（地球探测与信息技术专业论文）渤海油田低阻油气藏测井识别评价方法研究.pdf

摘要 电法测井是发现与评价油气层最主要的的测井方法，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。长期以来，人们习惯于用深侧向或深感应电阻率 测井来区分油层和水层，并基于地层电阻率、孔隙度和孔隙结构参数来定量解释地层 的含水饱和度，因而，人们花很大的精力和时间在地层真电阻率的获取上。当油层电 阻率与水层电阻率的比值大于3 5 时，这种方法可以得到另人满意的含水饱和度值。 但是，当油层与水层的电阻率值相同或者低于水层电阻率时，仅仅凭借深侧向或深感 应电阻率测井来判断油层和水层，并以地层电阻率为基础计算含水饱和度己无法得到 令人满意的结果。 近年来，在渤海地区新近系相继发现了一批中到大型的油田，这些油田在带给我 们大量的石油地质储量的同时，也给我们带来了一系列的前所未有的挑战。其中较为 引人关注的是大量低电阻率油层的存在。这里所说的低电阻率油层是指油气层与水层 的测井电阻率比值小于2 ，甚至与水层电阻率相同的油气层。在渤海地区新近系某些 油田低电阻率油层厚度占全油阳油层厚度的5 0 以上。例如歧口1 7 2 油田，低电阻 率油层占全油田解释油层厚度的6 9 ，曹妃甸1 l 一2 油田低电阻率油层厚度占油层总 厚度的比例高达9 0 。如何正确地识别低电阻率油层并准确地定量解释低电阻率油 层在油田勘探、评价和开发阶段具有十分重要的意义。 本文通过对渤海地区新近系低电阻率油层的成因、类型划分、油层识别和含水饱 和度的定量解释等做进一步的研究，提出了在利用常规测井资料识别低电阻率油层时 应将自然电位测井、微侧向电阻率测井和深侧向电阻率测井结合起来的观点，并提出 了用w a x 。s m i t s 方程及j 函数定量计算低电阻率油层含水饱和度的方法，通过在蓬莱 1 9 3 、曹妃甸1 1 2 油罔的试用，认为该方法是计算渤海地区新近系低电阻率油层含 水饱和度的有效方法。同时也为今后渤海地区低电阻率油层的更深一步研究积累宝贵 的经验和认识。 关键词：低电阻率油气臧，成因类型，识别方法，定量评价 t h el o w r e i s t i v i t yr e s e r v o i ri d e n t i 6 c a t i o na n de v a l u a t i o n t e c h n i q u e si nb o h a io i l f i e i dle c n n l qu e si nb 0 n a lu t l e i d s a n gh u a ( g e o d e t e c t i o na j l di n f o 肌a t i o nt e c h i l o l o g y ) d i r e c t e db yp r o s lj i a nm e n g ab s t r a c t e l e c t r o f l i cw e u1 0 9 9 i n gi so n eo ft h em o s ts i g n i f l c a n tw e u l o gm e t h o dt od i s c o v e ra 1 1 d e v a l u a 【t eo i la i l dg a sr e s e r y o i r ，t 1 1 et l l e o 拶i st h a tt h e r ei sm o r eo i la j l dg a si nm e l a r g e rp o r e s ， a n dt h es m a l l e rp o r e sc o n t a i nw a t e rw h i c hc a l l e da s “c o e x i s tw a t e r ”i nr e s p e c tt h a to i la 1 1 d g a si sn o n - e l e c 砸c a lm a t e r i a l ，m e r e f o r et h er e s i s t i v i t yo fo i la n dg a si sh i g h e rt h a nw a t e r z o n e f o rm a n yd e c a d e s ，w eg e tu s e dt oi d e n t i 匆o i l 行o mw a t e rb ym e a n so f d e e pi a t e r o l o g 觚dd e 印i n d u c t i o nr e s i s t i v i t y l o g ，a r l di m e r p r e t ef o 眦a t i o no r i g i n a lw a t e rs a t u r a t i o n q 唧l t a t i v e l yb a s e o nf o n i l a t i o n r e s i s t i v i 劬p o r o s i t ) ， a l l d p o r e s t l l l c t u r ep a u r 锄e t e r s t h e r e f o r e ，、et a ：k e 