志丹油田義正區(qū)長(zhǎng)61低阻油層形成機(jī)理及識(shí)別方法研究

郭春芬，李志江，白昕

(延長(zhǎng)油田股份有限公司，陜西 延安 716000)

低阻油層是一類電性上較特殊的油層，電阻率小于或接近圍巖電阻率，與水層電阻率相當(dāng)，含油飽和度一般小于50%的油層[1-2]。隨著勘探開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外低阻油層的識(shí)別程度逐漸提高，探明儲(chǔ)量和年產(chǎn)油量近幾年增幅較大[3-5]，國(guó)外加拿大東部、美國(guó)墨西哥灣及中東地區(qū)，國(guó)內(nèi)東、西部油田均存在低阻油層，并做了相關(guān)研究。志丹油田義正區(qū)在開發(fā)過程中鉆遇的長(zhǎng)61儲(chǔ)層地質(zhì)錄井均有油氣顯示，由于其電阻率與水層接近，測(cè)井資料將該層解釋為含油水層或水層。在查層撿漏過程中結(jié)合錄井油氣顯示情況，通過試采對(duì)長(zhǎng)61儲(chǔ)層有了新認(rèn)識(shí)，認(rèn)為其是低阻油層。為解決義正區(qū)長(zhǎng)61油層準(zhǔn)確識(shí)別的技術(shù)瓶頸，在鄰區(qū)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)完鉆的60多口井的沉積特征、儲(chǔ)層特征進(jìn)行分析，重新認(rèn)識(shí)其電性特征，提出適用于研究區(qū)的低阻油層識(shí)別方法。應(yīng)用研究成果對(duì)研究區(qū)采油井進(jìn)行二次識(shí)別，試采后初期平均單井日產(chǎn)油4.2 t。

1 區(qū)域概況

志丹油田義正區(qū)位于陜西省志丹縣義正鄉(xiāng)境內(nèi)，構(gòu)造位置處于陜北斜坡帶中部(圖1)，為平緩的西傾單斜，地層傾角不到l°，局部發(fā)育差異壓實(shí)作用形成的低幅度鼻狀隆起[1]。研究區(qū)面積約120 km2，主要開采層位為三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層，進(jìn)一步可細(xì)分為長(zhǎng)61、長(zhǎng)62、長(zhǎng)63、長(zhǎng)644個(gè)亞層?? 延長(zhǎng)油田勘探部.陜北中生界侏羅系及古生界地層劃分研究,2007.。具低壓、低豐度、低含油飽和度、低孔、特低滲的特點(diǎn)，長(zhǎng)62、長(zhǎng)63、長(zhǎng)64油層主要表現(xiàn)為常規(guī)的高阻油層，電阻率為28～55 Ω·m，較好油層的電阻率是相鄰水層的3倍以上，用常規(guī)方法可識(shí)別出油水層。相比之下，長(zhǎng)61油層厚度大，連通性好，孔隙度高，電阻率與相鄰水層接近，多在10 Ω·m以下。

