水淹层是指由于注水驱油或是边底水推进，油层发生不同程度的水淹，引起储集层物性、电性一系列的变化而形成的储层。
水淹层及水淹层特征
在油田开发工程中，由于注水驱油或是边底水推进，油层都要发生不同程度的水淹，引起储集层物性、电性一系列的变化。主要有以下特征。
1、水淹油层的地质特征
（1）地层含油性及油水分布的变化
在油田注水开发过程中，随着注入水不断驱替地层中的原油，水淹油层的含水饱和度不断增加，剩余油饱和度不断降低，而且它们与水洗程度成比例。
在水洗作用下，油层的粘土和泥质含量下降，粒度中值相对变大，随之也使
束缚水饱和度相应降低。
在注水开发中，随着注入水不断增加，地层中的油水分布也随之发生很大变化。一般来说油层的孔隙性和渗透性都有程度不同的非均质性。
显然，注入水在非均质严重的油层中并非活塞式的推进，而是沿着孔隙度大、渗透性好的部位推进，直到高渗透性地带中大部分油被水驱走时，中、低渗透部分的孔隙中仍保留着相当多的原油。物性好的高孔隙、高渗透性部位早水淹，水洗强度大；低孔隙、低渗透性部位晚水淹，水洗强度小，甚至未被水淹。
这样，在高含水期，原来的好油层变成强水淹层；而较差的油层(包括物性差的油层和薄油层)，则又可能成为“主力油层”。因此，尽管某些油井的产水率很高，但低孔隙性、低渗透性油层、薄油层或厚油层中的低孔隙性、低渗透性部分仍有可观的潜在产能，它们将成为高和特高含水期油田挖潜稳产的主要对象。
在高含水期，水淹油层的油、水分布一般都有按沉积旋回水淹的规律。正韵律油层如河道砂、点砂坝油层，岩性自上而下逐渐由细变粗，注入水先沿底部粗岩性高渗透部位突进，形成大孔道的水窜，造成底部先被水淹，上部晚水淹；底部强水淹、上部弱水淹或未水淹。
在反韵律沉积的三角洲河口砂坝等油层，岩性自上而下逐渐由粗变细，注入水先沿顶部突进，但由于受毛细管力和重力的影响，使注入水推进相对稳定，且注入水波及面积、厚度及驱油效率都较高，水洗强度自上而下由强变弱。
复合韵律油层，属多次沉积旋回叠加而成的互层，沉积厚度大(一般层厚5～20m左右，平均约10m)，层内具有多个岩性夹层。注入水沿沉积单元推进，垂向窜流受到抑制，形成水淹程度极不均匀。岩石颗粒粗、岩性均匀、物性好的层段，水淹强度高；而岩石颗粒细、物性差的层段，注入水波及影响小，水淹程度低。
（2）地层水的矿化度和电阻率变化
油层水淹后，注入水(或边水、底水)与原始地层水相混合。混合
地层水矿化度和电阻率将取决于原始地层水和注入水(或边水、底水)的矿化度以及注入水量。
相对于原始地层水矿化度来说，注入水有淡水、地层水和污水，相应地有淡水型、盐水型和污水型水淹层地层水型水淹油层(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。淡水型水淹层的混合地层水矿化度变化最大。
从电阻率来看，与原始地层水电阻率Rw相比，混合地层水电阻率Rwz也有三种可能：淡水型水淹层，Rwz增高，Rwz>Rw；地层水型水淹层，Rwz近似不变，Rwz≈Rw；污水型水淹层，当污水的矿化度大于、等于、小于原始地层水矿化度时，则有RwzRw三种情况。
因此，同样是污水型水淹，但从电阻率来看，水淹性质却不一样。
（3）孔隙度和渗透率的变化
孔隙度和渗透率是描述储集层岩石结构重要的两个宏观特征参数。由于注入水的冲刷，岩石孔壁上贴附的粘土被剥落，含油砂岩较大孔隙中的粘土被冲散、冲走，沟通孔隙的喉道半径加大，孔隙变得干净、畅通，孔隙半径普遍增大，迂曲度减小，连通性变好，缩短了流体实际渗流途径，岩石孔隙结构系数变小(据河南油田统计，约减少7%～13%)，因而孔渗好的岩石孔隙度，可能有一定程度的增加，而岩石渗透率明显增大。