孕e a te 肋r t sa r l ds p e n di o t so ft i m eo nt h ea c q u i r a t i o no ff o m l a t i o nt r u e r e s i s t i v i 妙w h e nt h er a t i oo fo i la i l dw a t e rr e s i s t i v i t ) ，i sl a r g e rt h a n3t o5t i m e s ，as a t i s f i e d w a t e rs a t u r a t i o nv a l u ec o u l db ea c c q u i r e db ym e a n so ft h ea b o v em e t h o d h o w e v e r ，w h e n t l l eo i lz o n er e s i s t i v 时i se q u a lo r l o w e rm a j lw a t e rz o n er e s i s t i v i t y w ec o u l dn o tg e ta s a t i s f i e dw a t e rs a t u r a t i o nv a l u e so n l yb ym e a n so f d e e pl a t e r o l o go rd e e pi n d u c t i o nl o g as e r i e so fm i d d l et ol a r g es c a l eo i lf i e i d si nn e o g e n ef o m i a t i o ni nb o h a is e ah a v e b e e nd i s c o v e r e dw m c hc o n t a i na1 2 u r g en u m b e ro fr e s e r v e s ( o r i 画n a lo i l i np l a c e ) f o rt h el a s t lot o15y e a r s ， n e v e r t h e l e s s ，t h e r ee x i s tas e r i e so f 掣e a tc h a l l e n g e sw h i c hn e v e rb e e n e n c o m l t e r e db e f o r e o n eo ft h em o r er e m a r h b l yc h a l l e n g e si st h ee x i s t e n c eo fai a 唱e 锄o u n to fl o wr e s i s t i v i t ) rr e s e r v o ir t h el o wr e s i s t i v i t ) ，r e s e n ，o i rd i s c u s s e dh e r ei st h er a t i o o ft h eo 订o rg a sb e a r i n gz o n er e s i s t i v i t yt ot h ew a t e rz o n er e s i s t i v i t yl e s st h a n2o rt h eo i lo r g a sb e a r i n gz o n er e s i s t i v i t ye q u a lt ow a t e rz o n er e s i s t i v i t y i ns o m eo i l f ；i e l d st 1 1 en 默p a y t h i c l ( n e s so fm el o wr e s i s t i v 时p a ys a i l di sm o r et h a n5 0 p e r s e n to ft h et o t a ln e tp a y m i c k n e s so ft 1 1 ew h o l eo i lf i e l d f o re x a m p l e ，t h en e yp a yt h i c k n e s so fl o wr e s i s t i v i t yn e t p a yi sn e a r l y6 9 p e r s e n to ft h ew h o l eq i k o ul7 2o i l n e l d i ti ss i g n i n c a n tt op r e c i s e l y i d e n t i 矽a j l dq u a j l t i t a t i v e l ye v a l u a t ea n di n t e 印r e t el o wr e s i s t i v i t yo i la n dg a sr e s e n r o i r q u a n t i t a t i v e l yf o rt h en e wa r e ae x p l o r a t i o n ，e v a l u a t i o na n dd e v e l o p m e n tp h a s eo