自然電位測(cè)井在低阻油氣層識(shí)別中的應(yīng)用
——以塔里木盆地吉拉克地區(qū)三疊系低阻油氣層為例

趙 軍，王 淼，閆 爽，李華緯

（1.油氣藏地質(zhì)與開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都四川 610500; 2.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，成都四川 610500;3.中國(guó)石油塔里木油田分公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒 841000）

自然電位測(cè)井在低阻油氣層識(shí)別中的應(yīng)用
——以塔里木盆地吉拉克地區(qū)三疊系低阻油氣層為例

趙 軍1，2，王 淼2，閆 爽3，李華緯3

（1.油氣藏地質(zhì)與開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都四川 610500; 2.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，成都四川 610500;3.中國(guó)石油塔里木油田分公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒 841000）

由于低阻油氣層電阻率和水層電阻率接近，給應(yīng)用常規(guī)測(cè)井資料識(shí)別低阻油氣層油水層、確定油水界面位置帶來(lái)了困難。對(duì)低阻層和非低阻層樣品進(jìn)行的完全含水電導(dǎo)率（Co）和溶液電導(dǎo)率（Cw）關(guān)系的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在低阻層由于粘土礦物附加導(dǎo)電作用是形成吉拉克地區(qū)三疊系第二油組低阻的主要原因。研究表明，該類低電阻油層被鉆穿后，粘土表面陰離子將吸附溶液中的陽(yáng)離子，被吸附到粘土礦物表面的陽(yáng)離子又會(huì)進(jìn)一步牽制溶液中陰離子的遷移，使低阻油氣層內(nèi)出現(xiàn)離子滯留現(xiàn)象，形成電荷屏蔽。造成低阻油氣層段自然電位測(cè)井曲線與非低阻層相比，負(fù)差異下降，通過(guò)建立一條非低阻狀態(tài)下的擬自然電位曲線SPrt，將其與SP曲線進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)疊合特征可識(shí)別低阻油氣層。實(shí)際資料應(yīng)用表明，該方法在吉拉克地區(qū)應(yīng)用效果明顯，能較好地識(shí)別低電阻油氣層。

自然電位測(cè)井;低電阻油層;粘土礦物;三疊系;吉拉克地區(qū);塔里木盆地

眾所周知，低阻油氣層的電阻率較低，與水層電阻率相差不大，根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)低阻油氣層的認(rèn)識(shí)，結(jié)合塔里木盆地油氣層地質(zhì)及測(cè)井特征，把相對(duì)電阻增大率（油氣層電阻率與水層電阻率的比值）小于3的油氣層定義為低阻油氣層［1－3］。由于低阻油氣層電阻率和水層電阻率接近，因此給應(yīng)用常規(guī)測(cè)井資料對(duì)低阻油氣層油水層的識(shí)別、確定油水界面位置帶來(lái)了困難。從一定意義上說(shuō)，為實(shí)現(xiàn)上述目的，必須緊密結(jié)合鉆井取心和試油資料，才能得到準(zhǔn)確結(jié)果［4－5］。但這一過(guò)程需要以較長(zhǎng)的鉆采周期和投資消耗作為代價(jià)，如何在沒(méi)有鉆井取心和試油結(jié)果的前提下，運(yùn)用常規(guī)測(cè)井技術(shù)快速、準(zhǔn)確地識(shí)別低阻油氣層、確定油水界面，是目前測(cè)井仍需要解決的一大難題［6－9］。本文在對(duì)吉拉克地區(qū)三疊系低阻油氣層解釋的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)低阻油氣層自然電位測(cè)井曲線和下伏水層相比，出現(xiàn)正幅度差，吉南 S井 4 321.5～4 326.7 m低阻油氣層段 SP值高于4 327.8～4 346.9 m水層段SP值，吉南S－2井4 310.0～4 316.5 m低阻油氣層段 SP值高于4 322.5～4 339.0 m水層段SP值（圖1，圖2）。根據(jù)這一特征，在分析了該區(qū)低電阻成因的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建非低阻狀態(tài)下的擬自然電位曲線與測(cè)井自然電位曲線的交會(huì)，可有效地識(shí)別低阻油氣層。

1 儲(chǔ)層SP幅差形成原因及油水層識(shí)別方法

毛志強(qiáng)等（1999）對(duì)低阻層和非低阻層樣品進(jìn)行了完全含水電導(dǎo)率（Co）和溶液電導(dǎo)率（Cw）關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為:在低阻層由于粘土礦物附加導(dǎo)電作用，不同溫度下巖樣電導(dǎo)率（Co）和溶液電導(dǎo)率（Cw）均呈曲線關(guān)系;而且不同溫度下的Co－Cw曲線明顯分開(kāi)，說(shuō)明在高溫條件下，含高礦化度地層水的巖樣仍具有明顯的附加導(dǎo)電作用存在。非低阻層（正常油層和水層）的樣品Co－Cw關(guān)系不受溫度影響，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)幾乎均落在同一條直線上，說(shuō)明無(wú)附加導(dǎo)電作用。因此，粘土礦物附加導(dǎo)電作用是形成吉拉克 TⅡ油組低阻的主要原因［10－13］。

