs with low porosity and low permeability.Production demonstrates that PNN log technology is used in low permeability and low porosity reservoirs and better effect is obtained.

PNN logging；Nanyishan Oilfield；low permeability and low porosity reservoir

book=287,ebook=287

P631.84

A

1000－9752（2012）06－0081－04

2012－02－20

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2009Z0908－1）。

郭海敏（1963－），男，1985年江漢石油學(xué)院畢業(yè)，博士（后），教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)主要從事生產(chǎn)測井原理及方法、油氣藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測等相關(guān)領(lǐng)域研究工作。