圖1 志丹油田構(gòu)造位置示意圖Fig.1 Tectonic location map of Zhidan oilfield

2 低阻油層的特征

近年來，我國(guó)對(duì)低阻油層的研究取得了很大進(jìn)步，低阻油層已在遼河、大港、勝利等油田相繼發(fā)現(xiàn)，并作為挖潛研究的對(duì)象之一[7-8]。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，利用化驗(yàn)分析資料、測(cè)井資料、油氣試采資料等對(duì)研究區(qū)低阻油層的特征進(jìn)行了總結(jié)。低阻油層主要分布于三角洲、沼澤、河漫灘等區(qū)域，介于砂巖和粘土礦物的過渡帶，與粘土礦物形成互層，呈正旋回或反旋回特征。巖性主要為灰色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，次為粉細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖或中細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖。具結(jié)構(gòu)成熟度高，礦物成熟度低，成巖作用強(qiáng)烈的巖石學(xué)特征，為致密砂巖儲(chǔ)集層[10]。砂巖碎屑成分以長(zhǎng)石為主(平均56%)，次為石英(平均38%)。粒度以細(xì)粒、粉細(xì)粒為主，占60%以上，膠結(jié)類型有孔隙式、接觸式和薄膜-孔隙式等?？紫兑孕】紫稙橹?，中孔隙次之，大孔隙發(fā)育較少；喉道以微細(xì)喉道為主，細(xì)喉道次之，儲(chǔ)層孔喉組合為小孔微細(xì)喉型；毛細(xì)管壓力曲線的排驅(qū)壓力普遍較大，一般超過2 MPa[11]。親水性是低電阻油層的普遍特征，低束縛水飽和度的高電阻率油層一般表現(xiàn)為親油性，反之高束縛水飽和度的油層多數(shù)表現(xiàn)為親水性[12]。研究區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層的束縛水飽和度高，潤(rùn)濕性表現(xiàn)為親水性[13]，這與儲(chǔ)層中發(fā)育的粘土礦物伊利石和蒙脫石有關(guān)，它們會(huì)吸附大量水份，導(dǎo)致儲(chǔ)層束縛水含量增加，油層電阻率降低。油層電阻率多數(shù)小于10 Ω·m，與相鄰水層電阻率接近，有時(shí)低于水層電阻率；聲波時(shí)差高，一般為240～260 μs/m，常規(guī)油層為220～245 μs/m；深感應(yīng)、中感應(yīng)、八側(cè)向表現(xiàn)為深感應(yīng)＜中感應(yīng)＜八側(cè)向。

3 長(zhǎng)61低電阻率油層的形成機(jī)理

高阻油層和低阻油層本質(zhì)上沒有截然的分界線，砂巖的親水潤(rùn)濕性是形成低阻油層的基礎(chǔ)[14]。地層水礦化度、束縛水飽和度[15-17]、油水分異，鉆井液浸入等因素對(duì)油層電阻率的高低有顯著影響。通過對(duì)測(cè)井、錄井、巖心和試油試采等資料的分析研究，認(rèn)為研究區(qū)低阻油層的形成主要受以下幾方面因素的影響。

3.1 儲(chǔ)集條件

長(zhǎng)61油藏受沉積相和成巖作用控制，局部發(fā)育的低幅度鼻狀構(gòu)造對(duì)區(qū)內(nèi)油氣富集無明顯的控制作用。沉積特征主要表現(xiàn)為三角洲前緣水下分流河道和河口砂壩。驅(qū)動(dòng)類型為彈性溶解氣驅(qū)動(dòng)。由于巖性、物性橫向變化，導(dǎo)致含油性發(fā)生變化，橫向上油層連片性好，分布范圍較廣，為典型的巖性油藏。油水過渡帶寬，無明顯的油水界面，造成含水飽和度偏高，油水分異差是形成油氣儲(chǔ)層電阻率低的原因之一。由于低阻油層儲(chǔ)層物性好，泥漿易侵入，油層電阻率小于泥漿電阻率，可去除低電阻是侵入性低阻的可能。

3.2 地層水礦化度高

當(dāng)儲(chǔ)層物性相當(dāng)時(shí)，油層電阻率的變化與區(qū)域地層水礦化度的變化呈較明顯的負(fù)相關(guān)性，即地層水的礦化度升高，油層電阻率下降[18]。義正區(qū)長(zhǎng)61油藏埋深約1 700 m，地層水中氯離子含量為60 330～101 267 mg/L，平均為79 971 mg/L，水質(zhì)類型為CaCl2型；總礦化度103 478～169 018 mg/L，平均133 925 mg/L，屬于中高礦化度地層水。在其它條件相同的情況下，中高礦化度地層水是造成含油儲(chǔ)集層電阻率降低的一個(gè)主要原因(表1)。

3.3 孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，束縛水飽和度高

表1 義正區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層地層水特征Table 1 The characteristics of formation water in Chang61of Yizheng district

