疏松砂岩气藏水淹层特征与识别技术应用分析

摘要：随着气田勘探开发工作的不断深入，储层的流体性质、孔隙结构、岩石的物理化学特性以及气水分布规律等，都会发生一定程度的变化。主力气层大多已处于高含水阶段，气水关系日趋复杂,通过水淹层测井解释对比研究,,利用测井资料确定水淹部位和水淹程度将为调整气田开发方案，进行水淹气层的综合治理和进一步挖潜奠定基础。

关键词：疏松砂岩；气藏；水淹层；识别技术；应用

由于地质构造的复杂性和注水开发对测井响应的影响，利用测井曲线进行水淹层识别并不简单。但是可以从水淹层的水淹机理出发，研究储层水淹后在各种地质和地球物理特征上的变化，分析总结这些变化引起的测井响应特征，并以此来综合判断水淹层。

一、水淹层识别技术国内外研究现状

水淹层测井解释是气田储量挖潜的前提，也是后期开发调整、井网调整和提高采收率的依据。该项研究是以Archie公式为理论基础发展起来的，起源于20世纪50年代，初期应用测井资料评价泥质砂岩储层，70年代开始应用数学、物理和信息等学科的方法综合研究。国内60年代开始对水淹层进行系统研究，各大气田所属研究院和高校相继开展此方面的研究，我国在水淹层解释研究方面经历了定性、半定性到定量解释的过程，形成了以常规测井资料为基础的适合气田自身特点的定性判别水淹层、定量求取饱和度与含水率、综合判别水淹级别的解释方法。从研究内容来看，开展的研究主要体现在水淹机理实验和水淹层评价技术两个方面。

1.水淹机理实验技术

该项研究主要围绕阿尔奇公式展开，系统的总结了地层电阻率与地层含水饱和度和随注入水矿化度的变化规律，通过实验方法，确定阿尔奇公式中各参数，为含水饱和度的计算提供依据。国外研究人员侧重于通过实验手段研究各个参数，而国内研究人员侧重于通过实验手段研究各参数的曲线关系。总之随着实验手段和实验仪器的不断更新与完善，水淹层水淹机理研究水平的发展将会得到进一步的促进。

2.水淹层评价技术

初期的水淹层评价是应用阿尔奇公式的变形，通过电阻率求出含水饱和度对纯泥质砂岩进行评价。除应用电阻率法、自然电位基线偏移法、复电阻率法、碳氧比法、核磁共振法等测井方法评价外，BP神经网络和支持向量机等技术的发展也为水淹层的研究提供便利。从整个水淹层技术的研究发展历程来看，该项研究正在向多试验手段、多学科的综合性研究方向发展，但是目前还没有测井仪器能够直接的识别水淹层，尽管测井解释人员尝试着用各种测井响应建立多种方法综合的识别水淹层，但水淹层的成因和多种复杂的因数有关系，所以水淹层解释的准确率依然不是很高。而在水淹层的总体研究上，由于各个气田的地质条件、储层发育状况千差万别，尤其是低渗、特低渗气田，目前的研究成果只能作为有益的参考，不能完全适用，因此各个气田，特别是低渗透、特低渗透的气田，只有根据气田自身实际情况，采取符合气田自身实际的水淹层研究技术，才能使水淹层的测井解释精度得到根本的提高，才能为后期气田开发提供有力的理论保证。

二、水淹层常规测井曲线特征

1.电阻率曲线特征

电阻率测井响应主要取决于地层的岩性、孔隙性和地层水的导电性。根据注入水性质的不同，水淹层分为淡水水淹、地层水水淹和污水水淹，而水淹后混合地层水电阻率和含水饱和度的改变直接影响水淹层的电阻率，所以，不同水淹级别和水淹类型的水淹层电阻率曲线变化特征也不同。

（1）电阻率数值降低。电阻率下降是水淹层是共性关系，气层水淹以后，水体会对地层物性产生影响，导致电阻率发生改变。随着含水饱和度的上升，地层电阻率逐渐下降，运用不同时期井间电阻率对比发现，在水淹不同阶段，水淹层电阻率变化有以下趋势：气层-弱水淹阶段-中水淹阶段-强水淹阶段，随着地层水淹程度的增加，电阻率下降趋势增强。由于台南气田的低阻特征，气层水淹早期电阻率的变化很小，只有在中强水淹阶段，电阻率下降才更为明显。但电阻率下降和峰值的消失、偏移等形态变化，仍为水淹层的判别提供了直观的第一性资料。地层水水淹和污水水淹的地层，随着水淹程度的加深，饱和度不断降低，混合地层水电阻率基本不变或降低，二者总的作用效果是使储层电阻率呈现单调递减的特征，反映到电阻率曲线上，即水淹级别越高，电阻率越低。

