低阻油层成因分析及识别方法

低阻油层成因分析及识别方一以鄂尔多斯盆地盐池地区L：L1延长组长4+5段为例马晓丽;王洪君;李军建;马国涛消晖;邓宝康 【摘要】近年来，低阻油层在鄂尔多斯盆地三叠系延长组不断被发现，逐渐成为主要 产油层.针对鄂尔多斯盆地盐池地区长4+5低阻油层,通过岩芯观察、铸体薄片鉴定、 扫描电镜观察、黏土矿物X射线衍射及高压压汞等分析测试,研究该地区长4+5低 阻油层成因,认为构造圈闭幅度低、束缚水饱和度与地层水矿化均较高等是造成油 层电阻率低的主要因素.利用交会图版法、电阻率差异法及计算自然电位差法3种 方法，结合试油资料,对低阻油层进行定性识别.【期刊名称】地质学刊【年(卷)，期】2019(043)002【总页数】7页(P275-281) 【关键词】盐池地区涎长组长4+5;低阻油层;成因;识别方法;鄂尔多斯盆地【作者】马晓丽;王洪君;李军建;马国涛消晖;邓宝康 【作者单位】西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安710065;中国石油长庆 油田分公司第五采油厂，陕西西安710021;中国石油长庆油田分公司第五采油厂，陕 西西安710021;中国石油长庆油田分公司第五采油厂，陕西西安710021;西安石油 大学地球科学与工程学院，陕西西安710065;四川奥吉特油田科技开发有限公司,四 川成都610041 【正文语种】中文【中图分类】P618.130.10引言低阻油层分为2种：一种是绝对低阻油层，电阻率的绝对值一般较低（4 Q-m）; 另一种是相对的，指在同一油水系统内，油层电阻率相对于纯水层电阻率的增大率， 即油层电阻率增大率一般较低（2）（程相志等，2008 ;李娜，2010 ;杨玉祥， 2010 ；赵军龙等，2011 ；韩如冰等，2017 ；翟利华等，2018）。针对低阻油层的 研究，由于核磁共振等新技术的成本较高，因此目前仍以分析测井资料为主，结合 岩芯观察、薄片鉴定、扫描电镜等实验分析。低阻油层的成因较为复杂，与沉积、 油气成藏、后期成岩作用、水动力以及钻井液入侵等有关（中国石油勘探与生产公 司，2006），从而使低阻油藏识别更加困难。近年来，由于盐池地区长4+5油层 组内一些油层的电阻率比较低，很多被遗漏或者被误判为水层，从而使大量油气资 源被忽视。笔者分析了盐池地区长4+5油层组低阻特征及成因，由于资料方面的 限制，仅采用定性方法对低阻油层进行识别。1研究区概况盐池地区位于宁夏回族自治区境内，构造位于鄂尔多斯盆地一级构造单元天环凹陷 中部偏北，部分地区发育小型鼻状构造（杨俊杰，2002 ;李娜，2010 ；刘超威， 2015）。研究区长4+5油层组物源以北西方向为主，属于浅水三角洲沉积，以三 角洲前缘亚相为主，由于沉积相控制着油藏的分布及聚集，致使油藏主要分布在水 下分流河道及其侧翼，以受岩性控制的岩性油藏为主。根据国内夕卜对低阻油层的研究成果以及该区实际情况，将电阻率的增大系数2的 油层定义为低阻油层。盐池地区长4+5油层组低阻油层的电阻率主要分布在 3.75 -13.73 Q-m之间，平均值为7.74 Q-m；岩芯观察结果，岩性以粉砂、细砂 岩为主，且存在砂泥岩交互层，颜色多为灰褐色、灰色及灰绿色；物性较差，孔隙 度在8% -16%之间，平均值为12.31% ；渗透率在0.10.5 mD之间，平均值为 0.46 mD，属中低孔-超低渗储层。2盐池地区长4+5低阻油层成因分析盐池地区长4+5油层组发现，构造圈闭幅度低、束缚水饱和度及地层水矿化 度高等是导致其电阻率较低的主要因素。2.1构造因素盐池地区位于鄂尔多斯盆地，其构造平缓，地层倾角 1（郭兰等，2012 ；段玉良， 2016）。根据油气分异运移的规律，含油饱和度与油气藏闭合高度有一定的关系 （刘佳庆等,2017）,这种低构造幅度导致油水分异差，使含油饱和度降低。由于油、 水密度差异，在同一油水系统中，油在构造圈闭高部位富集，其含油饱和度较高。 但是从含油饱和度-海拔交会图（图1）中可以看出，随着构造圈闭海拔的升高，含油 饱和度并没有明显的增大趋势，相关系数仅为0.009 4，构造圈闭幅度低使得含油 饱和度较低，从而形成低阻油层。因此，低构造圈闭幅度是造成研究区长4+5油 层电阻率较低的一个主要因素。图1盐池地区长4+5油层组海拔与含油饱和度的关系Fig. 1 Relationship between altitude and oil saturation of the Chang 4+5 members in the Yanchi area2.2储层因素2.2.1束缚水饱和度高对低阻油层的影响地层水分游离水和束缚水2种。