王集油田低阻油層成因分析

田 新，申輝林，李鐵柱，王勝?gòu)?qiáng)，馮培亮

（1.中國(guó)石油大學(xué) 地球資源與信息學(xué)院，山東青島 266555；2.長(zhǎng)城鉆探測(cè)井公司，遼寧盤錦 124010；3.中國(guó)石化勝利油田測(cè)井公司，山東東營(yíng) 257096）

0 前言

低阻油層一直是測(cè)井解釋評(píng)價(jià)中的難點(diǎn)，很多學(xué)者總結(jié)了一些解釋經(jīng)驗(yàn)和低阻成因，但由于低阻油層成因復(fù)雜，不同的油田解釋方法和低阻成因也有差別［1～15］。針對(duì)王集油田低阻油層解釋符合率偏低的狀況，有必要對(duì)王集油田低阻油層成因進(jìn)行深入分析和研究，準(zhǔn)確識(shí)別低阻油層對(duì)于提高油田的產(chǎn)量具有重要的意義。作者在本文中，主要對(duì)低阻油層的機(jī)理進(jìn)行了概括，分析了王集油田的低阻油層成因，并確定了王集油田低阻油層解釋方法。

1 低阻油層機(jī)理概述

作者從導(dǎo)電因素著手，總結(jié)低阻成因，主要為水的體積和礦化度的變化，水依附的導(dǎo)電通道的變化，以及其它方式的導(dǎo)電導(dǎo)致的油層低阻。

1.1 水的體積及其礦化度的變化

（1）水的絕對(duì)體積大（高含束縛水）。受沉積環(huán)境和沉積旋回的控制，巖石細(xì)粒成份增多和粘土礦物充填與富集，泥質(zhì)含量高，導(dǎo)致了地層微孔隙發(fā)育，束縛水含量較高，即水的絕對(duì)體積較大。在水的體積和高礦化度地層水的綜合作用下，造成電阻率極低。此類低阻層，綜合表現(xiàn)為巖性細(xì)、泥質(zhì)含量高。

（2）水的相對(duì)體積大（常規(guī)測(cè)井的探測(cè)范圍內(nèi)）。由于存在裂縫、低孔低滲儲(chǔ)層或泥漿侵入時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致泥漿濾液侵入較深，把井眼周圍的油氣驅(qū)趕掉。與油相比，水的相對(duì)體積增大，因此從測(cè)井響應(yīng)特征上為低阻，不能與水層區(qū)分開。

（3）高礦化度。水的高礦化度是導(dǎo)致低阻的一個(gè)重要原因，主要有兩種表現(xiàn)形式：①單純的地質(zhì)成因?qū)е滤母叩V化度，如斷層的封閉環(huán)境，造成存在高礦化度地層水；②咸水泥漿侵入。

1.2 水依附的導(dǎo)電通道的變化

一方面，部份巖石由于其表面的強(qiáng)吸水性，表現(xiàn)為強(qiáng)親水的特點(diǎn)，從而容易形成發(fā)達(dá)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而造成低阻；另一方面由于裂縫的存在，也容易使水依附的導(dǎo)電通道暢通，導(dǎo)致低阻。

1.3 其它方式的導(dǎo)電

其它方式的導(dǎo)電主要為粘土礦物的附加導(dǎo)電和巖石骨架導(dǎo)電（如黃鐵礦）。

作者從以上導(dǎo)電機(jī)理出發(fā)，總結(jié)了導(dǎo)致油層低阻的主要因素。在油田實(shí)際的科研和生產(chǎn)中，低阻的成因可能不是十分明確，可能在某一具體油藏中，以上幾種典型的情況同時(shí)存在，多種因素影響共同導(dǎo)致低阻。對(duì)這類油氣層，應(yīng)研究主要的因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 王集油田低阻油層成因分析

2.1 地質(zhì)概況

目前王集油田測(cè)井解釋的難點(diǎn)，在于低阻油層與高阻水層并存。王集油田位于泌陽(yáng)凹陷東北部侯莊和北部王集近源三角洲沉積分布范圍內(nèi)，儲(chǔ)集層以三角洲水下分流河道砂沉積和河口壩沉積為主，砂巖比較發(fā)育。根據(jù)泌陽(yáng)凹陷北部斜坡帶儲(chǔ)層沉積特點(diǎn)，該區(qū)核桃園組劃分為核一段、核二段和核三段，核三段又被劃分為八個(gè)油組。王集油田東部的油層，主要分布在核三段Ⅱ～Ⅲ油組，西部油層主要分布在核三段Ⅳ～Ⅵ油組。

