（地质工程专业论文）东辛油田低电阻率油气层测井解释评价技术研究.pdf

东辛油田低电阻率油气 层测井解释评价技术研究 刘增( 地质工程) 指导教师：范宜仁( 教授) 摘要 东辛油田由于受构造、沉积、成岩等多因素的影响，形成了以油层 电阻率变化大为主要特点的碎屑岩复杂油气层，其中包括与水层电阻率 较接近的低电阻油层。本文着重研究了东辛油田低电阻率油气层成因、 定性、定量解释方法以及应用效果分析。 以岩心分析资料为基础，结合有限的核磁等新方法测井资料，搞清 了东辛油田低电阻油气层的成因和类型，主要有以下四种类型：一：高 矿化度地层水的影响；二：孔隙结构的影响；三：阳离子交换量的影响： 四：泥浆侵入的影响。 本次研究中实行岩电实验与油层物理实验相结合，深入地研究电阻 率高低变化与微观孔隙结构的关系、测井解释参数与孔隙结构的关系、 核磁测井中的t 2 分布与孔隙结构之间的关系，通过岩心毛管压力资料和 对应的核磁室内测量资料，分析建立了应用核磁测井资料确定储层微观 孔隙结构参数的方法。 另外针对不同类型的低阻油层建立了相应的定性、定量解释方法， 定性解释方法主要是通过建立交会图和解释图版进行定性判别，定量解 释方法主要是建立了以核磁测井为基础的可变m 、n 解释方法、利用以 常规测井为基础的可动水法评价储层性能，另外就是利用双组孔隙模型 n 对含油饱和度进行校正等方法。 研究成果在东辛油田得到了明显的地质应用效果。为油田的勘探开 发进程做出了积极的贡献。 关键词：低电阻率油气层，核磁共振，孔隙结构，储层评价 n i r e s e a r c ho nl o gi n t e r p r e t a t i o na n de v a l u a t i o no fl o w r e s i s t i v i t yr e s e r v o i ri nd o n g x i no n f i e l d l i uz e n g ( g e o l o g i ce n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rf a ny i - r e n a b s t r a c t t h er e s e r v o i rr e s i s t i v i t yi nd i f f e r e n tr e g i o nv a r i e sl a r g e rb e c a u s eo ft h e i n f l u e n c eo ft h e 虹棚c t 雠e ，d e p o s i t i o na n dd i g e n e s i si nd o n g x i no i l l i 旭t h e d i s t i n g u i s hf e a t u r eo fc l a s s i cr e s e r v o i ri nd o n g x i no i l f i e l di st h ev a r i e t yo f m s i s t i v i t yi n c l u d i n gl o wr e s i s t i v i t yr e s e r v o i r t h ec o m p l e xr e s e r v o i rh a d p r o d u c e dt h ec o m m e r c i a lo i la n dg a sf l o wa n db e c a u s et h em a i np r o d u c t i o n r e s e r v o i r t h i sd o c u m e n tc o n c e r t e do nt h eo r i g i no fl o wr e s i s t i v i t yr e s e r v o i r a n dq u a l i t a t i v eo rq u a n t i t a t i v ei n t e r p r e t a t i o ni n c l u d i n ga n a l y s i so f a p p l i c a t i o n i nd o n g x i no i lf i e l d h a v ei n v e s t i g a t e dd e e p l yt h er e l a t i o no fr e s i s t i v i t ya n dm i c r o s c o p ep o r e s t r u c t u r e ，t h er e l a t i o no f t h ep a r a m e t e ro fl o gi n t e r p r e t a t i o na n dp o r es t r u c t u r e ， t h er e l a t i o no ft 2d e s t r u c t i o ni nn m la n dp o r es t r u c t u r ew i t hc a p i l l a r y p r e s s u r eo ft h eh a l fp e r m e a t i o nb a r r i e ra n dl i t h o l o g ye l e c t r o n i ce x p e r i m e n t