RPM剩余油飽和度測(cè)井在南海西部油田的應(yīng)用研究

RPM剩余油飽和度測(cè)井在南海西部油田的應(yīng)用研究

王利娟，何勝林，謝樂(lè)訓(xùn)

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

摘 要：RPM飽和度測(cè)井技術(shù)是高含水油田確定剩余油飽和度、增產(chǎn)挖潛、劃分水淹級(jí)別的主要技術(shù)之一。南海西部海域的在生產(chǎn)油田大量進(jìn)行了RPM剩余油飽和度測(cè)井，實(shí)際應(yīng)用表明，其已成為確定剩余油飽和度、監(jiān)測(cè)油層水淹狀態(tài)和油水動(dòng)態(tài)變化、尋找潛力部位、指示動(dòng)用與未動(dòng)用層的主要技術(shù)手段，對(duì)制定油田調(diào)整開發(fā)方案、增產(chǎn)挖潛、三次采油有著重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：RPM飽和度測(cè)井；碳氧比能譜；剩余油飽和度；孔隙度；增產(chǎn)挖潛

中圖分類號(hào)：P631.8+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.02.082

文章編號(hào)：1008-2336（2015）02-0082-05

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)“文昌13-1油田整體調(diào)整國(guó)家示范工程”（2011ZX05009-003）。

收稿日期：2014-08-28；

作者簡(jiǎn)介：第一王利娟，女，1983年生，工程師，碩士，2008年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程測(cè)井專業(yè)，從事測(cè)井解釋評(píng)價(jià)工作。E-mail：wanglj10@cnooc.com.cn。

改回日期：2015-02-25

Application of RPM Residual Oil Saturation Logging to the Oil Fields in West of South China Sea

WANG Lijuan, HE Shenglin, XIE Lexun

（Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd., Zhanjiang 524057, China）

Abstract:RPM saturation logging technology is one of the main technologies used in high water cut oil field to confirm residual oil saturation, increase oil production and dig oil production potential, as well as determinate the flooded degree. RPM residual oil saturation logging technique has been used in many oil fields in west of South China Sea, being the main technique to confirm residual oil saturation, supervise the flooding state of oil layers and oil-water production performance, and seek for potential oil producing position. This technology is very significant for making oil field development and adjustment scheme, increasing oil production and digging the production potential as well as enhanced oil recovery.

Keywords:RPM saturation logging; C/O energy spectrum; residual oil saturation; porosity; increasing oil projection and digging the production potential

由于目前高含水油田仍有挖潛和提高采收率的巨大潛力，需要在高產(chǎn)水率的條件下，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水淹層、搞清地下剩余油分布。這就要求準(zhǔn)確計(jì)算以飽和度為核心的水淹層產(chǎn)層參數(shù)，劃分油層的水淹級(jí)別，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)剩余油的分布[1-2]。作為飽和度監(jiān)測(cè)重要手段的套管井剩余油飽和度測(cè)井技術(shù)從20世紀(jì)70年代就已投人了商業(yè)應(yīng)用，其中具有代表性的RPM飽和度測(cè)井技術(shù)是高含水油田確定剩余油飽和度、增產(chǎn)挖潛的主要技術(shù)之一。近年來(lái)，南海西部海域在生產(chǎn)油田大量開展了RPM飽和度測(cè)井，為制定油田調(diào)整開發(fā)方案、增產(chǎn)挖潛、三次采油提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地質(zhì)依據(jù)。

1　RPM飽和度測(cè)井原理

RPM是西方阿特拉斯公司在44 mm中子壽

命測(cè)井儀PDK的基礎(chǔ)上增加了碳氧比測(cè)井功能后將儀器更名為RPM（Reservior Performance Monitor）的儲(chǔ)層性能監(jiān)測(cè)儀。該儀器與其它幾家公司儀器的最大不同是在高效中子發(fā)生器的上部依次排列了近、遠(yuǎn)、超遠(yuǎn)三個(gè)探頭。儀器有如下測(cè)量方式：脈沖中子俘獲測(cè)井，碳氧比能譜測(cè)井，脈沖中子持率成像測(cè)井，氧活化/環(huán)狀水流測(cè)井和示蹤能譜測(cè)井。目前南海西部主要應(yīng)用其中的碳氧比能譜測(cè)井（C/O）和脈沖中子俘獲測(cè)井（PNC）兩種模式來(lái)進(jìn)行測(cè)量。其中C/O模式測(cè)量資料用來(lái)進(jìn)行資料的處理解釋，而PNC模式資料則用來(lái)進(jìn)行校深等數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)。該儀器能用兩種方式（C/O和Σ）求儲(chǔ)層的含油飽和度。

