低阻油气层测井评价解释技术

引言低阻油气层测井评价解释技术低阻油气层

低电阻率油气层通常指的是油气层的电阻率小于或接近围岩电阻率；电阻率与水层电阻率差别不大以及电阻率指数I在1-2范围内的油气层。在油田勘探开发中，低电阻率油气层一直是测井识别中的一大难题，其常规电阻率和孔隙度等测井响应特征与水层基本一致，很难将油气层和水层准确地区分开来。目前，在我国大部分油田开发区都发现了这类油气储层，如鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、准葛尔盆地等。其中在具有高矿化度地层水的东濮凹陷，低阻油层电阻率值十分低，常小于1Ω·m，甚至只有0.5Ω·m。引言低阻油气层测井评价解释技术

低电阻油气层的形成原因很多，主要有岩性细形成的高束缚水饱和度油气层；复杂孔隙结构的低电阻率油气层；泥质附加导电的低电阻率油气层；高矿化度地层水的低电阻率油气层；薄砂泥岩互层的油气层以及受钻井液侵入影响引起的低电阻油气层；还有含导电矿物(如黄铁矿)的油气层。引言低阻油气层测井评价解释技术

由于低电阻油气层的形成因素较多，而且复杂，一些测井响应不能很好反映油气层，给测井资料识别油、气、水层带来困难。近年来，通过测井技术人员的不断努力，深化研究，对低电阻油气层的成因分析和识别、解释技术正在不断提高。低阻油气层测井评价解释技术主要内容低电阻率油气层的成因特征低电阻率油气层的测井解释技术1、沉积环境特征

细、粉砂岩，尤其是粉砂岩，是母岩经过较充分的化学风化，颗粒呈悬浮状态搬运至较远地区，由于流速减慢而沉积下来形成的。因而多分布在河漫滩、三角洲、沼泽，以及湖、海盆地的浅水地带，平面上介于砂岩与粘土岩分布地区的过渡带；纵向上常与粘土成互层；有的呈正旋回或反旋回。例如华北油田的冀南地区沙四、孔一、孔二段地层主要为咸化滨浅湖相、滨浅湖相沉积，沉积相带的不同，控制着细砂、粉砂及泥质较重储层的分布。表现为离物源较远弱水动力条件下的三角洲前缘亚相和滨浅湖滩砂亚相。该区近物源的赵80、赵20断块油层电阻率大于5Ω.m，而赵81、赵57、赵86、赵117断块距东北部宁晋凸起物源较远，构造部位较低，又是咸化湖相的深湖区，因此低电阻油层在这四个断块分布较稳定，油层电阻率小于5Ω.m。一、低阻油气层的特征一、低阻油气层的特征

正旋回沉积的低电阻油气层。8+11号层自下而上岩性变细，自然伽马由49API升至62API，自然电位由30mV降至20mV，位于上部的8号层电阻率仅2Ω.m左右，下部的10号层电阻率为10.0Ω.m。一、低阻油气层的特征反旋回沉积地层，自上而下岩性逐渐变细，自然伽马由52API升到72API，电阻率由7.0Ω.m下降到3.0Ω.m。30、31是两个低电阻率油层。1、沉积环境特征华北油田的岔河集油田的东营组，在大的区域沉积背景及油源充足的条件下，在河流相的末端或深湖相区，低电阻油层相对发育。岔15断块EdⅢ油组的主力油层是河流相沉积，近物源的油层电阻率大于6Ω.m，在河流相末端的油层电阻率为3.5Ω.m。岔39断块的EdⅡ、EdⅢ低电阻率油层分布在深湖相区的39-135、39-136、39-138、39-139井以西至39-102、39-100井的范围内。一、低阻油气层的特征2、岩性特征

