鄂爾多斯盆地東仁溝地區(qū)長21油層低電阻率成因與測(cè)井識(shí)別

祁攀文 （陜西延長石油 （集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075）

喬偉 （延長油田股份有限公司定邊采油廠，陜西 定邊 718600）

李春霞，余若愚，劉柯 （陜西延長石油 （集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075）

東仁溝地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡帶西部邊緣，臨近天環(huán)坳陷。區(qū)內(nèi)上三疊統(tǒng)長21油層頂面平緩，傾角小于1°，自西向東，地層海拔逐漸升高，發(fā)育有差異壓實(shí)作用形成的鼻狀構(gòu)造。長21油層沉積相類型較復(fù)雜，屬于辮狀河三角洲沉積體系，河道砂體與鼻狀隆起構(gòu)造有機(jī)配置，利于油氣富集。研究區(qū)初期主要圍繞侏羅系及長2油層組進(jìn)行開發(fā)建產(chǎn)，隨著近年來中生界石油勘探生產(chǎn)程度加深，地質(zhì)目標(biāo)越來越復(fù)雜，低電阻率或低飽和度油層、高電阻率水層、高自然伽馬儲(chǔ)集層、特低滲透率層、復(fù)雜油水關(guān)系等問題在區(qū)內(nèi)不斷出現(xiàn)。研究區(qū)內(nèi)的長21油層為低電阻率油層，電阻率一般為3～6Ω·m，明顯低于其圍巖電阻率，油水分異不明顯，常規(guī)測(cè)井解釋方法難以識(shí)別。因此，對(duì)低電阻率油層的成因分析、識(shí)別、評(píng)價(jià)顯得尤為重要。為此，筆者利用現(xiàn)有的探井和評(píng)價(jià)井的測(cè)井、試油、水性分析、掃描電鏡、巖心分析等資料，結(jié)合儲(chǔ)集層特性對(duì)長21油層低電阻率成因進(jìn)行了全面分析，并利用重疊圖和交會(huì)圖技術(shù)對(duì)研究區(qū)內(nèi)的低電阻率油層進(jìn)行了分步驟的識(shí)別。

1 儲(chǔ)集層特征分析

1.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)巖石礦物薄片分析，長21油層中砂巖的碎屑顆粒占80%～93% （表1），主要成分是石英和長石，巖屑、云母次之，含少量綠泥石。在結(jié)構(gòu)上以細(xì)粒砂巖為主，其次為中粒及中細(xì)粒結(jié)構(gòu)。填隙物成分主要有綠泥石、高嶺石、伊利石等，綠泥石多以薄膜邊的形式分布于顆粒的表面，形成綠泥石薄膜，高嶺石在原生孔隙中富集，伊利石以發(fā)絲狀充填在顆粒中間。從表1中還可以看出，巖石的體積分?jǐn)?shù)變化很大，顯示出明顯的非均質(zhì)性，從一定程度上反映了儲(chǔ)集層成分的復(fù)雜性。

表1 長21油層砂巖巖性特征

1.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)薄片定量分析，東仁溝地區(qū)東－韓油區(qū)長21油層孔隙類型以殘余粒間孔為主，次生溶孔次之。殘余粒間孔體積分?jǐn)?shù)一般為1%～11%，平均5.5%。次生溶孔以巖屑溶孔和長石溶孔為主，其中長石溶孔的形成受解理與交代礦物限制，溶孔沿解理面和裂隙進(jìn)行溶蝕，形成網(wǎng)狀或不規(guī)則的粒內(nèi)溶孔，體積分?jǐn)?shù)平均為2.6%，巖屑溶孔為0.7%。從東－韓油區(qū)定1246井長21油層的壓汞曲線 （圖1）上看，曲線斜度大，沒有明顯的曲線平臺(tái)，反映儲(chǔ)集層孔喉排驅(qū)壓力較大［1，2］，連通喉道的集中程度不高。通過以上分析可知，研究區(qū)長21油層中－小孔發(fā)育，孔隙分選性差，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