和非低阻層相比，粘土礦物附加導(dǎo)電作用形成的低阻油氣層在SP曲線上表現(xiàn)為和下伏水層有正幅度差。形成這種現(xiàn)象的原因歸結(jié)于粘土表面電荷作用，使得儲(chǔ)層在被鉆穿以后，其表面陰離子將吸附溶液中的陽(yáng)離子，用于電中和，被吸附到粘土礦物表面的陽(yáng)離子又會(huì)進(jìn)一步牽制溶液中陰離子的遷移，使低阻油氣層內(nèi)出現(xiàn)離子滯留現(xiàn)象，形成電荷屏蔽。此時(shí)，低阻油氣層段SP測(cè)井曲線依然出現(xiàn)明顯的負(fù)差異，但和非低阻層相比，這種差異有所下降。

為了充分利用自然電位曲線的這種差異來(lái)區(qū)分低阻油氣層和水層，我們構(gòu)建了一條非低阻狀態(tài)下的 SP測(cè)井曲線，命名為模擬自然電位（SPrt），其定義為:

式中:SPrt為模擬自然電位，mV;RT為深側(cè)向電阻率，Ω·m。

圖1 塔里木盆地吉拉克地區(qū)吉南S井測(cè)井解釋Fig.1 Log interpretation of Well JNS in Jilake area，the Tarim Basin

模擬自然電位（SPrt）是將低阻油氣層描述成和非低阻層相同的儲(chǔ)層物性狀態(tài)，這樣低阻層和非低阻層就會(huì)有相似的自然電位測(cè)井響應(yīng)，使得低阻油氣層的粘土礦物對(duì)自然電位測(cè)井（SP）曲線的影響程度體現(xiàn)在和模擬自然電位（SPrt）的對(duì)比中。構(gòu)建SPrt時(shí)，選低阻油氣層下伏標(biāo)準(zhǔn)水層的深側(cè)向電阻率測(cè)井曲線（RT）值作為自變量，對(duì)應(yīng)的SP值作為因變量，進(jìn)行擬合，找出SP相對(duì)于RT的線性關(guān)系，通過(guò)這種關(guān)系針對(duì)儲(chǔ)層計(jì)算出一條模擬自然電位（SPrt），將SPrt與SP曲線進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)曲線的疊合特征找出低阻油氣層的位置。實(shí)踐表明，對(duì)于水層SPrt與SP曲線基本重合，而對(duì)于低阻油氣層SPrt與SP曲線具有一定的反向幅度差異。

吉南S井位于輪南低凸起吉拉克構(gòu)造，主要目的層是三疊系TⅡ油組，屬粘土附加導(dǎo)電作用形成的低阻凝析氣藏。應(yīng)用上述油水層識(shí)別方法對(duì)該井TⅡ油組進(jìn)行處理，為消除油氣層的影響，選擇標(biāo)準(zhǔn)水層為參照樣本，讀取SP和RT測(cè)井值，擬合出儲(chǔ)層物性相同條件下的模擬自然電位（SPrt）。在水層段，模擬自然電位和實(shí)測(cè)自然電位一樣，都是僅反映儲(chǔ)層物性變化的一個(gè)物理量，所以兩種曲線基本重合在一起。對(duì)于低阻油氣層，模擬自然電位是反映儲(chǔ)層物性和含油氣性的一個(gè)物理量，而實(shí)測(cè)自然電位在反映儲(chǔ)層物性的同時(shí)，還綜合反映了粘土含量相對(duì)于巖石組分的變化情況，由此兩種曲線疊置后會(huì)出現(xiàn)反向幅度差異。根據(jù)上述響應(yīng)機(jī)理和表現(xiàn)特征，將由標(biāo)準(zhǔn)水層擬合出的模擬自然電位（SPrt）和實(shí)測(cè)自然電位（SP）以相同刻度顯示在同一曲線道內(nèi)，就很容易把低阻油氣層識(shí)別出來(lái)。如在吉南S井低阻油層識(shí)別中（圖1），在4 323.5～4 325.5 m井段模擬自然電位（SPrt）曲線和實(shí)測(cè)自然電位（SP）曲線呈一定的反向幅度差異，說(shuō)明該層為低阻油氣層，而下伏水層則表現(xiàn)為兩條曲線基本重合。對(duì)該層進(jìn)行8 mm油嘴試油，折日產(chǎn)油83.68 m3、氣146 453 m3，平均電阻為0.5 Ω·m，證實(shí)為低阻油氣層。

2 應(yīng)用效果及適用范圍

利用該方法對(duì)吉拉克油田進(jìn)行了應(yīng)用，取得了較好的應(yīng)用效果。但該方法不適用于非粘土附加導(dǎo)電成因的低阻油氣層的識(shí)別。

