安岳—合川地區(qū)低阻氣層形成機理研究

耿燕飛，張春生，韓校鋒，楊大超

（1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室；2.中國石化集團華北石油局測井公司）

安岳—合川地區(qū)低阻氣層形成機理研究

耿燕飛1，張春生1，韓校鋒2，楊大超2

（1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室；2.中國石化集團華北石油局測井公司）

安岳—合川地區(qū)儲層屬于低孔、低滲砂巖儲層，其復雜的微孔隙系統(tǒng)以及較大的水膜厚度使其具有高束縛水飽和度，且高礦化度的地層水形成了異常發(fā)達的導電網(wǎng)絡，形成低阻特征。文中結合儲層的巖性、物性及水質等進行了相關計算和實驗分析，探索了研究區(qū)低阻氣層的成因。結果表明，導致研究區(qū)氣層低阻的因素包括粒度大小、高礦化度地層水、高束縛水飽和度。

低阻特征；粒度；高礦化度地層水；高束縛水飽和度；安岳—合川地區(qū)

0 引言

安岳—合川地區(qū)位于川中古隆平緩構造帶南部（圖1），研究區(qū)范圍西至安岳縣，東到華鎣山，南達銅梁，北至武勝縣，包括安岳、磨溪、潼南、龍女、合川等多個構造。安岳—合川地區(qū)自20世紀50年代開始鉆井，截至目前，除磨溪構造以外，鉆穿須家河組的井累計70余口。鉆井顯示較活躍，主要集中在須二段、須四段（其中，潼南、合川地區(qū)主要集中在須二段），其次是須六段，磨溪少數(shù)井在須五段也見顯示。須家河組獲得工業(yè)氣井40余口，產(chǎn)層主要集中在須二段、須四段。

圖1 安岳—合川地區(qū)構造位置Fig.1 The structural location of Anyue-Hechuan area

隨著川中地區(qū)須家河組油氣新區(qū)的相繼發(fā)現(xiàn)，低阻油氣層的勘探開發(fā)越來越受到廣泛重視。安岳—合川地區(qū)須家河組儲層就屬該類儲層，其電阻率總體呈中、低阻特征，給測井評價工作造成了一定的困難。開展安岳—合川地區(qū)低阻氣層的評價和研究，對于提高油氣產(chǎn)量很有意義。

1 低阻氣層形成機理

低阻氣層是指含有一定商業(yè)價值的烴類流體，但測井電阻率值較低的產(chǎn)氣層[1］。對于低阻氣層沒有嚴格統(tǒng)一的定義，總的來說是根據(jù)2種方法來定義低阻氣層：一是根據(jù)電阻率增大指數(shù)IR；二是根據(jù)氣層的絕對電阻率值。低電阻率油氣層的成因類型較多且復雜，因此識別的難度較大。前人研究表明[2-13］，低阻油氣層的形成主要受巖石學性質、物性、結構與構造、水質、含油氣性、圈閉類型、泥漿性能及侵入特征等影響。筆者主要從儲層的物性、巖性、水質等方面入手探索研究區(qū)低阻氣層成因。

研究區(qū)的低阻氣層分為以下幾種：

（1） 電阻率大于 10 Ω·m 且低于 30 Ω·m 的氣層。氣層上、下非儲層段電阻率一般為50～100Ω·m，氣層的電阻率為10～20 Ω·m，個別地方略大于20 Ω·m，不產(chǎn)水。在所研究的井中，除M5井須四段和TN7井、TN8井、TN9井之外，其余的純油氣井基本都屬于此類型。

（2）電阻率低于10 Ω·m的氣層。電阻率值的高低與水層特征相似，難以識別氣、水性質，這也是此次研究的難點。M5井須四段和TN7井、NT8井、TN9井須二段屬于此類型。

（3）電阻率低于10 Ω·m的氣水層。氣水層的上、下非儲層段的電阻率一般為50～100 Ω·m，氣水層的電阻率為10 Ω·m以下，與純水層特征相近。在所研究的井中，M7井、TN2井、TN3井屬于此類型。