（2）电阻率数值升高。淡水水淹层电阻率的变化可以分为四个阶段：注水初期，饱和度降低导致地层电阻率降低；注水中期，淡水注入水的增加和饱和度的降低同时对电阻率产生不同影响，使地层电阻率变化缓慢；注水中后期，饱和度变化不大，地层水被淡水驱替导电性变差，总的效果使地层电阻率升高；注水末期，混合地层水已完全被注入水淡化，同时，饱和度缓慢降低，导致地层电阻率也缓慢降低。不同水淹程度的淡水水淹层经历不同的阶段，地层电阻率随饱和度的变化曲线对应着可呈现“L”形、“U”形和“S”形。

2.自然电位曲线特征

未水淹的储层，当其物性及厚度相近的情况下，储层电阻率值越低，自然电位异常幅度越大。储层水淹后自然电位曲线会发生显著变化，在水淹层位,由于注入水与原始地层水矿化度的差异，导致自然电位曲线基线发生偏移、异常幅度增大或者异常方向发生翻转。基线偏移的大小主要取决于水淹前后地层水矿化度的比值，二者的比值越大，表明储层水淹程度越高，则自然电位基线偏移越大。另外，水淹层中地层与井筒之间的压力差较大，使得过滤电位与扩散吸附电位电动势增大，从而造成水淹层自然电位幅度大于储层甚至水层自然电位幅度。值得注意的是，在储层水淹初期，由于地层混合液矿化度一般与泥浆滤液矿化度差别较大，利用自然电位幅度变化识别水淹层效果较好。

3.其他常规测井曲线特征

除了引起电阻率曲线和自然电位的明显变化，储层水淹后还经常引起自然伽马曲线的变化。在生产气井中，随着开发过程的深入，地层砂体受到边水入侵长期出水，不溶于水的高放射性物质以及粘土矿物会在在射孔段附近形成附着和积垢，此时在气井射孔段附近会形成高伽马异常。这一现象在台南气田各个区域均存在。也就是说，若产层长期产水，那么产层处的伽马曲线会出现反高现象；若产层产水时间较短，那么产层处的伽马曲线不一定会出现反高现象。因为在注水开发过程中，注入水会冲散并溶解地层中的部分黏土矿物，而砂泥岩储层中的自然放射性主要是由黏土矿物吸附的放射性物质造成的，所以水淹会造成放射系物质流失，导致GR值降低；而另一方面，被注入水冲刷的放射性物质会在流动过程中在某些特定的构造部位或低渗透区域沉积下来，或被某些地层吸附，造成特定部位的放射性离子富集，从而引起GR值升高。水淹后储层孔隙度基本不发生或只发生很小的变化，所以密度和中子孔隙度响应变化不明显，而声波时差曲线还受储层孔隙结构的影响，所以在物性较好的储层，由于泥质和黏土矿物被水冲刷，会有声波时差略有增大的现象。

三、疏松砂岩水淹层测井识别技术应用

交会图是用于表示地层的测井参数或其他参数之间关系的图形，其优点是能将同一井段或同一区块的邻井内所有已知水淹层的参数集中在图中，可清楚地划分储层和水淹层的界线，从而得到水淹层的判别标准，尤其对于岩性、物性相近的地层更为有效。当气层水淹后，由于地层水高矿化度的影响，水淹层的氯含量相对高于未水淹的气层，所以在水淹层段中子数值会有所增高，据此可以划分水淹层段。当矿化水水淹层含气饱和度达30%~40%时，这种地层的中子曲线与纯水层无大的区别，难于区分。所以在解释中子测井资料的时候，还必须考虑产层的储层性质，结合密度资料，气水密度的差异会使得水淹层的密度出现增大的现象，因此中子-密度“镜像交会”的对称形态会变差或消失。这种方法一定程度上可以作为判断气层水淹的参考资料。

四、结论

1.大规模的水淹层识别必须依靠常规测井资料。在特殊测井标定下的常规测井资料水淹层解释，准确率高，经济实用。开展有针对性的组合测井和综合解释,是提高水淹层测井解释水平的必然方向。

2.储层水淹后最直接的变化是混合地层水导电能力和地层饱和度的变化，所以其识别的关键是要找到常规测井曲线上反映储层是否水淹的标志。