“低阻油層”存在的特征、形成機(jī)理及判別

摘要：鄂爾多斯盆地低阻油層發(fā)育。由于低阻油層不同于常規(guī)油層的特性，造成現(xiàn)場(chǎng)判別存在困難，易引起此類油層的漏失，給勘探開發(fā)造成重大損失。理論和實(shí)踐證明，常規(guī)錄井資料與測(cè)井響應(yīng)特征有機(jī)地結(jié)合，對(duì)低阻油層特征充分了解，是準(zhǔn)確判別低阻油層的唯一途徑，也是最有效的手段。

關(guān)鍵詞：低阻油層；常規(guī)油層；束縛水；雙孔隙結(jié)構(gòu)；物性；常規(guī)錄井 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE122 文章編號(hào)：1009-2374（2015）29-0161-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.081

目前，國內(nèi)對(duì)“低阻油層”的研究尚不夠深入，工區(qū)內(nèi)“低阻油層”的發(fā)現(xiàn)促使我們應(yīng)該對(duì)其存在特征、形成機(jī)理及現(xiàn)場(chǎng)判別方法有所認(rèn)識(shí)，這將對(duì)以后的油田開發(fā)、評(píng)價(jià)、儲(chǔ)量計(jì)算及完井工藝等方面有一定的改進(jìn)性幫助。作為地質(zhì)工作者，如果對(duì)“低阻油層”認(rèn)識(shí)不足，在對(duì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)時(shí)囿于習(xí)慣性思維，一旦將“低阻油層”誤判為水層或完井工藝失當(dāng)，油氣田開發(fā)必會(huì)遭受不必要的巨大損失。特別是在現(xiàn)階段常規(guī)油層日趨減少，開發(fā)成本日益加大，對(duì)“非常規(guī)油層”的重視程度正在逐步提高，“低阻油層”作為非常規(guī)油層，由于其物性基礎(chǔ)好，初期常具較高產(chǎn)能，加強(qiáng)對(duì)“低阻油層”的研究，提高認(rèn)知度，進(jìn)而選擇合適的完井工藝，最大程度地減少束縛水的活化，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的最大化，是我們面臨的亟需解決的課題。

1 “低阻油層”的概念及分布

1.1 “低阻油層”的概念

“低阻油層”是指油層的電阻率與常規(guī)油氣藏相比很低，與水層電阻率值相接近。所謂“低阻油層”的低只是一個(gè)相對(duì)量的變化，但究竟低到何種程度才被稱為“低阻油層”，目前缺少一個(gè)統(tǒng)一的明確標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段較流行的為電阻率增大系數(shù)法：即含油氣巖石電阻率與巖石完全含水時(shí)（實(shí)際操作時(shí)常運(yùn)用同層位同沉積環(huán)境的相鄰水層作參考）電阻率的比值小于或等于3時(shí)界定為“低阻油層”。但這不是確定“低阻油層”的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，從目前發(fā)現(xiàn)的“低阻油層”來看，“低阻油層”的絕對(duì)值也比較低，一般小于8Ω·m。

1.2 “低阻油層”的分布

1.2.1 區(qū)域分布?！暗妥栌蛯印痹谑澜绶秶鷥?nèi)分布廣泛，單分布在中國的就有渤海灣盆地、松遼盆地、塔里木盆地、新疆準(zhǔn)噶爾盆地及鄂爾多斯盆地等。工區(qū)陜北定邊韓渠長2油層組、長3油層組、張?zhí)烨吞镩L3油層組、鄂南鎮(zhèn)涇油田長9油層組均見有“低阻

油層”。

1.2.2 相帶分布。從沉積學(xué)角度來看，水動(dòng)力條件是“低阻油層”發(fā)育的決定因素。縱向上具有一定厚度，通常單層厚度大于5m，韻律性不明顯，巖性較細(xì)，具備形成低阻油層的微觀地質(zhì)條件，一般發(fā)育在儲(chǔ)層的中上部；橫向上發(fā)育在水動(dòng)力條件較弱的沉積相帶中，分布平面區(qū)域較局限。