通過對(duì)128個(gè)巖心樣品的掃描電鏡、鑄體薄片和壓汞資料分析認(rèn)為，研究區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層喉道較細(xì)，微孔隙發(fā)育，為小孔細(xì)喉型孔隙結(jié)構(gòu)，排驅(qū)壓力較高，毛管壓力曲線無明顯平臺(tái)，斜率較大[19]。巖石以細(xì)?；蚍凵盀橹鳎患恼惩恋V物充填，導(dǎo)致地層中微孔隙較發(fā)育，滲流孔隙和微孔隙的并存導(dǎo)致束縛水含量增大，地層電阻率降低。另外，粘土礦物多由云母水化而來，含鐵量高也可能是導(dǎo)致電阻率降低的重要原因。

3.4 儲(chǔ)層物性變化

儲(chǔ)層物性在電測(cè)曲線上反映為自然電位為箱狀或倒三角形負(fù)異常，異常幅度較高，自然伽馬以中值為主。聲波時(shí)差高，微電級(jí)具明顯的幅度差。中、深感應(yīng)和八側(cè)向電阻率曲線呈R淺＞R中＞R深特征，一般為R淺明顯大于R中、R深，而R深與R中之間的差異幅度小，油層深感應(yīng)電阻率為10～20 Ω·m，部分層段深感應(yīng)電阻率為6～10 Ω·m，而水層的電阻率為5～7 Ω·m；梯度電極系為R1＞R2.5＞R4?？紫抖绕骄?2.4%，滲透率平均1.96×10-3μm2。儲(chǔ)層物性越好，油層電阻率越低，滲透率隨孔隙度的增加具增大趨勢(shì)。分析認(rèn)為，義正區(qū)長(zhǎng)61油層與其它正常油層相比孔隙度、滲透率明顯偏高，電阻率相對(duì)較低。

4 低阻油層的識(shí)別

4.1 交會(huì)圖法

利用本區(qū)長(zhǎng)61油層的取心、測(cè)井、試油等資料，繪制了聲波時(shí)差與自然電位比值的交會(huì)圖(圖2)、深感應(yīng)電阻率與聲波時(shí)差交會(huì)圖、測(cè)井解釋孔隙度與含水飽和度交會(huì)圖和自然伽馬與深感應(yīng)電阻率交會(huì)圖，可得長(zhǎng)61低阻油層測(cè)井參數(shù)下限值：孔隙度≥8.8%，含水飽和度≤56%，深感應(yīng)電阻率≥6 Ω·m；聲波時(shí)差≥220 μs/m，自然電位比值≥0.5。由于研究區(qū)油層埋藏深度較大，且地層水礦化度高，地層溫度高，導(dǎo)致地層水電阻率低，電阻率曲線除受含油性影響外，受儲(chǔ)層物性影響也較大，為方便后期應(yīng)用，分區(qū)間制定了油層的電阻率下限。即聲波時(shí)差為220～230 μs/m時(shí)，深感應(yīng)電阻率≥30 Ω·m；聲波時(shí)差為230～240 μs/m時(shí)，深感應(yīng)電阻率≥15 Ω·m；聲波時(shí)差為240～250μs/m時(shí)，深感應(yīng)電阻率≥10Ω·m；聲波時(shí)差為≥250 μs/m時(shí)，深感應(yīng)電阻率≥6 Ω·m?? 西安地礦研究所.志丹探區(qū)樊川區(qū)四性關(guān)系研究，2005.。將深感應(yīng)電阻率與聲波時(shí)差交會(huì)圖和自然伽馬與深感應(yīng)電阻率交會(huì)圖相結(jié)合可有效劃分水層和油層。如圖3所示，正286井井深1 758～1 768 m處通過交會(huì)圖重新解釋，結(jié)果與第一次解釋的水層有所不同，為低阻油層。對(duì)該層試采后日產(chǎn)油4.2 t，含水率35%。

圖2 聲波時(shí)差與自然電位比值交會(huì)圖Fig.2 Crossplot of interval transit time and self-potential ratio

