歧口凹陷盐水泥浆油气层识别方法研究

胡海川，吴淑琴，刘忠华，宋连腾

（1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油天然气股份有限公司测井重点实验室，北京100083；3.大港油田公司勘探事业部，天津300280）

0 引 言

根据石油地质、盆地模拟和地球化学的研究成果，歧口凹陷的2个含油气系统为沙三含油气系统和沙一含油气系统［1］，储集层岩性多变，粗、细粒砂岩间互、地层水矿化度低。由于在海域处的勘探井均采用盐水泥浆钻井，自然电位呈现正极性，盐水泥浆滤液的侵入将导致井筒周围地层流体饱和度、地层水矿化度和地层电阻率等径向剖面的改变，使得电测井受其影响而不能准确反映出地层的真电阻率，给油水层识别带来了很大的困难致使测井解释精度很低。本文针对大港歧口凹陷盐水泥浆井主要目的层位沙河街组进行分析研究。

国内外解决盐水泥浆井常规测井解释的方法有3种，① 针对电阻率曲线采用各种数学方法进行侵入校正，从而得到地层真电阻率和泥浆侵入深度，该方法可以将井眼影响、层厚影响与侵入影响同时校正，但计算复杂、耗时且精确度不高；② 时间推移测井，该方法在需要快速做出解释评价且只有1次电阻率测井的勘探井中无法得到应用；③ 利用侵入后储层剩余油气测井曲线的信息来处理和解释，本文用该方法对目标区的勘探井进行解释和评价。

1 油气层识别方法

1.1 测井系列优选

盐水泥浆井中，不同浸泡时间下不同的测井系列在反映储层岩性、物性、含油性方面具有各自的优缺点，针对不同的地质、钻井、测井情况选择最佳的电阻率系列对于油气层的识别至关重要。由双侧向、高分辨率阵列感应和随钻等不同电测井方法的原理出发，结合目标地区测井资料研究制定了一套电阻率系列的优选原则（见图1）：①在泥浆侵入时间很长的情况下，双侧向的深电阻率已不能表征地层的真实电阻率，应考虑采用阵列感应资料的深电阻率［见图1（a）］；②泥浆侵入时间相对不长，当待解释储层泥浆电阻率值Rm接近0.02Ω·m时，阵列感应合成聚焦效果不好的情况下，应考虑使用侧向电阻率的深电阻率。图1（b）为沙一下储层浸泡10d，第3道的阵列感应电阻率出现散焦；③麦克巴泥浆条件（无固相泥浆保护油气层）下，可以很大程度地抑制泥浆滤液的侵入，应该采用侧向电阻率的深电阻率值［见图1（c）］；④电磁波随钻测井中的幅度衰减电阻率的纵向分辨率不如相位电阻率，但其探测深度较大，如果用随钻仪器进行划眼测量且泥浆侵入时间较长时，应该考虑使用衰减电阻率［见图1（d）］。

图1 电阻率优选

1.2 油气层评价技术分析

根据上述的测井系列优选原则，针对歧口凹陷沙河街组的试油层选取最佳的电阻率测井曲线进行数据分析。分析发现以往的各种经验图版：地层电阻率－声波时差（Rt－AC）、地层电阻率－伽马相对值（Rt－DGR）、由地层电阻率计算得到的视地层水电阻率－声波时差［Rwa（Rt）－AC］、由地层电阻率计算得到的视地层水电阻率－伽马相对值［Rwa（Rt）－DGR］、由自然电位计算得到的视地层水电阻率－声波时差［Rwa（SP）－AC］、由自然电位计算得到的视地层水电阻率－伽马相对值［Rwa（Rt）－DGR］等在该目标区效果都不理想，无规律可循。

图2 ××井不同深度段的测井响应

以××井为例，梳理、研究目标区的地质特征、沉积环境、典型试油层的测井响应特征（见图2）。图2中a段储层孔隙度8%，渗透率为0.15mD＊，浸泡37d后测井，但其电阻率比相邻泥岩段高出6倍左右，试油结论为油层；图2中b段储层孔隙度15.6%，浸泡33d后测井比a段时间短，但是储层电阻率几乎等于相邻泥岩段的电阻率，试油结论为水层；图2中c段储层孔隙度13.6%，渗透率为0.67mD，浸泡27d后测井比a、b段时间短，但3个小层的电阻率均明显大于相邻泥岩段的电阻率，合试结论为油层，日产油85.95t、日产气24 291m3；图2中d段储层孔隙度为13.8%，渗透率为1.22mD，浸泡22d后测井侵泡时间最短，储层电阻率也是接近于相邻泥岩段的电阻率，试油结论为水层。