fb o h a i o i l f i e l d s t h i sa n i c l es u 咖撕z e dt h em a i n c a u s e s ，g e n e t i ct y p e so rc l a s s m c a t i o n sa n d i d e n t i f i c a t i o nm e t h o d so fl o wr e s i s t i v i t yr e s e r v o i r ，g i v eaf u n h e rs t u d yo nq u a n t i t a t i v e c a l c u l a t i o no fw a t e rs a t u r a t i o n ，a i l dta _ b l eap r o p o s a lo f s y n t h e s i z i n gs p o n t a n e o u s p o t e n t i a l ( s p ) l o g ，m i c r or e s i s t i v i t ) ，l o ga n dd e e pr e s i s t i v i t ) ，l o gt oi d e n t i 母i o wr e s i s t i v i t y p a yf 如mr l o n p a yw h i l eu t i l i z i n gc o n v e n t i o n a lw e l ll o gd a t a f u n h e m o r e ，b r i n gf 0 刑a r da q u 狮t a t i v em e t h o do fc a l c u l a t i n gw a t e rs a t u r a t i o nb ym e a i lo fw a x s m i t se q u a t i o na n dj f u i l c t i o i l si nl o wr e s i s t i v i t yr e s e n ，o i r a f t e ra p p l y “sm e t h o dt op e n gl a i l9 3o i l f i e l d 锄d c a 0f e id i a n1 l lo i l f i e l d ，i ti sc o n s i d e r e dt h a tt h i sm e t h o d sa r en o t0 1 1 l y9 舵“v ea n d p r a c t i c a l f o rl o wr e s i s t i v i t yr e s e r v o i ri nn e o g e n ef o r i n a t i o ni nb o h a is e a b u ta l s o a c c 啪u l a t es o m ee x p e r i e n c e s 觚dr e c o g n i t i o n sf o r 灿胁e rs t u d yo nb o h a i l o wr e s i s t i v i t y r e s e r v o i r k e y w o r d s ：i o wr e s i s t i v i t yr e s e r v o i r ，g e n e t i ct y p e ，i d e n t i f i c a t i o nm e t h o d ，q u a n t i t a t i v e e v a l u a t i o n 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得 的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致 谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得 中国石油大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同 工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：日期：7 p 句庐年 月日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其 印刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关 部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位 论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：塞笙 指导教师签名： 同期：伽g 年石月r r 期：伽，g 年i 月日 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第一章前言 1 1选题的来源、目的和意义 渤海海域自7 0 年代初勘探以来，早期的勘探发现成果并不多。但自2 0 世纪8 0 年代末至2 1 世纪初先后发现若干大、中型油气田，其中以新近系层状、层状构造、 构造层状油藏模式的油气田居多。