t e c h n o l o g y h a v e b u i l tt h em e t h o do fd e t e r m i n i n g m i c r o s c o p i cp o r e s t r u c t u r e dp a r a m e t e rw i t ht h en m li n f o r m a t i o m h a v eb u i l tt h ed i f f e r e n t q u a l i t a t i v e a n dq u a n t i t a t i v e i n t e r p r e t a t i o n t e c h n o l o g yo f t h el o wr e s i s t i v i t yr e s e r v o i ra c c o r d i n g t ot h ed i f f e r e n tt y p e t h e q u a l i t a t i v ei n t e r p r e t a t i o nb a s e do nc r o s sp l o ta n di n t e r p r e t a t i o nc h a r t h a v e b u i l tt h em e t h o do fi n t e r p r e t a t i o no fv a r i a b l em ，nb a s e do nn m l ，e v a l u a t e d t h er e s e r v o i rp r o s p e r i t yo fm o v a b l ew a t e r - b e a t i n g c o r r e l a t et h ev a l u eo ft h e o i ls a t u r a t i o nw i t ht h em o d e lo f d u a lg r o u ps t r u c t u r e t h er e s e a r c hh a v eg o tt h ee v i d e n tg e o l o g i c a la p p l i c a t i o ni nd o n g x i no i l f i e l d a n dh a v em a dt h ei m p o r t a n tc o n t r i b u t i o n i n e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p m e n ti nt h i so i lf i e l d k e yw o r d s ：l o w r e s i s t i v i t yr e s e r v o i r ，n n e l e a r m a g n e t i cl o g p o r es t r u c t u r e ， r e s e r v o i re v a l u a t i o n v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得中国石油大学或其他教学机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 签名：匐毯r 期：2 衄。三 ： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅或借阅；学 校呵以公相论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复 制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：皇! 疆日期：趔奎兰l 导师签名：q 第缈期：2 旦! 丑缉 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章前言 第1 章前言 1 - 1 研究目的和意义 东辛油田是一个勘探、开发了四十年的老油田，已进入勘探、开 发的高成熟阶段。近年来东辛油田在一些滚动开发、综合注采调整挖 掘剩余油工作中，发现了许多低电阻率油层。如：辛4 l 块、辛7 6 沙 二1 3 、营6 4 1 、营1 7 沙二1 3 、辛1 0 9 断块沙二稳、广利油田沙四段 纯化镇组、营1 1 块沙三段、永9 2 1 、盐1 8 2 块沙三、沙四段等等。这 些低电阻率油气层的发现，扩大了勘探、开发领域，同时对利用测井 资料评价这类油气层提出了更高的要求。 由于低电阻率油气层的形成受多种复杂因素的影响，测井响应特 征不明显，测井信息对这类油气层的分辨能力大为降低，经常造成油 层误解释为油水同层或水层，甚至被漏掉。当常规油气层与低电阻率 油气层，相对高阻水层与相对低阻油层并存时，这种误解的可能性就 更大。 因此有必要对低电阻率油层进行系统研究，以提高对测井信息的 综合应用水平和解释符合率，为发现更多的低电阻率油气层，提高油 田的储量和产量做出贡献。 