志丹油田义正区长61低阻油层形成机理及识别方法研究

郭春芬，李志江，白昕

(延长油田股份有限公司，陕西 延安 716000)

低阻油层是一类电性上较特殊的油层，电阻率小于或接近围岩电阻率，与水层电阻率相当，含油饱和度一般小于50%的油层[1-2]。随着勘探开发技术的进步，国内外低阻油层的识别程度逐渐提高，探明储量和年产油量近几年增幅较大[3-5]，国外加拿大东部、美国墨西哥湾及中东地区，国内东、西部油田均存在低阻油层，并做了相关研究。志丹油田义正区在开发过程中钻遇的长61储层地质录井均有油气显示，由于其电阻率与水层接近，测井资料将该层解释为含油水层或水层。在查层捡漏过程中结合录井油气显示情况，通过试采对长61储层有了新认识，认为其是低阻油层。为解决义正区长61油层准确识别的技术瓶颈，在邻区研究的基础上，对研究区完钻的60多口井的沉积特征、储层特征进行分析，重新认识其电性特征，提出适用于研究区的低阻油层识别方法。应用研究成果对研究区采油井进行二次识别，试采后初期平均单井日产油4.2 t。

1 区域概况

志丹油田义正区位于陕西省志丹县义正乡境内，构造位置处于陕北斜坡带中部(图1)，为平缓的西倾单斜，地层倾角不到l°，局部发育差异压实作用形成的低幅度鼻状隆起[1]。研究区面积约120 km2，主要开采层位为三叠系延长组长6油层，进一步可细分为长61、长62、长63、长644个亚层❶❶ 延长油田勘探部.陕北中生界侏罗系及古生界地层划分研究,2007.。具低压、低丰度、低含油饱和度、低孔、特低渗的特点，长62、长63、长64油层主要表现为常规的高阻油层，电阻率为28～55 Ω·m，较好油层的电阻率是相邻水层的3倍以上，用常规方法可识别出油水层。相比之下，长61油层厚度大，连通性好，孔隙度高，电阻率与相邻水层接近，多在10 Ω·m以下。

图1 志丹油田构造位置示意图Fig.1 Tectonic location map of Zhidan oilfield

2 低阻油层的特征

近年来，我国对低阻油层的研究取得了很大进步，低阻油层已在辽河、大港、胜利等油田相继发现，并作为挖潜研究的对象之一[7-8]。笔者在前人研究的基础上，利用化验分析资料、测井资料、油气试采资料等对研究区低阻油层的特征进行了总结。低阻油层主要分布于三角洲、沼泽、河漫滩等区域，介于砂岩和粘土矿物的过渡带，与粘土矿物形成互层，呈正旋回或反旋回特征。岩性主要为灰色细粒长石砂岩，次为粉细粒长石砂岩或中细粒长石砂岩。具结构成熟度高，矿物成熟度低，成岩作用强烈的岩石学特征，为致密砂岩储集层[10]。砂岩碎屑成分以长石为主(平均56%)，次为石英(平均38%)。粒度以细粒、粉细粒为主，占60%以上，胶结类型有孔隙式、接触式和薄膜-孔隙式等。孔隙以小孔隙为主，中孔隙次之，大孔隙发育较少；喉道以微细喉道为主，细喉道次之，储层孔喉组合为小孔微细喉型；毛细管压力曲线的排驱压力普遍较大，一般超过2 MPa[11]。亲水性是低电阻油层的普遍特征，低束缚水饱和度的高电阻率油层一般表现为亲油性，反之高束缚水饱和度的油层多数表现为亲水性[12]。研究区长61储层的束缚水饱和度高，润湿性表现为亲水性[13]，这与储层中发育的粘土矿物伊利石和蒙脱石有关，它们会吸附大量水份，导致储层束缚水含量增加，油层电阻率降低。油层电阻率多数小于10 Ω·m，与相邻水层电阻率接近，有时低于水层电阻率；声波时差高，一般为240～260 μs/m，常规油层为220～245 μs/m；深感应、中感应、八侧向表现为深感应＜中感应＜八侧向。