尽管过去低电阻率油气藏所占据的储量比例较小， 但随着渤海海域油气勘探程度的不断提高，勘探的对象将陆续由构造或层状油藏过渡 到地层或岩性等隐蔽油气藏，寻找油气的领域发生了很大变化，其中一个显著的现象 是发现了许多低电阻油层。随着勘探、油田储量评价及油田开发逐步向精细化发展， 无论在探井解释及区块开发井钻后评价中，还是配合老区新认识而进行的老井复查， 对低电阻油藏的识别、定性及定量研究都将是一个不可忽视的特殊的研究领域。 渤海海域的油气资源是中国海洋石油有限公司各海域中最为富集的地区之一。也 是地下地质情况最为复杂的地区。近几年来，渤海油气勘探领域取得了重要进展，特 别是1 9 9 5 2 0 0 7 年近十几年间，诸如锦州2 5 1 南、秦皇岛3 2 6 、南堡3 5 2 、曹妃甸 1 1 1 2 、曹妃甸1 1 3 5 、渤中2 5 1 南、渤中3 4 1 及油田北块、蓬莱1 9 3 、蓬莱2 5 6 、 旅大2 7 2 、渤中2 8 2 南、金县1 一l l e 、锦州2 5 1 、渤中2 6 3 等构造的勘探及储量评 价，充分说明渤海湾具有得天独厚的有利地质条件，其中不乏大量的低电阻油藏的发 现及评价。渤海探区已成为中国近海盆地大中型油气田最丰富的单元，与临近的辽河、 冀东、大港、胜利等探区相比，具有自己的优势和特点。 渤海湾地区的实际资料表明，地层电阻率的高低是地层含油性及渗透性的综合反 映，但在一定的地质背景下形成的低电阻率仍然能具有较高产能，只有对其形成机理 进行深入研究，才能正确的识别渤海湾的低电阻油层，使勘探阶段找油更充分，开发 阶段，油层对产出贡献更充分，做到不漏失油层，减少将来二次补孔带来的不必要的 经济投入。使投入产出比最大化。 从勘探层系上看，渤海目前发现的大中型油气田，主要是新近系明化镇组和馆陶 组油气层，其中相当一部分为低电阻油气层，而古近系沙河街组发现相对甚少。在渤 海地区新近系某些油田低电阻率油层厚度占全油田油层厚度的5 0 以上。例如歧口 1 7 2 油田，低电阻率油层占全油田解释油层厚度的6 9 。如何正确地识别低电阻率 油层并准确地定量解释低电阻率油层在油f f l 勘探、评价和开发阶段具有十分重要的意 义。 第一章前言 而从区域上看，渤海矿区无论是辽东湾海域还是渤中、渤西南地区低电阻油层均 有发现。尤其是在地层水矿化度低、地质构造破碎、油水关系复杂的中、小型断块中 正确识别出低电阻油气层更加困难。通过开展渤海新近系浅层低电阻油层测井响应特 征及成因、机理研究，建立一套行之有效的渤海海域新近系低电阻油层识别方法及评 价方法，将为越来越多新油田的发现提供重要的基础研究依据。渤海周围的辽河、冀 东、大港、胜利探区已发现2 0 多个沙河街组大中型油气田，而渤海探区尚未发现沙 河街组大中型油气田，因此，渤海沙河街组是寻找大中型油气田的重要层系。相信渤 海低电阻油藏的成因机理及识别研究将为渤海的古近系找油提供重要的基础研究资 料。 渤海油田各项目队基于各区块勘探、开发的需要，曾经开展过低阻油、气层测井 解释技术研究，在低阻油、气层测井识别上取得了丰富的研究成果( 吕洪志等，2 0 0 6 ： 赵永生等，2 0 0 1 ) 。但是，由于项目研究的范围较小，有关低阻油层基础分析资料的 全面性和系统性较差，从而在很大程度上局限了人们该区低阻油层的认识程度。目前， 渤海油田已成为中海油油气勘探与生产的主战场，在增储上产紧迫的形势下，如何更 好地挖掘低阻油藏的资源潜力已成为渤海油田乃至中国海洋石油界十分关心的一个 重大研究领域。 总结邻区油田低阻油层研究的成功经验，探索适合渤海海域的低阻油层识别措施 与可操作技术是渤海油田在低阻油层领域取得突破的重要工作思路。 1 。2国内外研究现状及发展趋势 长期以来，人们习惯于用深侧向或深感应电阻率测井来区分油层和水层，并基于 地层电阻率、孔隙度和孔隙结构参数来定量解释地层的含水饱和度，因而，人们花很 大的精力和时间在地层真电阻率的获取上。当油层电阻率与水层电阻率的比值大于3 时，这种方法可以得到另人满意的含水饱和度值。但是，当油层与水层的电阻率值相 同或者低于水层电阻率时，仅仅凭借深侧向或深感应电阻率测井来判断油层和水层， 并以地层电阻率为基础计算含水饱和度已无法得到令人满意的结果。渤海油田大量低 电阻率油层的存在，研究其成因和类型，寻找有效的识别和定量解释方法十分必要。 目前，国内对于低电阻率油层的研究仍处于定性半定量阶段，即根据实验室的 化验分析数据寻找低电阻率油层与正常电阻率油层在组成成分、孔隙结构等微观方面 的不同，进而归纳总结出本地区油层低电阻率的成因，然后根据油层低电阻率的成因 机理选择现有的含水饱和度解释模型，例如w a x m a n s m i t s 方程等，计算低电阻率 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 油层的含水饱和度。由于低电阻率油层的成因十分复杂，有时是几种因素同时作用造 成的，因而现有的含水饱和度模型往往不能满足需要，使准确地定量解释低电阻率油 层的含水饱和度十分困难，因此低电阻率油层的含水饱和度还处于半定量解释阶段。 