中子與地層的相互作用是中子測(cè)井（包括碳氧比能譜測(cè)井和中子壽命測(cè)井）的基礎(chǔ)，脈沖中子源在地層中能激發(fā)出快中子非彈性散射伽馬射線、俘獲伽馬射線及活化伽馬射線[3]。碳氧比測(cè)井是利用快中子非彈性理論，根據(jù)地層中特征元素的快中子與其原子核（或慢中子）發(fā)生碰撞時(shí)所產(chǎn)生的特征伽馬射線，選取碳和氧元素為油和水的指示元素來(lái)區(qū)分油水層[4]。目前，該方法已廣泛地應(yīng)用于套管井中，主要用來(lái)進(jìn)行油層、水層及水淹級(jí)別的判斷和劃分，對(duì)指導(dǎo)油田開發(fā)起著越來(lái)越重要的作用。

2　測(cè)井響應(yīng)及影響因素

2.1 孔隙度的影響

碳氧比測(cè)井解釋技術(shù)主要是使用C/O和Si/Ca兩條曲線來(lái)進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)資料表明，只有在孔隙度比較大的地層C/O值對(duì)含油飽和度的變化是靈敏的。在中低孔隙度下，飽含油和飽含水地層的C/O值的變化量變小，C/O和Si/Ca的微小變化將引起求取的含油飽和度的很大差異；孔隙度越小，這一變化越靈敏。從圖1可以明顯的看出，孔隙度和含油飽和度由小變大，測(cè)量的C/O也隨之增大。由此可知，當(dāng)孔隙度越小時(shí)，碳氧比測(cè)井解釋技術(shù)越要考慮其它因素的影響，以求得正確的C/O和Si/Ca數(shù)值，從而可獲得滿意的解釋結(jié)果。

2.2 巖性的影響

碳氧比能譜測(cè)井受巖性的影響。碳氧比測(cè)井對(duì)碳元素的響應(yīng)很敏感，包括來(lái)自骨架中的碳。不同的巖性含碳量不同，但是碳氧比參數(shù)不能分開巖石孔隙流體中的碳元素和礦物骨架中的碳元素。例如，在石灰?guī)r水層中，巖石孔隙流體中盡管不含碳元素，但是在骨架礦物中卻含有大量的碳元素。所以，在石灰?guī)r水層中，測(cè)量的碳氧比仍很高，而且普遍高于砂巖油層的碳氧比。因此必須同時(shí)測(cè)量碳氧比和鈣硅比，利用鈣硅比可以有效地劃分砂巖和石灰?guī)r地層。

圖1　RPM測(cè)井碳氧比（C/O）響應(yīng)扇形圖

碳氧比測(cè)量結(jié)果表明，在砂巖地層中，碳氧比和鈣硅比曲線重疊，兩者差異小，指示為砂巖水層；碳氧比與鈣硅比重疊，兩者差異大，指示為油層。差異越大，砂巖含油飽和度越高。所以，鈣硅比的重要用途既可以劃分巖性，又可以作為解釋油氣層地層背景值以及確定含油飽和度地層水線。

2.3 井眼尺寸影響

碳氧比測(cè)井主要用于套管井，套管井的井眼條件如井徑、井內(nèi)流體、套管尺寸、水泥環(huán)厚度及侵入帶對(duì)碳氧比測(cè)量都有較明顯的影響[5]。

如圖2所示，C/O、Si/Ca、Ca/Si均隨套管尺寸改變而變化，不同的井眼尺寸，測(cè)井相應(yīng)值有很大的差別。從圖3同樣可以看到井筒內(nèi)流體不同時(shí)，測(cè)井響應(yīng)值明顯不同。

2.4 地層水礦化度

C/O比測(cè)井對(duì)地層水礦化度的反應(yīng)不靈敏，孔隙度為35%的清水砂巖和鹽水砂巖的C/O測(cè)量值差別很小，由于碳氧比測(cè)井有這一重要特點(diǎn)，使其能在地層水礦化度很低的油田中確定儲(chǔ)層的