研究发现，造成图2中电阻率测井曲线现象（见图3）的原因，一是盐水泥浆的侵入会造成储层流体包括油、气、水层的电阻率降低，但是由于岩石物理的机理势必在油气层中有一部分油气不会被泥浆冲走而滞留在储层的孔隙或喉道之中，这样即使盐水泥浆的侵入降低了储层的电阻率测量值，但是残余的油气依然会使其保持相对于临近泥岩段的电阻率高值；二是该地区沙河街组的储层都属于低孔隙度低渗透率储层，在这类储层中孔隙度一般为6.5%～16.9%，渗透率一般为0.03～2mD，沙一段盖层和沙三段盖层一样，为区域性盖层，主要为暗色泥岩，其次有油页岩、钙质泥岩和碳酸盐岩、盐膏层等。沙二段盖层为局部盖层，不过也主要为泥岩，其次为含膏泥岩等［2］。这样就致使水层的电阻率非常的接近于临近盖层的电阻率值。通过以上的分析研究借鉴电阻增大系数的思想［4］，令

图3 泥浆侵入前后油气层、水层与泥岩段的电阻率变化示意图

即在解释图版（见图4）上用储层的电阻率比临近泥岩段的电阻率来消去（确切的说是隐含掉）水层。另外该地区沙河街组砂岩段的黏土矿物以蒙脱石为主（50%～70%），其次是伊利石（14%～40%）和少量的高岭石、绿泥石。其中蒙脱石矿物极易吸水，吸水后基面间距阶梯式增大进而导致多层吸附和（或）充填外部微孔隙，致使膨胀分散影响储层物性［3］。然而黏土发生表面水化和渗透水化膨胀后会造成其本身的变软强度下降，因而声波时差能够比其他测井方法更好地反映储层物性，所以在图4中横坐标使用声波时差。通过已试油井的实际数据、试油报告及岩石物理分析，建立了岐口凹陷沙河街组盐水泥浆井的油气层识别标准（图4中油气识别图版的黑色线），最后将研究成果（Rt／Rsh）－AC的油气层识别评价图版应用在Forward平台上，编制成软件SML可以实现对盐水泥浆井全井段的处理解释。

图4 歧口凹陷沙河街组盐水泥浆井油气识别图版

2 应 用

将该方法软件应用到歧口凹陷2008年、2009年的预探××井中（见图5），该井在钻进过程中使用了斯伦贝谢公司的LWD。图5所示第5道为LWD的幅度衰减电阻率，第6道为LWD的相位电阻率，在5 460～5 472.8m处进行了划眼测量，浸泡10d。根据测井系列优选原则选用衰减电阻率来表征储层的电阻率性质（见第8道红色曲线A40 H），该道中的Rto黑色曲线为上述油气识别方法软件SML处理得到的数据，即图4油气识别图版中的油气层与水层的分界标准。将选用的电阻率曲线A40 H在储层位置于黑色线Rto进行对比，当实测的电阻率曲线大于等于该黑线值时表示该层为油气层，否则为水层。由图5第8道判断该层为油气层。经试油证实为油气层，日产油7.9m3、日产气28 664m3。

图6为SML软件在滨深××井中的应用效果。图6中第6道红色曲线为选用的电阻率曲线RLLd，黑色曲线为本文研究的油气识别方法软件处理得到Rto。1 356.6～1 361.2m井段RLLd大于Rto，判断为油层；1 361.2～1 363.7m井段与上部物性相同、井径没有变化，但电阻率迅速下降，同时RLLd小于Rto数值，判断为水层，所以该层应为油水同层，试油结论与本文解释方法的结论相符。1 322.5～1 330m井段，常规测井解释为油层，但是在1 334～1 340m井段，自然电位幅度变大且电阻率明显降低，常规解释很难给出正确的结论。根据第6道RLLd与Rto的比较分析，可以很清楚地判断为油层，经试油结论证实为油层，再一次验证了该方法的正确性。

图5 SML软件在滨海××井中的应用效果

图6 SML软件在滨深××井中的应用效果

将该油气层识别方法软件应用到了大港歧口凹陷的9口预探井中，经这9口井的29个试油层证实其解释符合率为89.7%，提高了13.8%。

3 结 论

（1）针对歧口凹陷沙河街组在盐水泥浆钻井条件下的流体识别图版的关键要素，即声波时差和受侵入后的储层电阻率以及泥岩段的电阻率，然后根据优选的测井系列建立了盐水泥浆油气层识别图版，并形成软件实现了全井段处理。

（2）该套解释方法在实际中得到了很好的应用，有效地提高盐水泥浆井的测井解释符合率。

（3）在油气、水层识别前需要剔除干层，即该识别图版还不能进行对干层的有效区分；对于那些物性较差的水层可能会出现在评价标准中油气、水层分界线的上部。因此还需进一步的发展和完善。

［1］ 吴元燕，付建林，周建生，徐佑德.歧口凹陷含油气系统及其评价［J］.石油学报，2000，21（6）：18-22.

［2］ 何海清，王兆云，程玉群.渤海湾盆地深层石油地质条件分析［J］.沉积学报，199，17（2）：273－279.

［3］ 赵杏媛，张有瑜.黏土矿物与黏土矿物分析［M］.北京：海洋出版社，1990.

［4］ 雍世和，张超谟.测井数据处理与综合解释［M］.东营：中国石油大学出版社，2007.