低电阻油气层以泥质胶结的细砂和粉砂岩为主。主要表现为：

(1)粘土含量少，粒径十分小的粉砂岩地层；

(2)含有水云母(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；

(3)砂岩薄互层。岩性细是低电阻油气层的主要特征之一，由此而引起矿物成分、结构、构造等岩性变化。对粉砂岩而言，碎屑组分的特点是稳定矿物居多，石英占绝大量，其次是少量长石和云母碎片。粉砂和泥质含量的增加也就是粒度中值的变小，使粒间孔隙的结构变得复杂，增加孔道的弯曲度，使微毛细管孔隙增加，渗透率变小，从而使束缚水饱和度增加。一、低阻油气层的特征一、低阻油气层的特征胜坨沙二段两口井油基钻井液取心层位的38个层的统计图一、低阻油气层的特征华北油田409块岩样统计的关系图，反映了束缚水饱和度与粒度中值，束缚水饱和度与泥质含量，束缚水饱和度与孔隙度之间的关系。图(a)反映随着粒度中值的减小束缚水饱和度增加，表明粒度中值是影响束缚水饱和度和形成低电阻率油层的基本因素；图(b)反映随着泥质含量的增加，束缚水饱和度增加；图(c)反映孔隙变小，束缚水饱和度增加。东濮凹陷北部低阻油层成因分析图东濮凹陷北部低阻油层成因分析图低阻油层粒度中值频率图低阻油层渗透率频率图3、粘土性质特征低电阻油气层的粘土成分以水云母(伊利石)和蒙脱石为主。一、低阻油气层的特征粘土具有不同的分子结构右图是粘土晶体结构图，高岭石由两个层构成，每个层包括一个硅四面体和一个铝八面体。因为阳离子交换不在单层中发生，只有层四周的断键产生不平衡的负电荷，所以阳离子交换量(CEC)很小。一、低阻油气层的特征

绿泥石的分子结构与高岭石相似，所以CEC很低。伊利石是由两个单位构成，每个单位由夹在两个硅四面体中间的一个铝四面体组成，负电荷亏损大，通过增加钾来弥补，因而有较强的CEC，是高岭石的七倍。蒙脱石在结构上类似于伊利石，也具有较强的CEC，是高岭石的30多倍，80％来源于晶格置换，20％来自断裂键，遇水易膨胀，但膨胀程度与阳离子交换量无关。粘土在储层中的存在形式有三种，即层状泥质、结构泥质和分散泥质。其结果是进一步改造了粒间孔隙，使孔隙度变小，微细孔隙发育。一、低阻油气层的特征测井解释中所指的粘土(Vcl)是指给定岩石体积中的粘土总体积。对测井解释来说包含有效粘土和无效粘土。其特性：有效粘土：

(1)电阻率降低的因素；

(2)孔隙充填物；

(3)阳离子交换能力强。无效粘土：

(1)对电阻率没有重大影响；

(2)孔隙充填物；

(3)阳离子交换能力低。有效粘土(如蒙托石)有高的阳离子交换量，并包含使地层孔隙度降低，因而导致阿尔奇公式计算饱和度的误差，在低孔隙度时相对电阻率与孔隙度呈非线性。

