（地质工程专业论文）华北油田低电阻油气层测井解释评价技术研究.pdf

华北油田低电阻油气层测井解释评价技术研究 李振苓( 地质工程) 指导教师：范宜仁 捅姜 华北油田冀中地区由于受构造、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。这些复杂油气层已不同程度地获得了工业油气 流，成为华北油田油气勘探的主攻目标。本文着重研究了华北油田低电 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、阵列感应等新方法测井资 料，搞清了华北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，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，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对含油饱 和度进行校正等方法。 研究成果在晋南地区、深泽凹陷、武强杨武寨构造带、留西二台阶见 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t 低电阻率油气层，核磁共振，孔隙结构，储层评价 r e s e a r c ho nl o g i n t e r p r e t a t i o na n d e v a l u a t i o no f l o w r e s i s t i v i t yr e s e r v o i ri nh u a b e i0 i l f i e l d l iz h e n - l i n g ( g e o l o g i co f e n g i n e e r i n g ) d i r e c t e d a s s o c i a t e b y p r o f e s s o r f a n y l - 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 o i lv 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 es t r u c t u r e ，d e p o s i t i o na n dd i g e n e s i si nh u a b e io i l f i e l d t h e d i s t i n g l l i s hf e a t u r eo fc l a s s i cr c s e r v o i ri nh u a b e io i l f i e l di st h ev a r i e t yo f r e 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 c 】【r 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 c 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 f l o wr e s i s t i v i t yr e s e r v o i ra n d q 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 fa p p l i c a t i o ni n h u a b e i0 i 1f i e 】d i - i 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 ft 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 yp r e s s u r e o 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 tt e c h n o l o g y h a v eb u i rt h em e t h o do fd e t e r m i n i n gm i c r o s c o p i cp o r es t r u c t u r e dp a r a m e t e r w i t ht h en m i ，i n f o r m a t i o n 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 d q u a n t i t a t i v ei n t e r p r e t a t i o n t e c h n o l o g yo ft 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 gt ot h ed i f f e r e n tt y p e 1 1 l 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 i lc 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 