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1、文章编号：（）砂岩地层视电阻率计算及流体性质识别康 志 勇（中国石油辽河油田公司勘探开发研究院，辽宁 盘锦 ）摘要： 以均质储集岩模型为基础，建立了油层、含可动水油层及水层视电阻率解释方程。 提出地层流体替换率和 泥浆滤液分配系数的概念。 在淡水泥浆或盐水泥浆钻井条件下，采用地层流体替换率定量评价砂岩地层受钻井液 污染程度。 钻井液的电阻率越低，电阻率测井的失真度就越高，地层流体替换率越高，渗透性砂岩地层受钻井液的 污染程度就越高。 采用所建立的视电阻率系列解释方程，确定侧向电阻率是增阻、半增阻，还是减阻等泥浆侵入特 征，能客观有效地识别渗透性砂岩地层在各类泥浆钻井条件下的孔隙流体性质。关键词
2、： 测井评价；泥浆侵入；视电阻率；增阻；减阻；流体性质；砂岩中图分类号：文献标识码：（，）：， ， ， ， ， ， ：，率和泥浆滤液分配系数的概念，为客观评价油层和水层、有效识别孔隙流体性质奠定了基础。引言在钻井过程中，渗透性砂岩地层由于受循环钻井泥浆的反复冲洗，使井眼周围渗透性砂岩地层孔 隙中的流体在一定程度上被钻井泥浆驱替，使孔 隙中的流体性质发生变化，电阻率测井响应值也随 之发生改变。 为评价砂岩地层受 钻 井 泥 浆 的 污 染程度，本文在均质储集岩模型的基础上，建立了砂 岩地层视电阻率解释方程，同时提出地层流体替换砂岩地层真电阻率计算方程纯水层真电阻率根据纯水层束缚水饱和度和可动水饱
3、和度之间的关系建立了纯水层真电阻率方程 （ ） （）式中， 为 含 水 砂 岩 地 层 真 电 阻 率， ；为束缚水电阻率，；为可动 地 层 水 电 阻率，；为 砂 岩 地 层 束 缚 水 饱 和 度，； 为 砂 岩地层总孔隙度，。由于钻井泥浆与岩屑及地层孔隙流体交换的体积量相等，可表示为（） （） （ ）含可动水油层真电阻率根据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 建 立了含可动水油层真电阻率方程式中， 为 钻 井 轨 迹 长 度 （对 直 井 而 言 为 钻 井 深 度），； 为钻井过程中泥浆实际使用量与理论计算泥浆体积 的 比 值； 为 混 合 了地层流体的泥
4、浆密 度，为钻 井 泥 浆 密 度， ； 为 在 地 面 ； （） （ ） 条件下原状地层中被驱替的孔隙流体密度，。 式中， 为含水油层真电阻率，；为含可动水油层的含油饱和度，。在式（）中的 种密度均可由现场取样分析获取，而钻井过程所需要的泥浆体积可通过理论计算 求得，式（）中的 是钻井过程实际使用的泥浆体积 与理论计算泥浆体积的比值。在双侧 向 电 阻 率 测 井 中，浅 侧 向 探 测 半 径 为 ，深侧向探测半径为 。 据此可分别 计算深浅侧向电阻率测井探测范围内泥浆侵入量。 分别计算深浅侧向电阻率测井探测范围内的可动流体体积纯油层真电阻率根据纯油层的束缚水饱和度与原始含油饱和度 的关系
5、建立了纯油层真电阻率方程（） 式中， 为砂岩油层真电阻率，。本文提出的地层流体替换率和泥浆滤液分配系 数是对渗透 性 砂 岩 地 层 受 钻 井 液污染程度的定量 描述。 （） （ ）（） （）（ ）（）地层流体替换率和泥浆滤液分配系数地层流体替换率地层流体替换率是指在井眼周围地层的指定范式中， 为浅侧向电阻率测井 探 测 半 径，； 为 深侧向电 阻 率 测 井 探 测 半 径，； 为 浅 侧 向 电 阻 率测井探测范围内的可动流体体积， ；为深侧向围内（指侧向电阻率测井的探测深度），侵入渗透性地层中的侵入液体积与原状地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，原 状地