总之，地层电阻率不仅取决于地层水电阻率、地层含水饱和度、孔隙度和孔隙结构指数，而且还和泥质含量关。一、低阻油气层的特征

4、孔隙结构特征

曾文冲和欧阳健等对我国东部油田做过系统研究，我国东部油田的低电阻油层有如下孔隙结构特征：

(1)孔隙喉道半径普遍较小，超过10μm者极少，主要孔隙半径为1～4μm，孔喉半径中值小于5μm。

(2)微孔隙十分发育，孔隙半径小于0.1μm者一般占总孔隙的20%以上，甚至高达40%～50%。

(3)毛细管压力曲线的排驱压力普遍较大，一般超过2kg／cm2。

(4)表现为低渗透特征，其数值一般小于80×10-3μm2。一、低阻油气层的特征

华北油田冀南中南部地区的低电阻油层孔隙结构复杂，根据半渗透隔板气驱水的毛细管压力曲线了解储集层微观孔隙结构，在产层中不仅具有中高孔喉的流动孔隙系统，而且具有明显优势的微观孔隙，形成以束缚水为主的导电网络，导致油气层含油饱和度变小、电阻率降低。对冀南地区五口井的70块岩心实验分析，孔隙结构的变化主要反映在孔喉直径的大小和分布特征上，砂层的孔隙结构可分为具双峰特征的孔隙结构、具微细孔喉的单峰特征的孔隙结构、具有中粗孔喉的单峰特征的孔隙结构，以及没有明显峰值特征的孔隙结构。一、低阻油气层的特征

双峰特征的孔隙结构是指孔隙直方图中有两个明显峰值，一是微细孔喉峰(一般小于0.16μm)，二是中到粗孔喉峰值，见图。微细孔喉峰值的高低决定了束缚水饱和度的高低，中粗孔喉峰决定地层渗透能力。一、低阻油气层的特征

单峰特征的孔隙结构是指孔喉直方图中具有一个明显的峰值，峰值位置决定地层的物性。如图，岩样的峰值在6.3～10.0μm之间，其频率达38%，它们的孔隙度和渗透率都比较高，孔隙度18.5％，渗透率186×10-3μm2；一、低阻油气层的特征

单峰特征的孔隙结构：峰值位置决定地层的物性。如图岩样的峰值在0～0.1μm之间，其频率达53.4%，它们的孔隙度、渗透率都比较低，孔隙度8.4％，渗透率为0.19×10-3μm2。一、低阻油气层的特征低阻油气层的特征

没有明显峰值的孔隙结构是指岩样的孔喉频率分布比较均匀，其孔隙度、渗透率也不高，如图岩心的孔隙度10.4％，渗透率4.44×10-3μm2。

下图为测井曲线图，该层的电阻率Rt=3.98Ω.m，自然伽马曲线显示具有泥质夹层，平均值为54API，泥质+粉砂为25.7%；而该井高阻油层的29层，Rt=20Ω.m，泥质+粉砂为24.6％，说明24号层电阻率降低并非是泥+粉砂的影响。

从测井曲线形状分析，该层纵向上不均匀，具有高渗透和低渗透两组薄砂层，测井处理的束缚水饱和度为45％～50％，解释为油层，日产油22.8t。一、低阻油气层的特征

右图(b)为该井的孔隙半径分布图，由压汞资料的孔隙半径直方图显示为双组孔系统，而以微孔为主，渗流孔隙峰值对应的孔隙半径为6.3～16μm。物性分析的水平渗透率最大为298×10-3μm2，最小为14.1×10-3μm2。一、低阻油气层的特征5、湿润性特征

亲水性是低电阻油气层普遍具有的特征，与此相反，高电阻率油气层经常表现为亲油特征。右图是油层岩心样品湿润性测定与测井曲线对比图。在同一组油层中，岩石的湿润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；低电阻率油层表现为亲水。一、低阻油气层的特征6、存在导电矿物当油层含微量或少量黄铁矿等导电矿物时，由于金属的电子导电使地层的电阻率降低。黄铁矿的电阻率为10-1～10-6，它对不同频率的电场响应不同，对高频电磁场的感应测井(20kHz)的影响比对低频电流的侧向测井的影响大得多，右图是Clavier等研究分散状黄铁矿含量对不同频率电测井的影响关系。黄铁矿含量增加，电测井的校正系数Rc／Ra增大(Rc为校正值，Ra测井值)。一、低阻油气层的特征某油田2井J4油组岩心观察见黄铁矿，电阻率为0.5Ω.m，试油日产油295m3／d，水层电阻率与油层接近，日产水137m3／d。该地区J4-1、T3层段黄铁矿含量较高在0.47％和0.3％～1.45％，其它层组的含量极低，小于0.05％。另外有些井中还存在侵染状、层状、结核状等黄铁矿分布形式。黄铁矿对中子、密度、声波测井也有一定影响。黄铁矿含量增加1％，密度孔隙度下降1.4％，增加10％时孔隙度降低14％。黄铁矿含量小于10％时黄铁矿每增加1％，补偿中子孔隙度增加0.3％～0.4％；当含量大于10％，每增加1％，孔隙度增加0.1％。声波测井受黄铁矿含量的影响最小，含量为10％，产生1％的影响。一、低阻油气层的特征一、低阻油气层的特征