圖1 東－韓油區(qū)定1246井長21油層壓汞曲線及孔喉分布特征

1.3 物性特征與孔滲關(guān)系

圖2 東仁溝地區(qū)長21油層孔隙度－滲透率關(guān)系圖

根據(jù)分析測(cè)試及測(cè)井資料解釋結(jié)果，東仁溝地區(qū)長21油層物性較好，孔隙度較 高， 一 般 為 19.4% ～25%，滲透率分布范圍較廣，主要為中孔、中滲～低孔、低滲儲(chǔ)集層?？诐B關(guān)系 （圖2）研究表明，二者相關(guān)性較差，孔滲關(guān)系復(fù)雜，這是由于成巖作用與后期改造共同作用的結(jié)果［3，4］。

受機(jī)械壓實(shí)作用的影響，研究區(qū)長21油層砂巖儲(chǔ)集層普遍經(jīng)歷強(qiáng)壓實(shí)作用，使得云母發(fā)生彎曲變形呈凹凸?fàn)罱佑| （圖3（a））。機(jī)械壓實(shí)作用造成巖石的塑性變形，使得含云母和陸源雜基的巖屑顆粒遭受強(qiáng)烈壓實(shí)，導(dǎo)致儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，連通孔隙減少而微孔隙增加，孔隙度急劇下降，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。除壓實(shí)作用外，研究區(qū)油層易遭受后期溶蝕作用的影響。長石顆粒遭受后期溶蝕作用，形成一定的粒內(nèi)溶孔 （圖3（b））。長21油層砂巖儲(chǔ)集層以長石和巖屑顆粒的粒間、粒內(nèi)溶蝕為主，形成的溶蝕孔隙使儲(chǔ)集層性能在一定程度上得到了改善。但是早期的機(jī)械壓實(shí)作用，使粒間孔隙大量損失，同時(shí)機(jī)械壓實(shí)作用使得粒間孔壁和粒內(nèi)溶孔內(nèi)結(jié)晶沉淀析出伊利石、高嶺石等自生礦物，使孔隙喉道進(jìn)一步減小，阻礙了流體流動(dòng)，從而使溶蝕作用范圍受到限制，不能形成較大的連通孔隙。溶蝕孔隙只占總面孔率的22.7%～34.7%。自生礦物是影響孔滲關(guān)系的另一個(gè)主要因素。針葉狀自生綠泥石集合體沿碎屑顆粒環(huán)狀分布，形成薄膜式膠結(jié) （圖3（c）、（d））。薄膜式膠結(jié)一方面使巖石抵抗壓實(shí)作用的能力加強(qiáng)，使粒間孔隙一定程度上得以保存；另一方面綠泥石薄膜阻礙了石英次生加大以及碳酸鹽膠結(jié)物的形成。高嶺石局部富集，該現(xiàn)象與次生孔隙發(fā)育關(guān)系密切，高嶺石的局部富集把孔隙分割為有效大孔隙和微孔隙，使儲(chǔ)集層出現(xiàn)雙孔隙結(jié)構(gòu) （圖3（e））。粒間充填混層礦物和發(fā)絲狀伊利石，增加了儲(chǔ)集層微孔隙網(wǎng)絡(luò) （圖3 （f））。

圖3 東仁溝地區(qū)東－韓油區(qū)長21油層掃描電鏡照片

2 低電阻率油層成因分析

2.1 束縛水飽和度分析

根據(jù)高壓壓汞和薄片巖石礦物資料分析表明，長21油層的孔喉半徑均一性差、微孔隙發(fā)育、排驅(qū)壓力大、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。對(duì)研究區(qū)3口井10個(gè)巖心樣品進(jìn)行相滲透率試驗(yàn)，測(cè)定束縛水飽和度的最大值為47.3%，最小值為24.5%，平均值為38.09%。

從圖4可以看出，束縛水飽和度主要集中在41%～48%，高束縛水飽和度會(huì)引起地層電阻率的降低［1，2］。綜合分析高束縛水飽和度的原因主要是：長21油層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得被毛細(xì)管力控制的孔隙空間大量增加，被毛細(xì)管力束縛在孔喉內(nèi)的地層水就會(huì)大大增加，造成高束縛水飽和度。同時(shí)高嶺石等黏土礦物具有吸水膨脹的特性，也會(huì)大大增加泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)集層的含水量，最終會(huì)引起儲(chǔ)集層中的導(dǎo)電路徑增加、導(dǎo)電能力增強(qiáng)，油層電阻率降低。

2.2 含水飽和度分析

根據(jù)研究區(qū)的試油、試產(chǎn)結(jié)果分析可知，長21油層含油層段的含油飽和度普遍低，對(duì)應(yīng)的含水飽和度較高，含水飽和度一般大于70%。以Dxx－1井1899～1901m 段為例，初產(chǎn)總排液21.41m3/d，產(chǎn)油3.77m3/d，含水率82%。高含水飽和度會(huì)使得油層電阻率降低［1］。

