具体实施方式
依据本发明所述的基于基岩油藏油水层电阻率的地层数据处理方法来识别地下基岩纯水层、基岩纯油层或基岩含可动水油层,具有识别准确、误判率低的优点。该基岩油藏油水层电阻率的地层数据处理方法主要基于以下事实进行研究来获得的。
在深浅侧向电阻率测井探测范围内,泥浆和泥浆滤液侵入原状基岩地层,将基岩孔隙中的地层水或石油部分或全部驱替,基岩孔隙中地层水性质会因泥浆和泥浆滤液的侵入而发生变化。为了准确描述基岩原状地层电阻率,本发明提出了基岩地层真电阻率和视电阻率方程。
本发明采用如下技术方案来获取基岩油藏地层真电阻率和视电阻率,识别基岩纯水层、基岩纯油层或基岩含可动水油层,即基岩油藏油水层电阻率的地层数据处理方法,其包括以下步骤:
1)利用地质勘探设备,可以采集基岩油藏地层数据;
2)基于采集到的基岩油藏地层数据,通过地层数据分析设备获得基岩基质孔隙度、基质束缚水饱和度、基岩裂缝孔隙度、裂缝束缚水饱和度及地层水密度和地层油密度;
3)基于采集到的基岩油藏地层数据,通过基岩油藏地层数据分析设备获得包括基岩地层可动水电阻率Rwf和地层束缚水电阻率Rwi、泥浆及泥浆滤液电阻率和地层流体替换率及泥浆滤液分配系数;
4)根据在步骤2)中获得的基岩基质孔隙度、基质束缚水饱和度、基岩裂缝孔隙度、裂缝束缚水饱和度、地层水密度和地层油密度,以及根据在步骤3)中获得的地层水电阻率、泥浆及泥浆滤液电阻率、地层流体替换率和泥浆滤液分配系数来获得基岩地层真电阻率;
基岩纯水层真电阻率表达式:
式中:Ro-100%含水基岩地层真电阻率,Ω·m;Rwi-基岩地层束缚水电阻率,Ω·m;Rwf-基岩地层可动水电阻率,Ω·m;S′bwi-基质岩块束缚水饱和度,简称基质束缚水饱和度(指基质岩块中的束缚水占据的基质孔隙体积与基质总孔隙体积的比值),f;S′fwi-宏观裂缝束缚水饱和度(指宏观裂缝中的束缚水占据的宏观裂缝的体积与宏观裂缝总体积的比值),f;φb-基质岩块在基岩中的孔隙度,简称基岩基质孔隙度(指基质岩块中的孔隙体积与基岩总体积的比值),f;φf-宏观裂缝在基岩中的孔隙度,简称基岩裂缝孔隙度(指宏观裂缝的体积与基岩总体积的比值),f;φt-基岩总孔隙度(指基岩的总孔隙体积与基岩总体积的比值),f。
基岩含可动水油层真电阻率表达式:
式中:R′t-基岩含可动水油层真电阻率,Ω·m;S′bo-基质岩块含油饱和度,简称基质含油饱和度(指基质岩块中的石油占据的基质孔隙体积与基质总孔隙体积的比值),f;S′fo-宏观裂缝含油饱和度,简称裂缝含油饱和度(指宏观裂缝中的石油占据的宏观裂缝的孔隙体积与宏观裂缝总孔隙体积的比值),f。
基岩纯油层真电阻率表达式:
式中:Rt-基岩纯油层真电阻率,Ω·m。
5)根据基岩地层真电阻率、地层流体替换率和泥浆滤液分配系数,可以判定出基岩地层的属性,即基岩地层是否是纯水层或纯油层或含可动水油层。
其中,泥浆和泥浆滤液侵入基岩纯水层后,将基岩孔隙中的可动水全部或部分驱替,此时基岩地层中的可动水饱和度为Swc=1-Sbwi-Sfwi(Sbwi为基岩基质束缚水饱和度,指基质岩块中的束缚水占据的基质孔隙体积与基岩总孔隙体积的比值;Sfwi为基岩裂缝束缚水饱和度,指宏观裂缝中的束缚水占据的宏观裂缝的孔隙体积与基岩总孔隙体积的比值),深浅侧向电阻率测井在基岩纯水层中的视电阻率解释式为:
式中:RLLso-100%含水基岩地层浅侧向视电阻率,Ω·m;RLLdo-100%含水基岩地层深侧向视电阻率,Ω·m;Rwi-基岩地层束缚水电阻率,Ω·m;Rwf-基岩地层可动水电阻率,Ω·m;Rm-地层温度下泥浆电阻率,Ω·m;Rmf-地层温度下泥浆滤液电阻率,Ω·m;Rmfd-在深侧向电阻率测井探测范围内(探测深度1.15m)的侵入液电阻率,Ω·m;Rmfs-在浅侧向电阻率测井探测范围内(探测深度0.35m)的侵入液电阻率,Ω·m;Swc-100%含水基岩可动水饱和度,0≤Swc<1;Sbwi-岩块基质束缚水饱和度,0<Sbwi≤1;Sfwi-基岩裂缝束缚水饱和度,0<Sfwi≤1;ufs-在浅侧向电阻率测井探测范围内(探测深度0.35m)的地层流体替换率,0≤ufs≤1;ufd-在深侧向电阻率测井探测范围内(探测深度1.15m)的地层流体替换率,0≤ufd≤1;vfd-深侧向泥浆滤液分配系数,0≤vfd<1;vfs-浅侧向泥浆滤液分配系数,0≤vfs<1;φt-基岩总孔隙度,f。
根据RLLso、RLLd和Ro之间的数值关系,可以判定出基岩地层是否是纯水层。
采用淡水或偏盐水泥浆钻井时,侵入液电阻率大于基岩地层水电阻率,深浅侧向电阻率测井表现出基岩水层为“增阻”(递增或倒增)或“半增阻”(深增浅减)泥浆侵入特征,即存在Ro<RLLdo<RLLso(附图2为淡水或偏盐水泥浆侵入基岩水层梯形趋势的第一示意图A),或Ro<RLLdo<RLLso(附图3为淡水或偏盐水泥浆侵入基岩水层梯形趋势的第二示意图B),或Ro<RLLdo<RLLso(附图4为淡水或偏盐水泥浆侵入基岩水层梯形趋势的第三示意图C)的数值关系,需判定的基岩地层是纯水层;采用盐水泥浆钻井时,侵入液电阻率小于基岩地层水电阻率,深浅侧向电阻率测井表现出基岩水层为“减阻”(递减)泥浆侵入特征,即存在Ro>RLLdo>RLLso(附图5为盐水泥浆侵入基岩水层梯形趋势的第四示意图D)的数值关系,需判定的基岩地层是纯水层。
其中Ro为基岩纯水层真电阻率。
其中,当泥浆和泥浆滤液侵入基岩纯油层后,将基岩孔隙中的石油部分或全部驱替,由于基岩地层孔隙中无原始可动水存在,即可动水饱和度为零,得到深浅侧向视电阻率测井在基岩纯油层的视电阻率解释式为:
式中:RLLs-基岩纯油层浅侧向视电阻率,Ω·m;RLLd-基岩纯油层深侧向视电阻率。
根据RLLs、RLLd和Rt之间的数值关系,可以判定出基岩地层是否是纯油层。
进一步地,采用淡水或偏盐水泥浆钻井时,侵入液电阻率大于基岩地层水电阻率,深浅侧向电阻率测井表现出基岩油层为“减阻”(递减)泥浆侵入特征,即存在Rt>RLLd>RLLs(附图6为淡水或偏盐水泥浆侵入基岩油层梯形趋势的第五示意图E)的数值关系时,需判定的基岩地层是纯油层;采用盐水泥浆钻井时,侵入液电阻率小于基岩地层水电阻率,深浅侧向电阻率测井表现出基岩油层为“减阻”(速减)泥浆侵入特征,即存在Rt>>RLLd>RLLs(附图7为盐水泥浆侵入基岩油层梯形趋势的第六示意图F)的数值关系时,需判定的基岩地层是纯油层。
其中Rt为基岩纯油层真电阻率。
另外地,对于含可动水油层,深浅侧向电阻率测井在基岩地层中的视电阻率解释式为:
式中:R′LLs-基岩含可动水油层浅侧向视电阻率,Ω·m;R′LLd-基岩含可动水油层深侧向视电阻率。
根据RLLd、RLLs、RLLso、RLLdo、R′LLs、R′LLd之间的数值关系,可以判定出基岩地层是否是含可动水油层。