eb u i l t t 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 dt h e r 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 r i n g c o r r e l a t et h ev a l u eo ft h eo i l s a t u r a t i o nw i t l lt h em o d e lo f d u a lg r o u ps t r u c t u r e 铀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 西c ma p p l i c a t i o ni nj i n n a n , s h e n z e d e p r e s s i o na n dw u q i a n g - v a n g w l l z _ h a is t r u c t u r a lz o n e h a v em a dt h ei m p o r t a n t c o n t r i b u t i o ni ne x p l o r a t i o na n d d e v e l o p m e n ti nh u a b e io i l 丘e l d ， k e yw o r d s ：l o wr e s i s t i v i t yr e s e r v o i r ，n n c l e a rm 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 独创性声明 本人声明所呈交的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，也不包含为获得石油大学或 其它教育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已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：2 0 0 6 年1 0 月6 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布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。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 加5 年，o 月 7 日 力形年 ，z 月阳日 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 第1 章前言 1 1 研究目的和意义 华北油田冀中地区由于受构造、沉积、成岩等多因素的影响，不同地 区的油层电阻率变化较大，因此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。这些复 杂油气层已不同程度地获得了工业油气流，成为华北油田油气勘探的主攻 目标。因此，开展对此类油气层评价及储层描述技术的研究对华北乃至全 国油气勘探工作都具有十分重要的现实意义。 本文着重研究低电阻率油层成因、低电阻率油层定性、定量解释方法、 应用效果分析。在论文中充分应用测井新方法、新技术，如核磁共振解释 技术，提高测井解释水平，解决生产中遇到的技术难题，为单井测井解释 服务，提高解释吻合率，并研究一套解决碎屑岩复杂低电阻率油气层的解 释、识别方法和求准含油饱和度的计算方法，进行储层描述和油气层评价， 指导下一步的勘探与开发。 本文所研究的新技术、新方法在晋南凹陷、文安斜坡、深泽凹陷、廊 固凹陷、武强一杨武寨构造带、留西构造带推广应用，为油田的挖潜增效、 增储上产、加快了油田的勘探开发进程做出了积极的贡献。 1 2 国内外现状及发展趋势 随着油气田勘探和开发程度的不断加深，在世界上以及我国的许多油 气田都先后发现了一批低电阻率油气层，并且越来越引起石油专家们的普 遍重视和极大的兴趣。这类储集层主要表现为电阻率非常低，与围岩的电 阻率相接近，甚至与水层的电阻率差不多。因此，这就大大增加了对这类 储集层勘探的难度，同时对现有的测井解释方法及其评价技术也提出了更 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 高的要求和挑战。尤其是我国东部和西部的许多油气田，低电阻率油气储 集层普遍比较发育。正是由于这两个方面的原因，促使低电阻率油气层测 井解释和评价技术不断发展，并将逐步形成为一套专门的勘探技术【m 】。 1 9 9 7 年底，中国石油天然气集团公司油气勘探部组织了渤海湾地区 低电阻油层攻关课题一一渤海湾地区油气层评价与储层描述先进有效技 术的推广应用研究。各油田经过近两年的攻关与应用，对渤海湾地区低电 阻油层的形成机理与电测井响应规律、低电阻油层的测井技术与解释方 法、以及完井中测井技术的要求等都取得重要成果。 勘探开发的实践证明，低电阻油气层在华北油田普遍存在。