表1 低阻油層相帶分布特征

沉積相帶 儲(chǔ)層特征 低阻成因 備注

辮狀河 自下而上巖性由粗變細(xì)，呈河流相正旋回沉積層序，微背斜 低幅度構(gòu)造 定邊韓渠、張?zhí)烨吞镩L3油層組

曲流河 細(xì)砂、粉砂與泥質(zhì)呈互層，泥質(zhì)含量高 泥質(zhì)附加導(dǎo)電性、高束縛水 定邊韓渠長2油層組

濱淺湖 以泥巖和粉砂巖為主，且呈互層 高地層水礦

化度

灘壩邊緣 巖性較細(xì)、泥質(zhì)含量高，微孔隙發(fā)育 高束縛水 鎮(zhèn)涇油田長9

三角洲前緣 沉積時(shí)能量低，以粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖

為主 黏土礦物附加導(dǎo)電性，高束縛水

扇三角洲前緣 巖性細(xì)，以砂巖為主 高地層水礦化度，高束縛水

沖積扇扇端 細(xì)粒泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和砂質(zhì)泥巖 孔隙結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，黏土含量高，高束縛水

2 “低阻油層”存在的特征

鄂爾多斯盆地華北分公司區(qū)塊目前已發(fā)現(xiàn)定邊韓渠三疊系延長組長2、長3油層組、張?zhí)烨吞镩L3油層組、鎮(zhèn)涇油田延長組長9油層等多個(gè)“低阻油層”。

2.1 巖性特征

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的低阻油層都證實(shí)了低電阻率油氣層以泥質(zhì)膠結(jié)的細(xì)砂和粉砂巖為主，如陜西定邊張?zhí)烨吞锏拈L2低阻油層，巖性為灰綠色粉砂巖；鎮(zhèn)涇工區(qū)的長9低阻油層，巖性為淺灰色細(xì)砂巖。較高的黏土含量也是其主要特征，黏土礦物主要成分為伊利石、蒙脫石，有時(shí)含有綠泥石。

2.2 沉積特征

通過多口井的巖芯資料證實(shí)，低阻油層儲(chǔ)層常發(fā)育塊狀層理，具有較大厚度，物性相對(duì)均勻。韻律性不明顯，層狀層理常不發(fā)育，證實(shí)了低阻油層應(yīng)是在弱水動(dòng)力條件下，具有相對(duì)穩(wěn)定的沉積環(huán)境。

2.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

國內(nèi)低阻油層的孔隙特征體現(xiàn)在以下四方面：（1）孔隙半徑較小，主要孔隙為1～5μm；（2）微孔隙十分發(fā)育，孔隙半徑多數(shù)小于0.1μm；（3）毛細(xì)管壓力曲線的排驅(qū)壓力普遍較大，一般超過2MPa；（4）表現(xiàn)為低滲透特征，其數(shù)值一般小于85×10-3μm2。另外不同于常規(guī)油層的最重要的一點(diǎn)是具有雙孔隙結(jié)構(gòu)特征，即滲流孔隙和毛細(xì)孔隙同時(shí)并存。

2.4 高束縛水特征

雙孔隙結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔隙及高黏土質(zhì)含量決定了其具有高束縛水的特性，由于高束縛水在試油初期表現(xiàn)為產(chǎn)量高、含水低，后期由于束縛水的活化，含水率快速上升。

2.5 熒光特征

由于低阻油層物性好的特性，決定了其含油大多呈均勻塊狀，熒光發(fā)光均勻，由于束縛水含量普遍較高，其熒光也具有含水特性，大多呈淺黃色、微黃白的特性，而常規(guī)油層碎屑巖物性具有相對(duì)的不均一性，表現(xiàn)在熒光特性上多見斑狀不均勻發(fā)光。

2.6 電性特征

低阻油層顧名思義電阻率通常較低，其電阻率絕對(duì)值一般小于8Ω·m，與鄰近水層相比其電阻率十分逼近，有時(shí)甚至低于水層電阻率。如鎮(zhèn)涇工區(qū)內(nèi)具有巖芯控制的紅河55井，其油層電阻率為5Ω·m，而其底部厚約1.5m泥巖隔層下有1.5m水層，電阻率在7～8.5Ω之間，紅河56井存在與其相似的特征。高時(shí)差、中高中子是大多數(shù)低阻油層最顯著的特征，如定邊韓渠長2低阻油層，其聲波時(shí)差達(dá)到280μm/s，而鄰近水層只有250μm/s。紅河55井、紅河56井兩井中子最高值均達(dá)27%，一般亦在23%左右，且?guī)r芯含油最好的部位對(duì)應(yīng)高中子處；而這兩口井的水層聲波時(shí)差中等約230μm/s、中子均為16%。多種資料表明，低阻油層其聲波時(shí)差與中子值均較高并與含油豐度呈正相關(guān)關(guān)系。另外，低阻油層與常規(guī)油層的不同還在于低阻油層表現(xiàn)為深感應(yīng)endprint