含油飽和度，硼和其它一些具有大俘獲截面的元素，對(duì)碳氧比測(cè)井的C/O和Ca/Si影響也極小。因此利用碳氧比測(cè)井可在地層水礦化度比較高的地層和地層水礦化度未知的地層進(jìn)行碳氧比測(cè)井求解地層的含油飽和度。

圖2　井眼尺寸影響碳氧比能譜測(cè)井值的響應(yīng)圖

圖3　井內(nèi)流體影響碳氧比能譜測(cè)井值的響應(yīng)圖

3　RPM飽和度生產(chǎn)測(cè)井解釋評(píng)價(jià)及應(yīng)用研究

通過(guò)對(duì)C/O曲線進(jìn)行井眼尺寸、井筒內(nèi)流體、孔隙度、礦物成分和泥質(zhì)含量等校正，計(jì)算出校正后的最大C/O值（純油）和最小C/O值（純水）。利用ATLAS提供的計(jì)算公式（式1），可求出含油飽和度：

式中：C/O為目的層的測(cè)量值；（C/O）w為純水層的C/O比值；（C/O）o為純油層的C/O比值。

目前在南海西部海域的北部灣和珠江口盆地的50多口生產(chǎn)井進(jìn)行了RPM剩余油飽和度測(cè)井，獲得了大量的生產(chǎn)測(cè)井資料，成為在生產(chǎn)油田中確定剩余油飽和度、監(jiān)測(cè)油層水淹狀體和油水動(dòng)態(tài)變化、尋找潛力部位的主要技術(shù)手段，為制定油田調(diào)整開發(fā)方案、增產(chǎn)挖潛、三次采油提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地質(zhì)依據(jù)。

3.1 確定水淹狀況及上返補(bǔ)孔層位

A9井是珠江口盆地A油田的一口單層系采油井，生產(chǎn)層位為1U油組。2011年10月該井測(cè)試含水93%，產(chǎn)液量606 m3/d。該井目前生產(chǎn)層位（1U油組）含水很高，產(chǎn)油量很低，由于該井區(qū)擬上返補(bǔ)孔層位（4油組）剩余油分布狀況不明，需進(jìn)行RPM飽和度測(cè)井了解該井區(qū)4油組剩余油飽和度情況，確定是否有增油潛力以實(shí)施上返補(bǔ)孔措施。圖4為該井4油組RPM測(cè)井解釋成果圖，圖中第四道為反向疊置的C/O與Si/Ca曲線，其在泥巖段重合，油層段C/O值變大，兩者呈現(xiàn)包絡(luò)面，以此原理可定性識(shí)別油層。由圖中可見(jiàn)在套管接箍處，C/O也呈現(xiàn)異常高值，需要進(jìn)行管柱校正。第五道為裸眼井含水飽和度和由C/O資料評(píng)價(jià)的含水飽和度。由解釋評(píng)價(jià)結(jié)果可知該油組目前剩余油飽和度在56%～68%之間，與原始含水飽和度基本一致，表明儲(chǔ)層未動(dòng)用。通過(guò)上返補(bǔ)射孔4油組，射孔井段為X546.8～X567.8 m以及X573.3～X590.7 m。從上返補(bǔ)孔后的生產(chǎn)產(chǎn)液情況來(lái)看，該井日產(chǎn)油為135 m3，日產(chǎn)水1.65 m3，含水率僅為1.2%，產(chǎn)液結(jié)果說(shuō)明了RPM飽和度測(cè)井解釋結(jié)果的準(zhǔn)確性，為油田增產(chǎn)措施決策提供了有力依據(jù)。