自1 9 9 8 年晋南凹陷至2 0 0 2 、2 0 0 3 年武强杨武寨构造带，留西二台阶构造带进行 低电阻油层研究以来，通过与勘探开发的紧密结合，以岩心分析资料为基 础，结合有艰的核磁、阵列感应等新方法测并资料，经过几年的探索和研 究，基本上搞清了华北油田低电阻油气层的成因和类型， 1 3 研究内容 1 、形成一整套低电阻率油层测井资料预处理方法。包括：测井资料 环境校正及标准化处理、岩心资料对测井解释参数进行标定等方法； 2 、形成一套利用岩心和核磁共振测井资料建立与常规测井资料关系， 进而判断低电阻油层的方法；为华北油田冀中地区低电阻率油层的成因及 解释方法研究奠定良好的基础： 3 、开展华北油田低电阻率油层成因研究，总结华北油田四种类型的 低电阻率油层：一种是高地层水矿化度的影响、一种是孔隙结构的影响、 一种是泥浆侵入的影响、一种是高阳离子交换量的影响。从成因机理可归 结为内因( 储层固有特性和流体性质不同) 和外因( 储层所受外在条件影 响) 。 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 4 、开展适用于华北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、地层倾角测井、成像测井等测井新技 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。 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 第2 章低电阻率油气层特点 2 1 1 氏电阻率油气储集层特点 2 1 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。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土矿物、胶结 物、云母、自生石英、海绿石、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 3 l 。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 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 低电阻率的主要原因之一。 2 1 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 t 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【4 】。 ( 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，砂岩地层的粒间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，并由不同成分的粘土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 5 1 。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 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 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 ) 粘土含量 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( 伊利石) 和蒙脱石为主。由于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，其成分主要是高岭石。下面以濮阳地区沙二和沙三段的低电 阻率油气层为例，进一步阐明其特点。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 问形成的微孔隙；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【6 】。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 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 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【7 】。 2 2 低电阻油层的成因研究与地质背景 龟测井是发现与评价油气层的最主要的方法，其主要原理是油气层内 较大孔隙中含有较多油气，孔径较小的孔隙中含水，可称为共存水。因油 气是非导电物质，因此，油气层的电阻率大于水层。较好油气层的电阻率 一般是相邻水层的3 - 5 倍以上，但是，勘探中常出现低电阻油气层现象， 使得区分与识别油气层和水层变得困难【s l 。油气层与水层的测井电阻率比 值小于2 ，甚至与水层电阻率相同的油层定义为低电阻油气层。 