1 2 国内外现状及发展趋势 低阻油气藏产生的原因很多通过近几十年的研究主要总结了以 下几种类型： 复杂岩性：较细的岩性容易造成地层中微孔隙发育，并且大 量微孔隙与渗流孔隙并存，储层内束缚水饱和度将明显增加，对油 气层电阻率造成了很大的影响；对于分选较好、胶结致密、不易产 生易移动的颗粒的细砂岩储层来说，孔隙连通性较好，易形成储层 1 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章前言 电阻率降低的情况；而在岩石颗粒分选较差细砂岩储层中，大量的 粉末状物质随地层流体移动堵塞孔隙吼道，孔隙连通程度差，连通 的孔隙变成了孤立的孔隙，使储层表现为高电阻率的现象；粘土 矿物成分的含量对储层的电阻率也有很大的影响，粘土矿物中的伊 利石、蒙脱石和伊蒙混层在地层中常呈3 种分布状态：一是局部或 完全包围岩石颗粒的薄膜式；二是形成粘土桥连接岩石颗粒的搭桥 式；三是充填或完全充填粒间孔隙的充填式。当粘土矿物以伊利石、 蒙脱石和伊蒙混层为主时，就会造成孔隙直径的普遍变小和微孔隙 发育。同时因为它们有很强的吸水性，增强了阳离子问的交换能力， 进而导致电阻率降低。当砂岩和泥岩交错沉积，层厚度等于或小 于测井仪器纵向分辨率时，电法测井值受邻近围岩影响较大，当双 侧向、双感应测井时，层厚2 m 以下，其储层电阻率均可能显示为 低值。 复杂水性；由于地层水矿化度较低，储层导电能力减弱使水 层电阻率增高，地层水矿化度变化较大较快，当地层水矿化度相 对较高时，储层导电能力增强，使储层电阻率差异变小；在淡地 层水环境下，海水泥浆侵入油气层会使油气层的电阻率大幅度降低， 对电阻率的影响主要表现在以下两个方面：一是测井过程中电流径 向流入地层，而井筒中高电导率泥浆引起电流在井轴方向上的分流， 二是高比重盐水泥浆深侵形成低阻侵入环带，导致测井仪器探测失 真，使电阻率测量值偏离地层真实电阻率。 另外，低幅度构造对储层电阻率也有一定的影响：油藏中油层 距自由水平砸越高，则毛管压力越大，相应的含油饱和度越高。圈 闭内的储层要产无水油，必须具备一定的闭合高度，使含油饱和度 达到产无水油界限以上；如果圈闭幅度达不到产无水油的最小闭合 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章前言 高度，则该圈闭只能油水同产或只产水，偏高的含水饱和度，是形 成油气储层电阻率低的原因之一。 油气水层测井识别问题一直是低阻油气藏研究的难点和重点， 目前对于识别问题的研究多为针对研究区域的储层特点，有目的性 的应用能够反映研究区域储层特征的参数与试油结果相结合作出判 别图版、划分储层类型等方法识别油气水层【l - 5 1 。 施冬等( 1 9 9 8 ) 7 - 8 1 根据五里湾地区长6 油层组的测井响应特征， 结合地质和测试资料，采用灰色综合评判方法和模糊综合判别方法 对油气层进行判别，效果较好：孙建孟等( 1 9 9 8 ) 1 6 1 根据试油试水 资料把油层、水层、油水同层划分为三大类测井相，然后应用测井 相分析的方法进行划相研究，从而对油气水层进行定性识别。 李晓辉等( 2 0 0 0 ) 通过对实验室岩心分析资料的研究认为高电 阻率水层的成因是岩性变化、残余油的存在及局部地区地层水矿化 度的变化引起的。采用聚类判别分析技术以反映储层特征的众多信 息，以他拉哈地区为研究工区确定油水层分布，进而达到对其它储 层流体性质进行识别的目的；徐守余( 2 0 0 0 ) 采用定性与定量相结 合的研究思路，利用研究区域所有井的测井资料及试油、射孔资料 对储集层进行定性判别；同时引入f i s h e r 判别法分薄层和厚层识别 油、水层；邵维志等( 2 0 0 1 ) 应用统计学和计算数学等数学工具， 把常规油气层、低阻油气层、油水同层、水层看成是独立的地质事 件，分别研究它们与测井特征集之间的对应关系，然后利用这种关 系实现对未知地质事件的预测划分，从而把油气层的定性识别问题 转化为测井特征集的研究问题，该方法对于识别多种因素综合影响 下的油气层效果较好；冯琼等( 2 0 0 1 ) 通过对高电阻水层进行微观 地质特征研究和岩电实验研究，对塔中4 油田c i i 油组高阻水层形 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章前言 成的机理及影响因素进行分析，对于由于地层水矿化度低，岩石物 性交差使水层电阻率增高造成的所谓“高阻水层”制定相应的物性 标准，建立油、干解释图版；对于由于储层颗粒分选差导致岩石孔 隙结构复杂，使该类水层电阻率增高造成的高阻水层，按不同岩性 建立油、水层解释模型，并制定相应的解释标准。 匡立春等( 2 0 0 2 ) 从可动水分析法、图版法、龟阻率增大法与 录井显示法方面，探讨了低电阻率油层的识别技术，并应用于胡状 集油田，取得了良好的经济效益。赵佐安等( 2 0 0 2 ) 网立足于测井 资料，充分挖掘测井资料对低阻油气层识别的能力，对该地区吐谷l 、 吐谷2 井砂岩储层的油气水性质采用电阻率特征判别法、三孔隙度 重叠法、阵列声波能量法、纵横波时差法、声阻抗与声波时差重叠 法、交会图法以及神经网络识别技术的合理组合进行了有效识别， 提高了该地区油气层解释准确性。张丽艳等( 2 0 0 2 ) 采用测井相分 析法消除了用测井单参数和两参数交会解释含油性存在的多解性， 提高了解释结果的成功率。 