姬塬地區(qū)侏羅系延9油層低阻成因分析及識(shí)別方法

劉艷妮，蒲 磊，梁曉偉，淡衛(wèi)東，史立川，雒 斌

（中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018）

鄂爾多斯盆地中生界侏羅系油藏具有埋深淺、物性好、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，近年來已日益成為盆地重要的高效勘探開發(fā)目標(biāo)。但侏羅系油藏規(guī)模小，成藏隱蔽，尤其是局部發(fā)育的低阻油藏，由于其成因復(fù)雜多樣，如受沉積條件、構(gòu)造作用、成巖作用等地質(zhì)因素的影響，使束縛水飽和度、黏土礦物以及油水層的礦化度發(fā)生變化，或受鉆井液侵入及測井系列不同等工程因素影響導(dǎo)致電阻率變低[1-6]，評價(jià)和識(shí)別工作困難。

前人對鄂爾多斯盆地侏羅系低阻油層的成因及識(shí)別的研究程度較低，僅處于淺析低阻油層的定性識(shí)別方法[7-13]，且姬塬地區(qū)侏羅系低阻油層的分析及識(shí)別并未涉及，低阻油藏用常規(guī)測井方法難以有效識(shí)別和評價(jià)，造成研究區(qū)較多低阻油層的遺漏。為此，本文根據(jù)巖心觀察、砂巖薄片鑒定、掃描電鏡觀察和高壓壓汞分析等多種技術(shù)手段，結(jié)合鉆井、錄井、測井、試油試采及儲(chǔ)層特征等資料，在與隴東地區(qū)低阻油藏進(jìn)行橫向?qū)Ρ鹊幕A(chǔ)上，綜合分析影響低阻油層的因素，如構(gòu)造作用、儲(chǔ)層特征等，對姬塬地區(qū)侏羅系延9 層低阻油層的成因機(jī)理進(jìn)行總結(jié)，針對性地提出能夠定性、定量識(shí)別低阻油層的方法，并確定其測井解釋下限，對研究區(qū)的進(jìn)一步勘探開發(fā)具有重要意義。

根據(jù)目前對低阻油層的定義，低阻油層在電性特征上主要表現(xiàn)為兩種類型：一類是絕對低阻油層，即電阻率絕對值較低，一般小于5 Ω·m；另一類是相對低阻油層，即同一油水系統(tǒng)內(nèi)油層與純水層的電阻率比值較低，一般小于2[14]。本文研究區(qū)的電阻率主值區(qū)間為4.0～15.0 Ω·m，主要為相對低阻油層。

1 研究區(qū)概況

姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中西部，橫跨西緣逆沖帶、天環(huán)坳陷及伊陜斜坡三大構(gòu)造單元，整體構(gòu)造平緩，區(qū)域東高西低的背景上發(fā)育系列繼承性低幅鼻隆構(gòu)造，東西構(gòu)造落差近500～1 000 m。

姬塬地區(qū)侏羅系延安組地層自下而上劃分為延10～延1 十個(gè)油層組。侏羅系富縣組至直羅組地層均有油層發(fā)育，其中延安組延8、延9、延10 為侏羅系油藏主要發(fā)育層段，延9 是主力產(chǎn)油層。姬塬地區(qū)延9 油層組發(fā)育于三角洲沉積環(huán)境，以三角洲平原亞相為主，分流河道砂體寬1～3 km，厚5～20 m，成藏圈閉受沉積相及低幅構(gòu)造控制，為巖性-構(gòu)造油藏。

通過對鄂爾多斯盆地侏羅系延9 層電阻率的分析可知，低阻油藏主要發(fā)育于姬塬地區(qū)，隴東地區(qū)也有小范圍分布，通過對姬塬地區(qū)延9 多口工業(yè)油流井的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示出油井儲(chǔ)集層電阻率平均值13.18 Ω·m，占全井的76.7%，與全盆地（平均值23.15 Ω·m）和隴東地區(qū)同層系儲(chǔ)層（平均值19.77 Ω·m）相比，電阻率明顯偏低，油層與鄰近水層相比電阻增大率無明顯特征，而油水層與鄰近水層相比電阻增大率均小于2（見圖1）。

