羅洪飛，丁 圣，周 備

(1.中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009;2.中國石化江蘇油田分公司采油二廠，江蘇 淮安 211600;3.中國石化華東石油工程公司地質(zhì)測井處，江蘇 揚州 2250070)

金湖凹陷閔橋油田低阻油層成因與識別

羅洪飛1，丁 圣2，周 備3

(1.中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009;2.中國石化江蘇油田分公司采油二廠，江蘇 淮安 211600;3.中國石化華東石油工程公司地質(zhì)測井處，江蘇 揚州 2250070)

分析金湖凹陷閔橋油田常規(guī)和特殊巖心實驗結(jié)果認為，該區(qū)古近系阜三段低電阻率油層主要因其粘土礦物含量高、巖石表面的親水性及孔隙結(jié)構(gòu)復雜而導致高束縛水含量，進而大幅降低了油層的電阻率。利用交會圖法、地質(zhì)綜合法等方法對研究區(qū)低阻油層進行識別，建立了區(qū)分油水層的判別標準：閔橋油田阜三段低阻油層滲透率大于7×10-3μm2，孔隙度大于18.6%，含油飽和度的下限值為26.6%，聲波時差大于323 μs/m，測井電阻率下限值為2.6 Ω·m。

金湖凹陷 閔橋油田 低電阻率油層 成因分析 油水層識別

低電阻率油層是一個相對概念,是指油層電阻率小于或接近于圍巖電阻率，或者與水層電阻率差別不大，在測井曲線上不易識別的油層；也有人認為電阻增大率小于2，且具有難識別性的油層可統(tǒng)稱為低電阻率油層[1,2]。國內(nèi)外對低阻油層成因的研究十分廣泛，可歸納為兩方面。微觀因素：①巖性細、粘土礦物含量高；②微孔隙發(fā)育、孔隙結(jié)構(gòu)復雜；③巖石強親水、束縛水飽和度高；④巖石表面和骨架導電性；⑤高-極高地層水礦化度；⑥低幅度、低含油高度。外部因素：①砂泥巖薄互層、圍巖的影響；②油層和水層的對比條件發(fā)生變化；③鉆井泥漿侵入[3-5]。

目前，低電阻率油氣層的識別方法十分繁多，歸納起來，無外乎是定性和定量識別。定性識別方法主要包括交會圖法、地質(zhì)綜合法[4]、模糊綜合評判算法、改進的模糊綜合評判方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術[4]、 灰色綜合評判法等[6]。定量識別方法主要有S-B模型、阿爾奇公式、修正的阿爾奇公式、雙孔隙水模型、三水導電模型、測井毛管綜合法、雙側(cè)向測井反演、核磁共振測井技術等[4-6]。

閔橋油田阜三段(E1f3)油層為砂泥巖薄互層的低阻油層，電阻率普遍較低(2～6 Ω·m)，與水層電阻率相當，與上下泥巖電阻率差別較小，含油飽和度低，深探測電阻率低，僅從電阻率上不易識別，電阻增大率(油層電阻率與水層電阻率之比)一般小于2。閔橋油田E1f3低阻油層雖開發(fā)多年，但對其低阻成因一直沒做過系統(tǒng)分析，在低阻油層的識別上，未有統(tǒng)一標準，這對整體開發(fā)調(diào)整有較大影響。本文旨在通過常規(guī)和特殊的巖心實驗，厘清研究區(qū)低電阻率油層的成因及主控因素；利用地質(zhì)綜合法、交會圖法建立低阻油層統(tǒng)一的識別標準，為閔橋油田E1f3低阻油層中后期開發(fā)調(diào)整奠定基礎。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

閔橋油田位于蘇北盆地金湖凹陷東南部，卞閔楊構(gòu)造帶東部的閔橋斷背斜上，并被一系列北東向和近東西向斷層切割成若干個斷鼻和斷塊。其主要含油層系為古近系阜一、二段(Elf1+2)火山巖和阜三段(Elf3)砂巖。E1f3地層是夾在上下阜四段(E1f4)和阜二段(E1f2)兩次規(guī)模較大的水進過程中出現(xiàn)的一次水退階段的沉積產(chǎn)物，為三角洲前緣亞相沉積，主要發(fā)育三角洲前緣水下分流河道、前緣席狀砂、河道間等微相。

