何伶，丁娛嬌，遲秀榮，李健

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 荊州434023；2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；3.中國(guó)石油渤海鉆探工程公司測(cè)井分公司，天津300280）

0 引 言

歧口凹陷第三系廣泛發(fā)育各種成因類型低電阻率油氣層，其縱向埋深跨度為1 000～4 250m，涉及層位包括Nm、Ng、Ed、Es。為更好地對(duì)低電阻率油氣層進(jìn)行評(píng)價(jià)，參考低電阻率油氣層成因分類相關(guān)資料［1］，將由沉積環(huán)境引起的低電阻率油氣層統(tǒng)稱為內(nèi)因低電阻率油氣層，由工程原因造成的低電阻率油氣層統(tǒng)稱為外因低電阻率油氣層，同時(shí)包含內(nèi)因、外因2種因素的低電阻率油氣層歸類為復(fù)合成因低電阻率油氣層。外因低電阻率油氣層和復(fù)合成因低電阻率油氣層均可以通過(guò)合適的測(cè)井采集，有效減少井眼環(huán)境對(duì)儲(chǔ)層電性的影響，從而提高油氣層識(shí)別的準(zhǔn)確性。而歧口凹陷內(nèi)因低電阻率油氣儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，側(cè)向厚度變化大，儲(chǔ)層含油性與儲(chǔ)層橫向變化、油藏構(gòu)造關(guān)系不明，規(guī)律性不明顯，油、水層電性差異小，油水關(guān)系混亂，油氣層準(zhǔn)確評(píng)價(jià)困難。為準(zhǔn)確識(shí)別和評(píng)價(jià)內(nèi)因低電阻率油氣層，在充分結(jié)合巖石物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開展了歧口凹陷內(nèi)因低電阻率油氣層主控因素分析，并針對(duì)不同主控因素建立了相應(yīng)的飽和度定量評(píng)價(jià)方法，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的應(yīng)用效果。

1 歧口凹陷內(nèi)因低電阻率油氣層主控因素分析

圖1、圖2為歧口凹陷某構(gòu)造帶上2口相鄰探井測(cè)井曲線對(duì)比圖。2口井的距離非常近，二者之間的直線距離為1.3km；但2口井的巖性、測(cè)井曲線響應(yīng)特征、流體性質(zhì)變化差異非常大；其中GB6×1井（圖1）以含礫粗砂巖為主，20號(hào)層最高電阻率達(dá)到了13Ω·m，按區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)解釋為油層，但試油日產(chǎn)水53.6t，為水層；GB3×1井（圖2）以細(xì)巖性為主，17號(hào)層最高電阻率為5Ω·m，遠(yuǎn)達(dá)不到區(qū)域油層解釋標(biāo)準(zhǔn)，考慮到區(qū)域存在低電阻率油層，解釋為可疑層，試油日產(chǎn)油1.93t，為油層。

通過(guò)對(duì)Nm、Ng、Ed、Es等4個(gè)層系的內(nèi)因低電阻率油層、常規(guī)油氣層共計(jì)1 800余塊巖心的巖石物理性質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，內(nèi)因低電阻率油氣層的分布規(guī)律與儲(chǔ)層物性、巖性關(guān)系密切。

1.1 物性與內(nèi)因低電阻率油氣層的關(guān)系

圖1 GB6×1井測(cè)井成果圖

圖2 GB3×1井測(cè)井成果圖

圖3 物性與內(nèi)因低電阻率油氣層關(guān)系圖

圖3為Nm、Ng、Ed、Es等4個(gè)層系不同深度段內(nèi)因低電阻率油氣層與常規(guī)油氣層的孔隙度、滲透率、孔徑尺寸分布對(duì)比圖?？梢?jiàn)深度對(duì)低電阻率油氣層物性的控制要大于層位，在2 200m井段以上（主要層位為Nm、Ng，包括部分Ed），與常規(guī)油氣層對(duì)比，低電阻率油氣層的孔隙度、滲透率值要低一些，表現(xiàn)為物性稍差，在孔徑尺寸分布對(duì)比圖上可見(jiàn)低電阻率油氣層在小孔徑尺寸部分比例明顯增加；在2 200m井段以下（主要為Ed、Es），從孔隙度上難以區(qū)分低電阻率油氣層和常規(guī)油氣層，但在滲透率分布圖上可見(jiàn)，對(duì)于低電阻率油氣層滲透率相對(duì)偏小一些，說(shuō)明孔隙結(jié)構(gòu)控制低電阻率油氣層的發(fā)育程度，從孔徑尺寸分布上看，低電阻率油氣層的小孔徑尺寸相對(duì)發(fā)育，為典型的雙孔隙結(jié)構(gòu)?？梢?jiàn)孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)因低電阻率油氣層控制作用明顯。

