K油田白堊系低阻油層成因及識別方法研究

王兆峰 （中國石油集團(tuán)東方地球物理公司研究院，河北 涿州 072751）

劉媛 （中國石油集團(tuán)東方地球物理公司研究院 ）中國石油集團(tuán)東方地球物理公司博士后科研工作站，河北 涿州 072751

楊智剛 （中國石油哈薩克斯坦公司PK項(xiàng)目PKKR公司，哈薩克斯坦克 克孜羅奧達(dá) 120001）

李永新 （中國石油集團(tuán)東方地球物理公司研究院，河北 涿州 072751）

張寧俊 （西澳大學(xué)，澳大利亞 珀斯 6009）

低阻油層的成因復(fù)雜、類型多樣，可形成于儲層沉積、油氣成藏、成巖作用和裸眼鉆探等不同過程中［1］。隨著油田勘探開發(fā)的深入、各學(xué)科的緊密結(jié)合、對油氣層認(rèn)識的加深，低阻油層越來越得到關(guān)注，例如塔里木、準(zhǔn)噶爾、冀東、大港、遼河等油田近年來發(fā)現(xiàn)了眾多低阻油層［2～5］。低阻油層的發(fā)現(xiàn)加深了人們對儲層的認(rèn)識，成為中淺層隱蔽油藏的重要勘探領(lǐng)域，也是老井復(fù)查的主要目標(biāo)。K油田位于哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地，白堊系共有11口井鉆遇低阻油層，單井平均日產(chǎn)油可達(dá)25.9m3，約占油田總產(chǎn)量的42.3%，可見低阻油層具有重要的研究意義 （圖1）。筆者綜合地震、測井、巖心及動(dòng)態(tài)生產(chǎn)資料，從構(gòu)造、沉積、儲層特征等方面出發(fā)，系統(tǒng)地對K油田白堊系低阻油層進(jìn)行成因分析、測井評價(jià)，從而發(fā)現(xiàn)潛在儲量以實(shí)現(xiàn)對低阻油層的有利區(qū)域預(yù)測。

圖1 K45井白堊系綜合柱狀圖

1 低阻油層成因分析

1.1 構(gòu)造幅度

油氣在圈閉內(nèi)運(yùn)移及聚集的進(jìn)程是毛細(xì)管壓力與油水密度差影響油柱重力的平衡過程［6］。對于低幅度構(gòu)造油藏，儲層厚度薄，油柱高度小，油水分異作用弱，導(dǎo)致油層電阻率低，形成低阻油藏。

K油田白堊系油藏沉積時(shí)期，盆地以整體拗陷沉降為標(biāo)志。構(gòu)造幅度平緩，斷裂不發(fā)育，形成受構(gòu)造和巖性雙重因素控制的帶邊水的巖性－構(gòu)造油氣藏，油藏高度為36m。筆者分析K油田白堊系MⅡ油層水下分流河道微相的油柱高度與油層電阻率間的關(guān)系知，沉積環(huán)境相同、物性相似條件下，隨著油層距離自由水面的高度差越大，即油柱高度越大，毛細(xì)管壓力越大，相應(yīng)的含油飽和度增大，油層電阻率增大 （圖2）。

圖2 油層電阻率與油柱高度間的關(guān)系

1.2 沉積環(huán)境

K油田白堊系沉積環(huán)境為弱水動(dòng)力的低能沉積環(huán)境，沉積相類型以三角洲前緣亞相為主，水下分流河道、河口壩、席狀砂等微相較為發(fā)育，沉積物以正韻律為主。儲層巖性細(xì)，以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，巖石類型以長石巖屑砂巖和巖屑砂巖為主。顆粒磨圓度以次棱－次圓狀為主，其次為棱角－次圓狀；分選以中等為主，少數(shù)為中等－差；儲層膠結(jié)程度為疏松－中等，顆粒接觸方式以點(diǎn)接觸和線接觸為主，膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主；雜基體積分?jǐn)?shù)在15%～24%之間，以泥質(zhì)為主，其次為白云母與黑云母 （圖3）。砂巖顆粒細(xì)，泥質(zhì)含量高，吸附地層水的能力強(qiáng)，儲層束縛水飽和度變高，油層電阻率降低。

