脈沖中子全譜飽和度測井在大王莊油田的應(yīng)用

劉 萍 高振濤 李曉嬌 馬曉靜 岳 偉 劉俁含 馬 彪 丁瑞霞

（ 1 中國石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院；2 中國石油華北油田公司儲氣庫管理處；3 長江大學(xué)石油工程學(xué)院研究生學(xué)院；4中國石油華北油田公司第一采油廠 ）

大王莊油田是華北油田投產(chǎn)較早的油田之一，已處于開發(fā)的后期，長期的注水開發(fā)及多次的挖潛調(diào)整，綜合含水已達(dá)90%以上，而且地下油水關(guān)系日趨復(fù)雜，穩(wěn)產(chǎn)難度越來越大，掌握剩余油情況至關(guān)重要。套管井剩余油飽和度監(jiān)測技術(shù)是研究剩余油分布最重要的測井方法[1]，是深化油藏開發(fā)動態(tài)認(rèn)識及單井挖潛措施優(yōu)化的重要輔助手段，碳氧比能譜測井和熱中子壽命測井是過套管測量含油飽和度的最主要方法[2-12]，在油田開發(fā)中后期的作用更加重要。華北油田使用過的套管井剩余油監(jiān)測方法有儲層飽和度測井儀（簡稱RST）[13-14]、儲層監(jiān)測儀（簡稱RMT）[15]、儲層性能監(jiān)測儀（簡稱RPM）[16]、脈沖中子衰減能譜測井（簡稱PND）[17]、注硼中子壽命測井[18]、脈沖中子—中子（簡稱PNN）[19-20]等，這些技術(shù)各有特點，發(fā)揮過重要作用，但目前難以滿足剩余油精細(xì)解釋評價的需要。脈沖中子全譜飽和度測井（簡稱PSSL）集碳氧比能譜、氯能譜、中子壽命、氧活化測井技術(shù)于一體，一次下井能錄取多條測井曲線，在低礦化度、低孔隙度、高泥質(zhì)情況下能準(zhǔn)確識別水淹層。在大王莊油田應(yīng)用該技術(shù)測井10余井次，能有效反映儲層剩余油飽和度的變化情況，為發(fā)現(xiàn)電測遺漏解釋油層，尋找潛力油層、識別水淹層提供了科學(xué)依據(jù)，為確定剩余油分布規(guī)律、油田的挖潛增儲提供了技術(shù)支持，具有較強(qiáng)的實用性。

1 大王莊油田地質(zhì)概況

大王莊油田位于冀中坳陷饒陽凹陷中央隆起帶的中南部，隸屬于大王莊—留西構(gòu)造帶。大王莊油田油藏埋深為1000～3600m，以構(gòu)造油藏、巖性—構(gòu)造油藏為主，主要含油層系為古近系的明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營組和沙河街組。

油藏原油性質(zhì)以中質(zhì)油為主，油質(zhì)較好，地層原油密度為0.82～0.86g/cm3，地層原油黏度為6.4～13.9mPa·s。地層水類型主要為 NaHCO3型，礦化度一般為2600～19000mg/L，不同層間地層水礦化度變化較大，一般地層越老，礦化度越高。

砂巖儲層巖性以長石砂巖為主，分選中—好，次圓狀。統(tǒng)計表明：東營組共80塊巖心樣品，巖心分析孔隙度平均為18.5%，巖心分析滲透率平均為110.3mD，屬中孔、中滲透儲層；沙河街組共98塊巖心樣品，巖心分析孔隙度平均為12.1%，巖心分析滲透率平均為14.5mD，屬中低孔、中低滲透儲層。

2 脈沖中子全譜飽和度測井技術(shù)

2.1 測井原理

脈沖中子全譜飽和度測井儀由中子發(fā)生器、兩個鍺酸鉍晶體探測器、一個自然伽馬探測器、一個井溫探頭和電路構(gòu)成。向地層發(fā)射14MeV的中子流與地層原子核發(fā)生各種反應(yīng)，通過記錄按不同能量和時間分布的伽馬譜或熱中子譜，實現(xiàn)碳氧比能譜、氯能譜、中子壽命、活化氧測量。測量上采用分時計數(shù)，其中90%的時間測量的是碳氧比能譜測井和氯能譜測井、4%的時間測量熱中子壽命測井、6%的時間測量活化伽馬譜測井。脈沖中子全譜飽和度測井儀采集到的信息幾乎包含了快中子和物質(zhì)作用的所有過程，其中非彈性散射伽馬、俘獲伽馬能譜、熱中子衰減時間譜充分反映了井眼和地層信息，活化伽馬能譜及其時間譜用于尋找各種管外、管內(nèi)流體，為測試資料的處理和解釋提供更加全面的原始數(shù)據(jù)。