1.1 高礦化度地層水

地層水的礦化度越高，地層傳導電流的能力就越強，其電阻率就越低[14-16］。安岳—合川地區(qū)的地層水電阻率為 0.007 9～0.028 6 Ω·m，平均電阻率為0.012 1 Ω·m。 根據(jù)該區(qū)的經(jīng)驗公式（式（1））可計算出地層水礦化度。

式中：p為地層水礦化度，mg/L；Rw為地層水電阻率，Ω·m；T0為地面溫度，℃，該區(qū)取 16.8；G 為地溫梯度，℃/hm，該區(qū)取2.2；D為儲層中部深度，m，該區(qū)取2 125.42。

計算結果表明，該區(qū)地層水具有高礦化度特征，平均為 16.31×104mg/L，最高可達 24.97×104mg/L。地層水礦化度的增大對儲層電阻率的減小有著必然影響（表1）。潼南、磨溪地區(qū)的須二段、部分須四段和部分須六段，雖然礦化度較高，但試油結果都有明顯的油氣顯示，可作為油氣開發(fā)的重點層位。

表1 潼南、磨溪地區(qū)須家河組地層水電阻率與礦化度分析Table 1 The formation water resistivity and salinity analysis of Xujiahe Formation in Tongnan and Moxi area

1.2 高束縛水飽和度

1963年，前蘇聯(lián)學者基寥金提出了邊界層的概念。在水、固相體系中存在一種表面現(xiàn)象，即當一層水直接緊貼在固相表面上時，其性質與液相水的性質顯著不同，此種水稱為水膜水。儲層中的流體包括氣、水等，水在與儲層固相（巖石顆粒）接觸時可能形成水膜，水膜的存在可降低孔喉半徑，并通過潤濕性來影響地層流體的滲流。

研究區(qū)的平均水膜厚度為0.077 8 μm，較大的水膜厚度會導致較高的束縛水飽和度。經(jīng)巖心分析，合川、潼南4口純產(chǎn)油氣井產(chǎn)層段的含水飽和度為 54.04%～72.13%，平均值為 63.78%（表 2）；純產(chǎn)油氣層殘余汞飽和度為52.76%～63.53%，平均值為59.60%（表3）。據(jù)H4井巖心氣、水相滲實驗分析（圖2），儲層束縛水飽和度為34.2%～65.3%，平均值為54.3%。

由地層水礦化度分析、水膜厚度分析、巖心分析、殘余汞飽和度分析和相滲分析可知，研究區(qū)地層水礦化度較高且束縛水飽和度也較高，兩者共同作用就大大加強了巖層的導電性，巖層內就會形成四通八達的導電網(wǎng)絡，這會導致油氣層呈現(xiàn)低阻特征[17-19］。潼南、合川地區(qū)須二段和部分須四段均呈現(xiàn)低阻特征，試油結果都有產(chǎn)氣顯示，可作為產(chǎn)層。

表2 純油氣層段平均含水飽和度Table 2 The average water saturation in clean oil/gas zone

表3 潼南、合川地區(qū)須二段殘余汞飽和度統(tǒng)計表Table 3 The remaining Hg saturation of the second member of Xujiahe Formation in Tongnan and Hechuan area

圖2 H4井須二段2 119.82 m氣、水相滲曲線Fig.2 The relative permeability curves of gas and water of the second member of Xujiahe Formation in H4 well

1.3 粒度

巖性影響主要指巖石類型、粒度、膠結物類型和含量及骨架中含有的導電礦物，它們均影響地層的導電性。研究區(qū)低阻油氣層主要受巖性粒度的影響，H4井的細砂平均百分含量為55%以上（表4）。

表4 H4井粒度分析Table 4 Grain size analysis of H4 well

一般情況下，細砂含量多時，巖石比表面積增大，吸附在表面的束縛水就多；顆粒越小，小孔隙和小喉道就越發(fā)育，束縛水含量就越高。圖3和圖4分別是H4井、H1井粒度參數(shù)與含水飽和度交會圖。細砂含量和含水飽和度呈正相關關系，而粒度中值與含水飽和度呈負相關關系，這與儲層低孔、低滲的特征是一致的，微孔隙使地層束縛水飽和度增高，從而導致地層電阻率降低。