1.2 巖性與內(nèi)因低電阻率油氣層的關(guān)系

圖4 巖性與內(nèi)因低電阻率油氣層關(guān)系圖

圖4為Nm、Ng、Ed、Es層系不同深度段內(nèi)因低電阻率油氣層、常規(guī)油氣層的泥質(zhì)含量和黏土礦物對(duì)比圖。由泥質(zhì)含量與深度交會(huì)圖可見(jiàn)，在2 200m井段之上，常規(guī)油氣層的泥質(zhì)含量基本上在25%以內(nèi)，低電阻率油氣層的泥質(zhì)含量相對(duì)于常規(guī)油氣層明顯升高，大部分在20%以上；在2 200～2 600m井段之間，巖性明顯變細(xì)，常規(guī)油氣層泥質(zhì)含量在30%以內(nèi)，低電阻率油氣層泥質(zhì)含量明顯增加，反映了一套含泥重的低電阻率油氣層。在2 600m井段以下，低電阻率油層泥質(zhì)含量明顯降低，大部分與常規(guī)油層重疊在一起，部分低電阻率油氣層泥質(zhì)含量要高一些。從黏土礦物類型來(lái)看，無(wú)論是淺層還是深層，低電阻率油層各類黏土礦物所占的比例與相同層位的常規(guī)油氣層的比例基本一致，在2 500m井段以上黏土礦物類型主要以蒙脫石、伊蒙混層和高嶺石為主，其中蒙脫石、伊蒙混層的含量高于高嶺石。在2 500～3 700m井段之間還是以伊蒙混層和高嶺石為主，此時(shí)高嶺石的主導(dǎo)地位明顯上升，但伊蒙混層和高嶺石的總比例有所下降，伊利石＋綠泥石的比例逐漸上升。在3 700m井段之后，高嶺石、伊蒙混層比重明顯降低，綠泥石＋伊利石占主導(dǎo)地位。

1.3 內(nèi)因低電阻率油氣層主控因素分類

由內(nèi)因低電阻率油氣層與巖性、物性關(guān)系分析可知，孔隙結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)含量、黏土礦物類型是歧口凹陷內(nèi)因低電阻率油氣層的幾大主控因素，由沉積內(nèi)因引起的低電阻率油氣層發(fā)育在巖性細(xì)、泥質(zhì)含量較重、孔隙結(jié)構(gòu)較差、微孔隙發(fā)育的儲(chǔ)層。不同埋深、不同層位低電阻率油氣層主控因素存在明顯差異。圖5為陽(yáng)離子交換容量與深度交會(huì)圖，可見(jiàn)總體上儲(chǔ)層的陽(yáng)離子交換容量CEC值大小與地層所處深度及層位密切相關(guān)，當(dāng)深度小于2 500m時(shí)，CEC值較大，陽(yáng)離子導(dǎo)電作用不容忽視；當(dāng)深度大于2 500m特別是大于3 000m后，CEC值基本上都小于4，陽(yáng)離子導(dǎo)電作用對(duì)儲(chǔ)層的電阻率不會(huì)造成明顯影響，這與歧口凹陷縱向上黏土類型及含量變化一致。通過(guò)綜合分析可知，Nm、Ng、部分Ed層位（2 500m井段以上），泥質(zhì)含量和黏土礦物類型對(duì)低電阻率油層控制作用相對(duì)較為明顯，主要發(fā)育黏土附加導(dǎo)電型低電阻率油氣層；Ed、Es層位（2 500m井段以下），孔隙結(jié)構(gòu)差異對(duì)低電阻率油層控制作用占主導(dǎo)地位，發(fā)育高束縛水飽和度型低電阻率油氣層。

