地层水电阻率计算模型建立及其分布特征研究——以海南福山油田流沙港组为例

黄娅

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)

张瑞新

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西 西安 710201)

万金彬

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)

马庆林，张梅珠

(海南福山油田勘探开发有限责任公司勘探开发研究中心，海南 海口 570100)

白松涛，何羽飞

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)



地层水电阻率计算模型建立及其分布特征研究
——以海南福山油田流沙港组为例

黄娅

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)

张瑞新

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西 西安 710201)

万金彬

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)

马庆林，张梅珠

(海南福山油田勘探开发有限责任公司勘探开发研究中心，海南 海口 570100)

白松涛，何羽飞

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)

地层水电阻率的大小是测井解释中一个至关重要的参数。福山油田流沙港组储层致密，没有典型的水层，地层水纵、横向变化较快，利用常规测井很难准确确定目的层的地层水电阻率大小，导致测井解释符合率不是很理想。在取样地层水分析研究试验、试油测井等资料基础上，利用纯水层附近泥岩层的电阻率信息，建立了地层水电阻率的3种计算模型；并利用岩石的岩电试验数据统计了岩电参数随不同地层水电阻率的变化规律。在求准油气饱和度的基础上，结合油气运聚特征综合认为，高矿化度的氯化钙型地层水一般反映较高的构造位置和较封闭的形成环境，有利于保存有机质及形成较高的有机质丰度。

地层水电阻率；岩电参数；油气运聚；福山油田

地层水矿化度对泥质砂岩的物理性质[1]、岩电参数(胶结指数m和饱和度指数n)有一定影响[2]；同时，地层水矿化度的变化与油气成藏规律有一定的关系[3]。因此，准确求取地层水电阻率是油气水分析的关键，有必要进行深入细致的研究。

地层水电阻率的大小取决于地层水的矿物成分、矿化度大小以及埋藏深度。近年来，国内外在求取地层水电阻率方面都做了一定程度的研究，最直接可靠的方法是直接利用水分析资料确定地层水电阻率。在目的层系有较厚、物性好的纯水层时，可根据纯水层的自然电位测井、电阻率测井等方法预测地层水电阻率。但是，对于目的层不存在纯水层且地层水矿化度纵、横向变化较快的情况下，上述方法存在一定的局限性，不利于生产应用。为此，笔者以海南福山油田流沙港组(E2l)为例，对地层水电阻率计算模型的建立及其分布特征进行了研究。

1 基本概况及地层水分布特征

福山油田区域构造位置处于福山凹陷西南部，博厚断裂的下降盘，临近南斜坡，受临高和美台-花场滑动断裂控制，总体为北东东走向、北西倾向的鼻状构造。盆内古近系地层从下到上为长流组、E2l和涠洲组；其中E2l为一套湖相三角洲暗色砂泥岩沉积，是福山凹陷主要的生、储油层系，油气资源极其丰富，勘探潜力巨大。目前，福山油田主要产层为流沙港组三段(E2l3)上亚段。E2l3储层为含砾砂岩、细砂岩及泥质粉砂岩，岩石类型以岩屑砂岩为主。研究区大面积分布致密储层，覆压渗透率在0.0015～6.03mD之间(平均0.364mD)，平均孔喉半径为0.42μm；油质较轻，地面原油密度在0.82g/cm3左右。E2l3干酪根主要为Ⅰ、Ⅱ1型，有机碳质量分数在1%～2%之间，镜质体反射率在0.6%～1%之间，发育成熟的烃源岩，属于自生自储的成藏模式，没有明显的油水界面。

E2l3没有明显的水层，同时地层水矿化度横向变化较快，给地层水电阻率的求取带来了一定困难。图1为E2l3已取样井的地层水电阻率平面分布图，可以看出，地层水电阻率横向变化较快，总体来说海拔较低的北部地层水电阻率较大，南部构造高部位地层水电阻率相对较小，地层水电阻率受断层影响较大，局部同一断块地层水电阻率也有较大差异。由于根据邻井和上部地层的地层水电阻率来预测目的层的地层水电阻率存在一定难度，致使测井解释符合率降低。

图1所示，X井与Y井位于同一断块，由于X井目的层239号层没有典型水层(图2)，借鉴Y井的地层水电阻率0.4Ω·m对X井目的层进行了测井评价，计算的含水饱和度是20%，判断为含油水层。但是，试油结果却为纯油层，通过取样进行分析化验，X井地层水矿化度达到了15041mg/L，与邻井Y井的矿物度相差很大，导致结果出现误差。因此，准确求取目的层的地层水电阻率意义重大。