3 长61低电阻率油层的形成机理

高阻油层和低阻油层本质上没有截然的分界线，砂岩的亲水润湿性是形成低阻油层的基础[14]。地层水矿化度、束缚水饱和度[15-17]、油水分异，钻井液浸入等因素对油层电阻率的高低有显著影响。通过对测井、录井、岩心和试油试采等资料的分析研究，认为研究区低阻油层的形成主要受以下几方面因素的影响。

3.1 储集条件

长61油藏受沉积相和成岩作用控制，局部发育的低幅度鼻状构造对区内油气富集无明显的控制作用。沉积特征主要表现为三角洲前缘水下分流河道和河口砂坝。驱动类型为弹性溶解气驱动。由于岩性、物性横向变化，导致含油性发生变化，横向上油层连片性好，分布范围较广，为典型的岩性油藏。油水过渡带宽，无明显的油水界面，造成含水饱和度偏高，油水分异差是形成油气储层电阻率低的原因之一。由于低阻油层储层物性好，泥浆易侵入，油层电阻率小于泥浆电阻率，可去除低电阻是侵入性低阻的可能。

3.2 地层水矿化度高

当储层物性相当时，油层电阻率的变化与区域地层水矿化度的变化呈较明显的负相关性，即地层水的矿化度升高，油层电阻率下降[18]。义正区长61油藏埋深约1 700 m，地层水中氯离子含量为60 330～101 267 mg/L，平均为79 971 mg/L，水质类型为CaCl2型；总矿化度103 478～169 018 mg/L，平均133 925 mg/L，属于中高矿化度地层水。在其它条件相同的情况下，中高矿化度地层水是造成含油储集层电阻率降低的一个主要原因(表1)。

3.3 孔隙结构复杂，束缚水饱和度高

表1 义正区长61储层地层水特征Table 1 The characteristics of formation water in Chang61of Yizheng district

通过对128个岩心样品的扫描电镜、铸体薄片和压汞资料分析认为，研究区长61储层喉道较细，微孔隙发育，为小孔细喉型孔隙结构，排驱压力较高，毛管压力曲线无明显平台，斜率较大[19]。岩石以细粒或粉砂为主，富集的粘土矿物充填，导致地层中微孔隙较发育，渗流孔隙和微孔隙的并存导致束缚水含量增大，地层电阻率降低。另外，粘土矿物多由云母水化而来，含铁量高也可能是导致电阻率降低的重要原因。

3.4 储层物性变化

储层物性在电测曲线上反映为自然电位为箱状或倒三角形负异常，异常幅度较高，自然伽马以中值为主。声波时差高，微电级具明显的幅度差。中、深感应和八侧向电阻率曲线呈R浅＞R中＞R深特征，一般为R浅明显大于R中、R深，而R深与R中之间的差异幅度小，油层深感应电阻率为10～20 Ω·m，部分层段深感应电阻率为6～10 Ω·m，而水层的电阻率为5～7 Ω·m；梯度电极系为R1＞R2.5＞R4。孔隙度平均12.4%，渗透率平均1.96×10-3μm2。储层物性越好，油层电阻率越低，渗透率随孔隙度的增加具增大趋势。分析认为，义正区长61油层与其它正常油层相比孔隙度、渗透率明显偏高，电阻率相对较低。