2.2 特點及優(yōu)勢

脈沖中子全譜飽和度測井儀有多種工作模式（碳氧比、俘獲模式、活化氧等），一次下井能測量多種參數(shù)，而且更為重要的是這些參數(shù)的測量精度接近以前某些儀器單獨(dú)的碳氧比模式或者中子壽命模式，便于多參數(shù)交互解釋；碳氧比測量與國內(nèi)外類似儀器相比動態(tài)范圍大幅度提高，經(jīng)譜處理可達(dá)到34%；縱向分辨率高，適用于薄層評價和厚層細(xì)分評價；能適用于中低孔隙度、中低礦化度、中低滲透率下的剩余油飽和度測量。

儲層飽和度測井儀也有非彈性模式、俘獲模式，但不足之處是需要多次測量，特別是低孔、低滲透儲層，而且測量時需要洗井、刮蠟。

儲層監(jiān)測儀也有非彈性模式、俘獲模式，但對物性較差的儲層，需要多次測量，不但降低了測井時效，同時也增加了統(tǒng)計誤差，故不適合于低孔儲層的測量。

3 資料解釋

脈沖中子全譜飽和度測井的資料解釋采取定性和定量相結(jié)合、動態(tài)資料和靜態(tài)資料解釋相結(jié)合的方法，各方法相互驗證、動靜結(jié)合、新老對比，同時參考產(chǎn)液剖面、投產(chǎn)數(shù)據(jù)等資料，消除多解性和不確定性，使解釋結(jié)論更加可靠。

3.1 解釋原理

（1）碳氧比能譜解釋：碳氧比、碳鈣比曲線越高，含碳量越多，在砂泥巖剖面可以判定地層剩余油相對分布。

（2）中子壽命解釋：在相同沉積環(huán)境下，地層中高俘獲截面的元素基本相同、地層中的地層水含氯元素的量相近前提下，地層宏觀俘獲截面主要受地層水含氯影響。地層含水越多，宏觀俘獲截面越大。

（3）活化氧測井解釋：根據(jù)短源距探測器和長源距探測器異常情況的比較，判斷是否有水流及水流的方向。

（4）動態(tài)解釋：包括建立可動飽和度模型，計算相滲透率，通過油水黏度比和滲透率比計算產(chǎn)水率，對各個細(xì)分層進(jìn)行產(chǎn)能評價。

3.2 解釋標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用全譜測井?dāng)?shù)據(jù)與常規(guī)測井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合，分層位制作了解釋圖版，見圖1至圖3。從碳氧比（C/O）與硅鈣比（SI/CA）、碳氧比與自然伽馬（GR）交會圖中可以有效區(qū)分油區(qū)及油水區(qū)；引入標(biāo)準(zhǔn)俘獲截面，標(biāo)準(zhǔn)俘獲截面=俘獲截面×孔隙度，應(yīng)用常規(guī)孔隙度，從標(biāo)準(zhǔn)俘獲截面與碳氧比交會圖中可以有效區(qū)分油區(qū)、油水區(qū)、差油區(qū)；同時應(yīng)用碳氧比資料計算了剩余油飽和度，剩余油飽和度采用碳氧比相對值法計算，即：

式中 So——含油飽和度；

(C/O)max——油層的碳氧比值；

(C/O)min——水層的碳氧比值。

表1是大王莊油田脈沖中子全譜飽和度測井解釋標(biāo)準(zhǔn)，新的解釋標(biāo)準(zhǔn)提升了解釋符合率，沙河街組的解釋符合率由76.3%提升到79.5%。

圖1 大王莊油田沙河街組碳氧比與硅鈣比交會圖

圖2 大王莊油田沙河街組碳氧比與自然伽馬交會圖

圖3 大王莊油田沙河街組碳氧比與標(biāo)準(zhǔn)俘獲截面交會圖

表1 大王莊油田脈沖中子全譜飽和度測井解釋標(biāo)準(zhǔn)

3.3 綜合解釋

脈沖中子全譜飽和度測井采用規(guī)范處理、定量解釋、自動判定儲層解釋結(jié)論的方式，使用滲透率、產(chǎn)水率作為評價儲層最終參數(shù)，采用滲透率特征值隨機(jī)將厚層分成若干細(xì)分層；解釋結(jié)論是假設(shè)該細(xì)分層獨(dú)立存在時的解釋結(jié)論；根據(jù)若干細(xì)分層的產(chǎn)油指數(shù)與產(chǎn)水指數(shù)重新計算每個層的產(chǎn)水率，并結(jié)合主產(chǎn)層的滲透率確定每個層的解釋結(jié)論。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