图1 福山油田E2l3地层水电阻率平面分布图

图2 福山油田X井239号层一次解释成果图

该次研究为了解决实际生产中求准地层水电阻率的问题，在取样地层水分析研究试验、试油测井等资料的基础上，利用纯水层附近泥岩层的电阻率信息，建立了地层水电阻率的计算模型。

2 地层水电阻率的求取

2.1 地层水电阻率与邻近泥岩电阻率、声波时差关系模型

泥岩中赋存的束缚水与邻近砂岩中的地层水性质相同，因此泥岩的电阻率变化间接地表明了地层水性质的变化规律；同时，泥岩声波时差的大小反映了地层的压实程度、压实系数，同样影响着地层水矿化度的大小。物性较好的厚纯水层测井响应值与地层水电阻率有较好的相关性，但是由于E2l3缺少典型的水层，因此该次研究在分析测井资料、地层水资料的基础上，探索了地层水电阻率与邻近泥岩段电阻率、声波时差之间的关系。

图3为福山油田地层水电阻率与邻近泥岩段电阻率、声波时差的关系图版。根据插值法，可以得到任何地层声波时差所对应的地层水电阻率。从图3中可以看出，在一定的压实程度下，泥岩段电阻率随着地层水电阻率的增大而增大。

图3 福山油田地层水电阻率与邻近泥岩段电阻率关系图版

图4 福山油田泥岩段电阻率/地层水电阻率电阻率关系图版与泥岩声波时差的关系图版

图4为福山油田泥岩段电阻率/地层水电阻率与泥岩声波时差的关系图版，可以看出，泥岩段电阻率/地层水电阻率与声波时差呈反比关系。

2.2 地层水电阻率与埋深关系

笔者对福山油田9个样本点的地层水电阻率与埋深的相关性进行了研究，并建立了适用于该区E2l3地层水电阻率与埋深的关系图版(图5)。福山油田以层状含水层为主，其化学成分与矿化度在垂向上有一定的变化规律。地层水电阻率随着埋深的加大，在泥岩压实排水、黏土矿物脱水等淡化作用的影响下逐渐变大。但也有一部分样本点出现了倒置关系，这是由于在油气通过断裂向上运移的过程中，地层水作为载体，不断浓缩形成高矿化度、低电阻率的地层水。

图5 福山油田地层水电阻率与埋深关系图版

3 地层水电阻率对岩电参数的影响

根据测井定量解释饱和度的阿尔奇公式可以看出，要求准含油饱和度还必须确定a、b、m、n这4个关键参数。其中a反映岩石中泥质成分的附加导电性，b反映岩石的润湿性，通过福山油田的岩电试验结果可以看出，a、b变化不大，都在1～1.15之间；但m和n变化较大，在1.5～2.5之间。传统理论认为，m和n主要受地层岩性和孔隙结构影响，但在福山油田典型井的试验资料分析过程中发现，C3井与C4井同为细砂岩，孔喉结构相近，最大孔喉半径在1μm左右，平均孔喉半径在0.15μm左右。但其m、n变化却很大，C3井的n为2.02，m为1.8；C4井的n为1.64，m为1.61(见表1)。进一步对试验的外在条件(矿化度和温度)分析发现，m、n与地层水矿化度没有明确的对应关系，C1井与C3井的n均在2以上，m均在1.8以上，但其矿化度相差很大，由于试验温度不同，导致地层水的电阻率大小接近。

表1 福山油田典型井岩电试验结果分析表

以福山油田岩心和测井资料为研究对象，建立了福山油田岩石m、n参数与地层水电阻率的试验统计关系(图6、7)：在地层水电阻率小于0.5Ω·m时，m、n随着地层水电阻率的增大呈幂指数关系递减，且n的下降幅度大于m的下降幅度；当地层水电阻率大于0.5Ω·m时，m、n变化不大，均在1.6左右浮动。对于福山油田地层水电阻率变化较大的情况，利用岩电参数与地层水电阻率的变化关系能够更准确地求准含油饱和度。

图6 m随着地层水电阻率变化关系图版

图7 n随着地层水电阻率变化关系图版

4 地层水分布特征与油气分布的关系

在含油气盆地中，地层水作为盆地流体的一个主要组成部分，其活动与循环样式直接影响到油气与成矿物质运移的方向。地层水的活动及性质直接或间接指示盆地流体系统的开放性和封闭性，与油气的生、运、聚、散过程有着十分密切的关系。