圖3 正286井長(zhǎng)61低阻油層測(cè)井曲線二次解釋圖Fig.3 The secondary well log interpretation maps of low resistivity reservoir in Chang 61of well Zheng 286

4.2 實(shí)測(cè)自然電位與計(jì)算自然電位曲線重疊法

根據(jù)八側(cè)向電阻率與深感應(yīng)電阻率測(cè)井值，計(jì)算徑向電阻率比值，依據(jù)研究區(qū)的溫度資料，結(jié)合自然電位測(cè)井原理，確定公式PSP=Klg(Rxo/Rt)中K的值?? 王梓媛.測(cè)井原理與綜合解釋評(píng)價(jià)含油性的重疊圖，2009.，計(jì)算自然電位。將實(shí)測(cè)自然電位曲線Usp與計(jì)算自然電位曲線PSP重疊[20]，若儲(chǔ)層含油，當(dāng)Rxo小于Rt時(shí)，實(shí)測(cè)自然電位曲線Usp的異常幅度較計(jì)算的自然電位曲線PSP偏高，二者存在一定的幅度差，含油性越好，則幅度差越大，水層兩條曲線基本重合。根據(jù)上述特征，可定性判斷低阻油層，如圖4所示，正218井井深1 721.5～1 724.5 m，采用上述方法重疊后幅度差明顯，因此，判斷其為油層，試油后日產(chǎn)油2 t，含水率21%，說明此方法在研究區(qū)適用。

4.3 聲波時(shí)差與深感應(yīng)電阻率曲線重疊法

水層的含水飽和度不會(huì)隨著孔隙度的變化而變化，水層電阻率取決于孔隙度的相對(duì)變化。一般為孔隙度減小，電阻率增大；孔隙度增大，電阻率則減小[21]。油層含水飽和度隨著孔隙度增大而減小，孔隙度減小，電阻率則增大[22]。因此，將水層的深感應(yīng)電阻率與聲波時(shí)差曲線重疊，當(dāng)儲(chǔ)層含油時(shí)，其深感應(yīng)電阻率與聲波時(shí)差具一定的幅度差。二者間的幅度差越大，儲(chǔ)層的含油飽和度就越高，可定性將油、水層區(qū)分開[23]。總之，義正區(qū)低阻油層的識(shí)別應(yīng)綜合上述研究方法，結(jié)合錄井、測(cè)井等資料綜合評(píng)價(jià)，相互補(bǔ)充，相互驗(yàn)證才能取得較可靠的結(jié)果。通過對(duì)研究區(qū)315口井的測(cè)井曲線進(jìn)行二次解釋，獲得第一次解釋過程中未識(shí)別的172個(gè)低阻油層，新增儲(chǔ)量1 008×104t。

圖4 正218井實(shí)測(cè)自然電位與計(jì)算自然電位曲線重疊圖Fig.4 Overlapping maps of measured self-potential and Calculated self-potential of well Zheng 286

5 結(jié)論

(1)低阻油層以三角洲平源、沼澤、河漫灘等沉積環(huán)境為主。巖性主要為灰色細(xì)粒、粉細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，小孔隙、微細(xì)喉道，儲(chǔ)層孔喉組合為小孔微細(xì)喉型，排驅(qū)壓力普遍較大，具親水性特征。

(2)儲(chǔ)集條件、高地層水礦化度、復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)、高束縛水飽和度、油水分異性差等是長(zhǎng)61低電阻率油層形成的主要因素。

(3)應(yīng)用聲波時(shí)差與自然電位比值交會(huì)圖、實(shí)測(cè)自然電位與計(jì)算自然電位曲線的重疊等方法，結(jié)合地質(zhì)、錄井、試油等資料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可高效識(shí)別低阻油層。

(4)應(yīng)用研究成果，對(duì)研究區(qū)315口井綜合識(shí)別后，獲得172個(gè)低阻油層，壓裂改造后效果較好，新增儲(chǔ)量1 008×104t。