复杂管柱环境下RPM-C/O剩余油饱和度解释方法

时新磊

(中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300459)

0 引 言

油田综合调整的关键因素在于明确剩余油所在的位置及空间分布规律,渤海大部分油田为多期河道叠置的复杂河流相油田,沉积相的微小差异使储层的非均质性进一步加强,地下剩余油的分布复杂[1-3]。目前,渤海已开发油田剩余油饱和度的确定主要依靠油藏数值模拟和RPM-C/O(Reservoir Performance Monitor-Carbon/Oxygen)剩余油饱和度测井2种手段,但油藏数值模拟确定剩余油饱和度的结果是半定量的,给综合调整方案带来一定的风险,而RPM-C/O过套管剩余油饱和度测井能够定量计算井筒周围的剩余油饱和度分布,2种手段相结合,会达到理想的效果。

RPM储层动态监测仪是Baker Atlas公司一种新型小直径(1.7 in*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同)、高性能、多功能脉冲中子能谱仪。鉴于渤海油田普遍具有较低地层水矿化度的特性,RPM测量主要使用脉冲中子能谱(C/O)测量和脉冲中子俘获(PNC)测量2种模式,其中RPM-C/O测量模式用来确定地层剩余油饱和度,利用RPM-PNC测量模式中的套管自然伽马曲线进行深度校正。RPM-C/O主要测量非弹性散射模式下的碳氧比、钙硅比或俘获模式下的硅钙比曲线,其中利用碳氧比曲线进行剩余油饱和度的计算,钙硅比或硅钙比曲线来判别岩性[4-5]。RPM储层饱和度测井仪由于其内径小、精度高且可以过套管或油管测量等优点在海上油田具有较好的使用效果。

RPM-C/O测井资料在渤海油田实际资料处理过程中,主要存在问题:①渤海油田所有开发井均以斜井为主,生产井管柱多为多层分采管柱,管柱结构复杂,碳氧比测井过程中受环空流体(油套环空、油筛环空、筛套环空)中的“死油”影响严重,剩余油饱和度解释结果常常存在较大的误差;②目前服务市场尚无通用的商业碳氧比测井解释软件,各服务厂商使用各自的配套解释软件,制约了碳氧比测井技术与油藏及常规测井解释的有效结合,给地质油藏研究带来不便。因此,建立适合渤海油田的RPM-C/O测井解释方法,开发具有知识产权的解释软件对油田开发后期具有重要的指导意义。

本文基于渤海油田现有RPM-C/O测井资料,分析了受环空流体影响的碳氧比测井曲线响应特征及影响因素,选取具有代表性的标准层,基于线性内插算法,提出了环空流体校正方法,建立了复杂管柱环境下RPM-C/O剩余油饱和度解释模型,开发了适合渤海油田的RPM-C/O测井解释软件,通过实例分析,应用效果较好。

1 碳氧比环空流体“飘移”校正

1.1 碳氧比环空流体“飘移”现象

渤海油田划分层系早期是依据储层物性、流体性质等特征把生产层位分为多个防砂段,且每个防砂段分别利用滑套控制来达到分层系开采的目的。由于管柱的多层结构,在各防砂段内滑套上方至滑套顶部封隔器之间会形成一个封闭空间(见图1中第5曲线道中红色区域),该油套环形空间在油井投产后往往会累积较多的轻质相流体(油)。在关井进行RPM-C/O测井时,油套环空中滑套位置上下方会形成一个静止的油水界面分异现象。而对于多层复杂管柱环境下RPM-C/O测量往往是在油管内测量,此时环形空间累积的油对碳氧比测量的贡献值远远大于地层中的油对碳氧比测量的贡献值,在碳氧比测井曲线上表现为碳氧比值异常高值,这种现象称为碳氧比环空流体“漂移”(见图1)。

图1 环空“飘移”现象示意图

1.2 基于线性内插法碳氧比环空流体“漂移”校正

碳氧比环空流体“飘移”校正的研究思路是寻找岩性、物性相似而受井眼影响不同的标志层(受碳氧比环空流体影响和不受碳氧比环空流体影响的纯泥岩段或纯水层段),确定碳氧比环空“飘移”校正量,根据校正量采用线性内插的方法对整个“飘移”段进行校正。

通过分析渤海油田现有100余口RPM-C/O碳氧比测井资料可知,碳氧比测井曲线受环空流体影响主要分为3类(见图2),各类情况中黑色曲线均代表实测碳氧比曲线,红色曲线代表校正后的碳氧比曲线。图2中第3类情况所代表曲线均位于油套环空段碳氧比测井值,根据实测环空段碳氧比测井曲线特征可以把曲线分为平稳段、过渡段2部分,由于平稳段大多对应的岩性为泥岩,通过取心段泥岩X衍射及粒度实验分析,认为同时期沉积的地层泥岩成分相似,对碳氧比测井值的贡献差异较小,因此,平稳段碳氧比曲线可以通过确定环空“飘移”校正量来进行平移校正;过渡段由于纵向上地层剩余油饱和度不同及环空流体的影响而造成的曲线特征不规则,因此,过渡段异常碳氧比曲线可以通过线性内插的方式进行校正。

图2 渤海油田常见受环空影响碳氧比测井曲线及“飘移”校正示意图

(1)

