海上稠油油藏RPM校正方法研究

吳進(jìn)波 汪忠浩 李敬功

1.長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院 （湖北 武漢 430100）

2.中海油研究總院 （北京 100027）

隨著油田注水開發(fā)的進(jìn)一步深化，含水率不斷增高，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)地層剩余油分布規(guī)律的研究成為當(dāng)前攻關(guān)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)課題[1]。目前國(guó)內(nèi)、外最先進(jìn)的剩余油飽和度測(cè)井技術(shù)有 RPM、RST、RMT、PNN、PND等，都是利用脈沖中子能譜測(cè)井和脈沖中子俘獲測(cè)井進(jìn)行剩余油評(píng)價(jià)[1]。 然而，這2種測(cè)量模式在應(yīng)用過程中都會(huì)受到巖性、井眼、井筒流體、井身結(jié)構(gòu)等因素影響，為了得到準(zhǔn)確的地層信息必須作相關(guān)校正研究。吳文圣等人曾對(duì)C/O能譜測(cè)井作過孔隙度、巖性、密度等影響因素模擬研究[2]。張鋒等人利用蒙特卡羅方法模擬了飽和度、礦化度、井眼套管、持率、水泥環(huán)厚度等因素對(duì)C/O值的影響分析[3-5]。但海上稠油油藏井身結(jié)構(gòu)最顯具特點(diǎn)是礫石充填，故之前的校正方法不適用于海上油田。筆者設(shè)計(jì)了考慮礫石充填、套管尺寸、井筒流體等影響因素的體積模型，推導(dǎo)出了單因素和多因素對(duì)C/O測(cè)量影響的校正公式，并建立了相關(guān)理論校正圖版。通過校正后RPM資料解釋剩余油結(jié)果與PLT資料解釋結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)解釋精度提高了10%以上，形成了一套適合海上稠油油藏高含水期剩余油測(cè)井評(píng)價(jià)方法，為剩余油精細(xì)評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

1 影響因素分析

儲(chǔ)層性能監(jiān)測(cè)儀RPM （Reservoir Performance Monitor）是阿特拉斯公司1999年投入生產(chǎn)的一種新型小直徑、高性能、多功能的脈沖中子測(cè)井儀，具有高水平的油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，利用可控脈沖中子源向地層發(fā)射14MeV高能快中子脈沖與地層元素的原子核發(fā)生作用，采用NaI（T1）晶體探頭探測(cè)非彈性散射伽馬能譜，然后進(jìn)行能譜分析，計(jì)算出以剩余油飽和度為核心的各種地層參數(shù)[1]。然而，非彈性散射伽馬能譜的碳氧測(cè)量是在不同套管尺寸大小、不同井筒流體等井眼條件下完成的，同時(shí)被測(cè)地層的巖性、孔隙度、巖石骨架中碳礦物含量等地質(zhì)條件也很復(fù)雜，所以巖性、套管尺寸、井筒流體等因素都會(huì)對(duì)C/O值測(cè)量造成一定影響[6-10]。

此外，海上稠油油藏具有礫石充填的特殊井身結(jié)構(gòu)，礫石充填部分主要位于篩管與套管環(huán)空部分和射孔孔道，并且渤海地區(qū)環(huán)空部分內(nèi)、外徑分別為15.24cm和21.1cm。而儀器探測(cè)深度為21cm，C/O模式測(cè)井速度為0.6m/min時(shí)縱向分辨率為61cm，故測(cè)量值還受礫石充填的影響[7]。因此，為了準(zhǔn)確地獲取地層信息，提高解釋精度，必須對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行定量的校正。

2 校正方法研究

通過RPM過套管、油管C/O模式在海上稠油油藏測(cè)井所受的主要影響因素分析，設(shè)計(jì)了考慮礫石充填、套管尺寸、井筒流體等影響因素的體積模型（圖1），推導(dǎo)出了考慮礫石充填、套管尺寸、井筒流體的單因素和多因素校正公式，并建立了相應(yīng)的理論圖版。