2 2 1 低电阻油层的成因研究 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、粘土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 中国石油大学( 华东) 工稃硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 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【9 】：粘土附加导电形成的低电 阻油层、复杂孔隙( 包括强亲水润湿性因素) 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。 ( 1 ) 粘土附加导电形成的低电阻油层 蒙脱石、伊一蒙混层和伊利石等粘土矿物由于其本身的不饱和电性 ( 带负电) 特点，粘土颗粒表面会吸附岩石孔隙内地层水中的金属阳离子， 以保持平衡。在外界电场下，被吸附的阳离子沿粘土颗粒表面交换位置， 从而产生附加导电现象d o 。粘土矿物的阳离子交换容量蒙脱石 8 0 - 1 5 0 m e q l o o g 、伊利石1 0 4 0 m e g l o o g 、高岭石3 - 1 5 m e q l o o g 。当平衡 阳离子的数量较大时，其附加导电作用显著，可形成低电阻油层。例如冀 东油田老爷庙地区馆陶组、东营组、大港油田张东地区馆陶组等都含有一 定的蒙脱石等粘士矿物，且地层水矿化度较低( ( 1 0 0 0 0 m g l ) 。 ( 2 ) 复杂孔隙结构砂岩形成的低电阻油层 对于颗粒分选均匀的砂岩，油层电阻率的降低是与砂岩颗粒变细、泥 质含量增高、物性变差( 孔喉减小) 、微孔隙增多、束缚水饱和度增大、产 油能力降低等相关联的。主要研究的是由于颗粒分选不均匀或由于成岩次 生作用形成较大孔径的次生孔隙，从而造成由大量较小孔隙与少部分较大 孔隙组成的双组孔隙系统，当该砂岩含油时，微小孔隙愈多、平均含水饱 和度也愈高，从而形成低电阻油气层。但是，少部分较大孔隙中的含油饱 和度仍较高，可提供不低的产油能力 i l l 。例如华北泊田晋南凹陷、大港油 田下第三系等低电阻油层。还有因沉积作用形成极薄泥质层与含油砂岩层 的互层组，在盐水钻井液条件更易造成低电阻油层。 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 ( 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l i j d , 。在相同高度处，饱和度又受孔隙结构 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【1 2 l 。 渤海湾地区海水矿化度一般为3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 m g l ，而上第三系地层水 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 用海水配置钻井液，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一一“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，老并复查油层的巨大潜力主要也正由于这“二者” 的结合所致【埘。 压力系数小于1 的油层，在钻井液相对密度较大时，淡水钻井液的深 侵入同样也可能令测井视电阻率下降成低电阻油层，电测井只能探测到油 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 层侵入带，反映其残余油饱和度。例如大港油田板2 8 3 井第8 0 号层钻井 液浸泡1 9 天测井，解释含油饱和度低于5 0 。试油1 0 余天、排液1 2 0 m 3 以上，推算钻井液滤液侵入深度达5 1 8 m 。之后日产油l l t 、天然气2 7 9 0 m 3 。 后测压力系数为o 8 7 。淡水钻井液( 其矿化度明显比地层水低得多) 侵入水 层，将使其侧向测井的视电阻率明显升高，这也相对降低了油层与水层的 侧向测井视电阻率比值。 2 2 ，2 渤海湾地区低电阻油层的地质背景 渤海湾盆地是第三纪裂谷盆地，裂谷期隆起较高，其周缘是山系。裂 谷盆地的基本结构由半地笙和半地垒组成。周缘山系和盆地内半地垒就成 为主要物源供给区。由于沉积物大多来自近物源，碎屑物质未经充分磨圆 与分选，火成岩物源中长石类矿物风化后形成大量粘土矿物，再加上砂岩 埋深后可能产生次生孔隙，从而，可能使砂岩产生复杂孔隙结构与较多复 杂的粘土矿物。考虑到随地层埋深加大、温度增加，蒙脱石向伊蒙混层、 伊利石、高岩石转化的可能性增大。因此，某些地区的浅层、馆陶、东营 组的粘土附加等电性较强，这都给形成低电阻油层创造了条件。 渤海湾盆地油气勘探的早、中期，大都先勘探较大的构造。9 0 年代 以来，已进入高成熟勘探阶段，勘探对象陆续由构造油藏转向岩性与地层 等隐蔽油藏。油藏高度成百米以上的构造大多已勘探，岩性与地层等隐蔽 油藏的油藏高度大多较低，而且，储层孔隙结构较差，其原始含油饱和度 必然不高。这类较小的油藏如果又是轻质油、气，以往的勘探由于钻井液 侵人的影响可能遗漏【】。