6、层中可动流体是指在地层条件下，除束缚水以 外的石油、天然气和地层水。电阻率测井探测范围内的可动流体体积， 。在井筒中滤 失 泥 浆 总 量 的 百 分 比 有 分 布 在 浅侧向 电 阻 率 探 测 范 围 内，余 下 的 分 布 在 浅 侧向电阻率探测范围之外到深侧向电阻率探测范围 之内的探测区域，由此得到深浅侧向电阻率探测范 围内的地层流体替换率 （） （）式中， 为地层流体替换率，无因次； 为原状 地 层 可 动 流 体 体 积， ； 为侵入指定地层 （指侧向电阻 率测井探测深度）中 的 泥 浆 体 积， ； 为侵入指定地层（指侧向电阻率测井探测深度） 中的泥浆滤液体积， 。地层中泥浆和
7、泥浆滤液的侵入量（）又等于钻 井过程中滤失泥浆体积与钻井岩屑中可动流体体积 之差 （）（） 式中，为浅侧向电阻率测井探测范围内的地层流体替换率， ； 为 深侧向电阻率测井 探 测范围内的地层流体替换率，； 为侵入深浅侧向探测范围内的侵入液分布比例，。泥浆滤液分配系数泥浆滤液分配系数是指侵入渗透性地层中的泥 浆滤液与侵入液体积之比 （ ）（）（）式中， 为钻井过程中滤失的泥浆体积， ； 为钻头直径，一般采用直径（非法定计量单位，下同）的钻头，即（） 式中， 为泥浆滤液分配系数，。采用实际岩心模拟地层条件下的钻井实验获取。 （） （ ） 深浅侧向视电阻率解释方程纯水层视电阻率泥浆和泥浆滤液侵入砂岩
8、地层后，孔隙中的可式中，为纯油层浅侧向电阻率，。（） （）动水部分被泥浆和泥浆滤液驱替，此时地层中的可动水饱和度为，根据均质储集岩模型式中，为纯油层深侧向电阻率，。导出深浅侧向电阻率测井在砂岩地层中的视电阻率解释方程泥浆和泥浆滤液电阻率以上系列方程中的泥浆和泥浆滤液电阻率都是 ， 根据实测泥浆电阻率、泥浆密度、泥浆温度等参数，（）（）采用 在 年 提 出 的 公 式和公司提供的经验公式计算求取（）式中， 为 含 水 砂 岩 地 层 浅 侧 向 电 阻 率， ；为浅侧向电阻率测井探测范围内侵入液 电阻率，。 （ ）（）式中， 为井口实测泥 浆 电 阻 率，； 为 地层温度下泥浆电阻率，； 为地层
9、温度， ；为井口实测温度， 。（） （ ） 式中， 为转换系数。， （）（）（） 通过对系列视电阻率解释方程的分析，采用淡水泥浆钻井时，泥浆和泥浆滤液侵入水层后，会使砂 岩水层的电阻率增大；泥浆侵入油层会使砂岩油层 的电阻率降低。 而采用盐水泥浆钻井时，泥浆侵入 水层后，会使砂岩水层的电阻率减小；侵入油层会使 砂岩油层的电阻率大幅度降低。（）式中， 为 含水 砂 岩 地 层深侧向电阻率，。含可动水油层视电阻率泥浆和泥浆滤液侵入含可动水油层后，孔隙中 的可动水和油部分被侵入液驱替，根据均质储集岩 模型导出深浅侧向电阻率测井在砂岩地层中的视 电阻率解释方程油水层评价方法水层评价采用淡水泥浆钻井时，
10、侵入液电阻率大于地层 （） （）水电阻率，深浅侧向电阻率测井表现出水层为增阻（递增或倒增）（见图、图）或半增阻（见图）泥浆 侵入特征。 采用盐水泥浆钻井时，侵入液电阻率小 于地层水电阻率，深浅侧向电阻率测井表现出水层 为减阻（递减）泥浆侵入特征（见图）。 在满足上述 种情形之一的同时，还要使电阻率测算比指深浅 侧向电阻率（实际测井值）与计算的水层深浅侧向视电阻率比值， 或 ， ，这是识 别纯水层的典型特征（见表）。（）式中，为含可动水油层浅侧向电阻率，。 （） （）（）式中，为含可动水油层深侧向电阻率，。纯油层视电阻率泥浆和泥浆滤液侵入纯油层后，孔隙中的油部 分被驱替。 由于砂岩孔隙中无原始可
