針對低電阻率油層測井綜合識別方法的分析探討

邵偉峰

摘要：低阻油層，即油層的電阻增大率小于2，近年來，低阻油層作為老油田挖潛和新增儲量的目標(biāo)之一倍受人們的關(guān)注。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，從高含量束縛水、粘土附加導(dǎo)電、地層水礦化度、泥漿侵入和砂泥巖間互層等幾個方面闡述了低阻油層的成因機(jī)理，并分析了各種低阻油層測井識別方法的優(yōu)勢和局限性，這些方法在不同類型的低阻油層的識別和評價中均取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：低阻油層； 成因機(jī)理； 測井； 識別方法

1 引 言

低阻油層系同一油水系統(tǒng)內(nèi)油層與純水層的電阻率之比小于2，即油層的電阻增大率小于2[1]。由于低阻油層的成因復(fù)雜，識別手段有限，加上測井方面的缺陷和測井解釋方法的不完善，在油田的勘探和開發(fā)初期往往被遺漏。近年來，低阻油層作為老油田挖潛和新增儲量的目標(biāo)之一倍受人們的關(guān)注[2]。因此，國內(nèi)外許多巖石物理學(xué)家對低阻油層的成因進(jìn)行了研究，本文系統(tǒng)總結(jié)了前人的研究成果，對低阻油層的成因機(jī)理以及用測井資料識別低阻油水層的方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析。

2 低阻油層的分類及成因分析

受地質(zhì)沉積環(huán)境和鉆井工程的影響，形成了多種類型的低阻油氣層，可以分為兩類：一類為原狀地層的電阻率本來就低的油層，受地質(zhì)條件（內(nèi)在因素）影響而形成，可稱為原始低阻油層；另一類是原狀地層的電阻率本來就高，由于受外在因素，如泥漿侵入、層厚、上下圍巖及測井系列等影響而形成，可稱為次致低阻油層。

2.1 內(nèi)在因素形成的原始低阻油層

2.1.1 束縛水含量高造成的低阻油氣層

束縛水飽和度的增高主要有以下三個原因：①由于巖性變細(xì)，使粘土顆粒比表面增大，引起束縛水含量增大；②充填于孔隙之中的泥質(zhì)含量使孔隙吼道變小，微孔隙增多，引起束縛水含量增高；③粘土礦物內(nèi)部存在大量的微孔隙，這些微孔隙也使得束縛水增高。

2.1.2 粘土附加導(dǎo)電形成的低阻油氣層

蒙脫石、伊—蒙混層和伊利石等粘土礦物由于其本身的不飽和電性（帶負(fù)電）特點(diǎn)，粘土顆粒表面具有的負(fù)電荷會吸附巖石孔隙空間地層內(nèi)水溶液中的金屬陽離子以保持其電性平衡。這些被吸附的陽離子（又稱平衡陽離子）在外加電場的作用下，會在粘土顆粒表面交換位置而產(chǎn)生除孔隙自由水離子導(dǎo)電以外的附加導(dǎo)電作用。當(dāng)平衡陽離子的數(shù)量——即巖石的陽離子交換量較大時，其附加導(dǎo)電作用非常明顯，可以造成油層電阻率降低，甚至形成低阻油層。

2.1.3 油、水層地層水礦化度不同導(dǎo)致的低阻油氣層

地層孔隙中地層水的性質(zhì)、含量以及巖石性質(zhì)決定了其電阻率的高低。在儲層巖性和物性相似的前提下，含油氣儲層地層水礦化度與水層礦化度基本一致時，必然是油氣層電阻率高于水層，差異一般在3～5倍之間，這是常規(guī)測井解釋最重要的基本概念。當(dāng)油氣層不動水礦化度明顯高于水層水礦化度時，油氣層與水層的電阻率差異就會減小，甚至?xí)霈F(xiàn)水層電阻率高于油氣層的情況。