圖4　A9井4油組RPM測(cè)井解釋成果圖

圖5　A7井4油組2009年及2011年RPM測(cè)井解釋成果對(duì)比圖

3.2 同井對(duì)比分析——時(shí)間推移測(cè)井

對(duì)同一口井，?通過(guò)不同時(shí)間的解釋結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，即時(shí)間推移測(cè)井，可以了解儲(chǔ)層水淹變化情況、剩余油的分布，同時(shí)監(jiān)測(cè)油水界面的變化[6-7]。圖5為A油田A7井4油組2009年和2011年RPM測(cè)井解釋對(duì)比圖，該油組油水界面由2009年的X307.2 m上升到2011年的X304 m，上升了3.2 m，并已到達(dá)射孔段底部，油組底部剩余油飽和度較2009年上升了10%左右，達(dá)到85%。結(jié)合生產(chǎn)產(chǎn)液情況，2011年的含水率由2009年的67.9%上升到78%?？梢?jiàn)RPM的研究結(jié)果讓我們很好的了解了開發(fā)井縱向上的儲(chǔ)層水淹情況和剩余油的分布，如果有更多的井進(jìn)行這種類似時(shí)間推移的生產(chǎn)測(cè)井，就可以更全面地了解開發(fā)時(shí)間與剩余油飽和之間的關(guān)系，就可以有根據(jù)地調(diào)整開發(fā)方案、提高采收率。

3.3 井間對(duì)比——平面分析

同一層段、同一時(shí)間段、不同的井之間進(jìn)行剩余油飽和度測(cè)井對(duì)比分析，可以了解該時(shí)間段該層位面上剩余油的分布情況，可以為進(jìn)一步完善井網(wǎng)、增大波及面積、提高采收率、減緩油田遞減、調(diào)整井的井位分布提供依據(jù)。以B油田6 和7油組為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，該油組區(qū)域上有B1井和B8井進(jìn)行了剩余油飽和度測(cè)井，B1井位于構(gòu)造的高部位。圖6為兩口井6和7油組RPM測(cè)井解釋成果圖，圖中兩口井第一道標(biāo)記的4個(gè)層段分別代表6油組（第一段）、7U油組（第二段）

以及7D油組（第3段和第4段）的射孔井段，兩井在該層位均存在一定程度水淹，但都含有一定程度剩余油。表1對(duì)比了兩口井6和7油組的含水飽和度，可以看到高部位的B1井各油組目前剩余油飽和度均高于B8井，并且在B8井的7D油組，RPM評(píng)價(jià)結(jié)果指示了目前已上升的油水界面為MDX393 m（海拔深度為-X244 m），說(shuō)明6和7油組在高部位含水飽和度上升幅度較小，含油飽和度較高，挖潛潛力較大。

圖6　B1井和B8井6和7油組RPM測(cè)井解釋成果圖

表1　B1井和B8井6和7油組含水飽和度對(duì)比

針對(duì)RPM的剩余油分布研究結(jié)果，考慮局部井網(wǎng)加密，進(jìn)一步挖掘剩余可采儲(chǔ)量，提高油組采收率，在B油田高部位增加了調(diào)整井P1井，挖潛井間剩余油，以期達(dá)到減緩油田產(chǎn)量遞減的目的。新增井在6和7油組共鉆遇油層22.5 m，平均含油飽和度為50.2%，平均孔隙度為26.7%，并且在7D油組鉆遇油水界面位置為MDX273 m（海拔深度為-X243 m），與之前B8 井RPM資料評(píng)價(jià)結(jié)果指示的油水界面（海拔深度為-X244 m）基本一致，可見(jiàn)RPM剩余油飽和度測(cè)井所評(píng)價(jià)的油水界面是準(zhǔn)確可靠的。剩余油飽和度測(cè)井資料研究的剩余油分布情況，為進(jìn)一步完善井網(wǎng)，調(diào)整井的井位分布提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

4　結(jié)論與建議

（1）本文通過(guò)對(duì)南海西部油田生產(chǎn)井的RPM飽和度測(cè)井資料的解釋評(píng)價(jià)及應(yīng)用研究，取得了一定的成果，為制定油田調(diào)整開發(fā)方案、增產(chǎn)挖潛、三次采油提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地質(zhì)依據(jù)。

（2）在剩余油飽和度測(cè)井的解釋評(píng)價(jià)中，應(yīng)充分考慮測(cè)量模式的適應(yīng)性，并考慮孔隙度、井眼條件、巖性、流體性質(zhì)等因素的影響。

（3）綜合利用生產(chǎn)測(cè)井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料輔助評(píng)價(jià)油田各儲(chǔ)層剩余油分布。逐步開展含水率和飽和度生產(chǎn)測(cè)井資料的綜合應(yīng)用工作，充分發(fā)揮生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)在油田開發(fā)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值。

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