圖1 姬塬地區(qū)延9 工業(yè)油流井儲(chǔ)層電阻率增大率圖Fig.1 The chart of the resistivity index about industrial oil wells in Yan 9 members in Jiyuan area

2 低阻油藏成因主控因素分析

2.1 高地層水礦化度是影響侏羅系油層低阻特征的主要因素

根據(jù)前人的研究表明，高礦化度地層水會(huì)導(dǎo)致油層的電阻率降低，從而形成低阻油層[4，15-17]。

圖2 姬塬地區(qū)侏羅系電阻率-礦化度交會(huì)圖Fig.2 Correlation between formation water salinity and resistivity of the Yan 9 members in the Jiyuan area

姬塬地區(qū)延9 油層地層水水型主要是CaCl2型，但研究區(qū)地層水礦化度存在區(qū)域性差異，低阻油層（電阻率<13.18 Ω·m）地層水礦化度平均值為68.7 g/L，高阻油層地層水礦化度平均值為49.2 g/L。通過分析研究區(qū)延9 層低阻油層地層水礦化度與電阻率相關(guān)性（見圖2）可知：隨著地層水礦化度的增大，低阻油層的電阻率有降低趨勢。此外，繪制全區(qū)電阻率及礦化度等值線圖，結(jié)果表明，礦化度與低阻油藏的分布有一定的相關(guān)性，說明地層水礦化度高是研究區(qū)低阻油層形成的主要因素之一。

2.2 巖石顆粒細(xì)導(dǎo)致束縛水飽和度高使電阻率降低

巖電分析發(fā)現(xiàn)，巖石的骨架粒度大小決定顆粒表面吸附地層水能力，是影響電阻率的重要因素之一。巖性越細(xì)，電阻率越低[2]。因?yàn)閹r石顆粒越細(xì)，巖石與水接觸的面積越大，吸附在巖粒表面的束縛水越多，巖石的導(dǎo)電性就會(huì)增強(qiáng)，使地層電阻率降低；另一方面，巖石顆粒粒度小，形成的孔隙和喉道就越小，且小巖粒含量越高，地層中微小毛細(xì)管孔隙和小喉道就越發(fā)育，滲透率就越小，粒間孔隙也相應(yīng)更為復(fù)雜，兩者都會(huì)增大巖層中的束縛水含量，從而降低地層電阻率[18，19]。

圖3 侏羅系延9 儲(chǔ)層砂巖粒度對比直方圖Fig.3 Histogram of particle size distribution of the Yan 9 members of Jurassic reservoirs

通過對姬塬地區(qū)侏羅系延9 油藏51 塊巖心圖像粒度樣品的顆粒大小進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：儲(chǔ)層的巖石顆粒都較細(xì)，粒徑分布在0.5 mm 以下的中-細(xì)-粉砂顆粒約占80.0 %以上，顆粒以中砂和細(xì)砂巖為主，與隴東地區(qū)相比，占主導(dǎo)的中砂含量相當(dāng)，但細(xì)砂含量較高（見圖3），這種細(xì)骨架顆粒，使得油層粒間孔隙更為復(fù)雜，發(fā)育更多的微孔隙及細(xì)小喉道，升高束縛水含量，降低儲(chǔ)層電阻率。

2.3 孔隙結(jié)構(gòu)的影響

姬塬地區(qū)侏羅系孔隙類型以粒間孔和長石溶蝕孔為主，面孔率6.97，與隴東地區(qū)相比，孔隙發(fā)育程度較低（見圖4）。姬塬地區(qū)侏羅系儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)具有排驅(qū)壓力低（0.09 MPa）、喉道中值半徑大（0.57 μm）、退汞效率較高（33.6%）、孔喉分選中等（分選系數(shù)2.97）、汞飽和度高（78.4%）等特征，孔隙結(jié)構(gòu)以中孔細(xì)喉型為主，由此不能判定造成低阻，但會(huì)導(dǎo)致孔喉結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，使束縛水飽和度增高造成低阻。

