泥浆侵入数值模拟及校正方法研究
A Study Based on Numerical Simulation for Resistivity Correction in Mud-invasion Reservoir
泥浆侵入问题存在于油气田勘探与开发过程中,它不仅会污染储层、降低产能,而且会造成储集层的测井响应特征出现失真,导致油水层的误判。国内外专家学者很早就意识到侵入校正的重要性并为此展开了大量工作,成效显著但尚不完善,评定污染储层的各项参数依旧是一个难点。文章以有限元基本理论为基础,从侧向电阻率的正演数值模拟出发,结合吉林油田的实际生产问题开展了相关研究。(1)油田基本认识伊通盆地是发育于郯庐断裂带东北段上的新生代走滑一伸展型断陷盆地,是吉林油田的主要增储上产区块。该区块泥浆侵入储集层严重,油、气、水层的测井响应特征复杂,电阻率对比度低。地层原始矿化度6000ppm左右,从泥浆滤液角度而言,该地区既出现淡水泥浆侵入,也存在盐水泥浆侵入。(2)泥浆侵入机理研究详细分析了握浆侵入机理及泥浆侵入储集层过程、钻井时井内流体的流失过程、侵入带流体的驱替作用和分布剖面、侵入泥浆的垂向活动以及完井后侵入带的消失现象。获得了以下认识：井眼形成的瞬间,泥浆和泥浆滤液开始向孔隙性地层渗透,期间经历了未形成泥饼时的瞬时失水过程；泥饼形成后的动失水过程；钻进若干时间后,起下钻过程中停止泥浆循环的静失水过程以及动失水和静失水过程交替出现的过程；最终泥饼将保持一定的厚度,累积失水量达到一定数值,形成动态平衡过程。泥浆侵入含油气储集层的过程类似于油藏注水开发中的水驱油过程,但二者又有不同。侵入作用将会改变储集层电阻率的径向特征,同时在井壁处形成环状的泥饼,使地层沿径向形成了冲洗带、侵入带和原始地层带。泥浆侵入储层的过程可分为喷射、滤失和动平衡等过程。测井过程一般处于泥浆滤液侵入的静滤失阶段。泥浆滤液与地层流体主要产生3个物理过程：驱替、混合、扩散。侵入带孔隙中流体的驱替作用和分布规律依赖于泥浆类型、地层流体的性质、地层孔隙度结构及颗粒的润湿性等。下套管和固井之后,井筒内静水压力随即消失,泥浆的径向侵入作用完全停止。(3)泥浆侵入的影响因素分析结合伊通盆地实际情况详细分析了泥浆侵入的影响因素。包括泥饼孔隙度、泥饼渗透率、泥浆柱压力以及储层泥浆浸泡时间、流体性质、地层孔隙度、渗透率等因素的影响。获得了以下认识：泥浆侵入程度取决于钻井泥浆柱压力与原始地层压力之间正压差(△p)、泥浆特性、地层特性、油水相渗透率、不同矿化度水的扩散与对流、浸泡时间等因素,其中最重要的是△p和地层物性特征。泥浆柱压力越大侵入压差也越大,当目的层条件不变时,侵入压差增大,其侵入深度也增大。如果侵入压差作用外边界相同,则可以知道气层侵入最深,油层次之,水层最浅。当泥饼渗透率成为决定泥浆滤液侵入主要因素时,地层孔隙度愈大,泥浆滤液侵入深度愈小,反之亦然。当地层孔隙度渗透率特性成为决定泥浆滤液侵入地层主要因素时,地层孔渗性能愈好,由泥饼渗滤过来的滤液进入地层愈多,则侵入深度愈深。(4)泥浆侵入下电阻率数值模拟从电法测井的基本原理出发,结合有限元思想完成了泥浆侵入地层过程中的电阻率正演数值模拟工作。取得如下成果：计算的深、浅双侧向电极系系数与厂家给定电极系系数基本相等,误差控制在1%以内。制作的深、浅双侧向电阻率井眼校正图版与电法测井(张庚骥)中校正图版对比基本重合。采用对井眼以及侵入同时校正的方法,解决了常规校正中将井眼校正与侵入校正分开处理时电流聚焦程度变化的问题,在此基础上完成的不同井径、不同泥浆、不同侵入条件下深、浅双侧向视电阻率的数值模拟及校正图版更符合测井实际情况。(5)泥浆侵入下的电阻率校正研究形成了伊通盆地的泥浆侵入校正方法：尝试了利用侧向电极系系数求取地层真电阻率及侵入半径的方法。研究了利用感应测井电阻率求取地层真电阻率及侵入半径的方法。提出了基于阶梯剖面的等效侵入模型评价地层真电阻率方法,利用最优化逼近动态侵入,使阶梯剖面与地层实际情况有机结合,与常规校正图版的阶梯剖面模型相比,在利用双侧向测井资料评价地层真电阻率的过程中有更好的实际应用效果。
- 作者：
- 徐文远
- 学位授予单位：
- 长江大学
- 专业名称：
- 地球探测与信息技术
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 张占松
- 中图分类号：
- P618.13；P634
- 关键词：
- 泥浆侵入；侵入机理；数值模拟；电阻率校正
- Mud invasion；invasion mechanism；numerical simulation；resistivity correction