聚驅(qū)后水淹層聲電響應(yīng)特征研究

張慶國，宋增彬，劉茗茗，陳熹

（1.東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶163000；2.大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司，黑龍江 大慶163000）

0 引 言

大慶薩爾圖油田Ⅰ類油層已全面開展了注聚驅(qū)油，聚驅(qū)后采收率達(dá)到50%左右，比水驅(qū)時提高了10%～15%，但地下仍有50%左右的原油未被采出，因此準(zhǔn)確描述聚驅(qū)后剩余油潛力及分布狀況具有重要意義［1］。但在已經(jīng)注聚區(qū)塊的測井解釋中，發(fā)現(xiàn)注聚后的葡Ⅰ1－2油層水淹程度明顯偏低。本應(yīng)是中高水淹的層位，測井曲線卻有弱、低水淹的特征。深側(cè)向曲線較注聚前有所升高，被誤解釋為低水淹甚至是未水淹［2］；并且發(fā)現(xiàn)聲波時差較注聚前略有增大，也致使測井解釋有所偏差?？梢妼垓?qū)后聲電特性的研究非常必要。以往研究分析認(rèn)為聚驅(qū)后，由于聚合物自身性質(zhì)和混合地層水礦化度的變化［3－5］，油層注聚后測井響應(yīng)特征發(fā)生了變化［6－8］。

本文主要研究區(qū)域?yàn)樗_北開發(fā)區(qū)北二西東部，地處大慶長垣薩爾圖背斜構(gòu)造北部西側(cè)東塊，該區(qū)含油面積3.6km2，共有油水井299口。1994年對葡I組主力油層進(jìn)行了聚驅(qū)開采，聚驅(qū)前地層水礦化度為4 519mg／L，采用清水配置清水注入的注入方式，注入的聚合物溶液礦化度接近960mg／L。北二西東塊調(diào)整對象為葡Ⅰ油層組。利用對子井分析技術(shù)，對應(yīng)水洗程度總結(jié)了聚驅(qū)后水淹層的聲電響應(yīng)特征，結(jié)合聚合物溶液實(shí)驗(yàn)和巖石電阻率、聲波實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從機(jī)理角度分析了聲電響應(yīng)的原因。開展對聚驅(qū)水淹層聲電響應(yīng)的研究，為生產(chǎn)動態(tài)分析提供了理論指導(dǎo)［4］，對聚合物區(qū)塊的剩余油解釋及挖潛具有重要意義。

1 聚驅(qū)水淹層測井響應(yīng)特征

采用對子井分析技術(shù)，對薩北開發(fā)區(qū)北二西東部進(jìn)行了對比分析，選取井距較小、構(gòu)造位置和儲層特征相近的北2－D5－P37井和北2－352－檢 P60井為對子井進(jìn)行分析（見圖1）。2井位于工區(qū)中部，其中北2－D5－P37井為前期水驅(qū)井，北2－352－檢P60井為聚驅(qū)后檢查井。

1.1 電阻率曲線

從圖2可見，在滲透性砂巖處聚驅(qū)后R25與深側(cè)向測井曲線值都有所增加。對應(yīng)水淹程度，發(fā)現(xiàn)前期水驅(qū)井北2－D5－P37中水淹層段深側(cè)向測井曲線值高于強(qiáng)水淹層段，而聚驅(qū)后檢查井北2－352－檢P60深側(cè)向曲線值在中強(qiáng)水淹處相差不大，R25電阻率曲線也有相似的表現(xiàn)。

圖1 薩北開發(fā)區(qū)北二西東部井位分布圖

為了更全面直觀了解聚驅(qū)前后電阻率變化的規(guī)律，通過對主力油層葡Ⅰ組深側(cè)向測井曲線和R25曲線的讀值，得到對子井不同水洗程度聚驅(qū)前后電阻率值的變化圖（見圖3、圖4）。從圖3、圖4可以看出，無論是強(qiáng)水洗層段還是中水洗層段的電阻率值基本都在等刻度線之上，說明聚驅(qū)后這些水洗層段的電阻率值有不同程度的上升，且強(qiáng)水洗層段的點(diǎn)相對而言更遠(yuǎn)離等刻度線，說明強(qiáng)水洗層段電阻率增加幅度較大，中水洗、弱水洗層段和未水洗層段的電阻率變化相對較小。

1.2 聲波時差曲線

通過對聲波時差的讀值發(fā)現(xiàn)，滲透性砂巖處北2－D5－P37井的平均聲波時差值為320.1μs／m，北2－352－檢P60井平均聲波時差值為313.4μs／m。對應(yīng)水洗程度，驅(qū)替數(shù)據(jù)點(diǎn)如圖5所示，可以發(fā)現(xiàn)聲波時差值點(diǎn)基本都在等刻度線之上，且強(qiáng)水洗層段的點(diǎn)相對中水洗而言更遠(yuǎn)離等刻度線，說明聚驅(qū)后聲波時差有所增加，且強(qiáng)水洗層段的聲波時差增加相對較多。

圖2 對子井聚驅(qū)前后測井曲線對比圖

圖3 對子井聚驅(qū)前后深側(cè)向?qū)Ρ葓D

圖4 對子井聚驅(qū)前后R25對比圖

圖5 對子井聚驅(qū)前后聲波時差變化圖

2 測井響應(yīng)特征變化機(jī)理分析

2.1 聚合物溶液導(dǎo)電性研究

聚合物溶液的電性規(guī)律主要取決于聚合物本身的電性特點(diǎn)和溶液的礦化度。為研究影響聚合物溶液電阻率變化的主要因素，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。