校正后的碳氧比曲线能够明确指示储层与非储层,与裸眼井曲线解释的岩性剖面具有较好的对应关系,说明该方法对环空流体所造成的异常高碳氧比值具有较好的校正效果。

2 复杂管柱环境下RPM-C/O剩余油饱和度解释模型

目前,常用的碳氧比剩余油饱和度解释模型为交会图法,即Si/Ca—C/O、Ca/Si—C/O交会,但该方法建立在典型地层与井眼条件组合解释数据库基础上。在渤海油田多层生产管柱井的实际应用中,该方法存在参数难以确定及环空流体难以消除等难题[6-9]。

目标油田的储层物性良好,均为高孔隙度高渗透率储层,平均孔隙度为35%,在现有碳氧比测井资料分析基础上,通过孔隙度与碳氧比关系拟合,提出了“扇形图”解释模型(见图3),解决了交会图法参数多且难以选取的问题,解释流程如下:

(1) 通过孔隙度与碳氧比值关系模拟图版建立碳氧比解释模型,可以得到100%含油地层的碳氧比值C/OO和100%含水地层的碳氧比值C/OW

C/OO=a1φ2+b1φ+C/Oma

(2)

C/OW=a2φ2+b2φ+C/Oma

(3)

纯油层和纯水层的碳氧比差值ΔC/O表示为

ΔC/O=C/OO-C/OW=

(a1-a2)φ2+(b1-b2)φ

(4)

式中,C/OO为100%含油地层的碳氧比值;C/OW为100%含水地层的碳氧比值;C/Oma为纯岩石骨架碳氧比值;ΔC/O为纯油层和纯水层的碳氧比差值;a1、a2、b1、b2分别为油线、水线的多项式拟合系数。

图3 油水线“扇形图”拟合示意图

通过该方法对目标油田的油水线进行了拟合,拟合系数为a1=0.182 72,b1=0.959 616,a2=-0.030 16,b2=-0.150 9。

(2) 在归一化解释模型的基础上对含水饱和度进行标志层刻度,标志层一般为纯泥岩、纯水层或未动用的油层等,实际测井过程中由于环形空间油的影响,当砂岩骨架碳氧比值一定时,归一化模型中的油线和水线并不成立。因此,需要调整油线、水线公式中的碳氧比骨架值,使归一化模型计算的饱和度与标志层饱和度相吻合,此时,归一化模型中的解释参数可应用到整个环空“飘移”段的饱和度计算中去,从而得到变骨架碳氧比值,称为多层复杂管柱环境下的井眼综合校正系数,得到最终的饱和度计算公式

图4 ×30井1 850～1 945 m井段RPM-C/O测井解释成果图

(5)

式中,Sw为含水饱和度,%;C/Oma为复杂管柱环境下的井眼综合校正系数,通过调整参数C/Oma,使标志层(未动用层、纯水层、泥岩段)处计算的饱和度与裸眼井饱和度曲线重合,确定了C/Oma值;C/OC为校正后的碳氧比测井值;MD,C/O为不同管柱和井眼流体条件下油线、水线差值的乘法因子,通过标准井或标志层段的裸眼井饱和度和碳氧比解释饱和度刻度得到,一般取值在0.5左右。

在模型确定及得到验证基础上,开发了复杂管柱环境下RPM-C/O剩余油饱和度解释软件。通过渤海油田30余口具有代表性井的标志层刻度,得到渤海各目标油田及不同生产管柱条件下的经验解释参数(见表1)。一定程度上消除了碳氧比环空流体对碳氧比测井的影响。

表1 不同管柱结构井的主要参数取值范围

3 实例分析

×30井为一口多层管柱且滑套控制生产的开发井,管柱结构复杂,解释层段位于封隔器(1 822.96 m)和封隔器(1 974.93 m)之间,滑套位于解释层段内1 910.22 m处,该层段内储层均解释为油层,全部射开,初期投产不含水。从碳氧比测井曲线上可以看出,滑套上方碳氧比测井曲线显示异常高值,且在1 900.7～1 912.6 m范围内逐渐过渡(见图4第4道曲线),储层与非储层均为异常高的碳氧比值,表明滑套上方环空段出现积油现象,碳氧比曲线需要校正。

首先,选取滑套上方泥岩段1 855～1 880 m(碳氧比曲线受环空积“死油”影响)碳氧比平均值为标志层段Ⅰ,再选取滑套下方1 930～1 933 m井段(碳氧比曲线不受环空“死油”影响)碳氧比平均值为标志层段Ⅱ,确定环空“飘移”校正量,利用线性内插“漂移”算法对曲线进行了校正,从校正后的碳氧比与硅钙比曲线反交会特征上可以看出,储层与非储层区分明显(见图4第5道曲线)。利用校正后计算的RPM-C/O含油饱和度来与原始含油饱和度对比来看,该解释层段均存在不同程度的水淹,与该井测试期间产液124.9 m3/d,产油35.2 m3/d,含水率71.8%情况相吻合。

4 结 论

(1) 提出了基于标志层刻度的环空流体“飘移”校正方法,采用线性内插算法对受环空流体影响的C/O测井曲线进行了校正,一定程度上消除了环空流体对RPM-C/O测井值的影响。

(2) 通过标志层刻度,得到了变骨架碳氧比值(COMA)的综合井眼综合校正系数,建立了适合渤海油田的RPM-C/O剩余油饱和度“扇形图”解释模型,开发了适合渤海油田多层管柱环境下的RPM-C/O剩余油饱和度解释软件。

(3) 通过实例井分析,该方法能够提高剩余油饱和度的解释精度,对复杂管柱环境下受环空流体影响的RPM-C/O测井资料具有较好的应用效果,RPM-C/O饱和度解释结果与其实际生产情况相符合,具有推广意义。