特别在滩海地区，例如大港、辽河的滩海、冀东， 1 9 9 0 年以前大多采用较成的钻井液，这些地区形成低电阻油层的可能性 更大。 i o 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 2 2 3 低电阻率油气层的沉积特征分析 从低电阻率油气层的地质特征及形成机理的分析中可以看出，粉砂岩 储层在低电阻率油气层中占有相当比重。这是因为粉砂岩是经过较长距离 搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成的，在横向上的分布一般出现在 砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带。其泥基质间孔隙、粘土矿物晶间孔隙、 岩屑内孔隙以及矿物解理缝隙等微孔隙极为发育，导致束缚水含量高。如 胜利油区曲堤油田的沙四段地层属于洪积扇前缘相沉积，油层岩性为粉砂 岩和粉细砂岩，孔隙喉道小，微孔隙发育，导致束缚水含量高，致使油层电 阻率显示为低值。q 1 0 4 井的沙四段地层油层电阻率为2 3o m ，计算 的孔隙度为2 5 ，水层电阻率也为2 3q m 。经研究发现，曲堤油田的 低电阻率油层形成的原因是：储层含有一定量的以伊利石和蒙脱土为主要 成分的分散状混合粘土，且以薄膜状附在碎屑颗粒的边缘，其对油层电阻 率影响为：一是粘土与孔隙中的盐水溶液进行离子交换，产生附加导电，使 储层电阻率降低；二是分散状及薄膜状附在碎屑颗粒边缘的粘土本身有很 强的吸水性，一方面吸附地层水形成离子导电通道，另一方面，填充于孔 隙之间，造成孔隙喉道减小，微孔隙增加，也使束缚水含量增加。又如k d l 0 2 井低电阻率油层是在馆陶组的河流砂坝中，馆陶组上、下段均存在低电阻 率油层】。其中馆上段1 2 5 3 12 5 9m 试油获得日产3 5 1 1t 的高产油流， 其侧向电阻率为1 5 q m ，计算的孔隙度为3 5 。邻近水层电阻率为0 8 l q 缸。分析形成低电阻率油层的原因是储层岩性细，井壁取心为粉砂岩。 同时从测井曲线分析，中子曲线与密度测井曲线显示储层含有一定比例成 分的粘土。 所以不难看出，储层中的粘土成分附加导电性，也使得油层电阻率降 低。储层岩性细也使得储层束缚水饱和度较高。对沉积压实盆地来说，压实 水流长期流向的地区，往往就是油气富集的地带。具有沉积压实水流特征 中国r 石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章低电阻率油气层特点 地层水的流向是从盆地内部指向四周的，随着能量的逐渐消失，沉积压实水 流必然要向重力水流方面转化，即地层水从折算压力较高的供水区流向折 算压力较低的泄水区【1 6 1 。此外，矿化度随深度增加的规律性也十分明显， 如滨南油田砂四段的地层水矿化度在盆地边缘小于8 9 4 5 4m g l ，而盆地中 部则增加为1 9 3 5 7 1 2 8 9 9 2 4m g l 。如此高矿化度的地层水必将导致电阻率 降低。b 4 2 3 井的沙四段，井段为2 9 5 1 2 9 6 0 m ，测井解释为油层，从自然 电位和微电极上看，自然电位异常幅度大，微电极差异大，显示储层有很 好的渗透性，测井计算孔隙度为2 0 ，深感应电阻率为1 2 1 6 q m ，计算 的含油饱和度为5 0 。井壁取心为油浸粉砂岩。同时邻近水层为0 6q m ( 井段为3 0 0 3 3 0 0 7 m ) 。所以滨南油田沙四段低电阻率油层的特征为：扇 三角洲前缘的分流河道和河口砂坝的砂体发育，砂岩细，是高地层水矿化 度和高束缚水的低电阻率油层。 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章华北油田低阻油层的成因分析 第3 章华北油田低阻油层的成因分析 华北油田低电阻油气层成因基本上为下列四种：高地层水矿化度的影 响、孔隙结构的影响、泥浆侵入、高阳离子交换量。从成因机理可归结为 内因( 储层固有特性和流体性质不同) 和外因( 储层所受外在条件影响) 。 实际接触的低阻油气层成因其实受其中几种因素的综合影响；不同区 块，由于所处的地质背景和外在条件不同，低电阻油气层的表征也不尽相 同。 3 1 地层水矿化度的影响 冀中地区主要目的层段地层水总矿化度一般1 3 万p p m ，大于3 万p p m 可算作高矿化度地层水。产层中含有高矿化度地层水，并形成以高含盐束缚 水为介质的导电网络，是引起油层电阻率值相对较低的主要原因之一。显 然，在这种情况下，即使有泥质附加导电性，其影响也将降至最小 1 7 1 。 由于油层所处油藏的地层水矿化度较高，使得油层与水层的电阻率值 均明显低于其它相邻油田、断块或层位的油层与水层。但它不属于高束缚 水储层，并且具有中等以上的含油饱和度( 一般大于5 0 ) ，而且相对于水 层来说，油层电阻率仍较高。因此，严格地说，这种油层不属于真正的低 电阻油层。电性特征上，在高矿化度地层水地区的油层及水层的电阻率值 与其它地区相比普遍较低。 3 2 孔隙结构的影响 砂岩地层的粒间孔隙结构是由组成岩石骨架的颗粒分布及其排列方 式，以及粘土矿物的充填方式所决定。 ( 1 ) 随着粒度中值小于l o o # m 微细颗粒含量的增加，砂岩的内比面增大， 孔隙直径变小，微、小孔隙系统发育，束缚水饱和度将明显增高。 ( 2 ) 虽然粘土矿物含量不高，但当有蒙脱石、伊利石或高岭土等某种粘 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章华北油田低阻油层的成因分析 土矿物富集时，可造成束缚水饱和度增高。 研究【l b l 表明：蒙脱石晶格间隔比较大，分子间引力相对较弱，并具有 相当大的表面积，因而，有较强的吸水性，束缚水饱和度增高；伊利石自身 可形成蜂窝状微孔隙及长石风化后形成针状水云母而发育的微孔隙。同时， 伊利石和蒙脱石晶体聚合体之间形成微孔隙，使得双组孔隙结构发育，束 缚水饱和度增高；高岭土，当其相对含量达3 0 以上时，这种阳离子交换 能力甚差的泥质砂岩可形成十分发育的微孔隙及十分发育的束缚水网络。 大量的x - 衍射资料表明，冀中地区颗粒较细的粉细砂岩地层中，高岭土 或蒙脱石含量往往较高岩石颗粒细及粘土矿物富集往往是同时存在，并产 生有机的结合。因而，束缚水饱和度增高主要是由微细颗粒岩石及某种粘 土矿物富集所造成。 3 2 1 以粉砂为主的细岩性 利用测井资料和岩心分析资料，绘制了r t v + 精砂交会图，( 见 图3 一1 ) ，图中显示，电阻率的降低受泥+ 粉砂含量的影响较大。 图3 - 1 泥+ 粉砂含量一电阻率交会图 图3 - 2孔隙半径分布图 由于岩性变细而形成的低阻油层主要是粉砂所具有的不可低估 的毛细作用，其含有很高的薄膜滞水和毛管滞水，从而在以微孔占优 1 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章华北油田低阻油层的成因分析 势的系统中，具有以高束缚水为介质的发达的导电网络，导致油层电 阻率降低，压汞资料提供的孔隙半径直方图显示以小孔为主( 见图 3 2 ) 。 3 2 2 泥质层状分布 有关资料认为，层状的泥质分布对岩石电阻率影响较大，但其泥 质含量对储层特征却影响不大，图3 3 为双水模型预测的岩石电阻率 与r w 的关系图。图中可以反映出，泥质层状分布时的电导率对岩石 电阻率起支配作用。 压汞资料提供的孔隙半径直方图显示( 见图3 4 ) 为双组孔隙系统 ( 渗流孔隙和微孔隙并存) ，可分为渗透性明显不同的两组，即高渗 层组及低渗层组，同时储层在纵向上呈层状，与g r 显示一致。 图3 3 岩石电阻率与地层水 电阻率关系图图3 - 4双组孔隙半径分布图 泥质的层状分布，造成孔隙结构的改变，渗流孔隙主要存在于基本不 含泥的砂岩夹层中，是孔隙度和渗透率较高的储集层，油气存在于此；而 微孔隙存在于泥岩中，包含大量束缚水，因而油层电阻率下降。由于高渗 透层的存在，使得此类低阻油层，具有很大的潜在经济效益，它在电性上 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章华北油田低阻油层的成因分析 的反映电阻率低；g r 曲线显示泥质夹层；中子、密度曲线变化大； a c 曲线基本无变化；计算束缚水饱和度偏高。 3 2 3 高阳离子交换量导致低阻油气层 粘土矿物类型对阳离子交换量的影响最为显著，其中蒙脱石的阳离子 交换量最高。在蒙脱石含量较高的地层，泥质附加导电性增强，导致储层 电阻率降低”9 1 。 在华北油田对此类低阻油气层的研究相对较少，但确实存在。务4 8 井 1 1 号低阻油层，感应电阻率仅为4 4q 1 1 1 ，泥质含量7 8 ，蒙脱石含量 6 0 ；而1 2 1 4 号层高阻油层，感应电阻率为2 0 3 0o m ，泥质含量3 4 蒙脱石含量仅2 8 8 ( 见图3 5 ) 。 3 2 4 泥浆侵入导致低阻油气层 泥浆侵入油气层的机理十分复杂，侵入深度不仅与泥浆性能、泥浆柱 与地层的压差、储层含油饱和度、浸泡时间等因素有关，还与储层岩性、 储层的孔隙结构有关。泥浆电阻率越低，浸泡时间越长，储层电阻率测量 值越低，甚至可能使油气层呈现水层特征，州1 6 x 井通过对三次电阻率测 井与储层浸泡时间趋势图( 见图3 6 ) 分析，泥浆侵入对油气层的影响较大。 典型油气层第4 8 、5 0 号层第一次测井( 3 7 0 0 中完测井) 浸泡时间为2 天， 感应电阻率为9 、9 5 f l - m ，第二次测井( 阵列感应测井) 相隔9 天，电阻 率分别降低为7 、8 f l m ，电阻率下降了1 5 2 f l m ；第6 3 号层浸泡时间较 长，第一次测井( 阵列感应测井) 浸泡时间为7 天，感应电阻率为1 3 f l m ， 第二次测井( 3 7 0 0 完井测井) 相隔5 天，电阻率降低为l o 5 f l m ，电阻率 下降了2 5 f l m ；第5 4 、5 5 号层第一次测井( 阵列感应测井) 浸泡时间为7 天，感应电阻率为7 、6 f l t m ，第二次测井( 3 7 0 0 完井测井) 相隔5 天，电 1 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章华北油田低阻油层的成因分折 阻率降低为6 、5 1 q m ，电阻率下降了1 q m 左右。