截至目前，共計在大王莊油田進(jìn)行全譜剩余油測量12口井，對大王莊油田的水淹及剩余油分布狀況有了初步認(rèn)識，為油藏下步調(diào)整、措施挖潛和油田綜合治理提供了依據(jù)。

4.1 判別水淹層

L27-27x井是2013年3月完鉆的一口生產(chǎn)井，完鉆層位為館陶組，該井處于斷塊構(gòu)造的邊緣低部位。該井于2013年3月17日投產(chǎn)，生產(chǎn)館陶組（Ng）的63號層，日產(chǎn)液21.1t，含水100%，2013年5月注灰封63號層，補(bǔ)孔62號層，補(bǔ)后含水100%。為了了解該井的剩余油分布狀況進(jìn)行剩余油飽和度測試，為油藏下步調(diào)整及措施挖潛，提高該井生產(chǎn)能力提供依據(jù)。

從L27-27x井全譜測井綜合成果圖（圖4）中可以看出，62號層C/O曲線遠(yuǎn)低于油線，C/O曲線與水線同向減小，有同向雙谷現(xiàn)象，計算的產(chǎn)水指數(shù)高，產(chǎn)油指數(shù)低或接近零，表明該層鄰層已動用，該層已強(qiáng)水淹，綜合解釋為水層。

圖4 L27-27x井全譜測井綜合成果圖

4.2 識別未動用油氣層

未動用油氣區(qū)包括裸眼井資料解釋失誤層、開發(fā)價值低的薄差層、油氣重新聚集層。如L27-15xn井是2013年3月完鉆的一口生產(chǎn)井，完鉆層位為館陶組（Ng），該井處于斷塊構(gòu)造的高部位，整體物性較好。為了了解該井的剩余油分布狀況進(jìn)行剩余油飽和度測試。從L27-15xn井全譜測井綜合成果圖（圖5）中可以看出，52、53號層感應(yīng)電阻率較低，為5～6Ω·m，低于區(qū)域油層解釋標(biāo)準(zhǔn)，完井解釋為水層。但53號層C/O數(shù)值較高, C/O曲線與油線基本重合,與水線呈異向雙峰，含油性好，綜合解釋為油層；52號層C/O數(shù)值中等,C/O曲線與水線呈異向雙峰，C/O曲線低于油線,將以上各層綜合解釋為油水同層，52號層中部C/O數(shù)值低于油線，具含水特征，分析認(rèn)為該層中部侵入帶可能未消失，因此全譜飽和度測井認(rèn)為52、53號層是該井的潛力層，建議補(bǔ)孔挖潛。該井封原產(chǎn)層，補(bǔ)開52、53號層，日產(chǎn)液8.2t，日產(chǎn)油5.1t，含水率由之前的94.6%下降到37.3%。

4.3 剩余油評價

L70-270x井是2011年6月完鉆的一口生產(chǎn)井，完鉆層位沙河街組，該井目前生產(chǎn)72、74號層，日產(chǎn)液10.5t，日產(chǎn)油1.3t，含水87.6%，動液面測不出，為改善油井生產(chǎn)情況，提高油井產(chǎn)能，計劃補(bǔ)孔58、61、62、63、67號層與原層合采。要求進(jìn)行剩余油飽和度測井，了解油藏油井剖面采出狀況及剩余油分布狀況。從L70-270x井全譜測井綜合成果圖（圖6）中可以看出，58、61、63、67、68、69、72、74號層物性較差，C/O數(shù)值中等，C/O曲線與油線基本重合,與水線呈異向雙峰，含油性較好，將以上層段解釋為差油層，以上各層有少量潛力。2014年1月補(bǔ)射58、61—63、67層與原采層合采，日增液2.6t，日增油1.5t，解釋結(jié)果與試油結(jié)果一致。

圖5 L27-15xn井全譜測井綜合成果圖

圖6 L70-270x井全譜測井綜合成果圖

5 結(jié)論

脈沖中子全譜飽和度測井綜合多種能譜和時間譜測量模式，一次下井取得多條測井曲線，實現(xiàn)全譜全過程測量，取得多種信息，適用范圍寬，在低孔隙度、低礦化度和低滲透條件下仍能較為準(zhǔn)確地評價地層剩余油飽和度。

將脈沖中子全譜飽和度測井?dāng)?shù)據(jù)與常規(guī)測井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合，分層位制作了大王莊油田的全譜測井資料解釋圖版，在判別水淹層、識別未動用油氣層和剩余油評價等方面取得了較好的效果。

目前該方法均在老井中使用，井筒質(zhì)量會給測量帶來一定影響，因此建議今后在老區(qū)新鉆加密井中測井，以消除各種影響因素，完善全譜測井的解釋方法和解釋標(biāo)準(zhǔn)，為剩余油監(jiān)測發(fā)揮積極作用。