圖5 歧口凹陷儲(chǔ)層CEC值與深度交會(huì)圖

2 內(nèi)因低電阻率油氣層飽和度定量評(píng)價(jià)方法

在低電阻率油氣層飽和度定量評(píng)價(jià)方面前人做了大量研究工作，建立了適應(yīng)各種類型低電阻率油氣層的飽和度定量評(píng)價(jià)模型［2－4］，且大部分飽和度定量評(píng)價(jià)模型中均包含了孔隙度指數(shù)m、飽和度指數(shù)n，故m、n參數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響飽和度定量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。表1統(tǒng)計(jì)了歧口凹陷濱海油田部分層位、部分巖心的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量m、n、b值分布范圍。由表1可見(jiàn)b值的變化范圍不大，但m、n值變化范圍非常大。如果利用區(qū)域平均m、n值計(jì)算飽和度，其誤差將會(huì)很大，必須建立準(zhǔn)確的m、n參數(shù)計(jì)算方法才能提高低電阻率油氣層飽和度定量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

表1 實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的濱海油田各層組的m、n、b值

2.1 m、n參數(shù)影響因素分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析發(fā)現(xiàn)，歧口凹陷儲(chǔ)層m、n值受孔隙結(jié)構(gòu)、陽(yáng)離子交換容量、地層水礦化度等多種影響因素共同控制。圖6為m、n與孔隙結(jié)構(gòu)、陽(yáng)離子交換容量、地層水礦化度等因素的關(guān)系圖，由圖6（a）可見(jiàn)孔徑尺寸分布不同，m、n值明顯不同，說(shuō)明m、n值受孔隙結(jié)構(gòu)影響。圖6（b）為m、n值與陽(yáng)離子交換容量關(guān)系圖，縱坐標(biāo)為m、n值；當(dāng)陽(yáng)離子交換容量小于4mmol／100g時(shí)，m、n值的變化與陽(yáng)離子交換容量關(guān)系不明顯；當(dāng)陽(yáng)離子交換容量大于4mmol／100g時(shí)，隨著陽(yáng)離子交換容量的增加m、n呈明顯降低趨勢(shì)，說(shuō)明在歧口凹陷黏土礦物附加導(dǎo)電性高的儲(chǔ)層，陽(yáng)離子交換容量是影響m、n值的一個(gè)重要因素。圖6（c）、圖6（d）為陽(yáng)離子交換容量低（小于4mmol／100g）巖樣的m、n值與孔隙結(jié)構(gòu)、地層水電阻率的關(guān)系圖。其中橫坐標(biāo)為反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的孔滲綜合指數(shù)（孔滲綜合指數(shù)＝），不同顏色數(shù)據(jù)點(diǎn)代表不同地層水電阻率?？梢?jiàn)同一塊巖樣，在飽和不同礦化度地層水情況下得到的m、n值差異明顯。對(duì)于歧口凹陷砂泥巖儲(chǔ)層，地層水礦化度也是控制m、n值的一個(gè)重要因素。

圖6 m、n值與孔隙結(jié)構(gòu)、陽(yáng)離子交換容量、地層水礦化度關(guān)系圖

通過(guò)綜合分析，歧口凹陷不同成因低電阻率油氣層的m、n主控因素不同，對(duì)于由黏土礦物附加導(dǎo)電性引起的低電阻率油氣層其陽(yáng)離子交換容量、孔隙結(jié)構(gòu)、地層水礦化度是控制m、n變化的3個(gè)最重要因素；對(duì)于由巖性細(xì)、高束縛水飽和度引起的低電阻率油氣層其孔隙結(jié)構(gòu)、地層水礦化度是控制m、n變化的2個(gè)最重要因素。為此，為準(zhǔn)確獲得不同類型低電阻率油氣層的準(zhǔn)確m、n值分別建模。

2.2 黏土附加導(dǎo)電型低電阻率油氣層m、n值解釋模型

利用實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析數(shù)據(jù)建立m、n值與孔滲綜合指數(shù)、單位孔隙黏土陽(yáng)離子交換量QV、地層水電阻率Rw的關(guān)系圖［見(jiàn)圖7（a）、（b）、（d）、（e）］，并利用三元回歸得到m、n值的擬合關(guān)系

式中，K為滲透率，mD；φ為孔隙度，%；QV為巖石單位孔隙黏土陽(yáng)離子交換量，mol／L；Rw為地層水電阻率，Ω·m。

圖7（c）、（f）分別為m、n值的巖心分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的對(duì)比圖，二者的相關(guān)性比較好，說(shuō)明計(jì)算方法可靠。

