经过几十年的勘探开发，埕岛油田Ng组油层早已进入到注水开发阶段。由于不同区域（构造）的开发时间及注水时间差别较大，导致各个区域油层水淹程度不同，造成水淹层现场解释困难。由于海上钻井施工、作业的特殊性和紧迫性，所以要求测井资料现场解释工作必须快速、准确，及时为钻井施工、作业及油田开发提供最大的帮助。因此有必要对海上水淹层测井曲线的显示特征进行分析研究，对水淹层做出正确的解释与评价，以寻找剩余油富集区，为油田的开发及二次采油提供服务与帮助。

1 自然电位产生的机理及影响因素

自然电位测井是砂泥岩地层一种常见而又非常重要的测井方法。在井筒内由于泥浆滤液和地层水含盐量不同，结果在井壁附近产生电化学过程，形成自然电动势。在泥岩层形成扩散吸附电动势，而在砂岩层形成扩散电动势。在井内便形成自然电位，产生自然电流^[1]。自然电位测井可用于判断渗透性地层、划分储层厚度、计算地层泥质含量及确定地层水电阻率等。尽管自然电位测井曲线的用途较为广泛，但是影响自然电位相对幅度大小的因素很多。如：泥浆滤液电阻率和地层水电阻率的比值、岩性（泥质含量）、地层温度、地层厚度、井眼大小、地层电阻率（包括侵入带电阻率）及过滤电位等诸多因素。但是影响储集层自然电位相对幅度大小的主要因素仍然是储集层的渗透性（即泥质含量）及泥浆滤液电阻率与地层水电阻率的比值。

2 海上油田水淹层自然电位曲线显示特征

埕岛油田Ng组地层埋藏浅、岩性纯，多为粉砂岩、细砂岩。影响储集层自然电位相对幅度大小的主要因素是储集层地层水电阻率与泥浆滤液电阻率的比值。由于Ng组地层水矿化度较低，海上油田均采用海水泥浆钻井，所以储集层自然电位呈正异常且异常幅度较大。因此，自然电位曲线的形态及相对幅度大小在一定程度上能够反映储集层地层水电阻率的变化，亦可用于油层水淹的判别。

2.1 自然电位泥岩基线偏移法

在井筒内由于泥浆滤液矿化度和地层水矿化度不同，在泥岩处形成扩散吸附电动势。对于原状地层，泥岩处产生的自然电位为^[1-4]：

(1)

式中：sp —砂岩附近处泥岩的自然电位；

k_da —扩散吸附电位系数；

Rw —地层水电阻率；

Rmf—泥浆滤液电阻率。

对于水淹程度较强油层附近处的泥岩或长期注水井段的泥岩，其地层水矿化度也会发生较大变化。砂泥岩之间除了常规意义上的阳离子交换外，还可能存在缓慢的离子扩散，尤其是埋藏较浅的欠压实地层。特别是当注入水矿化度和地层水矿化度差别较大时，阳离子交换能力会大大增强，使泥岩段的地层水矿化度发生较大的变化。油层水淹后，储集层上下泥岩产生的自然电位为^{[2, 5]}：

(2)

式中：sp₁ —水淹后泥岩的自然电位；

Rw₁ —地层水混合液电阻率。

(3)

式中：△ sp—油层水淹后泥岩自然电位的偏移量。

（1）当△ sp > 0时，Rw₁ ﹤Rw，则油层咸水水淹（海上油田均为咸水水淹）；

（2）当△ sp=0时，Rw₁=Rw，则油层水淹初期或油层未水淹。

在注入水水质相同的情况下，油层水淹后，储集层上下泥岩自然电位基线是否偏移及偏移量幅度的大小取决于油层水淹时间的长短，而不是取决于油层水淹的强弱程度。对于海上井，自然电位泥岩基线向自然电位数值增大方向偏移。

2.2 储层自然电位相对幅度减小法

同样由于井筒内泥浆滤液矿化度和地层水矿化度不同，在砂岩处形成扩散电动势。对于原状地层，储层产生的自然电位相对幅度为^{[1, 2, 4]}：

(4)

式中：sp —储层自然电位相对幅度；

k_d —扩散电位系数。

对于水淹初期的油层，尽管泥岩段的地层水矿化度没有发生变化或变化较小，泥岩自然电位基线没有偏移或偏移较少，但是储层地层水矿化度却可能发生较大变化，油层仍然可能强水淹。油层水淹后，储集层产生的自然电位相对幅度为：

(5)

式中：sp₁ —水淹后储集层自然电位相对幅度。

(6)