进-步地,当RLLd>R′LLd>RLLdo或RLLs>R′LLs>RLLso时,要判定的基岩地层是含可动水油层。可以根据基岩岩心分析孔隙度和实测声波时差得到基质岩块在基岩中的孔隙度。此外,可以采用不受井眼环境影响的压汞资料确定基质岩块在基岩中的束缚水饱和度。基岩地层水密度是地层水矿化度、地层温度和地层压力的函数。基岩地层可动水电阻率(Rwf)可通过地层水矿化度(S·C)转换为等效NaCl矿化度后,通过总矿化度与对应离子含量的等效系数关系图版查取(附图8为总矿化度与对应离子含量的等效系数关系图、附图9为地层水等效NaCl溶液电阻率与温度交会关系的示意图)。
进-步地,基岩纯水层束缚水饱和度和基岩可动水饱和度之间的关系:
Swc=1-Sbwi-Sfwi (13)
式中:Swc-100%含水基岩可动水饱和度,0≤Swc<1;Sbwi-基岩基质束缚水饱和度(指基质岩块中的束缚水占据的基质孔隙体积与基岩总孔隙体积的比值),0<Sbwi≤1;Sfwi-基岩裂缝束缚水饱和度(指宏观裂缝中的束缚水占据的裂缝孔隙体积与基岩总孔隙体积的比值),0<Sfwi≤1。
优选地,宏观裂缝束缚水饱和度是裂缝开度的函数:
式中:S′fwi-宏观裂缝束缚水饱和度,简称裂缝束缚水饱和度(指宏观裂缝中的束缚水占据的裂缝孔隙体积与宏观裂缝总孔隙体积的比值),f;Wf-裂缝开度,μm。
为了更进一步详细说明本发明的技术方案,下面描述如何得到本发明中采用各种基岩油藏地层参数。但是本领域技术人员应当清楚,下面对各种相应参数的解释和说明仅仅是示例性的;不应当将本发明限制到具体实施例,本领域技术人员也可以经过创造性劳动,通过其他途径来获得基质岩块和宏观裂缝的孔隙度和束缚水饱和度、基岩地层水密度和地层油密度,以及基岩地层水电阻率、泥浆及泥浆滤液电阻率等。
1岩性参数
1.1孔隙度
基岩总孔隙度φt(指基岩的总孔隙体积与基岩总体积的比值)包括基岩基质孔隙度φb(指基质岩块中的总孔隙体积与基岩总体积的比值)和基岩裂缝孔隙度φf(指宏观裂缝的总孔隙体积与基岩总体积的比值),即:
φt=φb+φf (15)
基岩裂缝孔隙度φf是根据实际岩心测量求得。基岩基质孔隙度φb可根据声波地层因素公式计算:
式中:φb-基岩基质孔隙度,f;Δt-声波时差,μs/m;Δtma-骨架时差,μs/m;x-岩性系数。
根据岩心分析的基岩基质孔隙度φb和实测声波时差Δt,由上式变形后的形式回归求得骨架时差Δtma和岩性系数x,最终根据声波时差Δt再求取基岩基质孔隙度φb。
logΔt=logΔtma-xlog(1-φb) (17)
1.2束缚水饱和度
基质岩块束缚水饱和度,简称基质束缚水饱和度S′bwi。
S′boi=1-S′bwi (18)
J(S′bwi)函数确定基质原始含油饱和度S′boi(指基质岩块中的石油占据的基质孔隙体积与基质总孔隙体积的比值)具体步骤:
第一步,计算每块样品的C值。
J(S′bwi)函数方程:
式中:σ,θ和Pc-分别为实验室内的界面张力、接触角和毛管压力;K-基岩渗透率,mD。
对某一样品的毛管压力曲线而言,σ,cosθ,K和φb均为常数。为计算方便,令(19)式中的常数项为C,即:
第二步,计算岩样每个测压点的J(S′bwi)函数值。
J(S′w)=CPc (21)
第三步,统计不同饱和度区间的平均汞饱和度、平均J(S′bwi)函数和平均压力数据。
第四步,以纵坐标表示J(S′bwi)函数,横坐标表示汞饱和度SHg,点上J(S′bwi)点子。
如果点子集中,说明这些样品同属于一种孔隙结构类型,可以综合为一条代表该类储层的J(S′bwi)函数曲线。
第五步,求取该类储层的平均毛管压力曲线。