盡管導(dǎo)致儲層間地層水性質(zhì)不一致的成因有待進(jìn)一步深入研究，目前普遍認(rèn)為存在三方面的影響因素：一是沉積方面的原因，河流相沉積巖性粗細(xì)變化大，在成巖過程中泥質(zhì)重、巖性細(xì)的儲層保留了較高礦化度的水；二是在細(xì)巖性儲層，油氣運(yùn)聚過程中驅(qū)走了大孔喉的自由水，而在微、小孔喉中保留了較高礦化度的不動水；三是頻繁的構(gòu)造運(yùn)動使完整、封閉的圈閉遭到破壞，油藏中的邊底水或成巖過程中巖石礦物濾失的水再次向儲層中運(yùn)移，甚至地表水也可以通過開啟的斷層滲入地下原生儲層，使儲層流體性質(zhì)發(fā)生變化。

2.2 外在因素形成的低阻油層

2.2.1 泥漿侵入導(dǎo)致的低阻油層

鉆井過程中，鉆井液對滲透性地層的侵入是不可避免的，這種影響會導(dǎo)致油氣層評價困難。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，鉆井液的侵入主要以驅(qū)替、混合與擴(kuò)散三種方式進(jìn)行。鉆井過程中鉆井液侵入深度取決于泥餅滲透率、地層孔隙度等多種因素，國內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)與理論研究的基本結(jié)論是：①侵入深度與泥餅滲透率具有正相關(guān)關(guān)系；②侵入深度與侵入壓差具有正相關(guān)關(guān)系；壓差越大，鉆井液濾失量越大，侵入越深；③鉆井液侵入地層深度與地層物性的關(guān)系復(fù)雜，主要原因在于泥餅滲透率；④與地層滲透率的配置影響較大。

2.2.2 砂泥巖間互層導(dǎo)致的低阻油氣層

層狀泥質(zhì)是泥質(zhì)在儲層中存在的一種形式，泥質(zhì)以層狀形式分布在砂巖中。隨其厚度增加，可以由層狀泥質(zhì)逐漸演變?yōu)槟噘|(zhì)夾層，乃至形成砂泥巖間互型儲層。對于這類儲層，單砂層電阻率實(shí)際上并不低；但由于受到電測井儀器分辨率的限制，電阻率實(shí)際測量結(jié)果必然受到低阻圍巖的影響，而明顯降低。導(dǎo)致油水層電阻率差異急劇減少，與由其他因素導(dǎo)致的低阻并無明顯差異。

3 低阻儲層油水層的測井識別研究

3.1 利用常規(guī)測井資料識別低阻儲層

3.1.1 “無侵線法”流體識別技術(shù)

在一定的淡水鉆井液條件下，致密層、純泥巖層不受鉆井液侵入的影響，而油層則表現(xiàn)為減阻侵入，水層表現(xiàn)為增阻侵入。用短電極讀出的視電阻率代表侵入帶電阻率（橫坐標(biāo)），用長電極讀出的視電阻率代表真電阻率（縱坐標(biāo)），做二者的交會圖版，致密層、純泥巖層的點(diǎn)落在45°線上（理論值），這條直線即無侵線。無侵線上的侵入帶電阻率與真電阻率相等；無侵線右下側(cè)為增阻侵入?yún)^(qū)，反映水層；左上側(cè)為減阻侵入?yún)^(qū)，反映油層。據(jù)此可以識別儲集層流體性質(zhì)。

由于0.5m電位電阻率曲線和感應(yīng)電阻率曲線受厚度和圍巖的影響小，對于薄層（厚0.5～2m）還可互為補(bǔ)償，因此一般選用這兩條曲線建立交會圖版，判斷油水層的侵入性質(zhì)（尤其是低電阻率油層）。具體制作過程為：以0.5m電位電阻率為橫坐標(biāo)，以深感應(yīng)電阻率為縱坐標(biāo)，讀取致密層、純泥巖層（無侵點(diǎn)）的深感應(yīng)電阻率和0.5m電位電阻率，作二者的交會圖版，得到無侵線。油層的0.5m電位電阻率值小于深感應(yīng)電阻率值，讀出的點(diǎn)落在無侵線上方，水層的0.5m電位電阻率值大于深感應(yīng)電阻率值，讀出的點(diǎn)落在無侵線下方。