故在距注水井近、水洗程度高的井中，水淹层的渗透率要比距注水井较远的、水洗程度低的井有明显的增高。
（4）粘土矿物的微观结构变化
岩样经过长期水洗后，岩石表面覆盖的粘土明显减少，岩石颗粒表面与粒间附着的高岭石被溶解，贴附在颗粒表面的高岭石晶形很差(呈叶片状)，绿泥石和伊、蒙混合粘土明显相对减少，而伊利石明显增加。
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。不同的油田，这种作用也不尽相同。而且注入水同粘土矿物的作用，是注入水引起油层物理参数发生变化的重要原因。因此，研究地区注入水同油层粘土矿物的作用，对于研究注入水后油层的物理参数变化和评价水淹层具有十分重要的意义。
（5）岩石润湿性的变化
岩石润湿性是指在岩石-油-水体系中，一种流体在分子力的作用下，自发地驱赶另一种流体的能力。它是油层岩石的基本特性之一，油层岩石表面润湿性在很大程度上控制了油和水在岩石孔隙中的分布状态，并对毛细管压力、相对渗透率曲线以及水驱油的效率都产生影响；当然，对岩石的导电性也产生影响。
油层岩石表面润湿性一般为亲油的。在油层注水开发过程中，由于水冲刷作用，使贴附在岩石颗粒表面的油膜逐渐变薄或脱落，结果就使岩石-油-水三者之间原有的吸附和脱附作用的动态平衡关系遭到破坏，随着注入水的长期大量地冲刷，就使这种动态平衡不断向脱附方向变化，最后导致油层岩石表面润湿性发生变化。这就是油层岩石润湿性变化的过程。
（6）驱油效率的变化
驱油效率主要决定于岩石的孔隙结构、润湿性及注水量。经过长期注水后，油层岩石表面比较干净，孔喉的粘土明显减少，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。
（7）油层水淹后的地层压力与温度的变化
油田投入开发后，油层的压力逐渐降低，到了开发中后期，地层压力的变化更为明显。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，产生高压地层或欠压地层。被测地层压力越是低于原始地层压力，说明油层动用程度越高。被测地层压力高于原始地层压力，说明被测地层与注水层的连通性好，压力已经波及到被测地层，这类地层或是已经水淹或是虽未水淹但是打开后将很快水淹。
另外，注入水冲刷还可使岩石的力学性质发生变化，岩石的机械强度下降。根据资料统计，在砂砾岩井段，水冲刷后的岩心破碎率可高达72%，这也是渗透率增高的一个因素。
长期从地面注入冷水，可使地层温度降低，这在注水井附近更为明显。
2、水淹油层的电性特征
油层水淹后，储层的电阻率、自然电位、声学性质以及核物理性质等物理性质均会发生变化。而且地层性质、注入水的含盐量与注入量不同，这些测井参数的变化规律也不同。研究水淹油层的岩石物理性质变化，对于应用测井资料准确地评价水淹层具有极重要意义。
(1)水淹油层的电阻率“U”型变化
(2)水淹层的自然电位基线偏移
油层水淹时，其SP曲线要发生明显的变化。由于油层内部的非均值性，大多数油层水淹时均具有局部水淹的特点，此时在局部水淹部位上常常发生SP幅度变化和SP基线偏移。其主要原因是当油层被淡水水淹时，被水淹部位的地层水矿化度被淡化，从而引起SP幅度发生变化，SP基线发生偏移。在油田早、中期注水期间，利用SP曲线的这些变化特征，常能较好地判断油层水淹部位。
(3)水淹层的声波时差变化
油层水淹后，常常发生声波时差增大的现象。引起声波时差增大的主要原因有：
在注水开发中，油层中含量较高的蒙脱石等粘土矿物会吸水膨胀，产生蚀变，体积增大，使岩石结构发生变化，总孔隙度增大(有效孔隙度相对减小)；在长期注水开采中，那些呈离散状附着在砂岩颗粒表面或占据粒间孔隙空间的粘土矿物和泥质成分又可能被注入水溶解或冲走，造成储集层孔隙喉道半径增大。