吉南S－2井是塔里木盆地滿加爾凹陷吉南地區(qū)吉南 S號(hào)構(gòu)造高點(diǎn)上的一口開(kāi)發(fā)井，在4 311.0～4 316.5 m井段鉆遇低阻油氣層，和吉南S井一樣在成因上同屬于粘土附加導(dǎo)電作用。在處理成果圖上（圖2），模擬自然電位（SPrt）曲線和自然電位測(cè)井（SP）曲線呈反向的幅度差特征，而下伏水層表現(xiàn)為兩者基本重合。該層經(jīng)試油證實(shí)也為低阻油氣層。

圖2 塔里木盆地吉拉克地區(qū)吉南S－2井測(cè)井解釋Fig.2 Log interpretation of Well JNS－2 in Jilake area，the Tarim Basin

輪南A井是布置在吉拉克背斜構(gòu)造上的探井，分別在 4 338.5～4 342.0 m、4 344.8～4 347.0 m井段鉆遇低阻油氣層（圖3），在該井4 341.8～4 344.0 m井段6.35 mm油嘴試油求產(chǎn)，折日產(chǎn)油37.9 m3、日產(chǎn)氣80 700 m3，模擬自然電位（SPrt）曲線和自然電位測(cè)井（SP）曲線在該井的低阻油氣層段出現(xiàn)反向正差異的疊合特征，而下伏水層兩曲線基本重合，從而，較好地識(shí)別了低阻油氣層。

輪南X井在主要目的層JⅣ油組4 565.5～4 570.5 m井段鉆遇低阻油層，電阻率最低為0.45 Ω·m，研究認(rèn)為地層中普遍含有黃鐵礦是形成低阻的原因，應(yīng)用自然電位測(cè)井（SP）低阻油氣層識(shí)別方法對(duì)該井低阻油層進(jìn)行處理，研究表明模擬自然電位（SPrt）曲線和自然電位測(cè)井（2）曲線出現(xiàn)同向月牙形疊合，雖然表面上能和兩條曲線重合部分代表的水層段區(qū)分開(kāi)，但同上述在低電阻儲(chǔ)層段 SPrt與 SP曲線出現(xiàn)反向幅度差的形態(tài)特征不一致（圖4）。說(shuō)明該方法不適于由粘土附加導(dǎo)電引起的低阻油氣層的識(shí)別。

3 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)兩種低阻成因的代表井應(yīng)用模擬自然電位與自然電位曲線重疊技術(shù)處理結(jié)果的分析，認(rèn)為該方法可用于由粘土附加導(dǎo)電作用形成的低阻油氣層的識(shí)別。

2）儲(chǔ)層自然電位受地層水礦化度和泥漿濾液礦化度影響較大，只有滿足Cw＞Cmf時(shí)，受粘土礦物影響的低阻油氣層段才能和下伏水層出現(xiàn)明顯的幅度差。

3）通過(guò)在吉拉克地區(qū)低電阻油氣層的識(shí)別中的應(yīng)用，證明該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，能有效地識(shí)別該區(qū)的低電阻油氣層與水層，為該區(qū)低電阻油氣層的識(shí)別提供了一條有效的途徑。

圖3 塔里木盆地吉拉克地區(qū)輪南A井低阻油氣層測(cè)井解釋Fig.3 Log interpretation of low-resistivity reservoirs in Well LNA in Jilake area，the Tarim Basin

圖4 塔里木盆吉拉克地區(qū)輪南X井低阻油氣層測(cè)井解釋Fig.4 Log interpretation of low-resistivity reservoirs in Well LNX in Jilake area，the Tarim Basin

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Application of spontaneous potential logging to the identification of low resistivity reservoirs—an example from the Triassic reservoirs in Jilake area of the Tarim Basin

Zhao Jun1，2，Wang Miao2，Yan Shuang3，Li Huawei3

（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu，Sichuan610500，China;
2.School of Resources and Environment，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan610500，China;3.Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina Tarim Oilfield Company，Korla，Xinjiang841000，China）

As low resistivity reservoirs have similar resistivity as water layers，it is difficult to differentiate water layers from low resistivity reservoirs，and to determine oil-water contacts by using conventional logging data.Experimental study on relationship between full water-bearing conductivity（Co）and solution conductivity（Cw）with samples from low-resistivity layers and non-low-resistivity layers shows that the additional conductivity contributed by clay minerals is the main factor leading to the low resistivity of the second unit of the Triassic in Jilake area.When this type of low-resistivity reservoirs is penetrated，anions on clay surface may absorb cations in the solution.The cations absorbed to clay surface in turn may further impede the migration of anions in the solution，resulting in ion retention in the low resistivity reservoirs and charge shielding.The negative difference of SP log of the low-resistivity layers decreases in comparison with the non-low-resistivity layers.A quasi-spontaneous curve（SPrt）of non-low-resistivity layers is then created and compared with the SP curve to identify low-resistivity layers.This method has been successfully applied to recognize the low-resistivity reservoirs in the study area.

spontaneous potential logging，low-resistivity reservoir，clay mineral，Triassic，Jilake area，Tarim Basin

TE132.1

A

0253－9985（2011）02－0245－06

2010－10－15。

趙軍（1970—），男，教授，油氣地質(zhì)、測(cè)井。

四川省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基金項(xiàng)目（ZXK－JS－2009025－016）。

（編輯 張亞雄）