鄂爾多斯盆地油房莊南部長(zhǎng)4+5低阻油層成因分析與識(shí)別方法

劉佳慶，康 銳，楊傳奇，王曉輝，陳世海，王衛(wèi)忠.

(1.陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西西安 710018)

鄂爾多斯盆地油房莊南部長(zhǎng)4+5低阻油層成因分析與識(shí)別方法

劉佳慶1，康 銳2，楊傳奇1，王曉輝1，陳世海1，王衛(wèi)忠1.

(1.陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西西安 710018)

針對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層電阻率偏低、解釋難度較大的問(wèn)題，本文以測(cè)井解釋為主要技術(shù)手段，結(jié)合巖心資料、分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)及試油生產(chǎn)等數(shù)據(jù)，對(duì)油房莊南部低阻油層的成因進(jìn)行分析。結(jié)果表明：目的儲(chǔ)層由于構(gòu)造幅度低，油水分異差，影響了油氣的天然富集程度，大面積發(fā)育低含油飽和度油層；受前三角洲沉積相帶控制，巖石力度細(xì)、微孔隙發(fā)育，導(dǎo)致儲(chǔ)層束縛水飽和度較高，即區(qū)域構(gòu)造和沉積相帶是油房莊南部長(zhǎng)4+5形成低阻油層的主控因素。在成因分析基礎(chǔ)上，對(duì)常規(guī)測(cè)井響應(yīng)參數(shù)運(yùn)用曲線(xiàn)疊合和交會(huì)圖等手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低阻油層的有效識(shí)別和評(píng)價(jià)，并為與本區(qū)有類(lèi)似地質(zhì)特征的低阻油層的有效識(shí)別提供了解決思路。

低阻油層；成因分析；測(cè)井評(píng)價(jià)；長(zhǎng)4+5油層

近些年，人們?cè)诙鯛柖嗨古璧叵嗬^發(fā)現(xiàn)了眾多低電阻率油層，并隨著對(duì)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷加深和低阻油藏的規(guī)模有效開(kāi)發(fā)，對(duì)低阻段油藏有了初步認(rèn)識(shí)。不同地區(qū)、不同層位油層低電阻率的影響因素不盡相同，往往是以一種或幾種因素為主導(dǎo)，多因素綜合作用的結(jié)果。

在勘探實(shí)踐中，油房莊南部主力產(chǎn)層之一長(zhǎng)4+5油層呈現(xiàn)低阻特征：油層電阻率多分布在15～30 Ω·m之間，而本區(qū)相同層位純水層電阻率多分布在10～22 Ω·m之間，油、水層電阻率比值小于2；油層、差油層與水層的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征較為相似，不易區(qū)分。從目的儲(chǔ)層的試油及生產(chǎn)情況來(lái)看，利用阿爾奇公式解釋的油層段，多數(shù)為含油飽和度不高于60%的油水同層，有的甚至為含油水層或水層。

針對(duì)上述情況，本文對(duì)油房莊南部目的儲(chǔ)層做了進(jìn)一步研究，在對(duì)其區(qū)域構(gòu)造、沉積微相、儲(chǔ)層巖性及物性特征的研究基礎(chǔ)上，分析長(zhǎng)4+5低阻油層的成因機(jī)理，進(jìn)而找出適合本區(qū)低電阻率油層的測(cè)井解釋方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)油層的有效識(shí)別和評(píng)價(jià)，并為與本區(qū)有類(lèi)似地質(zhì)特征和儲(chǔ)層條件的區(qū)塊有效識(shí)別低阻油層、發(fā)現(xiàn)新油層提供指導(dǎo)和幫助。

1 低阻成因分析

1.1 低構(gòu)造幅度

在鄂爾多斯盆地整體構(gòu)造格局中，研究區(qū)油房莊南部位于最寬廣的陜北斜坡帶的西部(圖1)。根據(jù)精細(xì)的地層劃分對(duì)比結(jié)果，繪制了研究區(qū)長(zhǎng)4+5的頂面構(gòu)造圖(圖2)?？梢钥闯觯漤斆鏄?gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，整體上也為西傾單斜背景上由差異壓實(shí)作用形成的一系列近東西向的鼻狀隆起，坡降為35 m/km，寬度3～5 km，隆起幅度小、面積大。