第六步,将实验室条件下的平均毛管压力曲线换算为油藏条件下的毛管压力曲线。
实验室毛管压力表达式和油藏毛管压力表达式分别为:
式中:σR,θR和PcR-分别为油藏条件下的界面张力、接触角和毛管压力。
由(23)、(24)式联立得:
将实验室分析的参数(表1为界面张力、接触角实验室分析成果)代入(25)式得:
第七步,将油藏条件下的毛管压力换算为油柱高度。
油藏的毛管压力由油水的重力差来平衡,而毛管压力可表示为:
PcR=H(ρwf-ρof)g (27)
式中:H-油藏的自由水面以上高度,m;g-重力加速度,9.80m/s2。
表1 界面张力、接触角实验室分析成果
将(27)式转化为SI制实用单位,求解含油高度为:
式中:PcR-油藏毛管压力,MPa;ρwf、ρof-分别为油藏条件下地层水密度和地层油密度,g/cm3。
第八步,求取基质含油饱和度。
将(26)式代入(28)式得:
由(29)式和油藏平均毛管压力曲线即可得到含油饱和度与油藏高度关系,进而求得不同油藏高度下基质含油饱和度或基质束缚水饱和度。
裂缝束缚水饱和度S′fwi是裂缝开度的函数:
式中:Wf-裂缝开度,μm。
1.3地层水密度
基岩地层水密度ρwf采用S-K系列方程计算:
当S·C≤12964.28mg/L时:
ρwf=1.00249ρ′wf+1.3094×10-6S·C-4.7710×10-7ρ′wfS·C-0.00236 (31)
当S·C>12964.28mg/L时:
ρwf=1.02827ρ′wf+5.3106×10-8S·C+6.3135×10-7ρ′wfS·C-0.02376 (32)
当Cl-1≤8000mg/L时:
ρwf=1.00249ρ′wf+2.1219×10-6Cl-1-7.7316×10-7ρ′wfCl--0.00236 (33)
当Cl-1>8000mg/L时:
ρwf=1.64215ρ′wf-8.6060×10-8Cl-1-1.0231×10-6ρ′wfCl-+0.02788 (34)
式中的地层水矿化度S·C(单位mg/L)为实测值;ρ′wf为纯水密度(单位g/em3);Cl-1为氯离子浓度(单位mg/L);地层温度t(单位℃)是根据研究地区的实测地层温度与垂直深度D(单位m)建立的统计方程计算;地层压力Pi(单位MPa)是根据实测地层压力与垂直深度D建立的统计方程计算。
Pi=a+bD (36)
式中a、b是回归系数。
1.4地层油密度
在地层条件下,由于原油中不同程度地溶有天然气,使基岩地层油密度的变化与地层温度下脱气原油密度密切相关。根据实验室提供的实际样品分析数据,建立了地层脱气原油密度与地层油密度相关统计方程。
ρof=0.7997ρot+0.1855,n=44,r=0.90896 (37)
(37)式中的地层脱气原油密度(指地层温度t)是通过地面分析的20℃时脱气原油密度求取:
ρot=ρX+(13.560-0.191ξ)×10-3-(63.900-0.870ξ)×10-5t1.02 (38)
ξ=INT[100(ρo-0.8001)] (39)
式中:INT-取整函数;t-地层温度,℃;ξ-与原油密度有关的模数;ρof-地层油密度,g/cm3;ρo-地面脱气原油密度,g/cm3;ρot-地层脱气原油密度(指地层温度t),g/cm3。
1.5基岩地层水电阻率
综合地层水电阻率
和基岩地层可动水电阻率R
wf可由实验室分析获取:
式中:Ro-100%含水基岩真电阻率,Ω·m;φt-基岩总孔隙度,f。
基岩地层可动水电阻率Rwf:
基岩地层束缚水电阻率Rwi求取方法:
另外,基岩地层可动水电阻率Rwf还可通过基岩地层水矿化度S·C转换为等效NaCl矿化度后,通过总矿化度与对应离子含量的等效系数关系图获得,附图8为总矿化度与对应离子含量的等效系数关系图、附图9为地层水等效NaCl溶液电阻率与温度交会关系的示意图。
1.6泥浆及泥浆滤液电阻率
泥浆和泥浆滤液电阻率是根据实测泥浆电阻率R′m、泥浆密度ρm、泥浆温度t′等参数,采用D.W.Hilchie在1984年提出的公式和Schlumberger公司提供的公式计算求取:
式中:Rm-地层温度下泥浆电阻率,Ω·m;t′-井口实测温度,℃;t-地层温度,℃;R′m-井口实测泥浆电阻率,Ω·m;ρm-井口泥浆密度,g/cm3;Rmf-地层温度下泥浆滤液电阻率,Ω·m;z-转换系数。
1.7基岩地层真电阻率
(1)基岩孔隙度与饱和度基本方程
根据单位基岩体积模型(图10为单位基岩体积模型的示意图)推导出下列系列方程:
Vp=Vbwi+Vbf+Vfwi+Vff (46)
V=Vbma+Vp=1 (47)
式中:Vfwi-宏观裂缝束缚水体积,m3;Vff-宏观裂缝可动水体积,m3;V-单位基岩体积,V=1m3;Vbwi-基质岩块束缚水体积,m3;Vbf-基质岩块可动流体体积,m3;Vbma-基质岩块骨架体积,m3;Vp-基岩孔隙体积,m3;Vb-基质岩块体积,m3;Vf-基岩裂缝体积,m3;φb-基质岩块在基岩中的孔隙度,简称基岩基质孔隙度,f;φf-宏观裂缝在基岩中的孔隙度,简称基岩裂缝孔隙度,f;φt-基岩总孔隙度,f;S′fwi-宏观裂缝束缚水饱和度,简称裂缝束缚水饱和度,f;Sfwi-宏观裂缝在基岩中的束缚水饱和度,简称基岩裂缝束缚水饱和度,f;S′bwi-基质岩块束缚水饱和度,简称基质束缚水饱和度,f;Sbwi-基质岩块在基岩中的束缚水饱和度,简称基岩基质束缚水饱和度,f;Swi-基岩束缚水饱和度,f。
(48)、(49)、(50)式联立得:
φt=φb+φf
基岩束缚水饱和度、基岩可动水饱和度与基岩基质含水饱和度、基岩裂缝含水饱和度等相关参数关系式为:
Swi=Sbwi+Sfwi (56)
Swf=Sbwf+Sfwf (57)
Sw=Sbw+Sfw (58)
Sbw=Sbwi+Sbwf (59)
Sfw=Sfwi+Sfwf (60)
式中:Swf-基岩可动水饱和度,f;Sbwf-基质基岩可动水饱和度,f;Sfwf-基岩裂缝可动水饱和度,f;Sw-基岩含水饱和度,f;Sbw-基岩基质含水饱和度,f;Sfw-基岩裂缝含水饱和度,f。
当基岩中不含可动水时,基岩原始含油饱和度与相应饱和度关系式为:
Soi=1-Swi (61)
Soi=Sboi+Sfoi (62)
式中:Soi-基岩原始含油饱和度,f;Sboi-基岩基质原始含油饱和度,f;Sfoi-基岩裂缝原始含油饱和度,f。
当基岩中含可动水时,基岩含油饱和度与相应饱和度关系式为:
So=1-Sw (63)
So=Soi-Swf (64)
So=Sbo+Sfo (65)
式中:So-基岩含油饱和度,f;Sbo-基岩基质含油饱和度,f;Sfo-基岩裂缝含油饱和度,f。
基质饱和度和裂缝饱和度与基质束缚水饱和度、基质可动水饱和度之间关系式为:
S′bw=S′bwi+S′bwf (66)
S′fw=S′fwi+S′fwf (67)
S′bo=1-S′bw (68)
S′fo=1-S′fw (69)
S′boi=1-S′bwi (70)
S′foi=1-S′fwi (71)
