１８ 开发应用
花土沟油田水淹层评价研究
任强燕
（青海油田采油三厂开发室，青海花土沟８１６４００）
摘要：花土沟油田具有断层发育、注采关系复杂，舍油井段长、层问干扰严重，储层平面非均质性较强的特点。随着油田
精细注水开发工作的深入，油田地下油水分布特征变的错综复杂，综合含水上升过快，局部区块暴性水淹的问题越来越突出，
次主力层较难动用等问题和矛盾，导致油田水驱效果变差，使油田的生产局面较为被动。因此，水淹层的识别及评价研究，
对花土沟油田下步措施挖潜、调整和完善开发方案具有较强的指导意义。
关键词：花土沟油田；非均质性；水淹；水驱效果差
Ｄ０ｌ：１０．３９６９／ｊ．ｉ ＳＳｎ．１６７１－６３９６．２０１３．１０．００８
１ 引言
花土沟油田采用注水开发方式，目前综合含水已达到
６２％，由于层间和平面上的非均质，在注水开发过程中引起
注入水在纵向和平面上沿着高渗透层发生突进和舌进现象，
使采油井过早见水，见水后含水上升速度过快。由于高含水
期与中低含水期的开发规律不同，在注水开发后期，随着注
入水的长期冲刷，储层参数发生改变，随着水驱采出的水量 越来越多，各层水淹不均匀，高渗层严重水淹。 ２水淹层基本特征
２．１油层水淹后物理性质的变化
在注水开发中，油层的物理性质将发生一系列的变化，
特别是强水洗地带，地层的含油性及油水分布、地层水矿化
度和电阻率、粘土矿物微观结构、孔隙度、渗透率、润湿性、
驱油效率、地层压力、温度、放射性等均会发生明显变化，
而且这些变化同油层物理性质、注入水性质和注入量等有
关。不同注水时间，这些变化也是不同的，因而导致地质情
况更加复杂多变。
２．１．１地层含油性及油水分布的变化
根据水驱油岩心实验和试油资料统计分析表明，油层弱
水淹时含油饱和度ｓ０下降约１０％；油层中等水淹时Ｓｏ下降
约２０％－－３０％；油层强度水淹时Ｓｏ下降３０％以上。注入水
首先将大孔隙中的油以较快速度沿着渗透性好的地带推进，
直到高渗透性地带大孔隙中的大部分油被水驱走时，低渗透
性地层或厚油层中仍保留着相当多的原油，因此成为高、特
高含水期油田挖潜稳产的主要对象。
２．１．２地层水矿化度和电阻率变化 油层水淹后，注入水与原始地层水相混合，混合地层水
矿化度（Ｐｗｔ）和电阻率（Ｒｗｚ）的大小将取于原始地层水
和注入水的矿化度以及注入水量。地层水型水淹层（如边水、
底水水淹油层）中，混合地层水矿化度变化不大。污水型水
淹层混合地层水矿化度有一定的变化，其大小视注入水的污
水矿化度及注入量而变。淡水型水淹层地层水的矿化度迅速
下降，直至与注入水的淡水很接近。
从电阻率来看，与原始地层水电阻率Ｒ相比，混合地层
水电阻率Ｒｗｚ有两种可能：淡水型水淹层，Ｒｗｚ增高明显，
Ｒｗｚ＞Ｒｗ．污水型水淹层，Ｒｗｚ近似不变，Ｒｗｚ￣Ｒｗ。由于 花土沟油田的原始地层水矿化度高，因此污水层矿化度小于
原始地层水矿化度，即Ｒｗｚ＞Ｒｗ，但电阻率的差别明显小于
淡水型水淹。
２．１．３粘土矿物的微观结构变化
注入水同油层中粘土矿物的作用很复杂，它同注入水性
质、粘土矿物的性质、分布状态及含量等有关。一般地讲，
弱水洗区，以粘土受注入水的浸泡发生膨胀，孔径堵塞孔道
为主；强水洗区，以粘土被水冲洗，泥质含量降低，孔吼增
大为主。
２．１．４孔隙度和渗透率的变化