从电阻率数值随浸泡时 间变化趋势推断原状地层电阻率，油气层的地层电阻率大于l o l l m 。第5 4 、 5 5 号层地层电阻率为8 8 、7 2 f l m 。总之，从以上分析来看，泥浆侵入的 影响使油层电阻率降低，造成了偏低解释。 图3 - 5务4 8 井典型曲线图 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章华北油田低阻油层的成因分析 图3 - 6 三次电阻率测井与储层浸泡时间趋势图 1 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章低电阻率油层的储层评价 第4 章低电阻率油层的储层评价 通常，储层评价是指在岩心分析基础上应用测井资料准确地确定储层 孔隙度、渗透率等参数及其分布规律。而本次研究着重于应用测井资料评 价储层的微观孔隙结构。 本次研究中，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。 4 1 利用岩心毛管压力资料、核磁测井资料进行储层特征分析 4 1 1 岩心毛管压力资料和核磁室内测量资料的对比 图4 _ 1不同孔喉结构与核磁t 2 谱对比分析图 利用核磁测井不仅能得到地层的孔隙度、渗透率、束缚水饱和度，而 且核磁测井通过t 2 。时的截断能区分可动流体体积和毛管束缚流体体积， 进而能够深入地反映地层孔隙结构 2 0 l 。 图4 1 分别为不同孔喉结构岩心与其对应的核磁共振t 2 分布，图4 2 则 是核磁测井t 2 分布与压汞曲线的对比图，由图对比分析可看出t 2 分布所呈 1 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章低电阻率油层的储层评价 现的峰的位置，与孔喉分布相一致。由此表明，核磁共振测井的t 2 分布和 孔隙结构之间存在很好的对应关系。 图4 - 2核磁t 2 分布与压汞曲线对比图 4 1 2 核磁测井成果与岩心毛管压力资料的对比 核磁测井可以评价孔隙的微观结构，进行储层特性及孔隙结构 的研究，进而进行低电阻油层的识别与评价。 通过对核磁测井成果与岩心毛管压力资料的对比发现，利用核磁 测井t 2 分布图对储层孔隙结构分析有独到的优势。 图4 2 a 、4 2 b 由压汞法提供的孔喉半径r 为1 3 5 7 6 # m ，孔隙半 径分布图显示单峰特征，r 小于0 0 6 3 # m 的孔隙占4 4 1 ，说明本层 ， 孔隙以小孔为主；核磁t 2 分布图左峰明显，与压汞资料相吻合。 图4 2 e 、4 - 2 d 由压汞法提供的孔喉半径r 为3 0 3 6 4 # m ，孔隙半 径分布图显示双峰特征，r 小于0 0 6 3 # m 的孔隙占2 2 7 ，r 在1 6 4 # m 的孔隙占3 1 3 ，说明本层为中等孔隙；核磁t 2 分布图双峰不明显， 中国右油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章低电阻率浊层的储层评价 但显示孔隙中等，核磁处理有效孔隙度1 6 。 4 1 3 利用核磁测井资料进行储层特征分析 考虑到油质等的影响，利用核磁测井成果与试油资料，对储层特征进 行分析。 ( 1 ) 中高孔一中高渗储层 a 、中高阻油层 t 2 分布显示孔隙发育，基本上双峰明显，且大孔径组分较多，小 孔径组分较少，核磁处理束缚水饱和度较低。 如赵8 0 井1 7 层，核磁处理渗透率为1 8 6 6 7 x 1 0 3 口m2 ，束缚水饱和 度为5 3 9 ，解释为油层，与1 6 、1 8 层合试为油层，日产油6 1 2 t 。 b 、低阻油层 t 2 分布显示孔隙发育，但并不都显示小孔径组分多，大孔径组分 少，其表现形式基本上反映储层的性能。 赵8 0 井( 见图4 3 ) 2 4 层r t 为3 q m ，t 2 分布双峰显示明显，且 小孔径组分稍高，核磁处理束缚水饱和度为5 3 3 9 ，渗透率为7 6 9 1 0 3 五m2 ，试油为油层，累计产油7 0 9 t 。 c 、水层 典型水层的t 2 分布显示双峰明显，且右峰高于左峰，说明大喉道 孔隙发育，核磁束缚水饱和度较低。 根据试油出水层来看，其表现形式不尽相同，如果渗透性较好，产量 较多，则双峰明显，否则，双峰不明显，且小孔径组分发育。 2 l 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章低电阻率油层的储层评价 图4 - 3赵8 0 井核磁成果图 ( 2 ) 低孔一低渗储层 t 2 分布显示双峰不明显，以小孔径组分为主，说明孔隙不太发育，如 赵8 6 井8 1 层r t = 3 6o m ，g r = 7 7 a p i ，a c = 2 5 0 i js m ，核磁处理有效 孔隙度为1 2 ，绝对渗透率平均为8 7 1 0 。3pm 2 ，束缚水饱和度为 5 4 ，解释油水同层，试油为油层，累计出油0 8 1 t ，为典型低孔、低 渗油层。 ( 3 ) 致密层 t 2 分布显示孔隙不发育，或以小喉道孔隙为主，储层渗透率较低。 中国石油大学( 华