式中:S′bw-基质含水饱和度,f;S′bwi-基质束缚水饱和度,f;S′bwf-基质可动水饱和度,f;S′fw-裂缝含水饱和度,f;S′fwi-裂缝束缚水饱和度,f;S′fwf-裂缝可动水饱和度,f;S′bo-基质含油饱和度,f;S′bw-基质含水饱和度,f;S′fo-裂缝含油饱和度,f;S′boi-基质原始含油饱和度,f;S′bwi-基质束缚水饱和度,f;S′foi-裂缝原始含油饱和度,f。
基质岩块和宏观裂缝在基岩中的饱和度与基质岩块和宏观裂缝本身的饱和度之间的关系式分别为:
由(56)、(72)、(75)式联立后可知,基岩束缚水饱和度Swi是基质束缚水饱和度S′bwi与裂缝束缚水饱和度S′fwi的孔隙度权衡值:
由(57)、(73)、(76)式联立后可知,基岩可动水饱和度Swf是基质可动水饱和度S′bwf、裂缝可动水饱和度S′fwf的孔隙度权衡值:
由(58)、(74)、(77)式联立后可知,基岩含水饱和度Sw是基质含水饱和度S′bw与裂缝含水饱和度S′fw的孔隙度权衡值:
(2)基岩纯水层真电阻率
基岩纯水层可动水饱和度与基岩基质束缚水饱和度、基岩裂缝束缚水饱和度之间的关系:
Swc=1-Sbwi-Sfwi
式中:Swc-100%含水基岩可动水饱和度,0≤Swc<1;Sbwi-基岩基质束缚水饱和度,0<Sbwi≤1;Sfwi-基岩裂缝束缚水饱和度,0<Sfwi≤1。
基岩纯水层电阻率计算方程:
式中:N-单位基岩的切片数,个。
(85)式化简后得:
式中:Ro-100%含水基岩地层真电阻率,Ω·m。
(3)基岩含可动水油层真电阻率
基岩含可动水油层的束缚水饱和度、可动水饱和度及含油饱和度之间的关系:
Swf=1-(Sfwi+Sbwi)-(Sbo+Sfo) (86)
根据(86)式,得基岩含可动水油层真电阻率方程:
式中:R′t-基岩含水油层真电阻率,Ω·m。
(4)基岩纯油层真电阻率
基岩原始含油饱和度与基岩基质束缚水饱和度、基岩裂缝束缚水饱和度关系式为:
Soi=1-Sfwi-Sbwi (87)
根据(87)式,得基岩纯油层真电阻率方程:
式中:Rt-基岩油层真电阻率,Ω·m。
1.8地层流体替换率和泥浆滤液分配系数
(1)地层流体替换率uf
地层流体替换率是指在井眼周围的指定范围内(指侧向电阻率测井探测深度),侵入渗透性基岩储层中的侵入液体积与原状储层中可动流体体积之比,侵入液体积是指泥浆和泥浆滤液体积之和。
VF=Vmud+Vmf (89)
VF=VL-Vsc (90)
式中:VF-侵入指定地层(指侧向电阻率测井探测深度)的泥浆和泥浆滤液总体积,为钻井过程中滤失泥浆体积VL与钻井岩屑中可动流体体积Vsc之差,m3;Vmud-侵入指定地层(指侧向电阻率测井探测深度)中的泥浆体积,m3;Vmf-侵入指定地层(指侧向电阻率测井探测深度)中的泥浆滤液体积,m3;V-指定原状地层(指侧向电阻率测井探测深度)中可动流体体积,m3;uf-地层流体替换率,0≤uf≤1。
钻井岩屑中可动流体体积Vsc:
式中:V
sc-钻井岩屑中可动流体体积,m
3;d-钻头直径,一般采用直径9.5in的钻头,即9.5×0.0254=0.2413m;h-渗透性地层厚度,m;
-渗透性地层厚度权衡总孔隙度,f;
-渗透性地层孔隙厚度权衡束缚水饱和度,f。
钻井过程中滤失泥浆体积VL:
由于泥浆与岩屑、地层孔隙流体交换的体积量VL相等,则混合(composition)了地层水的泥浆密度可表示为:
式中:ρmc-混合了地层流体的泥浆密度(实际分析),g/cm3;ρm-钻井泥浆密度(现场分析),g/cm3;ρf-在地面条件下,原状地层中被驱替的孔隙流体密度(实际分析),g/cm3;Vm-理论计算的泥浆体积,m3;VL-钻井过程中滤失的泥浆体积,m3;α-钻井过程中泥浆实际使用量与理论计算泥浆体积的比值(在实际钻井过程中所使用的泥浆体积量为理论计算值的1.0~2.0倍),无因次。
由(92)式转换得:
上式中的三种密度(钻井泥浆密度、原状地层中被驱替的孔隙流体密度、混合了地层流体的泥浆密度)均可由现场取样分析及时获取,而钻井过程所需要的泥浆体积量可通过理论计算。
式中:π-圆周率,取值3.1415;L-钻井轨迹长度(对直井而言为钻井深度D),m。
深浅侧向电阻率测井探测范围内的泥浆侵入量:浅侧向电阻率测井探测深度为0.35m,深侧向电阻率测井探测深度为1.15m。
浅侧向电阻率测井探测范围内的可动流体体积:
式中:rs-浅侧向电阻率测井探测半径(等于探测深度加钻头半径),m;Vs-浅侧向电阻率测井探测范围内的可动流体体积,m3。
深侧向电阻率测井探测范围内的可动流体体积(含浅侧向电阻率测井探测范围内的可动流体体积):
式中:rd-深侧向电阻率测井探测半径(等于探测深度加钻头半径),m;Vd-深侧向电阻率测井探测范围内的可动流体体积,m3。
在井筒中滤失泥浆总量的百分比ω分布在浅侧向电阻率探测范围内,余下的1-ω分布在深侧向电阻率探测范围内,即:
式中:ufs-在浅侧向电阻率测井探测范围内(探测深度0.35m)的地层流体替换率,0≤ufs≤1;ufd-在深侧向电阻率测井探测范围内(探测深度1.15m)的地层流体替换率,0≤ufd≤1;ω-侵入深浅侧向探测范围内的侵入液比例(分析获取),0<ω≤1。
(2)泥浆滤液分配系数
泥浆滤液分配系数是指侵入渗透性基岩储层中的泥浆滤液与侵入液体积的比值。
式中:vfd-深侧向泥浆滤液分配系数,0≤vfd<1;vfs-深侧向泥浆滤液分配系数,0≤vfs<1;Vmfd-在深侧向电阻率测井探测范围内(探测深度1.15m)的泥浆滤液体积,m3;Vmfs-在浅侧向电阻率测井探测范围内(探测深度0.35m)的泥浆滤液体积,m3;Δ-深测向与浅侧向电阻率测井探测范围内钻井液侵入量的差值,m3。
泥浆滤液分配系数是由实验室根据岩心模拟分析或迭代计算获取。
1.9基岩纯水层视电阻率方程
泥浆和泥浆滤液侵入基岩地层后,将基岩孔隙中的可动水部分或全部驱替,此时基岩地层中的可动水饱和度为Swc=1-Sfwi-Sbwi,则由(85)式可导出深浅侧向电阻率测井在基岩地层中的视电阻率解释方程:
式中侵入泥浆与泥浆滤液混合电阻率Rmfs是根据实验室分析的泥浆滤液分配系数计算求取。
1.10基岩含可动水油层视电阻率方程
泥浆和泥浆滤液侵入基岩含可动水油层后,将基岩孔隙中的可动水和石油部分或全部驱替,由(85)式可导出深浅侧向电阻率测井在基岩地层中的视电阻率解释方程:
1.11基岩纯油层视电阻率方程
泥浆和泥浆滤液侵入基岩纯油层后,将基岩孔隙中的石油部分或全部驱替,由于基岩孔隙中无原始可动水存在,即Swf=0,根据(85)式可导出深浅侧向电阻率测井在基岩地层中的视电阻率解释方程:
2基岩油水层评价方法
通过对上述系列电阻率解释方程的分析,采用淡水泥浆钻井时(侵入液电阻率大于地层水电阻率),泥浆和泥浆滤液侵入基岩水层后,会使基岩水层的电阻率增大;泥浆侵入基岩油层会使基岩油层的电阻率降低。而采用盐水泥浆钻井时(侵入液电阻率小于地层水电阻率),泥浆侵入基岩水层后,会使基岩水层的电阻率减小;侵入基岩油层会使基岩油层的电阻率大幅度降低。