水淹层岩石孔隙度和渗透率的变化与水洗程度有关：弱
水洗区，以粘土受注入水的浸泡发生膨胀，孔径堵塞孔道为
主，因此，孔隙度和渗透率都会降低；强水洗区，以粘土被
水冲洗，泥质含量降低，孔吼增大为主，孔隙度和渗透率都
将升高。
２．１．５岩石润湿性的变化
在注水开发过程中，油、水、岩石三者之间原有的吸附
和脱附作用的动态平衡遭到破坏，岩石表面的润湿性会发生
变化。大量研究表明，当含水饱和度大于６０％时，岩石的润
湿性将全部转化为亲水性。
２．１．６驱油效率的变化 驱油效率主要决定于岩石的孔隙结构和润湿性及注水
量。经过长期注水后，油层岩石表面比较干净，孔吼的粘土
明显减少，大孔隙比例增多，孔隙连通性变好，渗透率增高， 岩石润湿性转化为亲水性。因而，注入水的驱油效率也随之
增大。 ２．１．７油层水淹后地层压力的变化
在注水开发过程中，由于各层段产出量和注水量不同，
造成各层段地层压力明显不同于原始地层压力，并产生不同
的差异，整体来说，水淹层的压力小于原始地层压力。
２．２水淹层测井曲线特征 在油田注水开发过程中，有４个方面的变化明显影响着
测井资料对水淹层的解释和评价。一是随着油层的不断开
采，油层中含油饱和度逐渐降低，而含水饱和度相应增加，
造成深、中探测电阻率曲线数值的变小：二是随着注水量的
不断增加，地层矿化度发生变化；三是随着注水量的不断增 中国西部科技２０１３年１０月第１２卷第１０期总第２９１期 １９
加，水对岩石不断产生冲洗作用，使岩石的物理、化学性质
发生变化；四是多层砂岩油藏储层压力的不均衡变化，造成
单井纵向上压力系数差异大。这些变化大部分在测井资料上
有所反映，主要体现在水淹层的电阻率、自然电位、声波时
差、密度、中子伽马、碳氧比和ＲＦＴ测试资料等方面。
２．２．１电阻率曲线的变化
随着油田的注水开发，地层孔隙中水的含量及矿化度都
在不断地发生变化，水驱油层的电阻率与含水饱和度之间存
在着复杂的变化关系，这种变化同时还与注水矿化度有关。
油层发生水淹后，电阻率低于围岩电阻率。
２．２．２自然电位曲线的变化 油层水淹后，在自然电位曲线上出现的一系列变化是定
性判别水淹层的重要依据。主要有如下几个方面：
自然电位基线发生偏移。这是由于岩性、物性的不均匀，
造成层内水淹程度不均匀，使得自然电位基线发生偏移，如
果储层底部水淹强则底部的泥岩基线发生偏移，储层顶部水
淹强则顶部的泥岩基线发生偏移。
自然电位幅度的反向变化。花土沟油田储层处的自然电
位幅度一般为负异常，如果淡水水淹，可利用储层处出现正
异常来定性判别水淹层的存在，这是因为注淡水时使得地层
混合液的矿化度低于泥浆滤液矿化度所致，这一变化特征在
花土沟油田比较少。
电位幅度明显偏大。由于过滤电位与扩散吸附电位的电 动势同向，在地层压力明显偏低时过滤电位的影响比较明
显，使水淹层的自然电位幅度明显大于油层的幅度。
２．２．３孔隙度曲线的变化
由于注水开发使得储层不断受到冲刷，并在一定程度上
改造了储层孔隙结构，其结果是水淹后物性好的储层的孔隙
度、渗透率有偏大趋势。在密度、声波时差曲线上反映孔隙
度数值偏大，补偿中子孔隙度曲线反映微弱，而岩性、物性
较差的层数值基本不变。
２．２．４水淹层压力系数的变化
在油田的开发过程中，如果没有注入水的补充，油藏的