2.4 黏土礦物的附加導(dǎo)電性

黏土礦物具有陽離子交換的特性，這是導(dǎo)致黏土具有附加導(dǎo)電性的直接原因，但是，不同種類的黏土礦物的陽離子交換能力存在差別，其中蒙脫石導(dǎo)電性最高，其次是伊利石和高嶺石[20，21]。

圖4 侏羅系延9 孔隙類型對比圖Fig.4 Contrast diagram of pore types in Yan 9 members of Jurassic reservoirs

表1 侏羅系延9 儲(chǔ)層填隙物含量對比表Tab.1 Comparison table of interstitial matter in Yan 9 members of Jurassic reservoirs 單位：%

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層填隙物分析表明，侏羅系延9儲(chǔ)層填隙物含量合計(jì)為11.62%（見表1），以高嶺石（含量為3.92%）和硅質(zhì)（含量為3.10%）為主，伊利石和伊/蒙混層（含量為5.1%）含量較低，膠結(jié)指數(shù)相對較低，且與隴東地區(qū)相比，黏土礦物含量無明顯區(qū)別，因此不是形成低阻油藏的主要原因。

2.5 導(dǎo)電礦物的影響

油層骨架通常主要是由石英等不導(dǎo)電礦物組成的，但當(dāng)油層骨架含有導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)，油層的電阻率就會(huì)降低[22]。通過對鄂爾多斯盆地侏羅系油藏580 塊樣品重礦物化驗(yàn)分析資料的對比可以得出：與隴東地區(qū)相比，姬塬地區(qū)油層骨架中富含黃鐵礦，且20%的井中黃鐵礦的含量達(dá)到重礦物總量的90%，會(huì)對降低油層電阻率產(chǎn)生一定影響。但分析表明，導(dǎo)電礦物含量與地層電阻率沒有明顯的相關(guān)性，因此認(rèn)為導(dǎo)電礦物含量并不是研究區(qū)油層低阻的主要原因。

2.6 潤濕性的作用

油層潤濕性與其電阻率密切相關(guān)，當(dāng)巖石骨架有較強(qiáng)的潤濕性時(shí)，會(huì)因吸附作用導(dǎo)致油層的電阻率降低[5]。通過對姬塬地區(qū)侏羅系油藏28 塊樣品分析結(jié)果顯示，親水3 塊，弱親水14 塊，占測試樣品總數(shù)的61.9%，隴東地區(qū)侏羅系油藏26 塊樣品分析結(jié)果顯示，以中性-偏親水為主，共19 塊，占測試樣品總數(shù)的73.1%（見表2），姬塬地區(qū)親水性更強(qiáng)，使儲(chǔ)層中巖石粒表面吸附水分子的能力較強(qiáng)，在巖石顆粒表面形成薄水膜，導(dǎo)致束縛水含量較高，使油層的電阻率變低，可見潤濕性對低阻油層也有一定的貢獻(xiàn)。

2.7 高束縛水飽和度的作用

儲(chǔ)層巖石本身的性質(zhì)影響束縛水飽和度，包括巖石類型、顆粒粒度、黏土類型及孔隙結(jié)構(gòu)等[23]，這些因素都在不同程度上使姬塬地區(qū)侏羅系延9 層的束縛水含量升高，導(dǎo)致儲(chǔ)層導(dǎo)電能力增強(qiáng)，電阻率降低。

對鄂爾多斯盆地侏羅系延9 層22 口井47 個(gè)巖心實(shí)驗(yàn)樣品相對滲透率基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，低阻油層發(fā)育的姬塬地區(qū)油層束縛水飽和度最高，達(dá)到43.3%（見表3），通過繪制束縛水飽和度與電阻率的交會(huì)圖可知（見圖5），隨著束縛水飽和度的增大，電阻率有明顯下降的趨勢，分析認(rèn)為本區(qū)高束縛水飽和度對低阻油層的形成有重要影響。

圖5 侏羅系延9 油藏束縛水飽和度與電阻率交會(huì)圖Fig.5 Correlation between irreducible water saturation and resistivity in Yan 9 members of Jurassic reservoirs