2.2 王集油田低阻成因

對(duì)泌陽(yáng)凹陷王集油田低阻油層進(jìn)行了成因研究，概括如下：①相控低阻：在低能環(huán)境條件下，巖石中顆粒細(xì)成份含量高，導(dǎo)致束縛水含量高，形成低阻；②復(fù)雜水系低阻：低礦化度高阻淡水層、高束縛水低阻油層共存同一剖面上。黏土附加導(dǎo)電等其它成因，不是導(dǎo)致低阻的主要原因。

2.2.1 相控低阻

王集地區(qū)低阻油層主要富存于沉積能量較低，巖石顆粒較細(xì)的碎屑巖中。當(dāng)?shù)貙訋r性變細(xì)時(shí)，泥質(zhì)、細(xì)粉砂含量增加，使巖石比表面增大，束縛水含量大大增加，增強(qiáng)了巖石的導(dǎo)電能力，從而導(dǎo)致油層的電阻率下降。顆粒細(xì)、原生孔隙小，使孔隙中的水難于在其中流動(dòng)，也就不利于碳酸鹽巖的溶解。這些未被完全溶解的碳酸鹽膠結(jié)物，致使表面本來(lái)比較光滑的石英、長(zhǎng)石等礦物的表面變得粗糙不平，使其比表面增大，微孔隙增多。同時(shí)它還能吸附更多的粘土礦物，使孔隙進(jìn)一步微孔隙化，導(dǎo)致巖石的束縛水含量增加，含油飽和度下降，電阻率降低。這些低阻油層分布區(qū)域主要的沉積微相為河口壩側(cè)緣、遠(yuǎn)砂壩及前緣席狀砂，王集地區(qū)低阻油層分布與沉積微相的分布有較好的相關(guān)關(guān)系。

如王24井1 275m～1 281m井段，沉積微相為遠(yuǎn)砂壩，試油51.6t／d，電阻率為20Ω·m～45Ω·m；而1 308m～1 315m為水層，電阻率為21Ω·m～30Ω·m；電阻率增大倍數(shù)僅1.5倍，為低阻油層（見下頁(yè)圖1）。通過壓汞、相滲和巖心電鏡資料（見下頁(yè)圖2及后面圖3、圖4）可知：①孔喉的分選性不好，孔喉呈明顯的雙峰特征；②兩相共交點(diǎn)低，巖石為親水性；③原生高嶺石充填于大顆粒其間，大孔隙分割成發(fā)育微孔隙網(wǎng)絡(luò)；④形成微孔隙與滲流孔隙二種孔隙系統(tǒng)同時(shí)并存，并具有以微孔隙為主的特殊孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使孔隙中束縛水含量增大，同時(shí)微孔喉發(fā)育，在某種程度上也組成以束縛水為主要成份的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而增加了導(dǎo)電性，降低了儲(chǔ)層的電阻率。

2.2.2 復(fù)雜水系低阻

巖石導(dǎo)電主要是巖石孔隙中含有不同礦化度的水，儲(chǔ)層中水的變化對(duì)儲(chǔ)層電阻率有很大影響。由于該區(qū)埋藏較深，地層水礦化度較高，在高束縛水飽和度和相對(duì)高礦化度作用下，在濁積物的邊部形成低阻油層。由于多期次水的侵入、運(yùn)移，造成同一剖面地層水礦化度變化較大，油層由于封閉的環(huán)境，地層水為成藏時(shí)的原生水，礦化度比較高。而由于水層遭受了破壞，為淡水層，淡水層顯示為相對(duì)高阻特征。在淡水高阻水層的背景下，高礦化度油層則呈現(xiàn)低阻特征。

例如，王4井H3Ⅰ5層電阻率為24Ω·m，層厚為2.6m，日產(chǎn)油2.76t，水0.31m3。而王4井的H3Ⅱ32小層與H3Ⅱ12小層深度相差33m，試油結(jié)論為純水層，電阻率為75Ω·m，地層水礦化度較低，總礦化度為1 370ppm。根據(jù)地層水分析，該水屬于非地層水，是后期地表水由于重力滲入而致。因此，王4井H3Ⅱ油組中油、水對(duì)比關(guān)系發(fā)生變化，形成高阻水層和低阻油層。E王12井淡水層電阻率為低阻油層的1.5倍左右，二層的孔隙度大小相當(dāng)，假設(shè)油層的含水飽和度約為40%，從測(cè)井資料（見后面圖5）以及試油分析，由阿爾奇公式經(jīng)粗略計(jì)算可得，油層的束縛水礦化度約為鄰近水層的四倍左右。