刘维林等( 2 0 0 3 ) i n 】对葡西地区储层地质特征及储层“四性” 关系进行分析，将单砂体按着岩性特征划分为干层、粉砂、细粉砂、 含钙致密砂及泥质粉砂岩层，在此基础上，分析了该地区不同类型 储层电性与含油性关系，结合试油资料建立了储层分类解释图板， 符合率达8 4 9 ；高楚桥等( 2 0 0 3 ) 0 3 - 1 6 j 由实验及渗流理论得出： 岩石中有可动水但不一定产水，地层是否产水与可动水的相对含量、 岩石润湿性等因素有关，认为通过可动水判别油水层也不易确定统 一标准。储层中的油与水一般同时存在，但哪种流体优先产出，与 它们的相对渗透率有关。因此提出将孔隙度与油水相对渗透率相结 合来识别油水层的方法，通过2 0 口井试油结果证实，测井解释符合 4 中国石油大学( 华东) t 程硕士学位论文第一章前言 率达8 9 7 ；刘英才等( 2 0 0 3 ) p 2 1 以试油资料为基础，对自然电位、 深侧向电阻率和微球电阻率进行归一化后作交会图版，有效地识别 了阿达油田低阻油气层。 王任一等( 2 0 0 4 ) 认为在油层和水层的孔隙度和电阻率之间， 微差形态波形的复杂程度隐含着储集层含油气性的信息，通过求取 其波形的网格分形维可提取出含油气性的信息，进而对油水层进行 判别；郭睿等( 2 0 0 4 ) 在测井系列不全的情况下，通过生产实践并 结合大量的试油资料和油藏综合分析，总结出采用1 6 i n ( r x o ) 和 6 4 i n ( r t ) 电阻率比值( r x o r t ) ，并结合低阻油层和标准水层对比 定量确定含油饱和度的方法来判断疑难储层，取得很好效果。 李浩等( 2 0 0 5 ) 从沉积相、储集层岩性结构及储集层微观组构 这3 个尺度对在拉张的地质背景下的高束缚水成因的低电阻率油层 进行研究，得出在弱水动力变化带寻找该类低电阻率油层的方法； 李薇等( 2 0 0 5 ) 通过对低电阻率油层形成机理的研究，提出了一种 利用深探测电阻率和自然电位曲线自动识别低电阻率油层的r r s r 法，其应用取得了满意的效果；沈爱新等( 2 0 0 5 ) 0 7 - 1 9 利用核磁实 验新方法研究了油层岩心的n m r 横向弛豫特性，证实可以根据t 2 谱形和1 r 2 平均值来判别岩石含油或含水。田中元等( 2 0 0 5 ) 【2 0 】对 p i c k e t t 法进行改进，在原方法的基础上，通过毛细管压力曲线将 自由水界面之上的高度集成到p i c k e t r 图中，并用于识别低阻油 层，取得了满意的效果；张小莉等( 2 0 0 5 ) 从地质、测井及多参数 判别等方面，对王集油田核桃园组核三段的高、低电阻率断块油层、 高电阻率水层进行了综合分析与研究。应用地质条件约束下的多参 数多种分析方法对流体性质进行了识别；邓少贵等( 2 0 0 5 ) 根据电 测井原理，依据非线性最小二乘原则，进行双侧向测井资料的反演 5 中嗣石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章前言 校正，提供原状地层电阻率、冲洗带地层电阻率以及泥浆滤液侵入 半径等3 个参数，改善了电测井资料在油气层识别中的有效性；郎 丰吉等( 2 0 0 5 ) 利用储层阵列感应曲线对不同孔渗条件表现出不同 的径向侵入特点，从储层物性与侵入特性关系出发，给出常规测井 求取拟阵列曲线方法，建立拟阵列识别疑难储层解释方法，在卫星 油田的实际应用符合率达到8 8 1 9 0 , 6 ：冯亚丽等( 2 0 0 5 ) 【2 ”在地质情 况复杂的海拉尔盆地乌尔逊地区，针对油藏地质中油水层判别问题， 提出了一套利用测井资料综合判别油水层的i s o d a t a 方法，采取了 先对同类样本进行分类，将同类样本集划分为若干个性质十分接近 的子类，再在子类的基础上建立标准模式的方法对油水层进行判别， 取得了较好的效果。 在测井解释模型研究方面：一方面以经典的模型为基础，如阿 尔奇公式w - s 模型，双水模型和s - b 模型为基础，对其中的参数进 行改进，另一方面直接根据研究区域的储层特征，进行微观研究， 建立适合所研究地区储层情况的解释模型： w w g i v e n s ( 1 9 8 8 ) 1 2 2 1 推出g c r m m 岩石骨架导电模型，他把 毛细管束缚水视为骨架导电的一部分，作为独立的导电电路； h a n a i - b m u g g e m a n ( 1 9 9 5 ) 推出有效介质导电模型( i - i b 模型) ；a d e k u i j p e r 等人( 1 9 9 6 ) 根据电阻率解释的对称各向异性理论，推出 s a t o r i 导电模型，描述含油泥质砂岩的导电性。 在国内，莫修文( 1 9 9 8 ) 嘲针对我国塔里木盆地中新生界低阻 泥质砂岩储层，推出了一个三种孔隙水导电模型，较全面地说明了 泥质砂岩的导电机制。但对孔隙组分确定的精度有待进一步研究； 孙建孟等( 1 9 9 8 ) “”进一步完善了双孔隙水模型及其参数的确定方 法。这使得该模型具备了推广应用的条件；周荣安等( 1 9 9 8 ) 洲根 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章前言 据电流通过含水纯岩石的等效模型，考虑了储层孔隙的曲折度和孔 喉比的影响，用渗透率值近似代替孔道曲折度，对阿尔奇公式进行 修正；胡英杰等( 2 0 0 0 ) 根据s t a i r s 建立的自然电位测井物理模型 及其理论响应图版，用自然电位测井曲线计算泥质砂岩阳离子交换 容量q v ，将其应用于w - s 方程中，重新计算了塔里木盆地油层韵含 油饱和度。