∠中感應(yīng)∠八側(cè)向，與典型的常規(guī)油層呈反向關(guān)系。這一點(diǎn)來看，說明低阻油層物性好，泥漿易侵入，且油層電阻率小于泥漿電阻率，因?yàn)榘藗?cè)向基本反映的是泥漿電阻率，這一點(diǎn)也同時(shí)排除電阻率低是侵入性低阻的可能（圖1、圖2）。

圖1 紅河55井油氣綜合圖

圖2 紅河56井油氣綜合圖

3 “低阻油層”形成機(jī)理

結(jié)合各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)資料，對(duì)低阻油層形成低阻的機(jī)理進(jìn)行了深入研究，認(rèn)為低阻油層低阻成因具有以下各方面的影響因素：

3.1 粉細(xì)結(jié)構(gòu)及微孔隙發(fā)育

粉細(xì)結(jié)構(gòu)必然伴隨較高的黏土含量，同時(shí)粉細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)比表面積增大又使地層中孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、微孔隙發(fā)育，黏土的潤濕性及微孔隙又造成束縛水含量明顯增多，進(jìn)而使油層電阻率大幅度降低?？梢哉f巖性呈粉細(xì)結(jié)構(gòu)是低阻油層形成的必要因素，是不是主導(dǎo)因素還要看具體情況來定，大凡低阻油層，其巖性必然為細(xì)或粉砂巖。

3.2 高-極高礦化度地層水

當(dāng)油層中存在一定的高礦化度地層水時(shí)，可形成發(fā)達(dá)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得油層的電阻率減小，這類油層的電阻率絕對(duì)值在1～2變化，與鄰近的典型水層相比電阻率非常逼近，如定邊韓渠油田長2油層，電阻率最低時(shí)只有2.1Ω·m左右，而鄰井水層電阻率為2Ω·m。

3.3 高束縛水飽和度

儲(chǔ)層中的束縛水包括微孔隙中不能流動(dòng)的水和吸附在巖石顆粒表面的水。如果油層中含大量束縛水，那么即使油層的粒間孔隙不含自由水而只含油氣，電阻率值也會(huì)明顯下降。形成原因主要是巖石細(xì)粒成分（粉砂）增多和（或）黏土礦物的充填富集，導(dǎo)致地層中微孔隙十分發(fā)育，微孔隙和滲流孔隙并存。顯然微孔隙發(fā)育的地層，束縛水含量明顯增大，再加上地層水中礦化度的影響，其電阻率值可能極低。

3.4 高黏土含量

粉砂巖中相對(duì)黏土礦物一般較多，黏土礦物的水化作用常常在黏土表面形成一種薄水膜，導(dǎo)致束縛水含量增大，從而引起電阻率的下降。其電阻率下降的幅度取決于黏土的含量和陽離力交換能力。在電場(chǎng)的作用下，黏土礦物表面吸附的陽離子與巖石溶液中其他水合離子交換位置，引起導(dǎo)電的現(xiàn)象稱為黏土礦物的陽離子交換。由黏土礦物的陽離子交換產(chǎn)生的導(dǎo)電性稱為黏土礦物的附加導(dǎo)電性。黏土礦物的附加導(dǎo)電性是造成低阻油層現(xiàn)象的主要因素之一。在高礦化度地層水的情況下，此時(shí)的附加導(dǎo)電性可忽略不計(jì)；只有在淡地層水的情況下，當(dāng)砂巖富含泥質(zhì)時(shí)，泥質(zhì)附加導(dǎo)電性的作用上升，成為造成油氣層低阻的主要因素。當(dāng)泥質(zhì)含量足夠多且構(gòu)成產(chǎn)狀連續(xù)分布時(shí)，該類低阻油氣層轉(zhuǎn)化成復(fù)合成因的低阻油氣層。由于非均質(zhì)性形成復(fù)雜的孔隙系統(tǒng)，微孔隙與大孔隙分布不均成為雙組孔隙系統(tǒng)。低電阻率油層中，黏土多以蒙脫石和伊利石或伊蒙混型黏土為主。黏土分布常常呈薄膜狀，充填狀和橋塞的形式構(gòu)成產(chǎn)狀的連續(xù)分布，造成微孔隙發(fā)育。

3.5 巖石的潤濕性

從巖石的潤濕性來看，低電阻率油氣層普遍具有親水性或偏親水性的混合潤濕的特點(diǎn)，這一特點(diǎn)通常與儲(chǔ)集層所含黏土礦物伊利石和蒙脫石有較強(qiáng)的吸水性有關(guān)。當(dāng)巖石骨架為強(qiáng)潤濕性時(shí)，就會(huì)吸附大量的水分子，導(dǎo)致儲(chǔ)層段束縛水含量增加，引起油層的電阻率較低。