随着实验仪器和方法的不断完善，为了更加清楚地认识低电阻率油层，并准确地评价 其含油性和产油性，低电阻率油层的研究势必要以实验为基础从岩石的微观结构入 手，完善低电阻率油层的成因机理理论，并在此基础上结合沉积环境，如地层水，岩 石孔隙结构等特性建立新的适应于低电阻率油层的含水饱和度解释模型。 有关低阻油气层的定义，目前人们对其描述并不统一，国内外不同学者根据特定 条件下的低阻油层发育特征给出了内涵完全不同的定义，在检索文献中出现了多种定 义和描述： 欧阳健等 2 0 0 0 】结渤海湾地区第三系低电阻攻关各油田取得的共识，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率油层。 曾文冲，欧阳健等【2 1 1 9 8 7 】低阻油气层的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特点。一般采用相对的概念进行定义。所谓低电 阻率油气层系指含油饱和度接近或低于5 0 ，电阻率指数i 3 的油气层。其电阻率 与水层较接近，在高矿化度地区，绝对值十分低，接近或低于周围泥岩电阻率。 刘志慧等【3 1 2 0 0 4 】将低阻油层描述为感应电阻率比本地区正常油气层的电阻率 低，甚至和水层电阻率相近的油气层。 周海民等【4 】【2 0 0 4 】将低阻油层定义为与临近水层电阻率差异小、电阻增大率小于 2 的油气层。 曾文冲1 5 】等【1 9 9 1 】曾根据实际资料分析，对低阻油气层的定义和特点进行了详细 的阐述，并将低阻油气层定义为油气层电阻率与相邻水层之比( 即电阻增大率i ) 介 于1 3 的纯油气层定义为低阻油气层。 较低电阻率油层在世界上有一定分布，我国渤海湾、准葛尔、塔里木、鄂尔多斯、 松辽、四川和吐哈等盆地都已发现了大量的低电阻油层【6 】，其测井识别与评价技术已 经产生了巨大的经济效益和社会效益。仅冀东油田在2 0 0 1 2 0 0 4 年间，油田年原油 产量由6 2 5 1 0 4 t 上升到1 0 0 1 0 4 t ，实现了跨越式发展，其中低阻油层测井识别与 评价技术对油田产量大幅度攀升作出了重要贡献；华北油田通过进一步提高测井解释 符合率，发现了大量低阻油层，增加了地质储量，通过试油层位优选等措施，节约了 作业成本。东部的胜利油田、中原油田、吉林油嗣和西部的长庆油田、塔里木油田等 3 第一章前言 均有分布；在渤海湾地区的华北、辽河、大港、冀东等多个油田均见到了低电阻率油 气层。近年来，曾有国内专家在系统总结中国对低阻油气层认识和评价资料的基础上， 结合目前的研究现状对其进行了系统成因分类，指出其相应的测井评价技术以及应注 意的问题。研究中提出沉积成因的低阻油气层识别和评价应以地质条件为约束条件， 以系统、整体的思想分析和研究砂泥岩地层中低阻油气层。 通过国外的低阻文献研究表明，低电阻率油层在世界范围内分布也很广泛：美国 的墨西哥湾地区、加拿大东部近海地区、中东地区均有分布。低电阻率油层无论在石 油勘探寻找新的油气藏或在油田开发中后期寻找剩余油的潜力层分布时都具有十分 重要的意义。 在针对低阻油气藏的成因机理方面，近年来的低阻油气藏的攻关研究从地质背景 分析着手，从宏观上分析构造、沉积环境、沉积相带、成岩作用等对低阻油气层形成 的重要地质作用，指出了低幅的断层圈闭油气藏对低阻油气藏有贡献；而从沉积学角 度分析，低阻油气藏最突出的岩性特征是以细、粉砂岩为主，普遍含泥质重，其沉积 环境一般为弱水动力的低能环境。具有这些沉积特征的低阻油气层可能出现的区域是 三角洲前缘、滨浅湖等沉积亚带的弱水动力条件沉积部位以及滑塌浊积扇的扇端部 位；而在地层剖面上，多出现在正韵律沉积上部薄层或反韵律沉积的下部。岩性细、 泥质及粘土含量高会使得储层微孔隙发育，油气层束缚水饱和度高，而成岩作用在孔 隙演化中对孔隙的保存、发育、破坏起决定作用。其中压实、胶结、溶解等成岩作用 会极大的影响储层孔隙结构，从而形成孔隙度低、渗透性差的低电阻油气层。 此外，高不可动水饱和度作用、粘土的附加导电作用、油水密度差及地层水矿化 度差异作用也是影响低电阻的重要原因。 结合常规测井技术及近年来应用较为成熟的测井新技术，提出了相应的低阻油气 层的测井识别方法： 1 ) 自然电位相对值法或自然电位、微侧向相对比值法i 7 】( s p r x o ) ； 大量实际资料证实自然电位正异常时，地层水矿化度降低引起的扩散电位方向与 扩散吸附电位方向相反，用来定性识别低阻油气层与高阻水层十分有效，在渤海油田 已有众多成功的应用实例。当油水层自然电位相对值接近时，还可结合微侧向测井曲 线的差异半定量的评价低电阻油气层。 2 ) 密度孔隙度与中子孔隙度差( 巾d 由n ) 及深侧向电阻率交会图法识别差气层f 8 1 ： 3 ) 阵列声波测井纵横波速度比与体积压缩系数交会图法识别差气层； 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 当储层中具有一定含气饱和度时，纵波速度快速降低，而当含气饱和度进一步增 加后，其值基本不变，说明纵波速度对含气敏感，而对含气饱和度的敏感度低。而采 用纵横波速度比可以充分利用纵横波速度反映流体性质间的差别，较大程度消除孔隙 度及骨架对速度的变化，可较好的识别气层。 