綜合上述，分析各種影響因素可知，造成王集油層電阻率降低的主要原因?yàn)閹r性和地層水二方面，可歸結(jié)為由于水的體積和礦化度的變化，導(dǎo)致了低阻。一方面，儲(chǔ)層微孔隙和毛細(xì)管孔隙發(fā)育，束縛水含量較高，造成儲(chǔ)層電阻率降低；另一方面，儲(chǔ)層中高礦化度地層水的存在，導(dǎo)致儲(chǔ)層電阻率較低。

3 環(huán)境測(cè)井相模式

經(jīng)過對(duì)王集油田低阻油層的研究，該區(qū)塊特殊的沉積微相類型和較高的地層水礦化度封閉環(huán)境，是油氣主要賦存的環(huán)境。通過試油資料，作者總結(jié)出王集地區(qū)二種環(huán)境對(duì)應(yīng)的測(cè)井相模式：①較厚泥巖中的薄層（遠(yuǎn)砂壩、泥包砂），表現(xiàn)為油層厚度較薄，自然伽瑪齒化現(xiàn)象明顯，突出其沉積水動(dòng)力條件頻繁變化，導(dǎo)致泥質(zhì)含量增加，巖性較細(xì)，束縛水含量增加，因此其電阻率較低；②由于大自然電位異?；騻?cè)向電阻率增阻侵入，都反映了較高的地層水礦化度。在大自然電位異?；蛩畬觽?cè)向電阻率增阻侵入背景下，油層電阻率隨含油性變好而增大。

4 應(yīng)用效果

作者根據(jù)王集油田低阻油層成因的分析情況，進(jìn)行聚類，應(yīng)用測(cè)井相的方法，確定研究區(qū)塊的流體識(shí)別庫(kù)，建立了研究區(qū)塊流體判別函數(shù)。對(duì)于待識(shí)別儲(chǔ)層，應(yīng)用測(cè)井相的方法可進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別：①若被判為低阻油層，需運(yùn)用低阻的環(huán)境測(cè)井相模式對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行約束；②若被判為相控低阻油層且后驗(yàn)概率小于60%，須兼顧巖性判別結(jié)果和泥質(zhì)含量計(jì)算結(jié)果，滿足VSH≥20%且?guī)r性為砂巖或細(xì)砂巖，自然伽瑪曲線出現(xiàn)齒化現(xiàn)象且厚度較薄，此時(shí)認(rèn)為流體識(shí)別結(jié)果可靠；③若被判為復(fù)雜水系低阻油層，如果該層自然電位異常幅度較大，鄰近水層側(cè)向電阻率增阻侵入，并且電阻率值大于該層段標(biāo)準(zhǔn)水層電阻率值，可以認(rèn)定流體識(shí)別結(jié)果可信。作者運(yùn)用此方法對(duì)王集油田進(jìn)行老井復(fù)查，新發(fā)現(xiàn)了十口井19層油層，其中有八口井15層位于三角洲前緣遠(yuǎn)砂壩及前三角洲沉積亞相帶區(qū)域，應(yīng)用效果顯著。

5 結(jié)論

作者在本文提出了相控低阻油層的概念，為低阻油層成因及評(píng)價(jià)提供了新的思路和方法。

（1）王集油田沉積相控低阻油層，辮狀河三角洲前緣水下遠(yuǎn)砂壩薄層是低阻油氣層賦存的主要形式；北部斜坡帶封閉環(huán)境控制含油性，油氣的聚集和地層水礦化度密切關(guān)聯(lián)，高礦化度區(qū)域油氣保存完整；在淡水背景下，油氣層多為油水同層。

圖5 E王12井低阻油層測(cè)井響應(yīng)圖Fig.5 The low resistivity zone well logs of E Wang 24＃well

（2）制定出王集油田低阻油層的解釋評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并將低阻油層的環(huán)境測(cè)井相模式應(yīng)用于測(cè)井解釋之中，為提高低阻油氣層的解釋符合率奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）將地質(zhì)與測(cè)井相有效地結(jié)合，有利于發(fā)現(xiàn)低阻油氣層。在對(duì)進(jìn)行老井復(fù)查時(shí)，需認(rèn)真分析研究區(qū)域的沉積環(huán)境，通過縱向上的地層對(duì)比和錄井等相關(guān)資料的分析，確定出有利層段，并對(duì)有效區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

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