得到的数值较大幅度提高；左银卿等( 2 0 0 0 ) 提出利用 常规测井资料与核磁共振测并所提供的束缚水饱和度，重新求取地 层束缚水饱和度模型；任广慧等( 2 0 0 3 ) 利用钻井取心分析化验结 果和粒度中值，计算地层束缚水饱和度，采用油藏理论综合分析储 层流体动态，利用束缚水饱和度与地层含水饱和度评价油气层，建 立了一整套计算方程和解释图版；沈爱新等( 2 0 0 5 ) 通过实验讨论 了油层低电阻率与阳离子交换量、矿化度及温度的关系。分析了温 度、压力对阿尔奇公式中各参数的影响效果，得出高温高压条件下 饱和度指数n 、孔隙度指数m 的变化规律。 1 3 研究内容 l 、东辛油田低电阻率油层的分布、类型及特点 2 、开展东辛油田低电阻率油层成因研究，总结东辛油田不同类 型的低电阻率油层 3 、形成一套利用岩心和核磁共振测并资料建立与常规测并资料 关系，进而判断低电阻油层的方法；为东辛油田低电阻率油层的成 因及解释方法研究奠定良好的基础； 4 、开展适用于东辛油田低电阻率油层定性、定量解释的解释方 法研究。 5 、加深对低阻油气层的理论认识，拓宽核磁测井的应用。实行 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章前言 岩电实验与油层物理实验相结合。应用半渗透隔板法的毛管压力与 电阻率联测的岩电实验技术，深入地研究电阻率高低变化与微观孔 隙结构的关系、测井解释参数与孔隙结构的关系、核磁测井中的t 2 分布与孔隙结构之间的关系，进一步加深对低阻油气层的理论认识， 拓宽核磁测井的应用范围，为应用核磁测井中的t 2 分布研究储层的 微观孔隙结构提供依据。 6 、测井新技术的综合应用，促进测井地质学的发展。在测井地 质学的理论指导下，充分应用核磁测井等测井新技术和多井解释评 价系统对低阻油层的成因、沉积特点和分布规律开展研究。 7 、低阻油层钻井油气层保护及开采方法和技术 s 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第二章低电阻率油气层特点 第2 章低电阻率油气层特点 2 1 地电阻率油层的定义 近几年来，随着国内各油田勘探开发的深入，低电阻率油气藏已 成为增储上产的重要目标。国内低电阻率油气层多出现在砂岩储层， 我国东部地区尤以渤海湾地区出现的细岩性的砂岩地层中的低电阻 率油气层具有代表性。在国内各油田，如：大庆、辽河、大港、冀东、 江苏、青海和塔里木等，在胜利油区各采油厂，如：现河、滨南、桩 西、河口、临盘等，都不同程度地提到了低电阻率油气层的问题。由 此可见，低电阻率油气层己引起了各方的广泛重视。 到目前为止，人们对低电阻率油气层的认识和描述可概括为以 下三个方面： 2 1 1 从油层电阻率绝对值考虑 国内大多数油田的油气层电阻率范围在4 1 0 0 0 m 之间，小于 这一电阻率“下限”的油气层即可称之为低电阻率油气层( 见图2 一 1 ) 。但不同地区、不同层位，其标准也不一样。如东辛油田辛1 0 9 断 块，油层电阻率一般大于4 d m ，而出油层最低电阻率仅有1 4 m ； 再如塔里木盆地，油层电阻率的范围一般在2 2 0 q m ，低电阻率油 层可小于2 q m ，甚至只有0 4 d m 。 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 图2 - - l 辛1 0 9 测井困( 2 9 4 0 - 2 9 9 0 米) 2 1 2 与邻近水层比较 这类低电阻率油层通常不以电阻率绝对值的大小来定义，而以 电阻率指数小于3 进行定义。这就意味着，其电阻率与邻近水层十分 接近，甚至出现相互交叉的现象( 见图2 2 ) 。如商河、利津油田的 低电阻率油层，电阻率分别为2 3 3 t 2 m 、3 6 6 q m ，而与其邻近 的水层电阻率则分别为1 8 2 6 q m 、3 3 。5 q m ( 曾文冲。1 9 9 1 ) n 1 ； 永安镇油田永9 2 1 断块沙河街组，油层电阻率约为2 0 9 0q m ，毗邻 的水层电阻率则在3 0 6 0o m 变化，其结果必然增加识别油层的难 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 度，导致误把低电阻率油层解释为水层，甚至漏解释的现象也时有发 生。 图2 2利8 5 3 测井图( 1 2 4 0 1 2 9 0 米) 2 1 3 与相邻围岩层比较 与上下泥岩电阻率比较，油层电阻率与周围泥岩电阻率相同、 甚至明显低于它。此时往往没有考虑油层电阻率绝对值大小或与邻近 水层进行比较，如果在钻遇的目的层段没有水层时，解释难度就更大 ( 见图2 3 ) 。 中国石油大学( 华东) t 程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 图2 - - 3 睾1 0 0 测井图( 2 9 5 0 - 3 0 0 0 米) 2 2 低电阻率油气储集层特点 2 2 1 矿物成分 低电阻率油气储集层主要是由石英，长石两种骨架矿物成分组 成m ”。石英是低电阻率储集层岩石中分布最为广泛，含量最多的一 种碎屑矿物，长石在低电阻率油气储集层岩石中的含量仅次于石英。 