3.6 巖石骨架導(dǎo)電

通常巖石骨架不導(dǎo)電，當(dāng)含有導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)，會(huì)使油層電阻率降低。如鄂北太原組常富含黃鐵礦，當(dāng)存在于砂巖儲(chǔ)層時(shí)電阻率極低。

3.7 低阻油層的特征

低阻油層油質(zhì)一般較輕，稠油等電阻率更高的油質(zhì)一般不會(huì)形成低阻油層。

3.8 特殊情況

特殊情況下導(dǎo)致的假低阻油層，如受上下圍巖的影響，當(dāng)油層較薄，油層的厚度小于測(cè)井儀器的縱向分辨率時(shí)，電法測(cè)井響應(yīng)值就會(huì)受圍巖的影響而表現(xiàn)出低電阻率值。或者使用鹽水泥漿，井眼周圍的流體被泥漿濾液所驅(qū)替，使油層電阻率減小，在具有裂縫的地層中尤其如此。此種低阻油層在開發(fā)過程中更容易被忽視，要借助陣列感應(yīng)、微電極、核磁共振、聲波時(shí)差、井底成像給合錄井熒光顯示綜合分析才能給出準(zhǔn)確的

解釋。

總之，形成低阻油層的機(jī)理往往是多方面的，單一因素的較少見，多種成因的低阻油層可能在某一具體油藏中會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，要分析其主導(dǎo)因素。其實(shí)透過現(xiàn)象看本質(zhì)，多成因之間或多或少都存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。

4 低阻油層的判別

低阻油層的判別是在掌握低阻油層的存在特征，充分利用常規(guī)錄井錄取的半定量化的錄井資料基礎(chǔ)上，結(jié)合測(cè)井電性響應(yīng)特征進(jìn)行綜合分析，對(duì)油層性質(zhì)做出的判別。

4.1 常規(guī)地質(zhì)錄井是發(fā)現(xiàn)“低阻油層”最基本的方式

常規(guī)地質(zhì)錄井是發(fā)現(xiàn)油層最原始也是最基本的手段，主要包括鉆時(shí)錄井、巖屑錄井、熒光錄井、巖芯錄井、氣測(cè)錄井及工程錄井等。其中熒光錄井、巖芯錄井、氣測(cè)錄井和鉆井液錄井是發(fā)現(xiàn)油層（包括低阻油層）的主要手段。

石油熒光是物質(zhì)受激輻射產(chǎn)生的一種發(fā)光現(xiàn)象，由于石油的組成不同，其熒光有所區(qū)別。低阻油層與正常油層一樣都含有芳香族化合物及其衍生物，通過熒光直照、點(diǎn)滴試驗(yàn)、系列對(duì)比和聞?dòng)臀锻瑯涌梢园l(fā)現(xiàn)油層。但是，由于“低阻油層”的束縛水含量比較高，熒光顏色略發(fā)白，此特性與油水同層或含油水層相近，這一點(diǎn)需要特別注意，必要時(shí)輔以定量熒光新技術(shù)手段進(jìn)行甄別。巖芯錄井是常規(guī)錄井中最直觀、最有效的發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)油層的手段?！暗妥栌蛯印迸c常規(guī)油層一樣，在含油部分由于油浸會(huì)造成明顯的油脂感，并伴有油味，含油部位做滴水試驗(yàn)，會(huì)表現(xiàn)為緩滲的特點(diǎn)，與水層有明顯的區(qū)別，同時(shí)借助采集密閉巖心樣進(jìn)行試驗(yàn)室化驗(yàn)，取得含油飽和度等數(shù)據(jù)，對(duì)油層的含油情況有較清晰的

認(rèn)識(shí)。

氣測(cè)錄井在識(shí)別油層時(shí)占有不可或缺的地位，對(duì)“低阻油層”也不例外，對(duì)快速發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)低阻油層有重要的參考作用。另外由于“低阻油層”具有物性好的特點(diǎn)，鉆時(shí)錄井與常規(guī)油層相比其鉆時(shí)具有更快的特點(diǎn)，是反映物性好壞的直接參考資料。endprint

鉆井液錄井包括鉆井液密度、黏度、氯離子錄井和槽面顯示等。低阻油層和常規(guī)油層一樣，在鉆遇油層和油水同層時(shí)，鉆井液密度下降，黏度稍增或不變，氯根稍增，鉆井液稍增或不變，在綜合判別時(shí)可以作為輔作性參考資料。