2.8 構(gòu)造幅度低、油水關(guān)系復(fù)雜的影響

姬塬地區(qū)侏羅系在區(qū)域構(gòu)造背景上發(fā)育系列低幅鼻隆，隆起范圍一般為1～5 km2，幅度一般為10～60 m，以巖性-構(gòu)造油藏為主。

受低幅度構(gòu)造影響，圈閉中油的浮力作用有限，導(dǎo)致油水分異不徹底，油水界面難以確定，從而降低儲(chǔ)層的含油飽和度，形成低阻油層，甚至出現(xiàn)油層電阻率小于水層的油水關(guān)系倒置的現(xiàn)象，這種油層通常解釋為油水同層。因此，構(gòu)造幅度低、油水關(guān)系復(fù)雜是姬塬地區(qū)延9 低阻油層形成的主要因素之一。

表2 鄂爾多斯盆地侏羅系儲(chǔ)層潤濕性評定表Tab.2 Evaluation table for reservoir wettability of Jurassic reservoir，Ordos basin

表3 鄂爾多斯盆地延9 油藏相滲特征對比表Tab.3 Comparison table of relative permeability feature of Yan 9 reservoir in Ordos basin

圖6 侏羅系延9 油層儲(chǔ)層含油性與試油結(jié)果關(guān)系Fig.6 The relationship between reservoir oil-bearing and test result

根據(jù)儲(chǔ)層鉆遇顯示及試油結(jié)果分析可知，試油井段主要為油水同層，純油層較少，試油結(jié)果、錄井資料統(tǒng)計(jì)均與儲(chǔ)層含油性相關(guān)，但都無必然聯(lián)系且無論測井解釋為油層還是油水層，錄井顯示為油跡還是油斑，試油都會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)純油或油水同出的現(xiàn)象（見圖6）且多口錄井油跡井試油獲高產(chǎn)，如H386 試油獲51.26 t/d高產(chǎn)油流，低幅構(gòu)造導(dǎo)致油水分異差，油水關(guān)系復(fù)雜形成低阻油藏，識(shí)別難度大。

3 低阻油層識(shí)別方法

在低阻油層地質(zhì)背景及成因分析的基礎(chǔ)上，通過對比統(tǒng)計(jì)大量的測井資料和試油數(shù)據(jù)，提出3 種有效識(shí)別低阻油層的方法：即定性識(shí)別低阻油層的鄰近儲(chǔ)層電性對比法、快速直觀識(shí)別低阻油層的交會(huì)圖版法，以及以目標(biāo)層及鄰近標(biāo)準(zhǔn)水層為基礎(chǔ)定量識(shí)別低阻油層的綜合含油指數(shù)法，并確定其測井解釋下限。

3.1 鄰近儲(chǔ)層電性對比法

在區(qū)域地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，對測井曲線的響應(yīng)特征及其組合關(guān)系進(jìn)行分析，并結(jié)合試油數(shù)據(jù)等資料，重點(diǎn)對比儲(chǔ)層四性及水性之間的匹配性，進(jìn)而客觀地識(shí)別低阻油層。通過分析姬塬地區(qū)延9 低阻油層實(shí)例，結(jié)果顯示，鄰近儲(chǔ)層電性對比法對該區(qū)延9 低阻油層的識(shí)別有指導(dǎo)作用。

對研究區(qū)內(nèi)測井資料進(jìn)行分析，對于儲(chǔ)層電阻率與鄰近水層電阻率的比值大于1 小于2，符合本文所指低阻油藏特征，當(dāng)目的層的物性和巖性與鄰近水層接近時(shí)，低阻油藏特征可將其解釋為油層或油水同層，為出油潛力目標(biāo)。如C39 井，對油水層與鄰近水層進(jìn)行分析可知，孔隙度、滲透率相近，表明二者物性接近，自然電位負(fù)異常幅度一致說明水性接近，但通過對比可知，兩者的電阻率存在較大差異，儲(chǔ)層電阻率是鄰近水層電阻率的約1.3 倍，故將儲(chǔ)層解釋為油水同層，試油獲得工業(yè)油流，解釋結(jié)論與試油結(jié)果一致，這一觀點(diǎn)得到印證。