地层水分为大陆水、海水、深层水。大陆水水型为硫酸钠型和碳酸氢钠型，海水水型为氯化镁型，深层水水型为氯化钙型。研究认为，与地表大气降水隔绝的封闭水则多属于氯化钙型。通过统计福山油田地层水样本点的分析化验资料(表2)表明，福山油田地层水有4种类型，以碳酸氢钠型为主，达到47个，氯化钙型次之，为14个，硫酸钠型与氯化镁型地层水较少，各1个。

表2 福山油田地层水样本点的分析化验统计表

注：E2l1为流沙港组一段。

图8 福山油田E2l3泥岩有机碳质量分数平面分布图

福山油田典型井A井地层水为氯化钙型，其矿化度达到了15641mg/L，相较于其周围井平均矿化度6595mg/L高很多。同时，通过有机碳质量分数的分析资料得知，A井E2l3泥岩有机碳质量分数在1%以上，镜质体反射率大于0.6%，为成熟的烃源岩(图8)。

福山油田其他地层水为氯化钙型的井，如C6井、C7井、C5井、C1井等，全部位于构造圈闭位置较高的封闭断层附近。在沉积物沉积过程中，当水体的蒸发量大于水体的补给量时，有利于膏盐的形成，地层水的矿化度相对较高；反之，在渗入水补给充足的地区，即水流活跃地区，地层水的矿化度相对较低。福山油田E2l3沉积时水体变深，沉积了一套以较深水相为主的沉积物，主要为灰黑色泥岩、砂岩不等厚互层，为弱还原环境，水体封闭，有利于有机质的保存，有机质丰度较高，地层水矿化度较高。研究区从北到南水体逐渐变浅，向三角洲平原过渡，发育了一套中央隆起带河流相沉积，岩性以灰白色泥岩与灰白色粉砂岩互层为主，为氧化环境，水流交替活跃，不利于有机质的保存，地层水矿化度较低。因此，研究区高矿化度的地层水与烃源岩的发育程度、油气聚集有利区域的分布有一定的关系。

5 结论

1)对于目的层不存在纯水层且地层水矿化度纵、横向变化较快的情况，可以根据邻近井泥岩段电阻率、泥岩声波时差求取目的层电阻率。试验表明：在一定的压实作用下，泥岩段电阻率随地层水电阻率的增大而增大；泥岩段电阻率/地层水电阻率与声波时差为反比关系。

2)福山油田以层状含水层为主，其化学成分与矿化度在垂向上有一定的变化规律。地层水电阻率随埋深的加大，在泥岩压实排水和黏土矿物脱水等淡化作用的影响下逐渐变大。但也有一部分样本点由于断裂疏导作用出现了倒置关系。

3)通过对岩电试验数据的统计分析发现：a、b在福山油田变化不大；m、n随地层水电阻率的增大而减小，当地层水电阻率大于0.5Ω·m时其值变化不大，稳定在1.6左右浮动。

4)地层水的活动及性质直接或间接指示盆地流体系统的开放性和封闭性，与油气的生、运、聚、散过程有着十分密切的关系。高矿化度的地层水与烃源岩的发育程度、油气聚集有利区域的分布有一定的关系。

[1]邓少贵，范宜仁，李国欣，等.地层水矿化度对泥质砂岩物理性质的影响[J] .测井技术， 2006，30(2)：113～116.

[2]赵军，刘兴礼，李进福，等.岩电参数在不同温度、压力及矿化度时的试验关系研[J].测井技术，2004，28(4)：269～272.

[3]孙向阳，谢习农.东营凹陷地层水化学特征与油气聚集关系[J].石油实验地质，2001，23(3)：291～296.

[4]王君，楼章华，朱蓉，等.渤海湾盆地东濮凹陷文留地 区现今地层水化学与油气运聚[J].石油与天然气地质，2014，35(4)：449～455.

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[编辑] 龚丹

2015-12-30

黄娅(1988-)，女，硕士，工程师，现从事测井资料解释及油气藏评价技术研究工作，huangyayy@126.com。

P631.84

A

1673-1409(2016)32-0054-06

[引著格式]黄娅，张瑞新，万金彬，等.地层水电阻率计算模型建立及其分布特征研究[J].长江大学学报(自科版),2016,13(32):54～59.