2.1 考慮礫石影響的體積模型

式中 a—每立方厘米油中碳原子的數(shù)目，個(gè)；

b1—每立方厘米巖石骨架中碳原子的數(shù)目,個(gè)；

b2—每立方厘米泥巖中碳原子的數(shù)目，個(gè)；

c1—每立方厘米水中氧原子的數(shù)目，個(gè)；

c2—每立方厘米泥巖中氧原子的數(shù)目，個(gè)；

d1—每立方厘米巖石骨架中氧原子的數(shù)目,個(gè)；

φ1—地層孔隙度；

Sw—含水飽和度；

b3—每立方厘米礫石中碳原子的數(shù)目，個(gè)；

Vg—礫石體積含量；

φ2—礫石骨架孔隙度；

Cw—含水率；

C/O—碳和氧的個(gè)數(shù)比。

a、b、c、d為待定常數(shù)，通過原子個(gè)數(shù)和摩爾質(zhì)量求得。利用（1）式計(jì)算模型，取礫石體積含量為0.1，含油飽和度為 0、0.2、0.4、0.6、0.8 和 1.0，改變總孔隙度為0.1、0.2、0.3和0.4，分別模擬砂巖地層和石灰?guī)r地層C/O值在礫石充填情況下的變化規(guī)律(圖2)。由圖2可知，當(dāng)?shù)[石體積含量為0.1時(shí)，在砂巖地層C/O變小約0.15；巖性不變，孔隙度變大時(shí)，純油砂巖和純油石灰?guī)r的C/O值都相應(yīng)增大[7]。

2.2 考慮套管尺寸影響的體積模型

式中 A—碳和氧與快中子反應(yīng)平均截面的比值；

BC—井眼里碳密度的貢獻(xiàn)，分子個(gè)數(shù)/cm3；

BO—井眼里氧密度的貢獻(xiàn)，分子個(gè)數(shù)/cm3。

A、BC、BO值是根據(jù)模擬井利用非線性最小二乘法擬合得到，A值一般固定不變，BC和BO的擬合值只與套管尺寸大小和井筒流體有關(guān)[7]。利用（2）式計(jì)算模型，在砂巖地層模模擬套管內(nèi)徑為152.4mm和177.8mm(6in和7in)時(shí)C/O隨孔隙度變化規(guī)律（圖3）。由圖3可知:砂巖地層C/O值都隨著套管尺寸增大C/O值約增大0.2。

2.3 考慮泥巖、礫石、鈣質(zhì)和套管尺寸影響的體積模型

式中 d3—每立方厘米石灰?guī)r中氧原子的數(shù)目，個(gè)；

b4—每立方厘米石灰?guī)r中碳原子的數(shù)目，個(gè)；

VSH—泥質(zhì)含量。

利用（3）式計(jì)算模型，當(dāng)套管內(nèi)徑為152.4mm(6in)時(shí)，取泥質(zhì)含量、礫石含量、鈣質(zhì)含量都為0.1，對(duì)RPM的C/O測(cè)井作多種影響因素綜合性校正研究。研究發(fā)現(xiàn)綜合考慮這4種影響因素時(shí)C/O值比不作任何校正時(shí)大約增大0.6，說明RPM的C/O測(cè)井必須進(jìn)行相關(guān)校正才能準(zhǔn)確地反應(yīng)地層信息。

3 應(yīng)用分析

C井有7個(gè)射孔層進(jìn)行了RPM測(cè)井和PLT（production logging tool）測(cè)井，表1為PLT測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)表。通過利用RPM測(cè)井資料計(jì)算校正前和校正后的剩余油飽和度，然后分別與產(chǎn)出剖面解釋的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析（表2），發(fā)現(xiàn)校正前解釋結(jié)果與產(chǎn)出剖面解釋結(jié)果的平均絕對(duì)誤差為14.5%，而校正后2者的平均絕對(duì)誤差為3.3%，故解釋精度提高了10%以上，為海上稠油油藏利用RPM資料作精細(xì)解釋提供了理論指導(dǎo)。

4 結(jié) 論

（1）相同含油飽和度、孔隙度為0.3情況下，當(dāng)?shù)[石體積含量為0.1時(shí)，在砂巖地層C/O減小約0.15，且差值隨著孔隙度增大而增大；巖性不變時(shí)，孔隙度由小變大時(shí)，純油砂巖和純油石灰?guī)r的C/O值都相應(yīng)增大。

（2）砂巖地層套管內(nèi)徑152.4mm(6英寸)增大到177.8mm(7英寸)時(shí)，相同含油飽和度、孔隙度為0.3情況下，地層C/O值約增大0.2。

（3）管內(nèi)徑為 152.4mm(6 英寸)，取泥質(zhì)含量、礫石體積含量、鈣質(zhì)含量都為0.1時(shí)，相同含油飽和度情況下對(duì)比孔隙度為0.3時(shí)C/O值，校正后比校正前約增大0.6，所以RPM的C/O測(cè)井必須進(jìn)行相關(guān)校正才能準(zhǔn)確地反應(yīng)地層信息，提高資料的可信性。

表1 C井PLT測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)表

表2 RPM解釋結(jié)果與產(chǎn)出剖面解釋結(jié)果對(duì)比分析表

（4）通過校正前和校正后RPM資料解釋剩余油結(jié)果分別與PLT資料解釋結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)解釋精度提高了10%以上，為海上稠油油藏RPM資料精細(xì)解釋提供了新的理論依據(jù)。

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