右图是低电阻率油层和水层的测井曲线图，在富含黄铁矿的油层，感应电阻率最小值只有0.2Ω.m；水层电阻率为0.5Ω.m。日产油30m3／d，气18615m3／d七、高的地层水矿化度

产层中的高矿化度地层水形成以高含盐束缚水为介质的导电网络也是引起油层电阻率降低的原因之一。一、低阻油气层的特征一、低阻油气层的特征低电阻率油层，油层电阻率在435层、39层为高电阻率油层，油层电阻率在10Ω﹒m。

赵州桥油田Es油层电阻率一般为3～6，水层电阻率一般为1～3；高邑油田Es油层电阻率高达10～30，水层电阻率达7～10。主要原因是赵州桥油田为高矿化度地层水地区。

右图是低电阻率凝析油气层实例，自然电位和声波时差曲线反映储集层的物性很好。一、低阻油气层的特征高浸高浸电阻率1～2电阻率5-9八、钻井液滤液的侵入

钻井液滤液侵入带的范围与储层的性质、钻井液性能、浸泡时间等因素有关，但主要的因素是储集层的性能，即与储层的孔隙度和渗透率密切相关。一、低阻油气层的特征感应测井的探测深度约0.8m，测量的电阻率为5.0，4m的探测深度更深，测量的电阻率为4.2。用体积法计算钻井液滤液侵入半径约为5.28m，侵入深度已经超过了仪器的探测范围，反映了侵入带的电阻率，探测不到地层真电阻率。

9、薄层薄互层

31层、32层的层厚分别为1.2m和4m，声波时差均为315μs／m，自然伽马均为6.3μR／h，感应电阻率分别为5.3Ω.m和8Ω.m，31层的感应测井值显然受到层厚的影响而数值偏低。这两层岩性均为细砂岩，试油日产量分别为13.9t和16.0t。一、低阻油气层的特征岔河集油田岔61井薄层低电阻油层实例低阻油气层测井评价解释技术主要内容低阻油气层的成因特征低率油气层的测井解释技术1、低电阻油气层的定性解释冀中地区由于沉积环境，储层孔隙结构，地层水电阻率的复杂变化，形成多种类型的低电阻油气层，但基本上可归纳为两类低电阻率油气层：即低电阻率低自然伽马油气层和低电阻率高自然伽马油气层。下图以电阻率5.0Ω.m为界限，自然伽马相对值小于0.42为低电阻低自然伽马类型的油层，大于0.42为低电阻高自然伽马类型油层。二、低电阻率油气层的测井解释

(1)掌握区域油层的最低电阻率范围存在低电阻率油气层的地区，油气层的电阻率变化范围大，电阻增大率变化大，因而含油饱和度的变化范围也大，因此需要了解和掌握地区油层电阻率的变化规律，特别是要知道：该区最小出油电阻率。例如荆丘油田的沙河街组油层的电阻率变化范围在2.4～16.5Ω.m，电阻增大率变化范围在1.6～6.5。岔河集油田东营组油层的电阻率变化范围在2.0～12.2，电阻增大率变化范围在1.0～7.1。

(2)分析沉积因素解释低电阻低自然伽马类型的油层。低电阻低自然伽马油层，纵向上多在反旋回沉积的中、下部，正旋回沉积的中、上部，并与高电阻率油层相伴存在。在分析层内岩性、物性的变化因素时，如与典型水层相比，物性相对较好而且电阻率相对增大时应解释为油层，反之则为水层。二、低电阻率油气层的测井解释