另一方面，低电阻率油气储集层岩石组分有它自己的特点，要么细 粉砂的含量相当高，要么粘土或泥质的含量十分大，次要矿物成分 在低电阻率油气储集层中除了上述的主要矿物之外，还常含有在其 沉积过程中生成的一些粘矿物、胶结物、云母、自生石英、海绿 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 石、黄铁矿、燧石等自生的或非自生的矿物和有机质以及一些重矿 物。在低电阻率储层中，粘土矿物的种类繁多，包括蒙脱石、伊利 石以及高岭石等，其结构复杂，分布形式多变，含量不稳定，性能 特殊，因此，对储集层和测井响应都有十分大的影响。1 。在低电阻率 储层中，粘土矿物的含量常常是不稳定的，在有的地层中，粘土矿 物以蒙脱石和伊利石为主，而在有的地层中则是以高岭石为主。粘 土矿物在地层中有三种分布形式：分散泥质、层状泥质和结构泥质， 在低电阻率油气储集层中其分布形式主要表现为分散泥质。粘土矿 物对储集层岩石的导电性，自然放射性，声波特性以及中子特性等 物理性质均有极大的影响，其影响程度取决于粘土矿物在储集层岩 石中的成分、含量、结构、分布形式以及其埋藏深度等多种因素。 在储集层中含有粘土矿物时，一般情况下，都将是储集层的性能变 差，当然，不同的种类，不同的分布形式以及不同的含量，粘土矿 物的作用程度是不一样的。例如，层状或结构状粘土矿物通常对储 集层的性能影响较小，但是，分散状粘土矿物，它分散在储集层岩 石的孔隙空间中，对储集层的储集性能影响相当大，这也是造成储 集层低电阻率的主要原因之一。 2 2 2 低电阻率油气储集层特点 低电阻率油气层实质是以束缚水为主要成分的高含水饱和度油 气层，普遍具有低含油饱和度的特点。所以，一般采用相对的概念 进行定义。所谓低电阻率油气层系指储集层含油饱和度较低，电阻 率指数小于或等于2 的油气层。因此，其电阻率与水层比较接近， 尤其在高矿化度地区，绝对值十分低，可接近或低于周围泥岩的电 阻率。尽管如此，它们都具有一定的产能，有时甚至获得意外的高 产。当然，这与它们的轻油质和高油气比的特点直接有关。实际资 1 3 中田石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第二章低电阻率油气层特点 料表明，低电阻率油气层容易出现于三种类型的地层：粘土矿物含 量少，粒径十分小的粉砂岩地层；含有以水云母( 伊利石) 和蒙脱石为 主的粘土矿物并呈分散状分布的泥质砂岩地层；砂泥岩薄互层。实 际上，经常是这三种类型的组合因此，有时被称作泥质砂岩油气 层，其实低电阻率油气层并不一定都是泥质砂岩。概括地说。低电 阻率油气层有三个方面的特点d 2 删。 ( 1 ) 岩性 组成地层骨架的岩石颗粒平均粒径普遍较小，低电阻率油气层往 往是以粉砂和泥质成分占优势的砂岩地层或互层。这意味着，岩石骨 架的粒度分布是形成油气层低电阻率的重要因素。当然也有一些例 外，低电阻率油气层会出现在一些粒度比较大的砂岩地层中，不过仍 然与高粘土含量有关。事实上，砂岩地层的粒闻孔隙结构是由组成岩 石骨架的颗粒粒度分布及其排列方式所规定，并由不同成分的粘士矿 物以不同的分布形式充填所改造。砂岩粒度小，将使粒间孔隙相应更 为复杂，即所谓孔隙弯曲度增大和孔隙直径变小【3 嗣。其结果表现为 微小毛细管孔隙增加，渗透率变小和束缚水含量增大，束缚水饱和度 随着粒度中值变小而增大，而且有比较密切的相关性。特别是粒度中 值减小，束缚水饱和度的增大趋势更为明显，从而进一步证明粒度中 值是影响束缚水含量和形成低电阻率油气层的重要因素。 ( 2 ) 秸土含量 砂岩含分散状粘土是形成低电阻率油气层的另一个重要因素。 粘土矿物充填的结果进一步改造由岩石骨架组成的粒间孔隙，导致 孔隙空间的几何形态更加复杂化。其影响程度与粘土性质和分布形 态有密切关系。建立在扫描电镜和射线衍射基础上的研究结果表明， 低电阻率油气层的粘土成分是以水云母( 0 利石) 和蒙脱石为主。由于 1 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 这些粘土矿物晶格间隔比较大，分子间引力相对较弱，因而有比较 强的吸水性。同时由于它们在充填过程中，往往与岩石颗粒和孔隙 组合成“包裹状”或“薄膜式”，粘土桥，甚至完全填满粒间孔隙。 并在晶体或晶体集合体之间以及与岩石孔壁形成十分发育的微小孔 隙，促使产层的束缚水含量明显增大。而具有高含油饱和度并表现 为高电阻率特点的油气层则与此不同，它们或者不含粘土，或者含 量较小，其成分主要是高蛉石。下面以濮阳地区沙二和沙三段的低 电阻率油气层为例，迸一步阐明其特点。扫描电镜揭示，它们的粘 土含量普遍较高。粘土的主要成分为水云母和蒙脱石以及二者的过 渡态，一般不含高岭石。这些分散状粘土往往具有三种形态：一是 局部包围或呈薄膜式完全包围岩石颗粒：二是形成粘土桥连接岩石 颗粒；三是充填或完全填满粒间孔隙。其结果进一步改造粒间孔隙， 造成孔隙变小和微小孔隙发育。其中有水云母自身形成的蜂窝状微 孔隙，以及水云母和蒙脱石晶体集合体之间形成的微孔隙；有长石 风化形成针状水云母而大量发育的微小孔隙；也有粒间充填粘土而 孔隙变小形成的小孔隙。因而，普遍具有高束缚水含量特点，并导 致油气层电阻率降低。尤其是在高矿化度条件下，电阻率降低的趋 势更为明显1 6 1 。例如濮阳地区的低电阻率油气层，其电阻率低。然 而，处于同一层段的高电阻率油气层却有迥然不同。