4 低阻油层的识别

4.1 交会图法

利用本区长61油层的取心、测井、试油等资料，绘制了声波时差与自然电位比值的交会图(图2)、深感应电阻率与声波时差交会图、测井解释孔隙度与含水饱和度交会图和自然伽马与深感应电阻率交会图，可得长61低阻油层测井参数下限值：孔隙度≥8.8%，含水饱和度≤56%，深感应电阻率≥6 Ω·m；声波时差≥220 μs/m，自然电位比值≥0.5。由于研究区油层埋藏深度较大，且地层水矿化度高，地层温度高，导致地层水电阻率低，电阻率曲线除受含油性影响外，受储层物性影响也较大，为方便后期应用，分区间制定了油层的电阻率下限。即声波时差为220～230 μs/m时，深感应电阻率≥30 Ω·m；声波时差为230～240 μs/m时，深感应电阻率≥15 Ω·m；声波时差为240～250μs/m时，深感应电阻率≥10Ω·m；声波时差为≥250 μs/m时，深感应电阻率≥6 Ω·m❶❶ 西安地矿研究所.志丹探区樊川区四性关系研究，2005.。将深感应电阻率与声波时差交会图和自然伽马与深感应电阻率交会图相结合可有效划分水层和油层。如图3所示，正286井井深1 758～1 768 m处通过交会图重新解释，结果与第一次解释的水层有所不同，为低阻油层。对该层试采后日产油4.2 t，含水率35%。

图2 声波时差与自然电位比值交会图Fig.2 Crossplot of interval transit time and self-potential ratio

图3 正286井长61低阻油层测井曲线二次解释图Fig.3 The secondary well log interpretation maps of low resistivity reservoir in Chang 61of well Zheng 286

4.2 实测自然电位与计算自然电位曲线重叠法

根据八侧向电阻率与深感应电阻率测井值，计算径向电阻率比值，依据研究区的温度资料，结合自然电位测井原理，确定公式PSP=Klg(Rxo/Rt)中K的值❶❶ 王梓媛.测井原理与综合解释评价含油性的重叠图，2009.，计算自然电位。将实测自然电位曲线Usp与计算自然电位曲线PSP重叠[20]，若储层含油，当Rxo小于Rt时，实测自然电位曲线Usp的异常幅度较计算的自然电位曲线PSP偏高，二者存在一定的幅度差，含油性越好，则幅度差越大，水层两条曲线基本重合。根据上述特征，可定性判断低阻油层，如图4所示，正218井井深1 721.5～1 724.5 m，采用上述方法重叠后幅度差明显，因此，判断其为油层，试油后日产油2 t，含水率21%，说明此方法在研究区适用。

4.3 声波时差与深感应电阻率曲线重叠法

水层的含水饱和度不会随着孔隙度的变化而变化，水层电阻率取决于孔隙度的相对变化。一般为孔隙度减小，电阻率增大；孔隙度增大，电阻率则减小[21]。油层含水饱和度随着孔隙度增大而减小，孔隙度减小，电阻率则增大[22]。因此，将水层的深感应电阻率与声波时差曲线重叠，当储层含油时，其深感应电阻率与声波时差具一定的幅度差。二者间的幅度差越大，储层的含油饱和度就越高，可定性将油、水层区分开[23]。总之，义正区低阻油层的识别应综合上述研究方法，结合录井、测井等资料综合评价，相互补充，相互验证才能取得较可靠的结果。通过对研究区315口井的测井曲线进行二次解释，获得第一次解释过程中未识别的172个低阻油层，新增储量1 008×104t。

图4 正218井实测自然电位与计算自然电位曲线重叠图Fig.4 Overlapping maps of measured self-potential and Calculated self-potential of well Zheng 286

5 结论

(1)低阻油层以三角洲平源、沼泽、河漫滩等沉积环境为主。岩性主要为灰色细粒、粉细粒长石砂岩，小孔隙、微细喉道，储层孔喉组合为小孔微细喉型，排驱压力普遍较大，具亲水性特征。

(2)储集条件、高地层水矿化度、复杂的孔隙结构、高束缚水饱和度、油水分异性差等是长61低电阻率油层形成的主要因素。

(3)应用声波时差与自然电位比值交会图、实测自然电位与计算自然电位曲线的重叠等方法，结合地质、录井、试油等资料进行综合评价，可高效识别低阻油层。

(4)应用研究成果，对研究区315口井综合识别后，获得172个低阻油层，压裂改造后效果较好，新增储量1 008×104t。