4 ) 核磁共振测井差谱和移谱法识别和评价低阻油气层； 核磁测井是通过测量地层流体中氢核在外加磁场作用下所表现出来的特性来描 述储层物性以及孔隙流体性质，测量结果基本与岩石骨架无关【9 1 。其应用表现在： a 一定条件下利用两次不同等待时间的双t w 测井进行差谱或利用两次不同回波 间隔的双t e 测井进行移谱分析，可识别油、气、水层； b 区分自由流体和束缚流体体积，从而准确确定出产层和非产层； c 提供反映岩石物理性质和孔隙流体流动特性的t 。分布； d 提供与岩性无关的地层有效孔隙度及总孔隙度； e 与常规测井结合进行综合解释，可改进和提高对地层流体性质的评价精度。 核磁共振测井可一定程度上解决低阻油气层难以识别的问题，尤其是解决高不动 水成因的低电阻率油气层。目前确定不动水饱和度的最直接和最准确的方法是核磁共 振测井，其与离心实验的束缚水饱和度具有很好的相关性【1 0 1 。 1 ) 电缆地层压力测试( m d 聊m 聊e t ) 和取样识别低阻油气层 地层测试是油气勘探验证储层流体性质、快速求取地层产能最为直接的方法。而 电缆地层测试在半个多世纪的发展中从当初的单探针和一个取样桶发展为今天的快 速准确的测量映压力和温度，高质量的进行地层流体取样，还可以测量渗透率的各向 异性。通过地层压力剖面分析可准确的得到井眼剖面的流体密度，确定油水和油气界 面。通过电缆地层压力测试技术在渤海油田的大量成功应用，充分发挥了在储层流体 识别放面的快捷、直观、真实的特点，较有效的解决低阻识别难题，为中孔低渗储层 及顶油底水层测并解释结论的验证提供了有效手段，建议在渤海地区测井解释的疑难 区块推广使用。 2 ) 储层定量评价方法和技术 其中包括解释模型的建立、碎屑岩储层的物性、岩性及测井响应特征、储层泥质 含量、孔隙度、渗透率计算、不同含油饱和度模型的建立及有效储层厚度下限研究。 油层的饱和度综合研究与计算方法包括测井解释法、毛管压力法与油基泥浆取 心、密闭取心分析法。用上述各种方法可相互检验，四川、塔里木等油田的大量实践 5 第一章前言 证明了这一技术已趋于成熟。1 9 9 2 年美国岩心实验室用半渗透隔板毛管压力与岩电 联测淘汰了常规的气吹法与油驱替法岩电实验，而国内仍未普遍做到半渗透隔板及岩 电联测。 有大量的文献研究和分析了泥质砂岩的导电机理。影响泥质砂岩导电性的因素很 多，也很复杂。人们在这方面己作了大量的研究，也建立了多种测井饱和度解释方法。 如国外的印尼公式【l l 】，国内的南阳方程【1 2 】等，都是在阿尔奇经验公式基础上增加泥 质项来适合地区特点的，这些方法具有较强的针对性，但局限性也较大。被广泛承认 的方法是w a x m a l l s m i t s 模型和d u a l w r a t e r 模型【，它们建立在大量的实验基础上， 具有较普遍的适用性，其应用效果已被工业界所接受。 w a x m a n 和s m i t s 提出的w ：s 模型由两个并联的导电单元组成。一个单元代表与 粘土有关的阳离子交换量的贡献，而另一个单元代表自由电解液的贡献，见下式： 1 = ( b 9 + 西) ( 1 ) f 、一 、7 c l a c i e r 、c o a t e s 和d u m a n o i r 州提出d l 州模型考虑了某些w s 模型未曾考虑的 与粘土吸附性质有关的效应，即孔隙空间中某些部分的排盐效应。他们认为孔隙空间 含有两种水：不含盐但包括所有平衡离子的粘土水和保持平衡溶液性质的远离粘土 水，见下式： c o = 圭【( 1 一v q q v ) c w + v q q v c c w 】 ( 2 ) ru 从( 1 ) ( 2 ) 式可以看出，这两个模型中很多参数是通常很难准确确定的，特别是测 井信息较少时更是如此。近些年来，有冀东、胜利、渤海等环渤海湾的油田曾就具体 的油田进行岩石物理实验，进行上述参数的确定，取得了一定的效果【1 5 1 【1 6 1 。 低电阻油层研究的发展趋势是在今后的工作中，应积极评价、筛选和择优推广如 阵列电测井、模块式地层动态测试、核磁共振等等更高精度的先进试用的测井技术， 同时重视及时测井( 油气针对盐水泥浆钻井) ，时间推移电测井和压力梯度测井等。 在低阻油层解释中应加强岩石物理研究与地质结合，建立更接近实际勘探目标的各种 油藏一测井响应模型，按低阻油层成因机理与模式，指导老井复查与勘探。建立在岩 石物理研究基础上的一体化多学科结合的测井精细解释是当前中国石油测井解释和 评价油气层的关键。 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 1 3 研究内容、关键技术及技术路线 1 3 1 研究内容 充分利用已开发油田和己评价油田的测井、岩心、测试、录井等资料，如：蓬莱 1 9 3 、曹妃甸1 1 1 、歧口1 7 2 等油田，开展渤海油田低电阻成因及方法研究。 l 、低阻油气层的成因机理研究 通过岩心的实验分析和测井曲线特征研究及借鉴其他油田的研究成果，研究渤海 海域各类低阻油气层的成因。 2 、适合不同区域的测井系列 以低阻油气层的成因为基础，结合各种测井方法的特性及实践中的效果，总结适 合不同区域或不同成因低阻油( 气) 层的测井系列。 3 、低阻油气层测井识别技术 研究各类低阻油气层在测井曲线上的特征；总结归纳用常规测井方法或特殊测井 技术识别低阻油( 气) 层的方法和规则。 