它们除了粘土 含量较少外，主要的粘土矿物为高岭石。 ( 3 ) 孔隙结构 低电阻率油气层的岩性和粘土性质规定了如下的孔隙结构特 点：孔隙喉道半径普遍较小，微孔隙十分发育，出现两个峰位，一 是主要孔隙半径，另一个是微孔隙，反映孔隙系统以微小孔隙为主 和具有高束缚水饱和度的特点。所以，低电阻率油气层有着十分发 1 5 中田石油大学( 华东) i 程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 达的以小孔隙和微孔隙为主的孔隙系统，并组成以束缚水为主要成 分的导电网络，润湿性亲水性是低电阻率油气层普遍具有的特性。 根据所得岩心样品的润湿性测定，几个地区的低电阻，油气层都是 亲水的。与此相反，低束缚水饱和度的高电阻率油气层则经常表现 为亲油。在同一组油层中，岩石的润湿性与电阻率曲线的显示十分 吻合。高电阻率油层表现为亲油，低电阻率油层则表现为亲水，表 明润湿性与含油性经常有关。 2 3 低阻油层成因 通过近几十年的研究分析，人们对低电阻率油气层的形成机理 已经有了比较全面地认识，并能够由此得出相应的结合性意见。 低电阻油层的成因研究大多是通过开展岩石物理研究( 包括岩 电实验研究、粘士阳离子附加导电实验、砂岩的孔隙结构实验研究 等) 、盐水钻井液侵入油气层的双侧向测井数值分析、进行必要的及 时测井与时间推移电测井，以及大量低电阻油层测井研究，包括开 发井中油层的及时测井与密闭取心井的测井研究等。 根据低电阻油层形成的机理可分为三类：粘土附加导电形成的 低电阻油层、高束缚水含量形成的低电阻油层、在低幅度轻质油气 藏背景下钻井液深侵入，特别是盐水钻井液的侵入形成的低电阻油 层。 2 3 1 产层的高束缚水含量是形成低含油饱和度油气层的主导因素 有高含水饱和度的低电阻率油气层之所以不出水，归根结蒂是 与产层的孔隙结构及油气藏的形成特点直接有关。事实上，任何储 存油、气、水的岩石孔隙都可看成是由一系列毛细管所组成的。由 于油( 气) 、水对岩石润湿性的差异与发生于孔隙内的毛细现象，在 1 6 - 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 油气层形成过程中，规定了油( 气) 和水在孔隙空间内独特的分布 形式与渗流特点。储油层本来是一个充满水的多介质，当油( 气) 在各种内、外力作用下，发生了油( 气) 驱水过程。但是，油( 气) 最终不能把产层孔隙内的水完全排出，总有一部分原生水或者由于 驱动压力无法克服毛细管力，而滞留于油层微小的毛细管孔隙内， 或者被亲水岩石颗粒表面所吸附。这部分水的相对渗透率趋于o ，不 能流动，称谓“不动水”。 油( 气) 、水这种分布形态是油气层固有的特点，即水主要分布 于流体不易在其中流动的微小的毛细管孔隙内，或被岩石颗粒表面 所吸附。而油( 气) 则主要占据较大的孔道或孔隙内流动阻力较小 的部位，形成只有油( 气) 流动而水不能流动的物理状态。“不动水” 的主要成分为束缚水，随着储油层孔径变小和微孔隙增加而增大。 即使孔隙内的束缚水含量超过油气的含量，也不会改变其不流动的 特性，依然在高矿化度的地质剖面，形成十分发达的、以高含盐量 束缚水为介质的导电网络，造成油气层电阻率普遍变低。 总之，形成低含油饱和度的油气层，必须具备如下相互联系的 岩性孔隙结构条件： 1 ) 产层岩石的细粒成分增多和( 或) 粘土矿物在孔隙内富集 与充填，造成孔隙系统中微孔隙十分发育。 2 ) 产层形成双组孔隙系统微孔隙与渗流孔隙两种系统同时 并存，二者的比重以微孔隙系统占据优势。 3 ) 产层孔隙内的流体是由油气及束缚水所饱和，一般没有自由 水，而且束缚水饱和度大于油( 气) 饱和度。 2 3 _ 2 泥质的附加导电性 一般来说，在形成低电阻度油气层方面，泥质与粘土所产生的 1 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 附加导电性是一种次要因素，它们的影响程度是有条件和有限的。 产层内部泥质及粘土成分的增加，进一步改造由岩石骨架所规 定的粒间孔隙，导致束缚水含量普遍增大，形成了发达的导电网络。 这是引起油气层电阻率普遍变低的主要因素。至于泥质和粘土所产 生的附加导电性，其影响当然也不能忽视，特别对于低矿化度地层 更应充分考虑，它有可能成为与高束缚水含量并列的同等重要因素。 在含油饱和度为中等或中等以上的泥质砂岩或砂岩中，它甚至会成 为主要因素。当然，这里主要取决于地层水矿化度是否足够的淡。 这就表明在低电阻率油气层中，泥质与粘土所产生附加导电性 的影响，往往是有条件与有限的。它们不仅与自身的粘土性质有关， 而且还受地层水矿化度、油气饱和度以及孔隙度大小的控制。即只 有在低矿化度条件下，它们的影响才不可忽视，而且随着产层含油 饱和度的增大及孔隙度的变小，其影响程度加剧。在高矿化度及低 油气饱和度的条件下，这种影响显然很小，甚至可能会产生相反的 结果。 1 ) 在高矿化度的条件下，即使泥质砂岩中的阳离子交换能力较 强，泥质与祜土对地层电阻率的影响也往往十分有限。 2 ) 富含高岭石的泥质砂岩，由于阳离子交换能力很低，即使粘 土含量达到3 0 ，对往那种笼统地把低电阻率油气归结为“泥质砂 岩”的传统概念，并不能全面地描述低电阻率油气层的形成机理。 