游离水在 正常压力条件下能够自由流动；束缚水不仅在正常压力条件下不能自由流动，而且 在外力作用下也不能流动（回雪峰等,2003）。束缚水是吸附在岩石颗粒表面的薄膜 水，其饱和度称为束缚水饱和度（中国石油勘探与生产公司,2006 ；夏冬冬等,2013）。 影响束缚水饱和度的因素主要有岩石颗粒的粒度和泥质含量。束缚水饱和度通常用核磁共振法测定，由于研究区没有相关实测资料，故采用压汞 数据来计算束缚水饱和度。通常认为，当孔喉半径0.15 pm时，孔隙内所含水难 以在地层压力条件下流动，可以将这部分孔隙体积近似认为是储层的束缚水饱和度 （廖明光等，2010）。夏冬冬等（2013）在研究束缚水饱和度与电阻率关系时，将核 磁共振法测得的束缚水饱和度与用压汞数据计算的束缚水饱和度进行对比，两者结 果高度一致。对36个样品进行高压压汞分析得出，盐池地区长4+5低阻油层的 束缚水饱和度较高，分布在29.64% 97.86%之间，平均值为64.49%。束缚水饱 和度与电阻率交会图（图2）显示，随着束缚水饱和度的升高，电阻率逐渐下降，两 者呈负相关关系。图2盐池地区长4+5油层组束缚水饱和度与电阻率的关系Fig. 2 Relationship between irreducible water saturation and resistivity of the Chang 4+5 members in the Yanchi area（1）岩石颗粒细。通过观察岩芯及实验分析，认为区内长4+5低阻油层的沉积环境 为弱水动力低能环境，主要为三角洲前缘沉积（张磊,2010），岩石颗粒细（图3）。岩 芯分析结果表明，区内以细砂岩为主，粉砂岩次之，细砂岩约占73.3%，粒径主 要分布在0.06 0.25 mm范围内（图4）。一方面，当颗粒较细时，其比表面积较 大，吸附能力变强，即吸附的薄膜水变多（邓彤芸等,2017）；另一方面，岩石颗粒 度小，使得微孔隙增多，孔隙的弯曲度增大，使毛管压力增大，毛管滞水含量升高 （李娜，2010 ；李秋政，2011 ；翟利华等，2018）。上述两方面均使束缚水饱和度 变大，从而导致油层电阻率下降。图3盐池地区长4+5低阻油层铸体薄片与岩芯照片Fig. 3 Photographs of casting thin section and core of low resistivity oil reservoirs for the Chang 4+5 members in the Yanchi area（a） casting thin section （plane polarized light）； （b） core photo图4盐池地区长4+5油层组粒径分布直方图Fig. 4 Histogram of particle sizedistribution of the Chang 4+5 members in the Yanchi area（2）泥质含量高。研究区长4+5低阻油层的泥质含量较高，质量分数为6.6% 18.0%，平均值为14.1%（图5）。一方面，黏土矿物以分散状或薄膜状附着在碎屑 岩颗粒表面（图6a）,具有很强的吸水性，吸附地层水后，形成离子通道，导电性 增强，电阻率降低；另一方面，泥质充填于孔隙中（图6b、c、d）,孔隙和喉道变 小，吸附水溶液中的离子能力加大，束缚水饱和度变大，降低了电阻率（邵识远等， 2015）。图5显示，随着泥质含量的增加，电阻率呈降低趋势。图5盐池地区长4+5油层组泥质质量分数与电阻率的关系Fig. 5 Relationship between argillaceous mass fraction and resistivity of the Chang 4+5 members in the Yanchi area2.2.2地层水矿化度高对低阻油层的影响岩石孔隙中的地层水性质、含量以及岩石 性质决定了其电阻率的高低（中国石油勘探与生产公司，2006），储层的岩性和物 性差异不大时，油层电阻率主要受地层水矿化度的影响（王维斌等，2017）。根据 收集的资料，盐池地区长4+5低阻油层的地层水矿化度偏高，在40.1 136.0 g/L之间，平均值达90.6 g/L ;而其高阻油层的地层水矿化度相对较低，在 12.0 52.0 g/L之间，平均值为28.4 g/L。地层水矿化度的高低决定了离子浓度 的大小，研究区长4+5的地层水矿化度较高，使得离子浓度较大，故地层水的导 电能力较强，导电网络较发达，致使电阻率较低（王维斌等，2017）。