2.3 地層水礦化度分析

圖4 東－韓油區(qū)長21油層相滲分析結(jié)果

地層水中的離子交換可以明顯增強(qiáng)導(dǎo)電作用，

進(jìn)而降低電阻 率［1，2，5，6］。東 仁 溝 地 區(qū) 長 21油層地層水分析結(jié)果 （表2）表明，研究區(qū)長21油層地層水離子以Na＋（K＋）和Cl－為主，Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、HC相對(duì)較少，無S、C，為中－高地層水總礦化度，高的地層水礦化度會(huì)引起儲(chǔ)集層中導(dǎo)電路徑的增加，降低油層電阻率。

表2 東仁溝地區(qū)長21油層地層水分析結(jié)果

2.4 黏土礦物陽離子附加導(dǎo)電性分析

研究區(qū)長21油層低電阻率層段普遍存在伊利石黏土礦物，圖3（f）所示的發(fā)絲狀伊利石在增加儲(chǔ)集層微孔隙網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，也增加了黏土礦物陽離子附加導(dǎo)電性，可能進(jìn)一步降低油層電阻率［1，2］。一般經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，當(dāng)測(cè)得的巖石陽離子交換量大于0.04mmol/g、陽離子交換容量大于0.6meq/ml時(shí)，陽離子附加導(dǎo)電性對(duì)于地層電阻率的影響比較顯著［5］。研究區(qū)長21油層黏土礦物分析測(cè)得陽離子交換量小于0.03mmol/g、陽離子交換容量小于0.3meq/ml（圖5），因此認(rèn)為黏土礦物附加導(dǎo)電性為研究區(qū)長21油層低電阻率形成的輔助因素。

圖5 東仁溝地區(qū)長21油層黏土礦物陽離子交換容量及陽離子交換量分析結(jié)果

3 低電阻率油層測(cè)井識(shí)別技術(shù)

3.1 重疊圖技術(shù)

重疊圖技術(shù)主要是應(yīng)用徑向電阻率比值，即八側(cè)向電阻率與深感應(yīng)電阻率的比值（ρLL8/ρild）與區(qū)域溫度資料確定的自然電位參數(shù)k，按阿爾奇公式計(jì)算自然電位，然后將計(jì)算的自然電位曲線與實(shí)測(cè)的自然電位曲線（Usp，c）進(jìn)行疊合對(duì)比的方法。視自然電位計(jì)算公式為：

式中：Usp，c為阿爾奇公式計(jì)算的自然電位；k為自然電位參數(shù)；ρLL8為八側(cè)向電阻率；ρild為深感應(yīng)電阻率。

儲(chǔ)集層為水層或純泥巖層段時(shí)，Usp，c與Usp，a重合。因此，可根據(jù)Usp，c與Usp，a的疊合關(guān)系來定性分析含油性。由表3可知，Dxx－2井、Dxx－3井長21油層Usp，c與Usp，a重疊很好，試油含水率均為98%，試油結(jié)論為水層；當(dāng)?shù)貙雍停袻L8＜ρild條件時(shí)，Usp，c低于Usp，a，兩條曲線存在一定幅度差，幅度差越大，含油性越好 （表3）。對(duì)東仁溝地區(qū)多口井的長21油層低電阻率層段使用該方法，所得結(jié)論與試油結(jié)果符合度高，適用范圍較廣。

表3 東仁溝地區(qū)長21油層低電阻率層段部分試油數(shù)據(jù)

3.2 交會(huì)圖技術(shù)

研究區(qū)長21油層條件復(fù)雜，地層水系統(tǒng)變化較大，在使用交會(huì)圖時(shí)，必須采用逐步篩選的方法識(shí)別油、水層。首先，根據(jù)重疊圖技術(shù)初步選出有利的含油層段、標(biāo)準(zhǔn)的水層、干層等，再進(jìn)一步根據(jù)交會(huì)圖技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證、核實(shí)。結(jié)合研究區(qū)長21油層試油數(shù)據(jù)，將含油級(jí)別劃分為5類：①含水率為0%～9%的油層；②含水率為10%～49%的油水同層Ⅰ；③含水率為50%～89%的油水同層Ⅱ；④含水率為90%～99%的含油水層；⑤含水率為100%的水層。由于試油數(shù)據(jù)中未發(fā)現(xiàn)級(jí)別為①的油層，故交會(huì)圖技術(shù)主要是針對(duì)含油級(jí)別為②～⑤的油層進(jìn)行逐步識(shí)別。