4 、油气层定量评价方法 通过岩心分析，特别是对渤海海域绥中3 6 1 、秦皇岛3 2 6 等油田密闭取心的实 验分析，建立适合不同层位或沉积相类型的含油饱和度计算方法。 1 3 2 关键技术 l 、低阻油( 气) 层成因机理研究 充分考虑引起油气层低阻储层固有特性，在此基础上设计岩心分析项目和地层结 构模型；研究侵入对地层电阻率测井的影响，在上述研究的基础上综合研究低阻油气 层的成因机理。 2 、低阻油气层测井识别 由于引起油气层低阻的因素较多，各种因素在测井上的表现特征可能不同，因此 要研究每种低阻油气层成因在测井曲线上的特征，最终得到单一或多种低阻油气层成 因的用单一或多条测井曲线综合识别低阻油气层的方法。 3 、侵入模拟研究和电阻率测井的侵入校正 获得地层真电阻率是低阻油气层识别和计算含油饱和度的基础，但对电阻率进行 侵入校正非常困难，因电阻率侵入校正不但要考虑地层的特性，还要涉及到泥浆性质、 地层侵泡时间和测井仪器特性等因素。 7 第一章前言 1 3 3 技术路线 根据论文研究工作的性质和特点，拟采取“岩心分析一实物模型与数模研究地层 侵入一低阻油气层成因机理研究一低阻油气层识别研究一孔、渗及饱和度计算方法研 究一实际测井资料处理检验一技术改进与成果推广”的技术路线，分步骤、分阶段地 实施。 论文的具体研究内容包括三部分：渤海典型低阻油气层的成因机理研究、低阻油 气层的测井识别与评价的方法技术及渤海典型低阻油气藏定量计算应用实例。 1 4 完成的工作量 本论文主要完成了一下工作： 1 研究渤海低阻成因及物性、测井响应特征 ( 1 ) 收集、整理歧口1 7 2 、蓬莱1 9 3 、南堡3 5 2 、曹妃甸1 1 1 和曹妃甸11 2 等6 个油田共1 0 口井7 个项目的化验分析数据。包括常规物性、粒度、毛管压力、薄片、 电阻率、阳离子交换量、岩心照片及描述等；收集歧口1 7 2 、蓬莱1 9 3 、南堡3 5 2 、 秦皇岛3 2 6 、渤中2 5 一l 、曹妃甸1 1 1 、曹妃甸1 1 2 和垦利2 0 1 、渤中2 6 3 等多个油 田近4 0 口井的d s t 测试数据和常规测井数据，以明确渤海地区新近系低电阻率油层 在物性、测井响应等方面的特征。切测井曲线剖面图2 0 个。 ( 2 ) 根据化验分析资料结合d s t 、m d t 测试资料分析渤海地区新近系低电阻率油 层的成因和类型。做图1 2 个。 2 利用测井资料识别低电阻率油层 ( 1 ) 收集、整理蓬莱1 9 3 油田6 口井、南堡3 5 2 油田5 口井、曹妃甸1 1 1 油田6 口井、曹妃甸1 1 3 油田4 口井的核磁共振测井资料； ( 2 ) 收集秦皇岛3 2 6 油田4 口生产井的碳氧比c o 测井资料。 ( 3 ) 加载南堡3 5 2 油田5 口井、蓬莱1 9 3 油田7 口井、曹妃甸1 1 1 2 3 5 油田4 口井、渤中2 6 3 油田3 口井测井资料。做交会图3 个。 3 实验研究 基于丰富的岩心资料进行了渤海油田低阻油层粘土附加导电实验研究。选取 p l l 9 3 6 s t 、p l l 9 3 8 s t 和c f d l l 1 2 s t 等井2 0 余块岩心。完成了1 1 块样品7 种 矿化度、2 种温度的c o c w 实验测量、8 块样品3 种矿化度、2 种温度的i r s w 实 验测量，以及配套的孔隙度、渗透率、阳离子交换量测量，共计2 0 0 余块次。 8 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 4 方法研究 提出了3 种利用测井资料判别复杂油气层、水层的方法和技术。 针对蓬莱1 9 3 油田分油组建立了含油饱和度评价模型。建立了利用自然电位测 井定量计算岩石阳离子交换量的方法和技术。其它评价模型和方法包括孔隙度、渗透 率、束缚水饱和度和泥质含量等。 5 低电阻率油层含水饱和度的定量解释 ( 1 ) 整理锦州2 0 2 凝析气田1 口井的实验室毛管压力分析数据，加载该井测井数 据，建立统计关系计算低电阻率油层的含水饱和度。做交会图2 个。 ( 2 ) 收集蓬莱1 9 3 油田4 口井m d t 电缆地层压力测试数据，进行自由水界面分 析，并建立地层流体密度与深度的关系。 ( 3 ) 收集蓬莱1 9 3 油田d s t 测试资料，对比d s t 测试l ( h u 结果与c m r 测井解 释k 的关系。 ( 4 ) 收集、整理曹妃甸1 1 1 油田馆陶组半渗透隔板法毛管压力分析数据，建立低 电阻率油层含水饱和度模型。 9 第二章低阻油气层的成闶机理研究 第二章低阻油气层的成因机理研究 2 1低电阻率油层的概念及分类 2 1 1 低电阻油层的概念 低电阻率油层的发现，使得人们头脑中通常的油水层电阻率概念发生了一定改 变。因为人们对油层的界限，往往是以相同储层物性条件下电阻率的高低做为油层、 水层定性识别的依据的。人们一般认为，储层含油，则电阻率增高，含水则电阻率降 低。但是，当成藏地质条件发生变化，或者储层结构、岩性和流体性质发生了变化， 就有可能使储层电阻率发生变化，从而出现所谓的高阻水层和所谓的低阻油层1 1 7 】。 