压力是会逐渐降低的。但由于砂体岩性的变化、封闭断层的
存在、注采井网的不完善等各种因素的共同制约，使得纵向
上各层的压力系数有差异。一般来说，水淹层的压力系数明
显要低于原始油层的压力系数，油层的压力系数除少数得不
到能量补充外多数接近原始值。 ３水淹层解释方法研究
随着油田的不断开发和水淹程度的不断加深，水淹层的
测井解释难度也是越来越大。由于油层水淹受多种的因素的
共同影响，仅依据电阻率或含油饱和度的变化来定量判别水
淹层已是不可能的了。随着测井解释技术的发展，已形成了
求解剩余油油饱和度的多种水淹层测井解释新技术。由于各
地区地质情况和水淹特征不同，使得水淹层测井响应特征更
是复杂多变，需要按地区实际情况，在地质条件约束下，根
据水淹特征和水淹规律，找出适合于研究区域的测井解释方
法，目前花土沟油田主要应用ＰＮＮ测井寻找水淹层。
花土沟油田ＰＮＮ水淹层识别研究及应用。
３．１自然伽马指数与ＰＮＮ俘获截面交会法 通过分析可知，花土沟油田储层有较高的泥质含量，因
此我们采用直观的图版法，采用指示泥质含量的自然伽马与
ＰＮＮ俘获截面做交会图（见图１），我们可以清晰的区分油
水层。
… ＰＮＮ测井储层俘获。 我面与ＡＧＲ交会图
●常规油层 低疆油层 ●低阻油层－＿ ０．１ ・．． ■油水层 ０．０８ Ｉ【）水层 ｒ＿ 一 Ｌ工，置 置０・０６ 油水 屡● 、 司 － ● 一 ＿ ： ０．０４ 常规 ．－Ｊ
．量一 ■ ０．０２ ＇ 。 。 Ｉ ｏ Ｐ ｎｌ ｏ ｕ 一 １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ＰＮＮ测井储层俘获截面（ｃ．ｕ．） 图１花土沟油田ＰＮＮ俘获截面与自然伽马指数交会 ３．２电阻率增大值法
电阻率指数表示储层因含油引起地层电阻率Ｒｔ比纯水
层电阻率Ｒ０增大的倍数，用Ｉ表示，它是含油饱和度的函
数。即含油饱和度越高，电阻率增大指数越大，反之含水饱
和度越高，电阻率增大指数越小（见图２）。
ＰＮＮ测井储层俘获截面与电阻率增大指数交会图 ｌｂ － ｆＯ水层 ． ｌ４ １一油水层．
Ｈ ｌ２ ● ● Ｊ・低阻油层 １０ Ｉ● 日 翌詈 －Ｋ ８ ｅ ・ 雪 －●● 一一
一．Ｉ＿．一 ２ Ｉ ｉ ’ ０ ｕ １０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ＰＮＮ测井储层俘获截面（Ｃ．ｕ．） 图２花土沟油田ＰＮＮ俘获截面与电阻率增大指数交会 根据图版，我们得出花土沟油田Ｉ值的判别标准为：当
１＞３时，为纯油层；当１．５＜１＜３时，为油水同层；当Ｉ＜１．５时，
为水层。
３．３地层俘获截面减小值法
不同条件下形成的油水层其俘获截面值会有一定的差
异。通过对花土沟油田各储层段俘获截面值分析，我们做出
如下地层俘获截面减小系数图版（见图３）。
ＰＮＮ测井储层俘获截面减小系数与俘获截面交会图 Ｊ ｒ ） Ｏ水层
｝耳３０ ■油水层 一 辍 ・常规油层 ．＿一（ ’
一２５ ・低阻油层
皿 １．． ，’
颦 ２０ ．－．一 量１５
ｌＵ ０．６ ０．７ ０．８ ０．９ １ １．１ ｌ＿２ １．３ ＰＮＮ测井储层俘获截面减小系数
图３花土沟油田ＰＮＮ俘获截面减小系数与储层含油性关系