图7显示， 无论是高阻油层还是低阻油层，地层水矿化度越大，电阻率越小。因此，地层水矿 化度高是形成低阻油层的重要因素。图6盐池地区长4+5低阻油层黏土矿物扫描电镜图（a）泥质附着在颗粒表面（H90 井，2 375.4 m） ; （b）高岭石充填粒间孔（G127井，2 361.7 m） ; （c）伊利石附着 在颗粒表面并以搭桥”状充填粒间孔（H115井，2 318.4 m） ; （d）绿泥石附着在 颗粒表面并充填粒间孔（H90井，2 375.4 m）Fig. 6 SEM images of clay minerals in low resistivity reservoir for the Chang 4+5 members in the Yanchi area(a) argillaceous material on particle surface (Well H90, 2 375.4 m); (b) kaolinite filling intergranular pore (Well G127, 2 361.7 m); (c) illite on particle surface, filling intergranular pore in bridging forms (Well H115, 2 318.4 m); (d) chlorite on particle surface, filling intergranular pore (Well H90, 2 375.4 m)图7盐池地区长4+5地层水矿化度与电阻率的关系Fig. 7 Relationship between formation water salinity and resistivity of the Chang 4+5 members in the Yanchi area3低阻油层识别方法低阻油层的识别有一定的难度。通过对低阻油层的成因分析，根据其物性特征，结 合测井及试油资料，提出了低阻油层的3种识别方法，即交会图版法、电阻率差 异法、计算自然电位差法，可快速而直观地识别低阻油层。3.1交会图版法对于低阻油层，交会图版法(确定低阻油层的电阻率、声波时差、含油饱和度三者 下限)是一种快速而直观的定性识别方法。收集了 124组测井数据，建立电阻率与 声波时差、电阻率与含油饱和度交会图版(图8a、b),确定了低阻油层的范围：电 阻率下限为3.75 Qm、声波时差219.91 ps/m.含油饱和度24.97%。将研究 区长4+5油层组试油数据(证实为低阻油层的24个数据)点投在图版上，结果全部 落在低阻油层判识区。因此，利用该图版得出的判识标准能够较好地识别区内低阻 油层。3.2电阻率差异法分析低阻油层的成因，油水层的电阻率差异由岩性、物性、含油性等因素共同作用 而引起。因此，要利用控制变量法进行研究，也就是在岩性、物性等因素基本相同 的情况下，含油性的差异才会显现出来，从而弓I起电阻率的差异(程相志等， 2008)。当目的层的物性和岩性与邻近水层接近，且其电阻率与邻近水层电阻率的 比值2时，可以将其解释为油水同层或油层(翟利华等，2018)。例如：H24-69井(图9a)中，62号与63号储层的孔隙度(VPOR)和渗透率 (VPERM)接近，物性基本相同；自然电位负异常幅度一致，岩性类似。62号和63 号储层的含油饱和度分别为38.57%、11.69%，电阻率分别为6.09. 5.44 Qm, 电阻率的比值为1.12(2)，结合含油饱和度差异，将62号储层解释为油水同层。 试油结果：日产油21.0 t,日产水6.6 m3，验证了解释结论的正确性。图8盐池地区长4+5低阻油层交会图1-干层；2-水层；3-含油水层；4-油水同层;5-差油层；6-油层；7-低阻油层 Fig. 8 Cross plots for identification of low resistivity oil reservoirs for the Chang 4+5 members in the Yanchi area(a) cross plot of resistivity and time difference of acoustic wave ； (b) cross plot of resistivity and oil saturation图9盐池地区长4+5低阻油层电阻率差异法Fig. 