3.2 交會(huì)圖版法

交會(huì)圖版法是生產(chǎn)實(shí)踐中常用的定性識(shí)別低阻油層的方法，具有快速直觀、易于獲取數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，從交會(huì)圖版中可直觀地識(shí)別出油層、油水同層和水層[6，11，12]。針對姬塬地區(qū)延9 層繪制含油飽和度與電阻率交會(huì)圖版（見圖7），并確定出劃分界限，即姬塬地區(qū)延9 層含油飽和度大于38.0%，解釋為油水層以上。使用交會(huì)圖版對研究區(qū)低阻油層的試油結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示兩者吻合度高，這表明交會(huì)圖版法可以有效識(shí)別低阻油層。

圖7 姬塬地區(qū)延9 層含油飽和度-電阻率交會(huì)圖Fig.7 Cross plots of resistivity and oil saturation of Yan9 reservoir in Jiyuan area

圖8 姬塬地區(qū)延9 層綜合含油指數(shù)-電阻率交會(huì)圖Fig.8 Cross plots of resistivity and compositive oil index of Yan 9 reservoir in Jiyuan area

3.3 綜合含油指數(shù)判斷含油性

采用綜合含油指數(shù)法進(jìn)一步弱化儲(chǔ)層物性對低阻的影響，有效區(qū)分油水層界限。油水層以上綜合含油指數(shù)＞1。

式中：Rt-目標(biāo)層電阻率；Φ-目標(biāo)層計(jì)算孔隙度；Rtw-鄰近標(biāo)準(zhǔn)水層電阻率；Φw-鄰近標(biāo)準(zhǔn)水層計(jì)算孔隙度。

根據(jù)綜合含油指數(shù)-電阻率交會(huì)圖（見圖8），通過對研究區(qū)延9 低阻油層有試油成果對應(yīng)的儲(chǔ)層進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，研究數(shù)據(jù)與交會(huì)圖版的吻合程度較好，如H131 井電阻率5.71 Ω·m，經(jīng)計(jì)算含油指數(shù)為1.3，試油日產(chǎn)油13.43 t；H188 井電阻率9.65 Ω·m，經(jīng)計(jì)算含油指數(shù)為0.73，試油出油花，這表明綜合含油指數(shù)法可以有效地識(shí)別低阻油層。

以上三種識(shí)別方法都能提高解釋結(jié)論與試油結(jié)果的符合率，在實(shí)際應(yīng)用中效果良好，提高了低阻油層解釋符合率，在分析中可根據(jù)實(shí)際情況綜合使用。

4 結(jié)論

本文針對鄂爾多斯盆地侏羅系延安組延9 低阻油藏成因機(jī)理不明確的問題，從該區(qū)沉積背景入手，通過多種化驗(yàn)分析手段，如砂巖薄片鑒定、相滲曲線、圖像孔隙粒度分析、重礦物化驗(yàn)等，結(jié)合鉆井、錄井、測井、試油、試采等資料的分析，在與隴東地區(qū)低阻儲(chǔ)層的對比的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，結(jié)果表明主要成因有：（1）地層水礦化度高導(dǎo)致低阻；（2）巖石顆粒細(xì)導(dǎo)致束縛水飽和度高的影響；（3）該區(qū)構(gòu)造幅度低、油水關(guān)系復(fù)雜的影響；此外，延9 儲(chǔ)層的弱親水性和填隙物也在一定程度上使電阻率降低。

在成因機(jī)理研究的基礎(chǔ)上提出了鄰近儲(chǔ)層電性對比法、電阻率－含油飽和度交會(huì)圖版法和綜合含油指數(shù)法三種識(shí)別低阻油層的方法，并確定了相應(yīng)的測井解釋下限，實(shí)際應(yīng)用效果良好，提高了低阻油層解釋符合率，有效指導(dǎo)姬塬地區(qū)侏羅系延9 低阻儲(chǔ)層的進(jìn)一步挖潛。