圖1 油房莊南部位置示意圖

圖2 油房莊南部長(zhǎng)4+5頂面構(gòu)造圖

根據(jù)油氣分異運(yùn)移的規(guī)律，油水飽和度與油氣藏閉合高度有關(guān)。若構(gòu)造幅度較小，儲(chǔ)集層中便可能具有較寬的油水過(guò)渡帶，即油層含水飽和度偏高。此外，地層壓力小導(dǎo)致油氣的驅(qū)替壓力低，油氣不足以克服更大毛細(xì)管壓力而進(jìn)入小孔隙，大量的小孔隙和微孔仍被地層水占據(jù)。也就是說(shuō)，油層距自由水平面越高，相應(yīng)的含油飽和度就越高，其電阻率也必然越高；反之電阻率就越低[1-3]。

對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層分別做“初期含水率與油層電阻率關(guān)系圖”和“油層相對(duì)高差與初期含水率關(guān)系圖”(圖3、圖4)，其中ΔH為各井目的層的砂頂海拔與該區(qū)長(zhǎng)4+5目的砂體中部平均海拔的高度差?？梢钥闯觯S著油層相對(duì)高度差的降低，其初期含水量有上升的趨勢(shì)，而含水量的上升直接導(dǎo)致了油層電阻率的下降。

圖3 長(zhǎng)4+5油層相對(duì)高度差與初期含水率關(guān)系圖

圖4 長(zhǎng)4+5油層初期含水率與電阻率關(guān)系圖

由此，因低構(gòu)造幅度(低驅(qū)替壓力)導(dǎo)致的油水分異差、含水飽和度高等因素，影響了油房莊南部長(zhǎng)4+5油層的天然富集程度，這也是該區(qū)含油部位電阻率增大幅度不明顯，其數(shù)值與水層電阻率不易區(qū)分的主要原因之一。

1.2 沉積(微)相因素

油房莊南部長(zhǎng)4+5油層主力砂體多為前三角洲相(圖5、圖6)，在這種以弱水動(dòng)力條件為主的沉積環(huán)境中，多表現(xiàn)為沉積砂體的巖性較細(xì)且泥質(zhì)含量偏高。這可能導(dǎo)致儲(chǔ)層砂體內(nèi)部微孔隙大量發(fā)育，毛細(xì)管壓力較高；在水濕地層中，會(huì)使儲(chǔ)層中束縛水的含量明顯增加[4-5]。

圖5 油房莊南部Y128井～A148井長(zhǎng)4+5油層主力砂體類(lèi)型

根據(jù)分析化驗(yàn)結(jié)果，研究區(qū)長(zhǎng)4+5地層水礦化度分布于(5.6～9.1)×104mg/L，屬中高水平。地層水礦化度升高，導(dǎo)致地層中的導(dǎo)電離子增多，它們?cè)诖罅窟B通的微孔隙中形成了密布的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)[6-7]，從而使地層的導(dǎo)電能力增強(qiáng)。當(dāng)粒度細(xì)、泥質(zhì)多等因素引起儲(chǔ)層束縛水含量較高時(shí)，高礦化度的地層水對(duì)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)集層電阻率的影響不容忽視。

1.2.1 巖石粒度

巖電試驗(yàn)已證明，電性對(duì)巖性的反映比較敏感，巖性越粗，電阻率越高[8]。多數(shù)低阻油氣層的巖性多為粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖，巖石骨架顆粒平均粒徑普遍較小(圖7)。

圖7 長(zhǎng)4+5低阻油層與高阻油層粒度概率圖

從研究區(qū)目的層巖心樣品的粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，其最為突出的特征是以細(xì)砂為主，并有一定量的粉砂和泥(圖8)；其束縛水飽和度與巖石顆粒比表面積呈非線(xiàn)性的正相關(guān)性，且束縛水含量在40%以上的樣品超過(guò)試驗(yàn)樣品的60%(圖9)。

圖8 長(zhǎng)4+5低阻油層粒度分布柱狀圖

圖9 長(zhǎng)4+5低阻油層比表面積與束縛水飽和度關(guān)系圖

依據(jù)前人研究成果，粒度中值變小會(huì)引起束縛水含量增加，尤其是當(dāng)粒度小于0.1 mm時(shí)，束縛水含量開(kāi)始大量增加。這是由于顆粒越細(xì)其比表面積越大，顆粒表面吸附的束縛水就越多[9-11]。而電阻率測(cè)井反映的是地層總的含水量，因此具有高束縛水飽和度的油層會(huì)顯示出低阻的特點(diǎn)。這就不難解釋油房莊長(zhǎng)4+5油層電阻率偏低的現(xiàn)象了。另外，巖性的粗細(xì)在一定程度上也可以反映泥質(zhì)含量的變化。