(3)分析自然电位判断低电阻率高自然伽马油层。应注意自然电位的分析，泥质含量将直接影响地层的自然放射性强度和导电性，同时还会在自然电位曲线上有所反映。在分析沉积特征的同时，如自然电位曲线具有一定的幅度，并与高电阻油层相近，但比泥质砂岩和致密砂岩的自然电位幅度大时，自然伽马增高可能是地层吸附高铀元素造成的，而并非粘土含量增大。

(4)分析层厚对电阻率曲线的影响，对于岩性、物性较好，地层厚度在2m以内如果电阻率相对较低，自然电位幅度变小，此时电阻率低是层薄引起的低电阻油层。

(5)低电阻油气层一般反映侵入特征不明显。二、低电阻率油气层的测井解释

(6)掌握地区地层水矿化度，在高矿化度地区，容易形成特别低的低电阻油气层。

(7)充分收集和分析录井、气测、井壁取心、钻井取心油气显示，低电阻油层因物性变差录井显示相对较好。

(8)特别重视介电测井、碳氧比测井、核磁测井资料的分析，在轻质油和气层区域更要重视非电法测井资料的应用，尤其是中子一密度、中子—声波时差曲线的组合，充分运用气层解释技术解释低电阻气层。二、低电阻率油气层的测井解释2、泥质砂岩的解释方程泥质砂岩的解释主要应考虑泥质具有附加导电性。导电是由下列三个因素决定的：一是地层有效孔隙中的地层水构成导电回路；二是粘土构成的导电回路；三是这两个回路的交互影响。右图为华北油田利用岩心资料做的R0/Rw与φ关系图。由于泥质对岩石电阻率的影响，两者的关系不是阿尔奇公式中的直线关系，在孔隙度低值时出现弯曲。对泥质进行校正的电阻率公式和饱和度方程式为：二、低电阻率油气层的测井解释对泥质进行校正的电阻率公式和饱和度方程式为：二、低电阻率油气层的测井解释

该方程适用于中低矿化度地层水地区，使用效果与印度尼西亚方程近似，如地层电阻率为5，泥质含量为10％时两个公式求的含水饱和率均为80％左右，地层电阻率为4，泥质含量为25％，含水饱和度为75％左右。该方程经冀中地区第三系138口井12个油田应用效果较好。下图是孔隙度与含水饱和度交会图，用泥质砂岩方程的解释吻合率较高，区分油水层的界限比较明显，所求的含油饱和度比阿尔奇方程求的含油饱和度合理。二、低电阻率油气层的测井解释

3、“双水”模型在岔河集油田的应用二、低电阻率油气层的测井解释二、低电阻率油气层的测井解释二、低电阻率油气层的测井解释

下图是岔河集油田应用双水法做的水饱和度与孔隙度交会图，油层的含油饱和度应在55％以上，总的解释吻合率为88.1％，油层的解释吻合率达78.8％。4、可动水法在晋南地区的应用（1）可动水分析法的基本原理可动水是指岩石中束缚水以外的可以流动的地层水，可动水饱和度Swm就是可动水占据岩石连通孔隙体积的百分数，因此含水饱和度Sw是可动水饱和度Swm与束缚水饱和度Swi之和。

Sw=Swm+Swi

油、水层解释原理是：二、低电阻率油气层的测井解释

2．可动水法在晋南地区的应用冀南地区由于沉积环境多变，因而纵向上和横向上储集层岩性粗细变化大，孔隙结构复杂，油水层交互分布，特别是分布着一套低电阻率油层，给油水层的解释带来困难。针对该区地质特征开展了岩心实验分析，加测了九口井的核磁测井资料，认真进行岩性电性分析，因而测井解释技术有所提高。二、低电阻率油气层的测井解释二、低电阻率油气层的测井解释

