摘要：油层发生盐水水淹后，水淹层电阻率明显下降，如何准确判断水淹级别成为评价水淹层的关键。利用变倍数物质平衡理论模型反演可得到饱含油和饱含水状态下地层电阻率，研究区水淹层的电阻率测井值介于饱含油地层电阻率和饱含水地层电阻率之间，且水淹程度越低，地层电阻率越接近饱含油地层电阻率；反之，则越接近饱含水地层电阻率。利用相对于饱含油地层电阻率和相对于饱含水地层电阻率的变化率建立了水淹层精细解释图版和水淹级别定量划分标准，实际应用表明，涠洲油田盐水水淹层的解释精度达到88.8%，电阻率反演技术为盐水水淹层测井评价奠定了基础。
关键词：中国南海；涠洲油田；盐水水淹层；水淹级别；变倍数物质平衡理论模型；电阻率反演；电阻率变化率
水淹层的解释和评价及水淹级别的划分标准，一直是油田开发生产中的技术难题[1-3]。中国南海西部海域涠洲油田采用注海水开发方式，油层发生盐水水淹后，地层混合液矿化度随着水淹程度的增加而增大[4-5]，水淹后地层电阻率下降异常明显。实际生产过程中发现，随着水淹程度增加，地层电阻率不断降低。虽然储集层电阻率降低并不全是由水淹引起的，还受岩性、物性等因素影响，但研究区水淹层的电阻率始终小于饱含油地层电阻率而大于饱含水地层电阻率。本文运用变倍数物质平衡理论模型[6-7]反演得到饱含水地层电阻率和饱含油地层电阻率，并将实测的地层电阻率与反演得到的饱含油及饱含水地层电阻率进行对比分析，建立了盐水水淹层精细解释图版，得到一种能够快速、直观、准确识别水淹层的新方法，为盐水水淹层识别及定量评价奠定了基础。
1 求取地层电阻率
原始油层的孔隙空间中饱含束缚水和油气，储集层的导电性主要取决于束缚水。随着注水开发进程的不断深入，注入水与原生地层水混合形成地层混合液。因此，油层水淹后，储集层的混合液导电性可以由注入水和原生地层水的并联导电方程来表示[8-10]。在地层混合液并联导电模型的基础上，采用迭代逼近求解方法可以得到精度较高的地层混合液电阻率和地层含水饱和度[11-13]。
研究基于变倍数物质平衡理论模型[6-7]，采用迭代求解方法，得到饱含油地层电阻率和饱含水地层电阻率。若不考虑流体和岩石骨架的弹性变化影响，可认为注入水是地层流体产出的直接原因，且假设注入水与原生地层水间进行了充分的混合和离子交换。根据流体并联导电原理，得到变倍数物质平衡理论模型：
由于研究区泥质夹层非常发育，因此采用层状泥质砂岩并联导电模型[14]就可以求得饱含油地层电阻率和饱含水地层电阻率，其数学表达式如下：
2 用电阻率变化率评价水淹层
2.1 用电阻率变化率定性识别水淹层
研究区水淹类型是盐水水淹，油层水淹后地层电阻率随着地层含水饱和度的增加而单调递减。但是水淹层电阻率是储集层岩性、物性、含油气性以及地层混合液电阻率等的综合反映，仅凭借电阻率值大小和曲线形态，难以准确地识别水淹层和划分水淹级别。研究表明，可以通过电阻率变化率来识别水淹层[15-16]，因此，定义实测地层电阻率相对于饱含油地层电阻率的变化率和相对于饱含水地层电阻率的变化率，其表达式分别定义为
在盐水水淹区域，由（3）式可知，相对于饱含油地层电阻率的变化率在油层应该接近于0，而随着储集层水淹程度的增强，其值会明显增大，但始终小于1.由（4）式可知，相对于饱含水地层电阻率的变化率在水层应该接近于0，而随着储集层水淹程度的增强，其值越小。
2.2 用电阻率变化率定量划分水淹级别
实测地层电阻率相对于饱含油地层电阻率的变化率和相对于饱含水地层电阻率的变化率是水淹层响应敏感的参数，为此制作相对于饱含油地层电阻率与相对于饱含水地层电阻率的变化率的交会图（图1），能够精确定量划分水淹级别，其中有个别点识别错误是因为该层的相对于饱含油地层电阻率和相对于饱含水地层电阻率的变化率值接近水淹级别的临界值，此时结合定量计算的产水率进行综合判断，可以提高解释精度。
根据相对于饱含油地层电阻率的变化率和相对于饱含水地层电阻率的变化率交会图（图1），可以将水淹级别分为5类，水淹级别定量划分标准见表1.
3 实例应用
图2是研究区B7井地层电阻率反演技术识别水淹层的成果，在解释层段顶部2 570.0—2 574.6 m井段和底部2 587.1—2 598.0 m井段，实测地层电阻率曲线和饱含油地层电阻率曲线重合，实测地层电阻率相对于饱含油地层电阻率的变化率值基本都等于0，相对于饱含水地层电阻率的变化率值远远大于0；而水淹级别定量评价参数值基本都等于1，因此，综合判定2 570.0—2 574.6 m井段和2 587.1—2 598.0 m井段为油层，此解释结论与实际试油结论完全吻合。2 575.0—2 587.0 m井段实测地层电阻率曲线位于饱含水地层电阻率和饱含油地层电阻率2条曲线之间，实测地层电阻率相对于饱含油地层电阻率的变化率值大于0，且较2 570.0—2 574.6 m井段和2 587.1—2 598.0 m井段增大，而相对于饱含水地层电阻率的变化率值较2 570.0—2 574.6 m井段和2 587.1—2 598.0 m井段减小，但其值始终大于0，水淹级别定量评价参数值都等于3，因此，综合判定2 575.0—2 587.0 m井段为中水淹层，此结论与产水率为57.8%的结论完全吻合。
图1 研究区实测地层电阻率相对于饱含油地层电阻率的变化率与相对于饱含水地层电阻率的变化率交会图
表1 研究区水淹级别定量划分标准
应用研究成果对研究区所有生产井和评价井进行了水淹层识别，并统计了有试油结论的12口井的测井解释结论。18个水淹层解释结论中仅有A4井和A11井的2个水淹层解释结果与实际水淹级别不相符，解释精度达到88.8%，实际应用效果良好。
4 结论
（1）以变倍数物质平衡理论模型反演得到的饱含水地层电阻率和饱含油地层电阻率分别作为下限值和上限值，将盐水水淹层实测地层电阻率与二者进行比较，就能够实现水淹层的快速直观识别。
（2）利用变倍数物质平衡理论模型反演的相对于饱含油和饱含水地层电阻率的变化率建立了水淹层精细解释图版和水淹级别定量划分标准，为盐水水淹层测井评价奠定了基础。
符号注释
a——岩性系数，常数；
Csh——泥质含量，f；
Fw——产水率，f；
m——孔隙胶结指数，常数；
n——饱和度指数，常数；
Rsh——泥岩电阻率，Ω·m；
Rt——地层电阻率，Ω·m；
Rto，Rtw——分别为饱含油和饱含水地层电阻率，Ω·m；
Rw——当前的地层水电阻率，Ω·m；
Rwi——原生地层水电阻率，Ω·m；
Rwj——注入水电阻率，Ω·m；
Rwz——地层混合液电阻率，Ω·m；
Sw——变倍数物质平衡理论模型计算的含水饱和度，f；
Sws——束缚水饱和度，f；
ΔRt1——相对于饱含油地层的电阻率变化率，f；
ΔRt2——相对于饱含水地层的电阻率变化率，f；
ϕ——孔隙度，f.