9 Resistivity variation method of low resistivity reservoir for the Chang 4+5 members in the Yanchi area(a) Well H24-69 ； (b) Well H116H116井(图9b)中，43号储层与44号储层的孔隙度和渗透率接近，物性基本相 同；自然电位负异常幅度一致，岩性类似。43号和44号储层的含油饱和度与电 阻率分别为15.73%、51.02%与10.67. 13.70 Qm，电阻率比值为1.23(2), 结合含油饱和度差异，将44号储层解释为油层。试油结论：日产油21.7 t,验证 了解释结论的正确性。3.3计算自然电位(SP)差法计算自然电位与实测自然电位差法也是定性识别储层是否含油的一种较为直观的方 法。地层水、泥浆滤液性质和盐浓度是影响自然电位的主要因素。利用八侧向电阻 率(RLL8)代替冲洗带电阻率(Rxo),深感应电阻率(RILD)代替地层真电阻率(Rt)，求取RLL8/RILD的比值；结合地层温度与地层水和泥浆滤液对自然电位的影响，得 到扩散吸附电动势系数K ；利用公式SP = K lg(RLL8/RILD),得到计算自然电位(谢青等，2013 ;李康等,2017)。将计算自然电位(SP)曲线与实测自然电位(SP)曲 线进行对比，根据前人的研究，两者在储层含水与纯泥岩处基本重合，在储层含油 时，呈现的幅度差越大，含油性越好(谢青等，2013)。利用试油资料验证如下。 J347-42井在2 574.7 2 583.6 m处幅度差较大，结合岩芯和录井资料，解释为 含油水层。试油结果：日产油7.2 t,日产水12.9 m3(图10a)。C60-22井45号、 46号、47号等储层显示出较大的幅度差，在47号储层的2 247.2 2 253.2 m 段试油，日产油3.6日产水31.2 m3(图10b)。因此，计算自然电位差法能够较好地识别储层是否含油。4结论(1) 研究区长4+5油层组低阻油层的主要成因有3个：低构造圈闭幅度；颗粒 细及泥质含量高导致的高束缚水饱和度；高地层水矿化度。(2) 综合3种识别方法：交会图版法，确定了研究区低阻油层的下限，即电阻率 下限为3.75 Qm,声波时差219.91 ps/m,含油饱和度24.97% ；电阻率差 异法是在物性和岩性均相似的情况下对比电阻率的增大率，从而确定低阻油层； 计算自然电位差法能最直观地呈现出低阻油层的差异。在识别低阻油层时，宜采用3种方法共同确定，相互印证，相互补充，使推断结 果更为可靠。图10盐池地区长4+5低阻油层计算自然电位差法Rt-电阻率；AC-声波时差； GR-自然伽马；SP-自然电位；SP-计算自然电位；POR-孔隙度；PERM-渗透率; Sw-含水饱和度；So-含油饱和度；VRt-校正电阻率；VAC-校正声波时差；VGR- 校正自然伽马；VSP-校正自然电位；VPOR-校正孔隙度；VPERM-校正渗透率；VSw-校正含水饱和度；VSo-校正含油饱和度；VRILD-校正深感应电阻率； VRILM-校正中感应电阻率；VRLL8-校正八侧向电阻率Fig. 10 Calculation method of spontaneous potential difference in low resistivity reservoir for the Chang 4+5 members in the Yanchi area(a) Well J347-42 ； (b) Well C6022参考文献【相关文献】程相志，范宜仁,周灿灿,2008.淡水储层中低阻油气层识别技术J.地学前缘,15(1) : 146-153.段玉良,2016.鄂尔多斯盆地定边油田长2低阻油层特征分析及测井解释方法研究D.西安：西北大 学.邓彤芸涨春生，李玉萍,2017.辽河凹陷西部东营组低电阻率油层成因分析与识别J.中外能 源,22(10) : 34-40.郭兰涨小莉,丁超，等,2012.川口油田川46井区长61低阻油层成因机理分析J.国外测井技术33(3) : 19-22, 3.回雪峰，吴锡令,谢庆宾，等,2003.大港油田原始低电阻率油层地质成因分析J.勘探地球物理进 展,26(4) : 329-332.韩如冰，田昌炳,周家胜，等,2017.苏丹Muglad盆地复杂断块油藏低阻油层成因及识别方法：以Fula凹陷Jake South油田为例J.中国海上油气,29(2) : 63-69.李娜,2010.姬塬油田A区低阻油藏测井评价技术研究D.西安：长安大学.廖明光，唐洪，苏崇华，等,2010. 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