2)可动水法应用效果分析对冀南地区70多口井进行复查和重新处理如图，该图为含油饱和度与束缚水饱和度交会图，油层的含油饱和度大多在55％-88%之间，束缚水饱和度在12％-46%之间，图中仅有一个油层点落在水区，四个油层点落在油水区。综合分析认为，由于开展了岩心半渗透隔板法试验，应用了核磁测井资料，解释参数确定得合理，因而用可动水处理见到较好的效果。二、低电阻率油气层的测井解释

右图是赵87井处理成果对比图，第五道用常规测井资料，第四道增加了核磁测井资料，均用可动水程序处理，两种处理输出的成果相近，解释的结论一致。二、低电阻率油气层的测井解释二、低电阻率油气层的测井解释完井解释13层、14层为水层，电阻率为0.9～1.5，12层、29层、30层、31层地质录井和井壁取心的显示级别较高，电阻率为3.0-3.5，比水层的电阻率高3倍左右，解释为油层。图中第五道可动水法处理的结果，12层的含油饱和度为59%-63%，无可动水，试油结果为油层，日产油35.1t，而29层、30层、31层含水饱和度75%-85%，束缚水饱和度50%-70%，具有明显的可动水，应为含油水层，29层、31层试油结论为含油水层。第四道为用核磁资料处理的成果，12层含油饱和度58%-70%左右，有很低的可动水，结论也为油层，29层、30层、31层的含水饱和度很高达70%-90%，层内束缚水饱和度变化很大，在20%～60%之间，可动水显示，应为含油水层结论。“可动水”在其它油田也见到很好的效果，岔河集油田用可动水法解释，总的解释吻率和油层的解释吻合率均在90%以上。建立疑难油层识别新方法基于R16/R64建立油层识别参数关系式00.10.20.30.40.50.60.71.522.533.5R16/R64油层识别系数II=0.8868e-1.1991S+0.132

二、低电阻率油气层的测井解释油气水层识别图版01020304050607080901000102030405060708090100含水饱和度束缚水饱和度油层油水干层水层油层识别系数含水饱和度油水同层分布区水层分布区干层分布区建立疑难油层识别新方法二、低电阻率油气层的测井解释5、核磁测井评价低电阻油层利用核磁测井进行地层评价的途径主要有两种：一种是利用所得的回波序列，根据其幅度的衰减特征来直接获得岩石中流体的信息；另外就是通过测井输出的T2分布求得储集层的岩石物理参数或解决其它的油气田地质问题。二、低电阻率油气层的测井解释右图为赵113井核磁测井处理成果。在2168～2193m存在高电阻油层，薄油层和低电阻油层，在核磁的T2分布图形上有不同的显示。

（1）高阻油层第35层为高阻油层，电阻率为7，S0在70％，Swi在20％。T2分布图形上大孔道明显小孔道不明显。（2）薄油层第34层为一厚度为2m的油层，由于层较薄，电阻率3.6，核磁求得的孔隙度20％，束缚水饱和度23％，含油饱和度50％。T2图形大孔道较明显小孔道不明显。（3）低电阻油层第32，33层为双峰孔隙结构，小孔隙信息非常明显，电阻率在3.38-3.45之间，孔隙度21％～22％，SO在58％-62％，SWi在29.9％-38.7％。赵113井核磁测井解释成果见数据如下表二、低电阻率油气层的测井解释6、利用孔隙度曲线分析低电阻气层

低电阻气层因为电阻率低，依靠电阻率曲线难以判断，但低电阻气层在孔隙度曲线上具有中子孔隙度减小，密度变小和声波时差增大的特征，利用这一特征解释低电阻气层。当中子孔隙度φN小于密度孔隙度φD或声波孔隙度φs时，在排除岩性影响的条件下，反映的是气层的存在。二、低电阻率油气层的测井解释一般采用在水层或油层部位使两条孔隙度曲线重合，在气层呈现：

φN<φDφN<φsφD≌φs

在套管内，可充分利用时间推移测井。在固井后24h内测一条中子伽马曲线，这时因为钻井