式中：△ sp —油层水淹后储层自然电位相对幅度的变化量。

（1）当△ sp ﹤ 0时，Rw₁ ﹤ Rw，则油层咸水水淹（海上油田均为咸水水淹）；

（2）当△ sp=0时，Rw₁=Rw，则油层污水回注水淹或油层未水淹。

在注入水水质相同的情况下，油层水淹后，储集层自然电位相对幅度变化的大小，不仅取决于油层水淹时间的长短，而且还取决于油层水淹的强弱程度。

对于海上井，由于钻井采用海水泥浆，注入水为海水。如果油层水淹，水淹后地层水电阻率与泥浆滤液电阻率之间的差别将会大大减小，储层自然电位的相对幅度也会随之减小。

2.3 砂岩自然电位形态异常法

对于岩性均匀的无韵律储层，油层可能均匀水淹，储层自然电位的相对幅度会减小。储层上下泥岩自然电位基线都可能发生偏移。但是对于岩石粒径变化较大、非均质严重的韵律地层，由于岩石的非均质性及地层含油的非均匀性，必然导致油层水淹的非均匀性，从而引起油层水淹后自然电位曲线形态的异常变化，例如：泥岩自然电位基线出现上台阶或下台阶；储层自然电位与自然伽马或三孔隙度曲线的相关性变差。自然电位显示的储层厚度甚至会变薄。

3 海上油田水淹层电阻率曲线显示特征

由于海水的电阻率远小于原状地层水电阻率，因此油层一旦水淹，其电阻率都会有所降低。如果水淹程度较强，油层电阻率就会大大降低。电阻率降低的多少与油层水淹的强弱程度有关。由于储层的产液性质不仅与储层的含油饱和度还与流体的相渗透率及流体黏度有关，因此，油层可能弱水淹，但出水却较多，特别是原油黏度较大时。尽管水淹后油层的电阻率有所降低，但是电阻率的高低并不能说明油层是否水淹。对于给定的地层，电阻率的高低不仅与油层是否水淹有关，而且还与地层的原状含油饱和度有关。因此，利用电阻率曲线判断油层是否水淹及水淹的强弱程度必须结合自然电位曲线的显示特征。

4 海上油田水淹层三孔隙度曲线显示特征

油层水淹后，由于大量注入水的注入，会引起储层泥质的重新分布或者储层泥质含量的变化，特别是埋藏较浅的未胶结地层。这可能会引起地层孔隙度的变化，从而引起声波测井曲线的变化。大量的研究结果表明：油层水淹后，地层孔隙度会有所增大。注入水的注入，在径向上可能形成较大的孔隙通道，也会造成声波测井数值增大或出现周波跳跃。

5 海上油田水淹层解释应用效果

应用上述方法对埕岛油田海上100多口井水淹层进行了现场快速解释，使海上油田水淹层现场解释准确率有了较大的提高，解释准确率达到95%。

图 1是两口井的测井曲线图。图的上部为CBX11H-6井，与它处油层相比，1号层的底部及2、3号层自然电位相对幅度明显减小，表明油层水淹。此外，2号和3号层自然电位相对幅度减小的原因还有储层厚度较小或泥质较重。而1号层自然电位相对幅度减小则是水淹造成的，该层底部自然电位相对幅度几乎为零，使自然电位的储层下界面上移、自然电位曲线与三孔隙测井曲线的相关性变差，表明该层底部水淹程度较强。2008年对该井1+2+3号层部分井段射孔求产，日产：液81.7 t，油74.2 t，含水9%，次日含水17.5%，但很快含水上升为73.3%。图的下部为CBX1HB-6井，1号层顶部自然电位相对幅度明显减小，使自然电位的储层上界面下移、自然电位曲线与三孔隙测井曲线的相关性变差，表明该层顶部水淹程度较强。尽管该层底部电阻率相对较低，但水淹程度较弱。

图 2是CBX22G-6井的测井曲线图。与2号水层相比，1号层自然电位相对幅度明显减小。底部泥岩自然电位基线发生偏移，且电阻率比水层还低，表明油层水淹，且水淹程度较强。

图 3是CBX22E-9井的测井曲线图。1、2号层自然电位相对幅度较小，而3号层的自然电位则呈“凹”形，表明1、2、3号层均水淹。2009年对该井的1、2及3号层的部分井段射孔求产，日产：液75.2 t，油20.1 t，含水73.3%。

图 4是CBX11NC-4井的测井曲线图。2、3号层自然电位相对幅度较1号层明显减小，同时声波曲线出现周波跳跃，表明2、3号层水淹，且水淹程度较强。

6 结论

（1）由于海水的电阻率远小于原状地层水电阻率，因此油层一旦水淹，就会引起自然电位的异常变化。利用自然电位的变化可以判断油层是否水淹。

（2）油层一旦水淹，其电阻率都会有所降低。如果水淹程度较强，油层电阻率就会大大降低。如果地层的电阻率比水层的电阻率还要低，那末油层肯定水淹，而且水淹程度较强。