式（1）、式（2）中的Rw以及K、φ可以通過(guò)自然電位、核磁共振測(cè)井資料等準(zhǔn)確得到，單位孔隙黏土陽(yáng)離子交換量QV的獲取方法主要有2種，實(shí)驗(yàn)室獲得以及通過(guò)自然電位和激發(fā)極化電位計(jì)算獲得［5］。本文主要通過(guò)歧口凹陷不同層位巖心陽(yáng)離子交換實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立QV計(jì)算模型。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到的陽(yáng)離子交換量CEC是指單位重量的干巖石的陽(yáng)離子置換量，通常以100g干巖石所含可取代陽(yáng)離子的毫克當(dāng)量表示。在實(shí)際地層評(píng)價(jià)中，要把單位重量的陽(yáng)離子交換量轉(zhuǎn)換成單位孔隙體積的陽(yáng)離子交換量，即

式中，QV為巖石單位孔隙黏土陽(yáng)離子交換量，mol／L；φ為孔隙度，小數(shù)；ρ為巖石骨架顆粒密度，g／cm3；CEC為陽(yáng)離子交換總量，mmol／100g。

圖8為通過(guò)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心數(shù)據(jù)建立的歧口凹陷QV與泥質(zhì)含量、孔隙度關(guān)系圖。由QV與泥質(zhì)含量關(guān)系圖8（a）可見(jiàn)，對(duì)于Nm、Ng地層，大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)表現(xiàn)為隨泥質(zhì)含量增大陽(yáng)離子交換量明顯增大，而Ed和Es地層二者的關(guān)系比較復(fù)雜。由QV與孔隙度關(guān)系圖8（b）可見(jiàn)二者關(guān)系比較明顯，隨孔隙度減小陽(yáng)離子交換量明顯增大；孔隙度越大（大于20%），QV數(shù)值受孔隙度的影響越少，孔隙度越?。ㄐ∮?5%），QV數(shù)值變化范圍越大；Nm、Ng和部分Ed數(shù)據(jù)點(diǎn)，受孔隙度影響較小；部分Ed和整個(gè)Es的數(shù)據(jù)點(diǎn)受孔隙度影響較大。

應(yīng)用圖8還難以準(zhǔn)確提取QV的計(jì)算方法，為獲得準(zhǔn)確的QV計(jì)算公式，對(duì)圖7進(jìn)行細(xì)化，繪制出不同泥質(zhì)含量情況下QV與孔隙度的關(guān)系圖版［見(jiàn)圖9（a）］，可見(jiàn)，在不同泥質(zhì)含量區(qū)間QV隨孔隙度的增加呈指數(shù)下降關(guān)系，在不同孔隙度區(qū)間QV隨泥質(zhì)含量的增加呈指數(shù)增加關(guān)系。通過(guò)多元數(shù)值回歸建立了利用泥質(zhì)含量、孔隙度計(jì)算QV的關(guān)系式

圖7 黏土附加導(dǎo)電型低電阻率油氣層m、n解釋模型圖

圖8 歧口凹陷不同層位QV與泥質(zhì)含量、孔隙度關(guān)系圖

圖9 QV計(jì)算圖版及計(jì)算成果與巖心分析成果對(duì)比圖

式中，φ為孔隙度，小數(shù)；Vsh為泥質(zhì)含量，小數(shù)。

圖9（b）為實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析QV與計(jì)算QV的對(duì)比圖，二者之間對(duì)應(yīng)關(guān)系非常好。

2.3 高束縛水飽和度型低電阻率油氣層m、n值解釋模型

利用實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析數(shù)據(jù)建立了m、n值與孔滲綜合指數(shù)、地層水礦化度關(guān)系圖［見(jiàn)圖10（a）、（b）］，可見(jiàn)，m、n指數(shù)同時(shí)受孔隙結(jié)構(gòu)差異和地層水礦化度的影響，但n指數(shù)受地層水礦化度影響更為嚴(yán)重一些。通過(guò)二元回歸得到m、n值的擬合關(guān)系

圖10（c）、（d）分別為m、n值的巖心分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的對(duì)比圖，二者的相關(guān)性較好，說(shuō)明計(jì)算方法可靠。