閔橋E1f3儲層巖石類型以長石巖屑石英細、粉砂巖為主。石英含量52%～84%，長石4.4%～24%，巖屑10%～25%，膠結(jié)物平均含量24.2%，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，白云質(zhì)次之。巖屑成分以中、酸性火山巖為主，含少量花崗巖、石英巖、硅質(zhì)巖等。

膠結(jié)方式以孔隙式和孔隙-接觸式為主?；资胶涂紫妒浇佑|膠結(jié)中-致密，而孔隙-接觸式膠結(jié)疏松。

2 低阻油層成因分析

2.1 巖性細，粘土礦物含量高

一般而言，巖石顆粒越細，相對應巖石比表面積越大，微小毛細管孔隙越多，在巖石的潤濕性和毛細管力的作用下，顆粒表面吸附水含量就越多，因此形成十分發(fā)達的導電網(wǎng)絡，從而導致油層電阻率降低[1-3]。研究區(qū)E1f3油層砂巖巖性以粉砂巖為主、僅少部分為細砂巖,顆粒粒徑范圍0.039～0.115 mm，平均小于0.1 mm，分選系數(shù)0.6～1.56，巖性較細，是該區(qū)油層電阻率較低的一個主要影響因素。

另外，E1f3粘土礦物含量1.1%～15.7%，平均為5.6%，且以高嶺石為主，伊利石和蒙脫石共占粘土礦物的36.1%。這些粘土礦物晶格間隔比較大，分子間吸引力相對較弱，因而有較強的吸水性，導致大量水吸附于顆粒及粘土表面。由于高嶺石的存在，當外來流體或內(nèi)部油流的流速較大時，較疏松的高嶺石隨著流體發(fā)生遷移，堵塞孔喉，部分自由水成為束縛水，造成低阻儲層的束縛水含量較高，進而導致油層的電阻率降低。

研究區(qū)模擬資料表明：當?shù)貙又心噘|(zhì)含量達30%，地層電阻率降低了80%。圖1說明油層電阻率與泥質(zhì)含量有明顯的負相關關系。

圖1 電阻率與泥質(zhì)含量交會圖

2.2 微孔隙發(fā)育，孔隙結(jié)構(gòu)復雜

閔橋地區(qū)E1f3儲層孔隙結(jié)構(gòu)特點：平均最大喉道寬為35.2 μm，最小為4.67 μm；平均最大孔隙為105.76 μm，最小為26.96 μm，原生面孔率最大為15%，最小為0.8%，次生面孔率最大為14.9%，最小為1.3%，總面孔率最大為23.4%，最小為6.0%。

研究區(qū)E1f3砂巖骨架特征和粘土性質(zhì)決定了其孔隙結(jié)構(gòu)特點?？紫额愋椭饕ǎ嚎s小型喉道、點狀喉道、片狀或彎片狀喉道以及微喉道。

圖2 閔橋油田E1f3低阻油層孔喉半徑分布

從鑄體薄片孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)來看，本區(qū)油層多為細喉道、中孔隙型。圖2為孔喉半徑分布圖，孔喉分布呈“雙峰型”，一個峰位是小于0.1 μm的微孔隙，約占50%；另一個是0.4～0.63 μm的粒間孔隙半徑，占30%左右。由此可看出E1f3油層微孔隙十分發(fā)育，但分布極不均勻，而且主要以細小孔喉為主，有效孔喉分選性較差，致使喉管曲度增加，孔隙結(jié)構(gòu)十分復雜，自由水在較細的孔喉中無法流動成為束縛水，形成以束縛水為主要成分的導電網(wǎng)絡，增加了油層導電性，降低了電阻率。

2.3 束縛水含量高

從E1f3毛細管壓力曲線與相滲曲線分析(圖3、4)可知，本區(qū)儲層的最小非飽和孔隙體積較大，油層束縛水含量較高：E1f31束縛水含量在20%左右，高于E1f32的15%，而各砂體中，尤以E1f31-5砂體束縛水含量最高，接近30%。