圖3 K油田白堊系鑄體薄片

1.3 儲層特征

1.3.1 孔隙結(jié)構(gòu)及物性特征

K油田儲層孔隙類型以原生粒間孔、粒間溶孔及粒內(nèi)溶孔為主，偶見少量微裂縫，孔喉半徑偏小，彎曲度大，孔隙連通性差 （圖3）。儲層孔隙度在13.0%～32.0%之間，平均值為21.6%；滲透率在0.01～5000mD之間，中值為73.8mD，屬于中孔、中低滲儲層 （圖4、5）。儲層物性差，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易導(dǎo)致束縛水飽和度增高，使油層電阻率降低［7］。

1.3.2 黏土礦物類型

X－衍射分析資料表明，儲層中黏土礦物含量高，可高達(dá)30%，黏土礦物類型以高嶺石和伊利石為主，其次為伊－蒙混層，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為47%、36%與17% （圖6）。

儲層中黏土礦物類型及其產(chǎn)狀使巖石孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，微孔隙與滲流孔隙并存，形成十分發(fā)育的束縛水網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致束縛水飽和度增大，從而減小油層與水層的電性差異形成低阻油層 （圖7）。另外，黏土礦物的附加導(dǎo)電能力也會(huì)對油層電阻率造成較大影響。

綜合上述分析，K油田白堊系低阻油藏的影響因素包括以下3個(gè)方面：①油藏構(gòu)造幅度低；②形成于低能沉積環(huán)境；③儲層巖性細(xì)，泥質(zhì)含量高，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上述因素均導(dǎo)致束縛水飽和度增大，油層電阻率降低，形成高不動(dòng)水型低阻油層。

圖4 白堊系儲層孔隙頻率分布直方圖

圖5 白堊系儲層滲透率頻率分布直方圖

圖6 白堊系低阻油層黏土礦物類型分布

圖7 黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與束縛水飽和度的關(guān)系

2 低阻油層識別方法

筆者針對低阻油層的成因類型——高不動(dòng)水型，優(yōu)選雙水模型對含油飽和度進(jìn)行定量評價(jià)。而且，針對低阻油層的電阻率、飽和度差別較大，不能采用同一飽和度或電阻率數(shù)值來區(qū)分油、水層，提出了分段確定電阻率下限方法，同時(shí)結(jié)合電阻率比值法進(jìn)一步確定油層下限。

2.1 雙水模型

雙水模型是在雙電層理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的［8］。該模型假設(shè)泥質(zhì)砂巖中存在兩類孔隙流體：一類是微孔隙中的束縛水，另一類是滲透孔隙中的可動(dòng)水和油氣，兩部分流體構(gòu)成了巖石的并聯(lián)導(dǎo)電通道；同時(shí)，微孔隙中束縛水電阻率與純油層或鄰近泥巖的地層水電阻率具有良好的一致性。含水飽和度計(jì)算公式即：

式中：σt、σw、σwi分別為地層、地層水、束縛水的電導(dǎo)率，mS/m；a為與巖石有關(guān)的比例系數(shù)，1；φ為孔隙度，%；m為膠結(jié)指數(shù)，1；n為飽和度指數(shù)，1；Sw、Swi分別為含水飽和度及束縛水飽和度，%。

2.2 分段確定電阻率下限法

根據(jù)前文分析，同一油藏內(nèi)部，在儲層性質(zhì)相似的條件下，由于油水分異作用的影響，含油飽和度在縱向剖面上由下而上逐漸增高，油層電阻率隨著距自由水面高度的增大而增大 （圖2）。油層電阻率（ρt）與其距自由水面高度（H）之間的回歸式，即：由此可見，對于低幅度構(gòu)造導(dǎo)致的低阻油氣藏而言，同一油藏內(nèi)部不能籠統(tǒng)采用同一個(gè)電阻率下限值，需根據(jù)其變化規(guī)律，分段確定下限圖版，對油層進(jìn)行識別 （圖8）。例如，K油田白堊系低阻油層，油層距自由水面高度差在0～7m范圍內(nèi)，油層電阻率下限值為1.6Ω·m；7～12m范圍內(nèi)，電阻率下限