(4)水淹层的自然伽马变化
长期的生产实践发现，油层水淹后，有些油田的GR测井值降低，另一些油田的GR却增高。
水淹层GR测井值降低，是因为注入水水洗油层时，油层中的粘土矿物和泥质成分被注入水溶解和冲走，使粘土和泥质含量降低，因而使GR测井值降低。
微电极视电阻率数值反映岩性的变化，微电位与微梯度的幅度差，反映储层的物性和渗透性。
在常规的钻井条件下(泥浆柱压力大于地层压力)，渗透层由于泥浆的侵入，渗滤而形成泥饼，使良好的渗透层显示为低电阻率和正的大的幅度差(微电位电阻率大于微梯度电阻率)。
水淹层水淹机理实验研究
主要采用岩心实验分析、理论模拟研究及水淹层测井响应特征分析，分析水淹层电阻率特征及饱和度关系的理论关系，确定地层电阻率Rt与地层含水饱和度Sw随注入水电阻率Rwj的变化规律，为水淹层定性和定量解释打下基础。
水淹层定性识别方法
按区块进行水淹层测井响应特征分析，分析测井曲线响应特征、沉积特征、水淹层水淹状况和地层水变化规律之间的关系。一般来说, 油层的水淹程度随着开发时间推移而加重:
油层→弱水淹→中水淹→较强水淹→较强水淹→强水淹→特强水淹, 甚至变成水层。
当然具体判别过程中还要考虑储层的微构造、沉积微相等地质因素的影响及与周围邻井的配置关系来综合判其水淹程度。定性判断水淹级别供测井二次解释参考。
(1) 油层。未被水淹, 或水淹程度相当轻。因此自然电位基线基本不发生偏移, 其异常幅度较大, 电阻率值较大, 感应电导率直小且平滑, 微电极幅度差大。
(2) 弱水淹层。弱水淹层的自然电位基线的负向偏移出现的概率最大, 且偏移量也较小, 自然电位负异常幅度减小, 电阻率减小。反映在感应电导率曲线上数值有所增大, 厚层砂岩的感应曲线形态由平滑向圆滑过渡, 而薄层砂岩则可能出现圆峰微电极幅度差有所减小。
(3) 中水淹层。中水淹期自然电位异常比弱水淹期小, 电阻率减小, 尖峰明显, 感应电导率数值增大, 锯齿化明显, 微电极幅度差减小。
(4) 较强水淹层。自然电位基线向负向偏移较大, 同时其异常幅度减小, 与油层相比, 电阻率明显降低, 感应电导率数值增大, 形态变尖, 微电极幅度差减小。
(5) 强水淹层。自然电位基线偏移幅度较大, 偶尔出现正向偏移, 同时, 自然电位的幅度减小, 电阻率数值更小, 呈尖峰状, 微电极幅度差减小明显。
(6) 特强水淹层。含水率fw≤90%的为特强水淹层, 此时由于水淹程度较强, 自然电位基线偏移量有所减小, 自然电位异常幅度明显减少。
水淹层储层参数定量评价
1）剩余油饱和度
主要采用由
阿尔奇公式以及由阿尔奇公式衍生的以电阻率为基础的各种公式， 以取心井为基础，物理实验与理论分析相结合研究各区块剩余油饱和度与岩性、物性及电性之间的关系，研究影响饱和度计算的因素和测井响应特征，通过各公式应用效果的对比分析，确定适合各区块的剩余油饱和度计算模型。
2）束缚水饱和度
以压汞及相渗检测数据为基础，利用常规测井资料，在
相关性分析基础上，采用不同的参数（粒度、密度、中子和伽马等）建立束缚水饱和度模型 。 如果有核磁共振测井资料，则利用核磁共振测井资料T2截止值和T2谱分布确定
束缚水饱和度。同时考察依此数据为基础，建立常规测井资料建立束缚水饱和度模型 。
采用检测数据和不同测井参数之间相关分析和多元参数回归的方法，建立残余油饱和度模型。
采用按区块进行水淹层测井响应特征、沉积特征、水淹层水淹状况和地层水变化规律之间关系分析。充分考虑注水不同阶段、不同沉积单元的测井响应特征及变化规律，在定性解释的基础上，确定水淹层地层水电阻率。