圖3 閔橋油田E1f3各砂體毛細管壓力曲線

圖4 閔4-3井E1f3相滲曲線

閔橋油田E1f3砂巖儲層粘土礦物含量高，吸水性強，導致束縛水飽和度較高；同時，伊利石和蒙脫石遇水膨脹改造了原有儲層的孔喉結(jié)構(gòu)，使其復雜化，并使部分自由水成為束縛水，進一步增大了束縛水的含量，二者相輔相成，是研究區(qū)油層束縛水含量較高的重要因素[7,8]。另外，通過對儲層實驗分析發(fā)現(xiàn)，閔橋油田E1f3砂巖中等-極強的親水性，使得巖石顆粒表面形成薄的水膜，也是導致其油層束縛水飽和度較高的另一重要因素。綜合分析認為，極高的束縛水含量是閔橋油田E1f3低阻油層重要的成因及主控因素。

2.4 導電礦物的影響

在閔橋油田E1f3儲層中，鐵方解石、黃鐵礦和菱鐵礦等導電礦物含量相對較高，雖然絕對含量少，但其對地層導電性的影響卻很大。金屬礦物的存在使地層中的導電離子增加，增強了地層的導電性能，從而使地層電阻率降低[9]。如研究區(qū)閔19井的4號砂體粘土含量、粒度中值與閔9井的6號砂體相當，閔19井不含菱鐵礦，電阻率達6.3 Ω·m；而閔9井菱鐵礦含量為3%，電阻率僅3.7 Ω·m，明顯低于閔19井，說明導電礦物存在是造成局部油層電阻率偏低的原因。

2.5 砂巖薄、砂泥巖形成薄互層

閔橋地區(qū)E1f3低電阻率油層主要為砂泥巖薄互層，巖性以粉砂巖為主，少部分為細砂巖。油層厚度為2～3 m，一般不超過4 m。通過油層部位巖心的觀察，油層內(nèi)頻繁出現(xiàn)泥質(zhì)薄層或泥質(zhì)條帶，與含油砂巖構(gòu)成頻繁的間互層，形似千層餅結(jié)構(gòu)。另外，從微電極曲線來看，油層內(nèi)發(fā)育多個韻律層段，使得油層電阻率測井值受鄰近圍巖影響較大，造成測井電阻率值低于地層的真電阻率值(表1)。

表1 閔橋油田E1f3油層電阻率與砂巖厚度統(tǒng)計

3 低阻油層的識別

3.1 利用儲層參數(shù)交會圖判別油水層

隨著閔橋地區(qū)E1f3滾動開發(fā)的深入，開發(fā)井數(shù)增多，鉆井、取心、試油、試采和其它測試資料相對豐富。對開發(fā)井相應試油、試采層段的含油飽和度、滲透率和孔隙度參數(shù)兩兩作交會圖，再利用試油、試采資料加以驗證，建立了油、水層的區(qū)分標準。

圖5 閔橋油田E1f3油層參數(shù)交會圖

從研究區(qū)E1f3低阻油層的物性、聲波時差、含油飽和度參數(shù)的交會圖可以看出：油、水層聲波時差大于323 μs/m，滲透率大于7×10-3μm2，孔隙度大于18.6%，而聲波時差對干層的區(qū)分度較差，干層的滲透率和孔隙度分布區(qū)間較大，很難區(qū)分。但含油飽和度是區(qū)分該區(qū)油、水、干層直接有效的參數(shù)，油層含油飽和度下限值為26.6%(圖5、圖6、表2)。

3.2利用儲層電性參數(shù)交會圖版識別低阻油層

閔橋油田E1f3油藏，砂體屬于同一水系，平面上礦物成分也有相似性，礦物對聲波時差的影響可以看作等同；流體為低速介質(zhì)，E1f3中相對于高速的巖石影響可忽略不計。因此，聲波時差能直接反映孔隙度的大小。

深感應電阻率探測深度較深，和球形聚焦測井組合，可以電測到原狀地層的綜合電阻率。對井眼軌跡、泥漿性能、沖洗帶、侵入帶的影響可以減小到最低限度，從而最直接地反映原狀地層的含油水性[10]。本次研究以E1f3各砂體的試油、試采結(jié)論為準，對區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)開發(fā)井低阻油層作電阻率與聲波時差的交會圖，作為閔橋地區(qū)E1f3低阻油層的判別圖版(圖6)。