由于該方法利用的是鉆井液侵入特性，應(yīng)注意其應(yīng)用條件：淡水鉆井液，且鉆井液電阻率與地層水電阻率差異要適當(dāng)，差異太小致使水層的增阻侵入不明顯，差異太大致使油層表現(xiàn)為增阻侵入；其次，鉆井液侵入不能太深，否則會影響原狀地層的電性響應(yīng)。另外，應(yīng)用該方法時，要充分考慮地質(zhì)綜合研究，對油藏特性有深入認(rèn)識，對不同井、不同儲集層要分別處理[3]。

3.1.2 曲線形態(tài)量化識別技術(shù)

實(shí)際生產(chǎn)中，識別特殊層的最好方法莫過于根據(jù)曲線形態(tài)判斷儲層，下面介紹兩種曲線形態(tài)量化識別低阻油水層的方法。

（1）飽滿系數(shù)法（RAD）

根據(jù)二次函數(shù)理論，函數(shù)y=ax2+bx+c的圖像是一個拋物線，拋物線的開口方向是由二次項系數(shù)a的符號決定的，a<0時開口向上，a>0時開口向下。開口的大小是由|a|的大小決定的，|a|越大，開口越小，拋物線越飽滿；|a|越小，開口越大，拋物線越平緩，將RAD=a稱為飽滿系數(shù)。

通過對測井曲線電性特征的分析認(rèn)為，|a|越大，電阻率曲線越飽滿，儲層越有可能是油層，反之越有可能為水層。利用測井曲線進(jìn)行儲層劃分后，對于每個儲層進(jìn)行切比雪夫曲線擬合得到飽滿系數(shù)RAD，利用RAD的符號和大小可以判別油水層。

（2）橢圓度法（RAT）

橢圓方程的一般表示形式為x2/a2+y2/b2=1，2a為橢圓長軸（橫軸）之長，2b為橢圓短軸（縱軸）之長。令RAT=2a /2b=a /b，稱之為橢圓度。RAT>1時，橫軸大于縱軸，橢圓在橫向上越扁；RAT<1時，橫軸小于縱軸，橢圓在縱向上越扁。通過將自然電位曲線與電阻率曲線刻度后重疊發(fā)現(xiàn)，在滲透層二者可以構(gòu)成一個近似的橢圓形，分析橢圓的形態(tài)發(fā)現(xiàn)：一般情況下RAT越大，儲層越有可能是油層；RAT越小則更可能為水層。利用RAT的大小也可以判斷油水層。用曲線形態(tài)量化識別技術(shù)識別低阻油層，需要注意：這是一個經(jīng)驗(yàn)性的方法，首先需要對實(shí)際地區(qū)低阻油層的測井響應(yīng)特征進(jìn)行分析，只有從大量的測井曲線形態(tài)分析中，發(fā)現(xiàn)水層和油層有不同的響應(yīng)特征，才可用曲線形態(tài)定量技術(shù)來識別低阻油層。

3.1.3束縛水飽和度一含水飽和度交會圖分析法

由油、氣、水兩相或三相流體在地層孔隙中的滲流理論，地層含水飽和度SW和地層束縛水飽和度Swi，可用來判別地層產(chǎn)油或產(chǎn)水。

l）當(dāng)SW=Swi，地層只產(chǎn)油，即為油層。實(shí)際應(yīng)用中，SW與Swi相近；對厚度大、含油飽和度高的油氣層，往往會出現(xiàn)SW

2）當(dāng)SW> Swi明顯時，地層只產(chǎn)水，即為水層。

4 結(jié) 語

（1）低阻儲層形成的內(nèi)在因素有微孔發(fā)育引起的高束縛水含量、粘土附加導(dǎo)電、油水層地層水礦化度高。在研究低阻儲層的成因機(jī)理時，通過巖石物理實(shí)驗(yàn)，一些儲層可能同時存在幾方面的成因機(jī)理，這時在對儲層定量評價時，應(yīng)抓住主要的成因機(jī)理。

（2）泥漿侵入的機(jī)理研究是低阻油層成因機(jī)理研究的一個很重要的部分，目前國內(nèi)對雙側(cè)向/雙感應(yīng)的泥漿侵入的測井響應(yīng)特征進(jìn)行了數(shù)值模擬，并反演出沖洗帶電阻率、地層真電阻率。但目前國內(nèi)對陣列感應(yīng)泥漿侵入的測井響應(yīng)特征數(shù)值模擬有待進(jìn)一步研究。

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