2.4 飽和度定量評(píng)價(jià)模型優(yōu)選

由圖6（b）可知，對(duì)歧口凹陷碎屑巖儲(chǔ)層，當(dāng)陽(yáng)離子交換容量大于4mmol／100g時(shí)，陽(yáng)離子交換容量對(duì)m、n值影響明顯；當(dāng)陽(yáng)離子交換容量小于4mmol／100g時(shí)，陽(yáng)離子交換容量對(duì)m、n值影響不明顯。故本文設(shè)置了陽(yáng)離子交換容量等于4mmol／100g為分界線，當(dāng)CEC大于等于4mmol／100g時(shí)，優(yōu)選黏土附加導(dǎo)電型低電阻率油氣層m、n計(jì)算模型進(jìn)行m、n參數(shù)計(jì)算，飽和度計(jì)算模型選用基于陽(yáng)離子交換能力的W－S模型

式中，Sw為含水飽和度，小數(shù)；φ為孔隙度，小數(shù)；Rt為儲(chǔ)層電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m；QV為巖石單位孔隙黏土陽(yáng)離子交換量，mol／L；B為陽(yáng)離子當(dāng)量電導(dǎo)系數(shù)，mL／（Ω·m·meq）；m為孔隙度指數(shù)；n為飽和度指數(shù)。

當(dāng)CEC小于4mmol／100g時(shí)，優(yōu)選高束縛水飽和度型低電阻率油氣層m、n計(jì)算模型進(jìn)行m、n參數(shù)計(jì)算，飽和度模型選用經(jīng)典阿爾奇公式

式中，a、b為巖性系數(shù)。

3 應(yīng)用實(shí)例

將上述方法形成軟件投入生產(chǎn)應(yīng)用，如果有核磁共振測(cè)井資料首選核磁共振變T2截止值的孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)參與飽和度計(jì)算；如果沒(méi)有核磁共振測(cè)井資料則選用經(jīng)過(guò)巖心刻度過(guò)后的常規(guī)孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)進(jìn)行飽和度計(jì)算。圖11為B74×1井基于本文方法的飽和度定量評(píng)價(jià)成果圖。圖11中第9道為計(jì)算得到的QV，第10道為計(jì)算得到的m、n值與區(qū)域平均m、n值對(duì)比，第11道為本方法含水飽和度、束縛水飽和度、固定m、n值阿爾奇公式含水飽和度對(duì)比。由圖11中孔徑尺寸分布和單位孔

圖10 高束縛水飽和度型低電阻率油氣層m、n解釋模型圖

圖11 B74×1井飽和度定量評(píng)價(jià)成果圖

隙黏土陽(yáng)離子交換量QV可見(jiàn)，47、48號(hào)層為高束縛水飽和度型低電阻率油氣層，故選擇高束縛水飽和度型變m、n值參數(shù)進(jìn)行飽和度定量評(píng)價(jià)。由圖11中不同方法得到的含水飽和度對(duì)比可見(jiàn)，本文方法計(jì)算得到的含水飽和度與束縛水飽和度之間差別較少，反映儲(chǔ)層基本上不含可動(dòng)水，解釋為油層。69號(hào)層為典型的純砂巖儲(chǔ)層，計(jì)算得到的含油飽和度非常低，綜合評(píng)價(jià)為頂含油水層低水層。對(duì)47號(hào)層試油，射開47號(hào)層1 729.6～1 741.4m井段，日產(chǎn)油36.82t，日產(chǎn)氣9 766m3；累計(jì)出油32.67t，累計(jì)出氣10 388m3。對(duì)69號(hào)層試油，射開1 996.3～2 000m井段，日產(chǎn)水18m3，累計(jì)產(chǎn)水112.1m3。說(shuō)明本文方法可用于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，且效果明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）低電阻率油氣層飽和度定量評(píng)價(jià)一直是低電阻率油氣層綜合解釋的難點(diǎn)與重點(diǎn)，無(wú)論何種飽和度定量評(píng)價(jià)模型均離不開m、n值，故m、n值的準(zhǔn)確性直接影響飽和度定量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

（2）通過(guò)巖心分析明確了歧口凹陷不同主控因素低電阻率油層控制m、n值變化的關(guān)鍵參數(shù)，并建立了相應(yīng)的m、n值計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)、可變m、n值的飽和度定量計(jì)算，提高了低電阻率油氣層飽和度定量評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性。

［1］ 李國(guó)欣，歐陽(yáng)健，周燦燦，等.中國(guó)石油低電阻率油層巖石物理研究與測(cè)井識(shí)別評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)展 ［J］.中國(guó)石油勘探，2006，11（2）：43－50.

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