圖3 H4井須二段細砂含量與含水飽和度關系Fig.3 Relationship between fine sand content and water saturation of the second member of Xujiahe Formation in H4 well

2 測井解釋

由于研究區(qū)氣層電阻率較低（＜30 Ω·m），運用一般的電性區(qū)分氣、水層有困難，因此采用了5種方法對儲層流體性質進行判別，即雙側向測井識別法、深側向（深感應）電阻率絕對值識別法、聲波-電阻率交會法、孔隙度-含水飽和度交會法、聲波-中子孔隙度分析法。其中，孔隙度-含水飽和度交會法能較好地識別氣層和氣、水層。

孔隙度-含水飽和度交會法是在判別儲層是否含有可動水的基礎上提出來的?？紫抖扰c束縛水飽和度之乘積為一個只與巖石孔隙結構有關的常數(shù)，氣層的點呈雙曲線狀，水層的點散亂分布，此方法能夠有效劃分氣層、水層和氣水同層[20］。圖5為H5井孔隙度與含水飽和度交會圖，交會點呈近雙曲線分布，說明儲層只含束縛水，不含可動水，儲層為氣層。測試結果表明，該儲層段日產(chǎn)氣1.2×104m3，該結果與孔隙度-含水飽和度交會法判別結果一致。

3 結論

（1）安岳—合川地區(qū)的低電阻率儲層類型為具有高礦化度、高束縛水飽和度的低電阻率儲層。

（2）高礦化度地層水是引起低阻的首要因素，由經(jīng)驗公式計算出該地區(qū)具有較高的地層水礦化度，其值越高，電阻率值就越低；高束縛水飽和度和巖石粒度是引起低阻的次要因素，水膜厚度越大，細砂含量越高，束縛水飽和度就越高，儲層低阻特征就越顯著。測試結果表明：2種因素引起的低阻儲層均可作為產(chǎn)層（潼南、磨溪和合川的須家河組須二段和須四段）。

（3）孔隙度-含水飽和度交會法能夠較好地識別氣層和氣、水層，采用此方法在研究區(qū)進行的流體判別結果與測試結果基本吻合，因此在裂縫發(fā)育程度不高和孔隙度大小較穩(wěn)定的區(qū)域均可采用此方法。

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Study on formation mechanism of low resistivity gas bearing reservoir in Anyue-Hechuan area

GENG Yan-fei1，ZHANG Chun-sheng1，HAN Xiao-feng2，YANG Da-chao2
（1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources， Ministry of Education， Yangtze University，Jingzhou 434023， China；2.Logging Company， Huabei Petroleum Administration Bureau，Sinopec， Xinxiang 453700， China）

Reservoir in Anyue-Hechuan area is characterized by low porosity and low permeability.The complex micropore system and largr water film density lead to its high bound water saturation,which makes lots of highly mineralized formation brines formed particularly developed conductive network,forming the low resistivity characteristics.The reservoir lithology combining with physical property and water quality are applied to conduct the related calculation and experimental analysis,and explore the contributingfactors oflowresistivitygas bearingreservoir in Anyue-Hechuan area.The result shows that the factors oflowresistivitygas bearingreservoir in Anyue-Hechuan area include grain grade size,highlymineralized formation brines and high bound water saturation.

lowresistivitycharacteristics； graingrade； highlymineralized formation brines； high bound water saturation；Anyue-Hechuan area

TE122.2

A

1673-8926（2011）03-0070-05

2010-11-17；

2011-01-14

耿燕飛，1982年生，女，長江大學在讀碩士研究生，主要從事油藏描述方面的研究工作。地址：（434023）湖北省荊州市長江大學東校區(qū)地球科學學院10號樓張春生辦公室。E-mail：gengyanfei_2007@126.com

涂曉燕）