本文认为判断低电阻率油藏，应该采用相对概念的方法，区分油气、水层的标准 是随地层条件( 如孔隙度等) 的变化而变化的，应充分考虑不同地区、不同井深地质 条件变化的影响，具体电阻率数值上没有一个固定的标准。 一般说来所谓的低电阻率油层，是指那些地层电阻率小于或接近于围岩电阻率， 或者与水层电阻率差别不大甚至出现相互交叉变化的不易识别的油层。 实际工作中又从以下几个方面来作界定。 从油层电阻率绝对值考虑 国内大多数油田的油层电阻率范围在4 1 0 0 q m 之间，小于这一电阻率“下限” 的油层即可称之为低电阻率油层【1 8 】。但不同地区、不同层位，其标准也不一样。我国 几个典型低电阻率油气层( 文留、商河西，利津及马岭油田) 的电阻率分别为o 7 2 5 q m 、2 3 3 q m 、3 6 6 0 q 肌及2 6 6 4 q m 。而在塔里木油田高矿化度地层水 条件下，s t ，儿j f 等油田存在低电阻率油气层最低电阻率为0 4 0 6 q m ，而下部水 层电阻率为o 3 q m 。 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。 如上述的商河、利滓油田的低电阻率油层，电阻率分别为2 3 3 q 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 ) ；其结 果必然增加识别油层的难度，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。 与相邻围岩层比较 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 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。 到目前为止，渤海油田第三系含有低电阻率油层的油田有歧口1 7 2 、蓬莱1 9 3 、 南堡3 5 2 、秦皇岛3 2 6 、渤中2 5 1 、曹妃甸1 1 1 、曹妃甸1 1 2 、曹妃甸1 1 3 5 、渤 中2 6 3 、垦利2 0 1 等近1 0 个油田。根据油田大量的d s t 、m d t 测试以及测井资料， 各油田水层的最高电阻率值见表2 1 。多数油田水层的最大电阻率值约6 0 8 0 q m ， 与渤海地区相同层位其它油田水层最高电阻率值接近，认为是正常电阻率的水层。仅 南堡3 5 2 油田油层附近的水层最大电阻率值达1 5 0 q m ，明显高于渤海湾地区常见的 水层电阻率值，认为是高电阻率水层。由于水层电阻率值存在着差异，因此，渤海地 区新近系低电阻率油层是指：油层电阻率不大于相邻水层电阻率的1 5 倍，即与水层 电阻率值接近，在深侧向电阻率测井上无法与水层区分开的油层【1 9 1 。具体地说就是： 对于具有正常电阻率水层的油田，低电阻率油层是指电阻率值小于1 0 q m 的油层； 对于具有高电阻率水层的油田，例如南堡3 5 2 油田，低电阻率油层是指电阻率值小 于2 0 q m 的油层。 2 1 2 渤海低电阻油层的分类 从搞清低阻油层的成因入手，开展了岩石物性研究：包括岩电实验研究、孔隙结 构研究，搜集了各研究油田主要取心井的粘土矿物成份研究结果( 包括粘土阳离子附 加导电研究) ，基本上弄清了渤海海域几个主要盆地低电阻油藏的成因，并在成因研 究的基础上【2 0 】【2 l 】【2 2 】，将已经出现的低电阻油藏进行了如下分类： 按成因的大类划分： 由于储层自身的电测井响应因素产生的低电阻率油层称为原生低电阻油层。包 括： 1 ) 储层在油藏成藏过程中的较高含水饱和度所引起的低电阻率油藏，包括低幅 构造油藏； 由于沉积相带所处细岩性所带来的高束缚水饱和度引起的低电阻率油藏； 由于岩性圈闭成单个岩性砂体在成藏过程中残留的原生水所引起的低电阻率油 甘 臧； 由于复杂孔隙结构所引起的低电阻率油藏； 2 ) 由于粘土矿物成份附加导电性引起的低电阻率油藏； 1 1 第二章低阻油气层的成因机理研究 3 ) 储层地层水矿化度变化引起的低电阻率油藏； 表2 1 渤海地区新近系水层电阻率值统计 水层最高电阻率 地层水分析结果 油田名称地层 埋深( m ) ( q m ) 地层水类型 总矿化度( p p m ) q k l 7 2 n m1 6 0 0 2 1 0 07 0 n a h c 0 3 1 7 8 9 7 7 1 1 p l l 9 3 n g 1 2 0 0 1 6 0 06 o n a h c 0 3 4 0 0 0 5 0 0 0 b z 2 5 1 n m1 6 0 0 1 8 0 07 o n a h c 0 3 3 7 9 9 n m 1 0 0 0 1 2 0 0 6 0 n a h c 0 3 5 2 1 0 c f d l l 1 n g 1 2 0 0 1 4 0 0 6 o n a h c 0 3 5 1 2 2 6 6 6 0 c f d l l 2 n g 1 4 0 0 1 5 5 06 0 n a h c 0 3 4 2 1 8 c f d ll 一3 5 n g 1 4 0 0 1 5 5 06 0n a h c o ，6 5 0 0 8 0 0 0 q h d 3 2 - 6 n m1 0 0 0 1 4 0 08 0 n