1.2.2 泥質(zhì)含量

組成泥質(zhì)的各種主要黏土礦物對(duì)儲(chǔ)層電阻率的影響表現(xiàn)在兩方面：自身的附加導(dǎo)電性和提高束縛水飽和度。

黏土礦物的吸附、膨脹和陽(yáng)離子交換等特性，是導(dǎo)致其具有附加導(dǎo)電性的直接原因。在常見(jiàn)的黏土礦物種類(lèi)中，蒙脫石的陽(yáng)離子交換能力最強(qiáng)，受其影響而形成的附加導(dǎo)電性也最大；伊利石次之；綠泥石再次；高嶺石的附加導(dǎo)電性最小。地層水礦化度越低，陽(yáng)離子的交換量越大，產(chǎn)生的附加導(dǎo)電性也越強(qiáng)，使油層電阻率值降低得越多[12-15]。

這里需要強(qiáng)調(diào)的是，研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層地層水礦化度中等偏高，所以黏土礦物的附加導(dǎo)電性受到較大程度的制約，對(duì)油層電阻率的影響較弱。

由于在長(zhǎng)4+5油層組砂體沉積期間，研究區(qū)基本是前三角洲沉積體系，大面積的席狀砂中含有較多Fe2+離子，使得目的層砂巖填隙物中綠泥石的含量明顯高于鄰區(qū)同層(圖10)。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，綠泥石膠結(jié)多以碎屑顆粒環(huán)邊薄膜方式出現(xiàn)(圖11)。

通過(guò)儲(chǔ)層中籠統(tǒng)泥質(zhì)含量及綠泥石含量與束縛水飽和度、電阻率散點(diǎn)關(guān)系圖(圖12)可以看出，占巖性成分超過(guò)8%的泥質(zhì)由于其粒徑微小，增加了研究區(qū)儲(chǔ)層的束縛水飽和度。而隨著束縛水飽和度的升高，電阻率也隨之降低。

圖10 長(zhǎng)4+5油層黏土礦物分析結(jié)果

圖11 長(zhǎng)4+5油層砂巖樣品掃描電鏡照片

圖12 長(zhǎng)4+5低阻油層不同類(lèi)型填隙物含量與束縛水飽和度關(guān)系圖

1.2.3 儲(chǔ)層微孔隙

根據(jù)研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層鑄體薄片孔隙特征圖像分析，平均中值半徑為0.10 μm，孔隙偏小；平均排驅(qū)壓力為8.11 MPa，說(shuō)明喉道偏細(xì)?？诐B特征越差，中值半徑越小，排驅(qū)壓力越大(圖13)，從而導(dǎo)致成藏過(guò)程中毛管中地層水被驅(qū)替不充分而遺留在微小的孔喉中，導(dǎo)致高束縛水飽和度[16]。

2 低阻油層識(shí)別方法探討

針對(duì)油房莊南部長(zhǎng)4+5油層運(yùn)用阿爾奇公式求取含水飽和度Sw造成油層解釋符合率偏低這一難題，通過(guò)對(duì)測(cè)井響應(yīng)參數(shù)的精細(xì)分析，找出該區(qū)對(duì)低阻油層含油性反應(yīng)較靈敏的參數(shù)，并將其組合以放大油、水層響應(yīng)差異[17]；通過(guò)曲線(xiàn)重疊法和交會(huì)圖技術(shù)，探索了能夠有效識(shí)別研究區(qū)低電阻率油層的方法，取得了一定成果。

2.1 曲線(xiàn)重疊法

2.1.1 聲波時(shí)差(AC)與自然電位曲線(xiàn)(SP)重疊法

根據(jù)砂泥巖剖面的測(cè)井響應(yīng)特征，儲(chǔ)層位置的自然電位SP曲線(xiàn)呈異常幅度增加，而聲波時(shí)差A(yù)C也會(huì)增大。利用以上特點(diǎn)，將二者曲線(xiàn)進(jìn)行重疊。由圖13、圖14可見(jiàn)，在泥巖位置，二者基本重合；在滲透性較好的儲(chǔ)層位置，二者存在一定的幅度差。二者之間的幅度差越大，含油性越好。

油房莊南部長(zhǎng)4+5油層多數(shù)為含水飽和度及束縛水飽和度均高的油水同層，滲透性與水層相近或基本一致，所以上述曲線(xiàn)重疊法在該區(qū)運(yùn)用的效果并不理想。