從上述情況可以看出，常規(guī)錄井在發(fā)現(xiàn)油層時(shí)完全可以達(dá)到對(duì)油層的基本評(píng)價(jià)，錄井時(shí)全面記錄各項(xiàng)原始資料并做出合理的分析不會(huì)造成“低阻油層”的漏失，但錄井只能對(duì)含油性做到定性或半定量的評(píng)價(jià)，做出更為準(zhǔn)確的判別還需要進(jìn)一步借助測(cè)井響應(yīng)特征，才能最終識(shí)別是否是“低阻油層”。

4.2 利用電測(cè)響應(yīng)特征對(duì)低阻油層的判別

電阻率經(jīng)常作為判別油氣層的重要指標(biāo)，但電阻率不是決定油層好壞的主導(dǎo)因素，絕不能對(duì)電阻率形成定量化的模式。其實(shí)影響電阻率高低的因素很多，如砂巖成分、顆粒大小、分選、磨圓、膠結(jié)物以及膠結(jié)方式等都會(huì)共同影響電阻率的高低；其次其中所含流體類型、礦化度等對(duì)巖石電阻率的影響也至關(guān)重要；在有裂隙的情況下電阻率也會(huì)大幅降低。大多數(shù)情況下砂巖物性是影響電阻率的主導(dǎo)因素，特殊情況下流體也可上升為主導(dǎo)因素，要具體情況具體分析，不可因某含油層位電阻率偏低就輕言該層位無價(jià)值。即使在同一口井中不同層位間電阻率的比較也是毫無意義的，在一口井中只有和鄰近同層位水層比較才有一定的參考意義；同樣同一層位非同一區(qū)塊比較電阻率意義也不大，判斷油層的好壞只能是在同一區(qū)塊、同一層位、物性相當(dāng)?shù)那闆r下才能用電阻率進(jìn)行比較，此時(shí)才能大致確定油層的優(yōu)劣。事實(shí)上，在一個(gè)油田區(qū)塊到了開發(fā)階段才能逐步建立巖性、電性、含油性三者之間的半定量化關(guān)系。前期勘探階段測(cè)井解釋對(duì)錄井的依賴性相對(duì)較大，特別是鎮(zhèn)涇油田延長組多屬底水不明顯或無底水的油層，測(cè)井解釋對(duì)錄井的依賴性更明顯，測(cè)井在錄井的基礎(chǔ)上分析物性差異及各種電性變化規(guī)律才能做出符合客觀實(shí)際的解釋

結(jié)論。

在現(xiàn)場(chǎng)遇到電阻率低的可疑油層時(shí)，就要全面分析其中子、聲波時(shí)差、密度等的變化并與錄井在此區(qū)間的變化特點(diǎn)找出對(duì)應(yīng)關(guān)系。特別是儲(chǔ)層內(nèi)部在中子、聲波時(shí)差突變點(diǎn)上下找出錄井巖性、含油性等的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，實(shí)際進(jìn)行油層綜合判別時(shí)是完全能夠發(fā)現(xiàn)“低阻油層”的。在碎屑巖儲(chǔ)層內(nèi)部，錄井顯示好同時(shí)聲波時(shí)差、中子具中高值，其巖性具粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，而電阻率低并與鄰井水層相近的情況下可以初步判別為低阻油

氣層。

5 結(jié)語

（1）常規(guī)錄井技術(shù)完全具備發(fā)現(xiàn)低阻油層的條件，發(fā)現(xiàn)低阻油層錄井是關(guān)鍵，正確判別低阻油層電測(cè)是手段；（2）提高對(duì)低阻油層的認(rèn)知度，充分利用錄、測(cè)井資料才能對(duì)低阻油層進(jìn)行準(zhǔn)確的判別；（3）進(jìn)一步深入研究低阻油層形成機(jī)理及沉積條件，針對(duì)低阻油層物性好、高束縛水等特性選擇適合的完井工藝是提高采收率的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾文沖，歐陽健，何登春.測(cè)井地層分析與油氣評(píng)價(jià)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1987.

[2] 孫建孟，陳鋼花，楊玉征.低阻油層評(píng)價(jià)方法[J].特種油氣藏，2004，10（2）.

[3] 王宣龍，白全勝，趙文杰.勝利油區(qū)低電阻率油層類型及成因研究[J].特種油氣藏，2004，11（1）.

[4] 陳清華，王正.蘇北盆地低電阻率油氣層成因與識(shí)別[J].特種油氣藏，2008，15（2）.

[5] 張世終，孟憲濤.東濮凹陷低阻油層成因分析研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2005，27（3）.

作者簡介：王?；ǎ?978-），女，山西晉中人，中石化華北石油工程有限公司錄井分公司石油地質(zhì)工程師，研究方向：石油天然氣地質(zhì)錄井和生產(chǎn)管理。

（責(zé)任編輯：王 波）endprint