2 3 3 盐水钻井液侵入( 包括淡水钻井液深侵人) 形成低电阻油层 油藏的形成过程受油、水一孔隙系统所控制，油( 气) 首先进入与 较大孔隙喉道连接的大孔隙中。然后，随着短类驱替力( 浮力) 的增加， 油( 气) 将逐步进入更小的孔隙喉道，因此，油藏中距自由水平面之上 愈高，油气饱和度( 电阻率) 则愈大，反之则小在相同高度处。饱和 1 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章低电阻率油气层特点 度又受孔隙结构影响，孔、渗差的油层含油饱和度较小。显然，油 藏内不同位置处的饱和度( 电阻率) 受自由水平面之上的高度、孔隙结 构以及油水密度差( 流体性质) 等因素控制。 例如盐水泥浆矿化度一般为3 0 0 0 0 - 4 0 0 0 0 m g l ，而地层水矿化度 小于1 0 0 0 0 m g l ，一般为4 0 0 0 m g l 左右，其差别为8 - 1 0 倍。如果 用改种泥浆进行钻井，它侵人油气层将使测井视电阻率成倍下降。 对于油藏高度高且孔隙度大的油田，其中、上部含油饱和度可高达 8 0 以上，其油层电阻率为水层的5 1 0 倍。即使盐水钻井液侵入致 使油层视电阻率成倍下降，虽影响对饱和度的计算，但还不至于影 响测井识别袖层。可是，对于低幅度、轻质油、气藏，如果孔隙结 构再较差，该油藏顶部的含油饱和度也不会高，其原状油层量电阻 率仅为水层的3 倍左右，盐水钻井液侵入将使油层视电阻率下降到 水层的2 倍以下，甚至与水层电阻率相近。由此可见，这一低电阻 油层的形成是钻井液侵入“外因”，通过低含油饱和度等油层的 “内因”综合而成的。辽河油田与大港油田的滩海地区勘探实践与 理论分析充分证实了这一结论。正由于钻井液侵入这一“外因”的 无明显规律性，造成电测井较难反映油气层原始饱和度，给测井识 别油气层带来很大困难。目前，老井复查油层的巨大潜力主要也正 由于这“二者”的结合所致。 1 9 中困石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第三章东辛油田低阻油层类型、分布规律及特点 第3 章东辛油田地租油层类型，分布规律及特点 3 1 低阻油层类型 根据低电阻率油层的形成机理。可将东辛油田低电阻率油层划分 为以下4 种类型： 3 1 1 高极高地层水矿化度条件下的低电阻率油气层 这种类型的油气层一般不属于泥质砂岩，常常是含泥量较小的 砂一粉砂岩地层，其特点是电阻率绝对值相当低，往往在l 2 n m 左 右变化。但电阻率指数较大，一般大于4 ，与邻近的典型水层相比电 阻率较突出。表明这种类型的油气层具有中等以上的含油饱和度数值 ( w 。 5 0 ) 。因此，在测井资料分析过程中，识别油气层的难度并不 很大，只是由于电阻率数值甚低，需要进行过细的分析。引起这种类 型的油气层电阻率绝对值低的原因，在于具有商一极高的地层水矿化 度。这就是说，由含盐量极高的地层水形成发达的导电网络，促使油 气层电阻率的明显降低。显然，在这种条件下，即使有泥质附加导电 性，其影响也将减至最小。下面列举1 个典型实例说明。( 见图3 - 1 ) 辛4 1 井下第三系低电阻率油气层该井油层深度为 2 7 4 0 0 - 2 7 4 4 o m ，岩性为油浸细砂岩，泥质含量很小。油层的电阻率 约为2 也4 0 r a ，典型水层的电阻率约为0 4 0 m 。测井计算的声波孔 隙度约2 1 1 ，视含油饱和度约在6 3 - - 6 6 之间变化。因此，在积累 了一定的经验之后，这种类型的油层还是比较容易被识别的。该油层 经过射孔测试，5 m m 油嘴，日产油1 6 t ，地层水矿化度大于1 3 0 0 0 0 p p m 。 ，2 0 中国石油大学( 华东) i 程硕士学位论文第三章东辛油田低阻油层类型、分布规律及特点 图3 - 1 辛4 1 测井图( 2 7 0 0 - 2 8 0 0 米) 3 1 2 具有双孑l 隙系统砂岩的低阻油层 该类油气层不一定是泥质砂岩，也不一定是以阳离子交换能力强 的粘土矿物为主的泥质砂岩。而往往是岩石细粒成分( 粉砂) 增多或 粘土矿物充填富集以及石英次生加大，导致微孔隙含量明显增加( 见 图3 2 、3 3 ) ，形成微孔隙与渗流孔隙两种孔隙同时并存，以及以微 孔隙系统为主的特殊孔隙结构特点。根据压汞资料，主要有以下特点： 2 1 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第三章东辛油田低阻油层类型、分布规律及特点 图3 - 2孔隙含量分布图图3 - 3 孔隙含量分布图 孔隙喉道半径普遍变小； 孔隙喉道半径中值小； 微孔隙十分发育； 在孔隙半径分布图上出现双峰( 见图3 4 ) ： 毛管压力曲线的排驱压力普遍较大： 通常表现出低渗透率的特征。 图3 4低电阻率油层孔隙半径分布直方图 3 1 3 砂泥岩薄互层 对于不同电法测并，当目的层厚度等于或小于其纵向分辨率时， 测井值受邻近围岩影响较大，特别在邻近围岩为高阻层条件下，其影 2 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第三章东辛油田低阻油层类型、分布规律及特点 响就更大。对于2 5 米梯度电阻率测井，层厚3 米以下；双侧向、双 感应测井，层厚2 米以下，均可形成低电阻率油层( 见图3 5 ) 。 图3 - 5 薄层对测井仪器的响应特征 3 1 4 储层岩石含导电矿物