2.1.2 計(jì)算自然電位(PSP)與實(shí)測(cè)自然電位曲線(xiàn)(SP)重疊法

根據(jù)深、淺電阻率的測(cè)井結(jié)果，計(jì)算八側(cè)向電阻率RLL8與深電阻率RILD測(cè)井值的比值，即徑向電阻率比值；結(jié)合自然電位測(cè)井的原理，依據(jù)區(qū)域溫度資料，確定系數(shù)原理公式中的電位系數(shù)K；應(yīng)用公式PSP=-Klg(Rxo/Rt)計(jì)算一個(gè)自然電位值，并把計(jì)算的自然電位曲線(xiàn)PSP與實(shí)測(cè)自然電位曲線(xiàn)Usp組合，采用曲線(xiàn)重疊法的原則進(jìn)行重疊[18]。

一般情況下，如果儲(chǔ)層含水或在純泥巖部位，二者基本重合；但當(dāng)?shù)貙雍颓揖邆銻xo

圖13 YY1井長(zhǎng)4+5油層組深感應(yīng)電阻率(RILD)-聲波時(shí)差(AC)、計(jì)算自然電位(PSP)-實(shí)測(cè)自然電位(Usp)、聲波時(shí)差(AC)-自然電位(Usp)重疊圖

圖14 YY2井長(zhǎng)4+5油層組深感應(yīng)電阻率(RILD)-聲波時(shí)差(AC)、計(jì)算自然電位(PSP)-實(shí)測(cè)自然電位(Usp)、聲波時(shí)差(AC)-自然電位(Usp)重疊圖

2.1.3 深感應(yīng)電阻率(RILD)-聲波時(shí)差(AC)重疊圖

聲波測(cè)井和電阻率曲線(xiàn)重疊法常用來(lái)預(yù)測(cè)不同成熟度條件下的TOC。其中聲波時(shí)差曲線(xiàn)和電阻率曲線(xiàn)的刻度為-100μs/ft(-328μs/m)(每?jī)蓚€(gè)對(duì)數(shù)電阻率刻度對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差)。把一般泥巖的曲線(xiàn)疊加在一起，當(dāng)兩條曲線(xiàn)在一定深度范圍內(nèi)“一致”或完全重疊時(shí)可作為基線(xiàn)。確定基線(xiàn)之后，用兩條曲線(xiàn)間的間距來(lái)識(shí)別富含有機(jī)質(zhì)的層段[18]。

對(duì)于高電阻率油層，將深感應(yīng)電阻率與聲波時(shí)差曲線(xiàn)按照一定原則反向重疊：深感應(yīng)曲線(xiàn)采用對(duì)數(shù)刻度，聲波時(shí)差曲線(xiàn)換算為英制單位的數(shù)值，二者之間反向重疊。其中要求電阻率刻度區(qū)間為兩個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)應(yīng)聲波時(shí)差差值為100，在一般泥巖(炭質(zhì)泥巖、油頁(yè)巖處除外)處二者基本重合。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)儲(chǔ)層部位二者之間的曲線(xiàn)疊合關(guān)系判斷含油性。一般在含油較好的部位，兩曲線(xiàn)之間的幅度差較大；在水層處，二者基本疊合。該方法在研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層的應(yīng)用效果較理想(圖13、圖14)。

2.2 交會(huì)圖法

根據(jù)油房莊南部長(zhǎng)4+5油層的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)綜合分析，主要應(yīng)用下列幾種交會(huì)圖技術(shù)，對(duì)其油層進(jìn)行分步驟的逐步識(shí)別：

利用目的儲(chǔ)層26個(gè)油水同層、3個(gè)差油層、8個(gè)水層的近百個(gè)取樣點(diǎn)的測(cè)井響應(yīng)數(shù)據(jù)，編繪其深感應(yīng)電阻率-聲波時(shí)差交會(huì)圖(圖15)。應(yīng)用該圖件可初步將常規(guī)的油層和水層區(qū)分出來(lái)：區(qū)域Ⅰ為常規(guī)水層;區(qū)域Ⅱ?yàn)槌Ｒ?guī)油層；區(qū)域Ⅲ則是電阻率和聲波時(shí)差參數(shù)值都極為相近的低阻油層、水層和差油層，也是下一步進(jìn)行區(qū)分和識(shí)別的主要目標(biāo)。