11、动水存在，根 据均质储集岩模型导出深浅侧向电阻率测井在砂油层评价采用淡水或偏盐水泥浆钻井时，侵入液电阻率 大于或略小于地层水电阻率 深浅侧向电阻率测井）；采用盐水泥浆钻井时，侵入液电阻率小于地层水电阻率，深浅侧向电阻率测井表现出油层为减阻（速 减）泥浆侵入特 征 （见 图 ）。 在 满 足 上 述 种 情 形 之一 的 同 时，电 阻 率 测 算 比 还 要 满 足 ， 或 ， 的数值关系，这 是 识 别 纯 油 层的典型特征（见表）。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油层后，有 ， 或 ， 的 数 值 关 系，同 时 存 在 ， 或， 的数值关系，这是识别 含可动
12、水油层的典型特征（见表）。表流体性质识别模式油水层泥浆性质电性特征备注增阻（递增）增阻（倒增）半增阻（深增浅减） ， ，或 ， ，或 ， ，淡水 ， 或 ， 水层盐水减阻（递减） ， ，淡水或偏盐水， 或 ， 减阻（递减） 油层盐水减阻（速减）， 或， ，或 ，含可动水油层淡水或盐水减阻（递减）图 淡水泥浆侵入水层梯形趋势图 图淡水泥浆侵入水层梯形趋势图 图 淡水泥浆侵入水层梯形趋势图 图盐水泥浆侵入水层梯形趋势图 图 淡水泥浆侵入水层梯形趋势图 图盐水泥浆侵入水层梯形趋势图 实 例： 井 完 钻 井 深 ，井 口 温 度 ，井口泥浆密度 。 由此计算 号 层含油 时 （未 受 泥 浆 污 染
13、）地 层 的 真 电 阻 率 ，计算污染后地层浅侧向视电阻率，深 侧 向 视 电 阻 率 。存在 的 数 值 关 系，同 时 存 在 ， 或 ， 的数值关系，为油层减阻（递减）泥浆侵入特征，表明 号层为油层。 经试油证实，原测井解释为水层的 号层，试油后累 计产油 ，证实是油层（见图）。图 井解释成果图结论与建议（）根据均质储集岩模型，分别建立了纯油层、含可动水油层和纯水层视电阻率解释方程。（）采用淡水泥浆钻井时，水 层 的 深 浅 侧 向 视 电阻率表现为增阻（递增或倒增）或半增阻泥浆侵入 特征；油层表现为减阻（递减）泥浆侵入特征；采用盐 水泥浆钻井时，水层的深侧向视电阻率表现为减阻（递减）
14、泥浆侵入特征；油层表现为减阻（速减）泥浆 侵入特征；同时在水层中电阻率测算比小于，在 油层中电阻率 测 算 比 不 小 于 ，在 含 可 动 水 油 层 中电阻率测算比介于 之间，根据这些泥浆 侵入特征，可有效识别孔隙流体性质。（）根据地层流体替换率可定量评价地层受钻 井液的污染程度，地层流体替换率越高，渗透性地层 受泥浆污染程度也越高，反之亦然；钻井泥浆的电阻 率越低，电阻率测井的失真度就越高，因此，建议钻 井液尽量不采用或少采用盐水泥浆，将有利于应用 电阻率测井客观地评价油层和水层。参考文献：欧阳健，王贵文，吴继余，等测井地质分析与油气层定量评价北京：石油工业出版社，：张松扬，陈玉魁钻井液侵入机理特征及影响因素分析勘探地球物理进展，（）：仵杰，冯娟，解茜草，等泥浆侵入地层中高分辨率感应测井响应特征的正演分析测井技术，（）：李建鹏泥浆侵入对电阻率 测井曲线的影响 国 外 测井技术，（）：田中元，闫伟 林，秦 开 明淡 水 泥 浆 侵 入条件下储层电 阻率的变化研究测井技术，（）：马明学，鞠斌山一种新的计算泥浆侵入储层电阻率分 布的数学模型测井技术，（）：康志勇均质 储 集 岩 含 油（气）饱和度方程的理 论 形 式中国石油勘探，（）：雍世和，张超谟测井数据处理与综合解释东营：中国石油大学出版社，：，（收稿日期：本文编辑 王小宁）
砂岩地层视电阻率计算及流体性质识别