2.1基岩水层评价
采用淡水或偏盐水泥浆钻井时,侵入液电阻率大于基岩地层水电阻率,深浅侧向电阻率测井表现出基岩水层为“增阻”(递增或倒增)或“半增阻”(深增浅减)泥浆侵入特征,即Ro<RLLdo<RLLso,附图2为淡水或偏盐水泥浆侵入基岩水层梯形趋势的第一示意图A,或Ro<RLLdo<RLLso,附图3为淡水或偏盐水泥浆侵入基岩水层梯形趋势的第二示意图B,或Ro<RLLdo<RLLso,附图4为淡水或偏盐水泥浆侵入基岩水层梯形趋势的第三示意图C;
采用盐水泥浆钻井时,侵入液电阻率小于基岩地层水电阻率,深浅侧向电阻率测井表现出基岩水层为“减阻”(递减)泥浆侵入特征,即Ro>RLLdo>RLLso,附图5为盐水泥浆侵入基岩水层梯形趋势的第四示意图D。
上述四种情形就是识别基岩纯水层的典型特征,表1为基岩油藏流体性质识别模式。
2.2基岩油层评价
采用淡水或偏盐水泥浆钻井时,侵入液电阻率大于基岩地层水电阻率,深浅侧向电阻率测井表现出基岩油层为“减阻”(递减)泥浆侵入特征,即Rt>RLLd>RLLs,附图6为淡水或偏盐水泥浆侵入基岩油层梯形趋势的第五示意图E;
采用盐水泥浆钻井时,侵入液电阻率小于基岩地层水电阻率,深浅侧向电阻率测井表现出基岩油层为“减阻”(速减)泥浆侵入特征,即Rt>>RLLd>RLLs,附图7为盐水泥浆侵入基岩油层梯形趋势的第六示意图F。
上述两种情形就是识别基岩纯油层的典型特征,表1为基岩油藏流体性质识别模式。
表1 基岩油藏流体性质识别模式
2.3基岩含可动水油层评价
采用淡水或或盐水泥浆钻井时,钻井液侵入含可动水基岩油层后,出现“减阻”RLLs>R′LLs>RLLso或RLLd>R′LLd>RLLdo的数值关系,出现这两种情形是识别基岩含可动水油层的典型特征,表1为基岩油藏流体性质识别模式。
本发明提出的基岩油藏地层真电阻率计算及孔隙流体识别技术在辽河油田应用后,效果显著,使基岩油、水层测井评价精度由原来的75%提高到90%,符合率提高了15%。下面列举实例加以说明。
实例
沈229井井口温度15.9℃,井口泥浆密度1.08g/cm3,井口泥浆电阻率0.17Ω·m,属盐水泥浆。测试地层温度116.0℃,地层温度下泥浆电阻率0.047Ω·m,地层温度下泥浆滤液电阻率0.104Ω·m,基岩总孔隙度3.4%,含水饱和度21.8%,综合地层水电阻率1.64Ω·m,束缚水电阻率3.00Ω·m,可动地层水电阻率1.50Ω·m,基岩100%纯水层电阻率78.44Ω·m,泥浆滤液分配系数0.99,浅侧向地层流体替换率18.10%,深侧向地层流体替换率1.28%,由此计算该层含油时(未受泥浆污染)真电阻率为706.58Ω·m,计算受泥浆污染后的地层深浅侧向视电阻率:RLLs为200Ω·m,RLLd为600Ω·m,此时存在706.58(Rt)>600(RLLd)>200(RLLs)的数值关系,即为盐水泥浆侵入油层的“减阻”泥浆侵入特征,应用本发明解释为油层。经试油证实是油层:日产油106吨。
如上述,已经清楚详细地描述了本发明提出的基岩油藏油水层电阻率的地层数据处理方法来识别基岩水层、油层或含可动水油层。尽管本发明的优选实施例详细描述并解释了本发明,但是本领域普通的技术人员可以理解,在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节中做出多种修改。