圖15 長(zhǎng)4+5低阻油層深感應(yīng)電阻率(RILD)-聲波時(shí)差(AC)交會(huì)圖

精細(xì)分析區(qū)域Ⅲ內(nèi)各試油段的每一項(xiàng)常規(guī)測(cè)井響應(yīng)數(shù)值發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)液能力及含油性相對(duì)遜色的差油層的相對(duì)泥質(zhì)含量△GR指標(biāo)均偏高，這也是其滲透性相對(duì)較差的原因之一。計(jì)算結(jié)果顯示其值均大于0.26，而區(qū)域Ⅲ內(nèi)絕大多數(shù)的油水同層和水層這一比值均小于0.26。因此，利用相對(duì)泥質(zhì)含量△GR和相對(duì)滲透性Usp/SSP作交會(huì)圖，可以將低阻油層與水層和差油層較好地區(qū)分開(kāi)來(lái)(圖16)。

圖16 長(zhǎng)4+5低阻油層泥質(zhì)含量△GR和相對(duì)滲透性Usp /SSP交會(huì)圖

圖17中落在左上方區(qū)域中的取樣點(diǎn)均為滲透性很好的低電阻率阻油層和水層。分析二者的各項(xiàng)測(cè)井響應(yīng)數(shù)值發(fā)現(xiàn)，隨著儲(chǔ)層含油級(jí)別的升高，其聲波時(shí)差和電阻率有上升的趨勢(shì)；往往在泥質(zhì)含量相對(duì)較低、滲透性最好的層段，含油性偏低。針對(duì)上述特征，作了聲波時(shí)差和組合參數(shù)(1-△GR)/RILD交會(huì)圖，效果較理想(圖18)。

圖17 長(zhǎng)4+5低阻油層聲波時(shí)差-組合參數(shù)(1-△GR)/RILD交會(huì)圖

組合參數(shù)(1-△GR)/RILD的設(shè)計(jì)目的源自該區(qū)低電阻率油層的電阻率和泥質(zhì)含量較之水層均相對(duì)偏高的變化特性，二者的比值可以將該差異放大，從而最終實(shí)現(xiàn)低電阻率油層與水層的準(zhǔn)確識(shí)別。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)鄂爾多斯盆地油房莊南部長(zhǎng)4+5低阻油層的形成主要是區(qū)域構(gòu)造和沉積相帶兩大因素共同作用的結(jié)果：低構(gòu)造幅度影響了該區(qū)油氣的天然富集程度，含油飽和度偏低；三角洲前緣的巖性細(xì)、微孔隙發(fā)育等特點(diǎn)，導(dǎo)致儲(chǔ)層束縛水飽和度偏高。

(2)曲線(xiàn)疊合和交會(huì)圖等測(cè)井解釋手段，能夠放大研究區(qū)油、水層常規(guī)測(cè)井響應(yīng)參數(shù)的差異，從而實(shí)現(xiàn)直觀且有效地識(shí)別低阻油層。

(3)本區(qū)低阻油層成因分析及識(shí)別方法對(duì)鄰區(qū)的勘探開(kāi)發(fā)工作具有借鑒意義。

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Origin Analysis and Recognition Methods of Chang 4+5 Low-Resistivity Reservoir in the South of Youfangzhuang, Ordos Basin

Liu Jiaqing1, Kang Rui2, Yang Chuanqi1, Wang Xiaohui1， Chen Shihai1， Wang Weizhong1

(1.ShaanxiYan＇anOilandGasCo.Ltd.,Xi＇an,Shaanxi710018,China; 2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,PetrochinaChangqingOilfieldCompany,Xi＇an,shaanxi710018,China)

In view of the problem that the resistivity of Chang 4+5 reservoir is low and the explanation is difficult, in this paper, the causes of low-resistivity reservoirs in the southern part of Youfangzhuang are analyzed by means of logging interpretation as the main technical means, combined with core data, analysis of laboratory data and test oil production data. The results show that the purpose of reservoirs is low due to the low tectonic range and the difference of oil and water, which affects the natural enrichment of oil and gas and the development of low oil saturation reservoirs in large area. Controlled by the delta sedimentary facies, the fine rock strength and the micropore development, which leads to the higher water saturation of the reservoir. Exactly, the regional tectonics and sedimentary facies are the main controlling factors for the formation of low resistivity reservoirs of Chang 4+5. Based on the analysis of the causes, the effective identification and evaluation of the low resistivity reservoirs are realized by using the curve superposition and the intersection diagram, and the effective identification of the low resistivity reservoirs with similar geological characteristics in this area provides a solution to the idea.

low-resistance reservoir; origin analysis; well-logging evaluation; Chang 4+5 reservoir

劉佳慶(1982—)，女，工程師，主要從事油氣田勘探方面的研究與應(yīng)用工作。郵箱：lemontreenan@163.com.

TE122

A