用礦化度為500、1 000、3 000、5 000、7 000mg／L的氯化鈉溶液配置低分的聚合物溶液，聚合物的濃度為1 000mg／L，分別測量不同礦化度聚合物溶液的電阻率，并測量不加入聚合物時不同礦化度氯化鈉溶液的電阻率，結(jié)果見圖6。從圖6可見，相同礦化度情況下聚合物溶液的電阻率低于氯化鈉溶液，說明聚合物具有弱導(dǎo)電性，但電阻率值相差較少，在高礦化度時基本不變。而由于礦化度變化引起的電阻率變化卻很大，說明聚合物溶液電阻率主要取決于溶液礦化度。

圖6 不同礦化度聚合物溶液與氯化鈉溶液對比圖

圖7 巖心實(shí)驗(yàn)圖

2.2 巖電實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)過程：按照接近3∶1的比例混合原油和煤油配制模擬油（20mPa·s），并使用模擬油驅(qū)替巖樣，直至連續(xù)4h只出油不出水為止；巖樣飽和模擬油后，采用污水（4 000mg／L）進(jìn)行驅(qū)替，直至巖樣產(chǎn)水率達(dá)到80%；采用淡水（1 000mg／L）配制的分子量為2 500萬、濃度為1 000mg／L的聚合物溶液對巖樣進(jìn)行驅(qū)替，直到只有聚合物溶液產(chǎn)出；改用污水（4 000mg／L）驅(qū)替巖樣，直到連續(xù)4h只出水不出油。

巖心電阻率的變化主要受2個方面的影響，一是含水飽和度的增大使巖心電阻率不斷減?。欢亲⑷肴芤簩r心電阻率的影響。巖心電阻率的變化可以分為3個階段（見圖7）。第1階段，注入污水的作用使電阻率降低，含水飽和度的增加亦使電阻率下降，因此這一階段電阻率降低；第2階段，采出程度和含水飽和度很高，前者的影響減小，注入淡水聚合物，聚合物溶液的電阻率主要取決于溶液的礦化度，淡水聚合物溶液電阻率較高，后者影響較大，巖心電阻率上升；第3階段，繼續(xù)污水驅(qū)替，兩者同時使巖心電阻率繼續(xù)降低。

通過以上實(shí)驗(yàn)分析可知，葡Ⅰ1－2油層電阻率值增加的原因是配注聚合物溶液的礦化度較低，致使電阻率值增加。水驅(qū)井北2－D5－P37部分出現(xiàn)相鄰的強(qiáng)水洗層段電阻率低于中水洗層段，是由于水淹程度加深，電阻率下降。聚驅(qū)井北2－352－檢P60強(qiáng)水洗層段相對于中水洗層段電阻率增幅較大，原因是強(qiáng)水淹層段孔滲條件較好，水洗程度較強(qiáng)，進(jìn)入其中的聚合物溶液量較多，電阻率增幅較大。

2.3 聚合物溶液聲波特性研究

采用脈沖反射法對不同濃度聚合物溶液的聲速進(jìn)行測量。將自發(fā)自收超聲換能器在支架上固定好，放入待測液體的容器中，并使換能器的發(fā)射面與反射底面平行，改變換能器與反射底界面的距離L，通過記錄入射波和一次反射波的傳播時間差Δt，即可求得待測液體的聲速。

分別對濃度為100、400、800、1 200、1 700、2 200、5 000mg／L的聚合物溶液進(jìn)行聲速的測量，轉(zhuǎn)化為聲波時差，結(jié)果表明聚合物溶液的濃度對聲波時差有影響，聚合物濃度越大，聲速越小，聲波時差越大（見圖8）。

圖8 聚合物溶液濃度與聲波時差交會圖

2.4 注聚過程中聲波特性研究

大慶油田經(jīng)多輪水驅(qū)開發(fā)，地層水礦化度從7 000mg／L下降到4 500mg／L左右。實(shí)驗(yàn)選用礦化度為4 500mg／L的NaCl溶液模擬地層水用以飽和巖心，選取5塊物性不同的巖樣，用模擬油驅(qū)替巖心至束縛水狀態(tài)，再用淡水驅(qū)替至殘余油狀態(tài)，最后用淡水配置的聚合物溶液驅(qū)替至不出油為止。測量巖石在水驅(qū)狀態(tài)和聚驅(qū)狀態(tài)的波速，轉(zhuǎn)換成聲波時差（見圖9）。

圖9 不同巖樣聚驅(qū)、水驅(qū)聲波時差圖

研究表明聚驅(qū)聲波時差相較水驅(qū)有所增大，其結(jié)果與檢查井結(jié)果符合。注聚后孔隙內(nèi)的流體部分被聚合物替代，長鏈遭到破壞的高分子聚合物的聲波傳播速度較慢，同時地下聚合物溶液黏度比水大，相應(yīng)對聲波能量的損耗也比水大，因此表現(xiàn)為聲波時差略有增大。

3 結(jié) 論

（1）聚合物具有弱導(dǎo)電性，聚合物溶液的電阻率主要取決于溶液的礦化度。

（2）飽和模擬油巖石先污水驅(qū)，再淡水聚驅(qū)，最后污水驅(qū)，電阻率曲線先降后升再降，其中上升段主要原因是所用聚合物溶液電阻率較高。這也解釋了注入清水聚合物的區(qū)域有電阻率上升現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）聚合物濃度越大，聲速越小，聲波時差越大。

（4）聚驅(qū)聲波時差較水驅(qū)略有增大，與檢查井結(jié)果相符。

（5）在淡水聚驅(qū)的情況下，無論是電阻率值還是聲波時差值，強(qiáng)水洗層段的增加量略高于中水洗層段。

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