值為2.2Ω·m；12m以上，電阻率下限值為2.6Ω·m。

同理，對于該類型低阻油氣藏，在儲層性質(zhì)相似的條件下，根據(jù)電阻率變化規(guī)律，計(jì)算得到任一深度點(diǎn)所對應(yīng)的油層電阻率下限值，從而對油層進(jìn)行快速識別 （圖9）。假設(shè)自由水面以上h處的油層電阻率下限值為ρh，根據(jù)式（2）可求得自由水面以上x處的油層電阻率下限值為ρx，即：

圖8 據(jù)油層位置確定油層電阻率下限值

圖9 油層電阻率下限變化規(guī)律

2.3 電阻率比值法

由于K油田儲層的巖性、物性及地層水電阻率相差不大，所以筆者采用電阻率比值法確定油層下限值。當(dāng)儲層電阻增大率 （儲層電阻率與標(biāo)準(zhǔn)水層電阻率比值）大于2時(shí)，該儲層為油層 （圖10）。

3 低阻油層分布規(guī)律

通過上述分析，K油田白堊系低阻油層的分布主要受構(gòu)造幅度和沉積環(huán)境雙重因素控制。以MⅡ－3層為例，該層共有6口井鉆遇低阻油層。從縱向分布特征來看，低阻油層主要位于構(gòu)造幅度低、正韻律沉積層上部較細(xì)的層段；從平面分布特征來看，低阻油層主要分布于沉積水體能量較弱的三角洲前緣亞相水下分流河道末端或席狀砂 （圖11）。低阻油層的儲層物性相對較差，有效厚度相對較薄。

4 應(yīng)用效果

在測井定量識別評價(jià)的基礎(chǔ)上，完成K油田老井復(fù)查工作，提出了以下有效增產(chǎn)措施：① 建議補(bǔ)層18段，累計(jì)射孔厚度為46m，預(yù)計(jì)增產(chǎn)505m3/d，射孔符合率在90%以上；② 建議井位部署6口井，預(yù)計(jì)增產(chǎn)150m3/d，均達(dá)到良好效果。

圖10 白堊系油層下限圖版

圖11 K油田白堊系MⅡ－3層低阻油層分布規(guī)律

5 結(jié) 論

1）綜合地震、測井、巖心及試油試采成果，K油田白堊系低阻油層成因類型為高不動(dòng)水型，主要受構(gòu)造幅度低、沉積水動(dòng)力弱、黏土礦物含量高等因素影響。

2）針對低阻油層的電阻率、飽和度差別較大，提出了分段確定電阻率下限的方法，同時(shí)結(jié)合電阻率比值法進(jìn)一步確定油層下限。

3）K油田白堊系低阻油層主要分布于構(gòu)造位置低、沉積水動(dòng)力弱的三角洲前緣亞相水下分流河道末端和席狀砂。

［1］中國石油勘探與生產(chǎn)公司 .低阻油氣藏測井識別評價(jià)方法與技術(shù) ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［2］趙軍，宋帆 .塔里木盆地低電阻率油層成因分析與評價(jià) ［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31（6）：69～71.

［3］魯國明 .東營凹陷深層砂礫巖巖性測井綜合識別技術(shù) ［J］.測井技術(shù)，2010，34（2）：168～171.

［4］周鳳鳴，司兆偉，馬越蛟，等 .南堡凹陷低電阻率油氣層綜合識別方法 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2008，35（6）：680～684.

［5］趙虹，黨犇，姚涇利，等 .鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長組長2低阻油層成因機(jī)理 ［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2009，31（6）：588～592.

［6］歐陽健，毛志強(qiáng)，修立軍，等 .測井低對比度油層成因機(jī)理與評價(jià)方法 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2009.

［7］張龍海，周燦燦，劉國強(qiáng)，等 .孔隙結(jié)構(gòu)對低孔低滲儲集層電性及測井解釋評價(jià)的影響 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（6）：671～676.

［8］Clavier C G，Dumanior J.The theoretical and experimental bases for the“Dual Water”model for the interpretation of shaly sands［J］.SPE6859，1977 .

［編輯］ 龍 舟