圖6 閔橋油田E1f3電阻率與聲波時差交匯圖

在對各區(qū)塊的統(tǒng)計結(jié)果進行綜合分析后，建立了閔橋油田E1f3低阻油層的識別標準(表2)。

表2 閔橋油田E1f3油水干層判別標準

4 應用效果

閔28-4井鉆井目的是完善E1f3的注采井網(wǎng)，其測井解釋電性特征如表3所示。分兩次試油：第一次，射開E1f32的8、9號層，從圖版上分析是干層特征，經(jīng)過試油抽汲排液，水量較少，認為是干層，電測解釋、試油結(jié)論、圖版結(jié)論三者的結(jié)果是一致的。從圖版上分析，E1f31的5、6號層具有油層的特征，特別是6號層，電測解釋為水淹層，實際上對5、6號層試油，日產(chǎn)油11.5 t，不含水，試油結(jié)論與圖版結(jié)論吻合較好。

表3 閔28-4井電性特征

表4 閔4-5井電性特征

閔4-5井是一口開發(fā)井，該井鉆遇E1f3油層3層7.2 m，其電性特征如表4所示。對1～3號層進行試油，日產(chǎn)油6.5 t，投產(chǎn)日產(chǎn)油5.6 t，不含水，試油結(jié)論為油層。從砂體的電性特征看，其試油結(jié)果與交匯圖版較為吻合。

閔15-1井是閔15塊的一口開發(fā)井，鉆遇E1f3油層1層2.0 m，油干層2層4.8 m，其電性特征如表5所示。經(jīng)過和圖版電性特征比較，認為2，3號油干層是油層的可能性比較大，2003年底對2～4號層進行試油，抽汲日產(chǎn)油2.8t，不含水，符合圖版內(nèi)油層的電性特征。

表5 閔15-1井電性特征

5 結(jié)論

(1)閔橋油田E1f3低阻油層成因主要是:①巖性細、粘土礦物含量高；②微孔隙發(fā)育，孔隙結(jié)構(gòu)復雜；③束縛水含量高；④導電礦物的影響；⑤砂巖薄、砂泥巖形成薄互層，圍巖影響大。其中，粘土礦物含量高、孔隙結(jié)構(gòu)復雜以及巖石表面的強親水性導致了高束縛水飽和度是最為主要的影響因素。

(2)研究區(qū)E1f3低阻油層物性和電性的識別標準為：滲透率大于7×10-3μm2，孔隙度大于18.6%，含油飽和度下限值26.6%；聲波時差大于323 μs/m，測井電阻率下限值為2.6 Ω·m，方能生產(chǎn)工業(yè)油流。依據(jù)此標準，在實際開發(fā)中可取得較好效果。

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(編輯 王建年)

Genesis and identification of low resistivity reservoir in Minqiao Oilfield of Jinhu Sag

Luo Hongfei1，Ding Sheng2，Zhou Bei3

(1.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009，China； 2.No.2OilProductionPlantofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Huai’an211600，China； 3.GeologicalLoggingSectionofJiangsuPetroleumEngineeringCo.Ltd.，SINOPEC，Yangzhou225007，China)

The experimental results of conventional and special cores taken from Minqiao Oilfield indicated that the resistivity of the 3rd member of the Paleogene Funing Formation (E1f3) in the area was reduced largely by high irreducible water，which was mainly caused by high the content of clay mineral，the rock surface wettability and the complex pore structure.Using the crossplot method and the geology integration method，it was identified the low resistivity zone in the study area.And then a identification standard was established，which can be used to distinguish oil and water layers.Results showed that there are permeability higher than 7×10-3μm2，porosity bigger than18.6%，the oil saturation lower limit of 26.6%，interval transit time bigger than 323 μs/m，and the logging resistivity lower limit of 2.6 Ω·m in the low resistivity zone of E1f3of Minqiao Oilfield.

Minqiao Oilfield；low resistivity reservoir；genesis analysis；identification of oil and water layers

2016-04-04；改回日期：2016-05-12。

羅洪飛(1983—)，工程師，現(xiàn)主要從事油田開發(fā)工作，電話：13813130025，E-mail：luohf.jsyt@sinopec.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.03.009

TE122.111

A