油藏孔隙压力的测井解释

2022-09-22

一、前言

孟格培油田是位于印度尼西亚苏门答腊省南部的油田区块, 砂岩储集层。经过长时间开发的油田, 其自然电位随着油田的长期注水开发而发生显著变化。这种变化不仅在于流体的矿化度明显减低, 而且表现在层间的压力差大幅度增加。这就使得流动电位成为自然电位曲线的主导。由于孔隙的压力分布在横向及纵向上具有很大的不同, 进行压力的检测极为必要。

声速法是上个世纪中后期主要的用测井曲线对孔隙压力进行解释的方法。解释原理是从压实情况和孔隙压力之间的相关性而导致声波的时差变化出发。在初步进行油田的开发时, 因为储层和孔隙压力大都处于原始压力周围, 所以采用声速法进行解释效果相对较好。不过伴随长期持续的油田开发, 储集层间的压差剧烈增大, 而压差的突出变化却不能在声速曲线上得到一定程度的反映, 因此声速法并不适用于长期注水开发后油层的孔隙压力解释。由于自然电位曲线可以较为精确的反映这种变化而得到广泛的应用。从自然电位测井的原理出发, 为满足油田钻井及开发需要, 利用电缆FDT地层压力测试技术的压力数据解释以获取地层的孔隙压力是目前主要的压力检测方法。

二、应用电测曲线解释孔隙压力

1. 自然电位曲线的变化

流动电位是由于钻井液或储集层中的流体在压差推动作用下在孔隙内发生流动而产生的, 其流动的规律遵守毛管电动力学理论。有流体通过毛管时, 由于毛管壁面对负离子的吸附作用而使流体中的负离子相对减少, 因此孔隙的两端会产生一定的电位差。而正离子会因两端压差的存在移动到低压一端, 所以孔隙的低压一端与高压一端分别富集了符号相反的离子使高压端为负, 低压端为正, 也就导致了电位差的存在。流动电位的大小和两端压差密切相关, 由毛管流动电位原理可知, 流动电位的大小随压差的增大而增大, 相应的关系式为:

其中:Ef-流动电位 (m V) ;

△P-钻井液液柱所产生的压力减去孔隙流体压力 (MPa) ;

m-钻井液的电阻率大小 (Ω·m) ;

μ-钻井液滤液的黏度系数;

f-流动电位系数

2. 压力解释的基础模型孔隙压力计算的基础数学模型的建

立是将孔隙压力Pp与钻井液液柱所形成的压力的差值取代上式中的压差△P, 将自然电位的总值与扩散吸附电位的差值取代上式中的Ef, 整理后即得:

其中Pp-孔隙压力 (MPa) ;

P1-钻井液液柱所形成的压力 (MPa) ;

E-自然电位总值 (m V)

从上式可以看到, 在扩散吸附电位值小于自然电位总值时, 压差为正, 也即孔隙压力值小于钻井液液柱所形成的压力;在两者取相同值时, 流动电位值与压差值均为零, 也即孔隙压力值等于钻井液液柱所形成的压力;否则, 流动电位值及压差值均为负, 也即钻井液液柱所形成的压力小于孔隙压力值并会造成反向渗透。所以, 只需用不包括自然电位曲线的其它曲线表示出Eda与Ef, 便可求得孔隙压力大小与压差值。压差的求解过程也就转化为Eda与K Ef的求解过程。因此, 自然电位的曲线形态对孔隙压力和液柱压力的相关性有较为准确的反映, 使两者比较的不同状况得以区分。压力解释的效果在储集层的孔隙压力和液柱形成的压力较为接近时达到最佳。

三、孔隙压力系数的确定

假定ρ (g/cm3) 为钻井液的密度, D (m) 为计算点的深度, Kp为孔隙的压力系数, 则△P=0.0968 (ρ-Kp) 。将其代入 (1) 式可得出:

上式为实际情况下所常用的压力系数计算公式。

四、参数确定

通常情况下并不采用通过测出流体的矿化度及渗透率再计算而得到Eda与Kf的方法, 求取方法一般是利用数理统计的方法对实际测得的压力值进行处理。Eda与Kf的大小和流体粘度、温度及储层渗透率关系密切, 故而可用储层电阻率、声速、岩石密度等参数的组合运算而将其表达出来。在储集层流体及钻井液的性质处在相对稳定的状态时, 按照渗透率的不同进行分组后, 自然电位的异常值随着压差的增大而增大。从流动电位的关系式中可以看出, 在压差趋于零时, 流动电位值也趋于零, 此时曲线的异常值显示为扩散吸附电位值。于是就能够通过统计各相关曲线而获得渗透率不同时Eda的关系式。

流动电位的系数Kf和岩石孔隙的渗透性有非常大的关系。处于泥岩附近, 流动电位值趋近于0;从泥岩过渡到砂岩时, 流动电位显著增大;如果渗透率持续上升, 则流动电位反而呈现降低的趋势, 这遵循毛管流动电位原理。由此规律能够通过统计相关曲线而得出流动电位的系数Kf的关系式。

五、计算方法

在进行计算的过程中, 需要利用计算机根据对应的深度值自动读取所需的数据文件中的数据信息, 然后赋予正确的数学模型及相应的重要边界条件, 在计算机完成逐点运算后便可获得孔隙压力曲线。

结束语

长期分层注水的开发方式大大降低了孟格培油田储集层流体的矿化度, 使扩散吸附电位发生明显降低, 而压差增大导致流动电位变化范围增大。采用流动电位和压差的相互关系能够比较准确的对砂岩储层的孔隙压力进行解释。

摘要：孟格培 (MENGOEPEH) 油田区块由于长期的注水开发使储层自然电位发生了非常大的变化。由于不断进行分层注水开发, 储层内的流体压力与矿化度发生明显的变化, 导致流动电位的作用超越扩散吸附电位日益发挥主导作用。本文试图通过分析流动电位与压差的关系能够相对精确的对油藏孔隙的压力大小进行解释。从而得出对砂岩油藏经长期注水开发后进行孔隙压力解释的自然电位法。该方法的应用降低了套管破坏率, 在及时调整油田的开发方案上有重大的实际意义。

关键词：孔隙压力,自然电位,流体