圖6 東－韓油區(qū)長21 油層 （1－ΔqAPI）－ρild交會(huì)圖

1）（1－ΔqAPI）－ρild交會(huì)圖。 首 先， 利 用ρild和（1－ΔqAPI）（ΔqAPI為 自 然 伽馬 相 對(duì) 值，ΔqAPI＝ （qAPI－qAPI，min）/（qAPI，max－qAPI，min））進(jìn)行交會(huì) （圖6），圖6中斜線上部的A區(qū)，幾乎全部是含油級(jí)別為②、③的油水同層，僅有2個(gè)水層點(diǎn)誤入，符合率95%，為具有常規(guī)電阻率特征的油水同層，因此A區(qū)可被看作是常規(guī)油氣藏。斜線下部，B區(qū)幾乎所有點(diǎn)均是含油級(jí)別為④、⑤的點(diǎn)，主要為常規(guī)水層分布區(qū)，僅有一點(diǎn)為含油級(jí)別③的點(diǎn)（Dxx－1井）誤入其中，符合率為91.7%，該誤入點(diǎn)的氯離子含量明顯偏高，產(chǎn)液含水率82%；C區(qū)主要包括含油級(jí)別③～⑤的24個(gè)點(diǎn)，利用聲波時(shí)差－深感應(yīng)電阻率交會(huì)圖技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

圖7 東－韓油區(qū)長21油層Δt－ρild交會(huì)圖

2）Δt－ρild交會(huì)圖。將圖6中C區(qū)的24個(gè)點(diǎn)進(jìn)行聲波時(shí)差（Δt）與ρild交會(huì)（圖7），ρild≥6.6Ω·m與Δt≤258μs/m界定出的A區(qū)主要包括含油級(jí)別④、⑤的高電阻率水層，含油級(jí)別③的誤入點(diǎn)1個(gè)，符合率87.5%；B區(qū)主要為含油級(jí)別③的油水同層Ⅱ，水層誤入點(diǎn)1個(gè)，符合率92.8%；C區(qū)為常規(guī)水層。A區(qū)和C區(qū)水層點(diǎn)之間的電阻率差距較大，其中，A區(qū)高電阻率水層的氯離子質(zhì)量濃度為25000mg/L左右；C區(qū)常規(guī)水層的氯離子質(zhì)量濃度一般在30000mg/L以上，故推測(cè)兩者的地層水系統(tǒng)不同。B區(qū)為含油級(jí)別③的油水同層Ⅱ，可分為兩部分，ρild＝6.6Ω·m線附近的為常規(guī)油水層，ρild＝5.5Ω·m線以下的為典型的低電阻率油水同層。B區(qū)的誤入點(diǎn)為含油級(jí)別④的含油水層點(diǎn) （Dxx－3井），用重疊圖技術(shù)可以有效識(shí)別。

4 結(jié)論

1）鄂爾多斯盆地東仁溝地區(qū)長21油層物性較好，為中孔、中滲～低孔、低滲儲(chǔ)集層，孔滲關(guān)系復(fù)雜?？紫吨校】装l(fā)育，孔喉大小不均一，孔隙分選較差，孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。

2）復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)引起的高束縛水飽和度和高地層水礦化度是東仁溝地區(qū)長21油層低電阻率形成的主要原因。黏土礦物的陽離子附加導(dǎo)電性是東仁溝地區(qū)長21油層低電阻率形成的次要原因，起到了一定的輔助作用。

3）東仁溝地區(qū)長21油層儲(chǔ)集條件復(fù)雜，地層水系統(tǒng)多變，利用重疊圖和交會(huì)圖技術(shù)對(duì)研究區(qū)內(nèi)低電阻率油層進(jìn)行逐一分析，分步驟識(shí)別，結(jié)果證明兩種方法配合使用在識(shí)別研究區(qū)內(nèi)常規(guī)油水層、低電阻率油水層、常規(guī)水層和高電阻率水層方面準(zhǔn)確度高，與油層的試油結(jié)果符合度好。

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［編輯］ 龍舟