劉佳慶,康 銳,楊傳奇,王曉輝,陳世海,王衛(wèi)忠.
(1.陜西延安石油天然氣有限公司,陜西西安 710018;2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,陜西西安 710018)
鄂爾多斯盆地油房莊南部長4+5低阻油層成因分析與識別方法
劉佳慶1,康 銳2,楊傳奇1,王曉輝1,陳世海1,王衛(wèi)忠1.
(1.陜西延安石油天然氣有限公司,陜西西安 710018;2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,陜西西安 710018)
針對研究區(qū)長4+5油層電阻率偏低、解釋難度較大的問題,本文以測井解釋為主要技術手段,結(jié)合巖心資料、分析化驗數(shù)據(jù)及試油生產(chǎn)等數(shù)據(jù),對油房莊南部低阻油層的成因進行分析。結(jié)果表明:目的儲層由于構造幅度低,油水分異差,影響了油氣的天然富集程度,大面積發(fā)育低含油飽和度油層;受前三角洲沉積相帶控制,巖石力度細、微孔隙發(fā)育,導致儲層束縛水飽和度較高,即區(qū)域構造和沉積相帶是油房莊南部長4+5形成低阻油層的主控因素。在成因分析基礎上,對常規(guī)測井響應參數(shù)運用曲線疊合和交會圖等手段,實現(xiàn)了對低阻油層的有效識別和評價,并為與本區(qū)有類似地質(zhì)特征的低阻油層的有效識別提供了解決思路。
低阻油層;成因分析;測井評價;長4+5油層
近些年,人們在鄂爾多斯盆地相繼發(fā)現(xiàn)了眾多低電阻率油層,并隨著對地質(zhì)認識的不斷加深和低阻油藏的規(guī)模有效開發(fā),對低阻段油藏有了初步認識。不同地區(qū)、不同層位油層低電阻率的影響因素不盡相同,往往是以一種或幾種因素為主導,多因素綜合作用的結(jié)果。
在勘探實踐中,油房莊南部主力產(chǎn)層之一長4+5油層呈現(xiàn)低阻特征:油層電阻率多分布在15~30 Ω·m之間,而本區(qū)相同層位純水層電阻率多分布在10~22 Ω·m之間,油、水層電阻率比值小于2;油層、差油層與水層的常規(guī)測井響應特征較為相似,不易區(qū)分。從目的儲層的試油及生產(chǎn)情況來看,利用阿爾奇公式解釋的油層段,多數(shù)為含油飽和度不高于60%的油水同層,有的甚至為含油水層或水層。
針對上述情況,本文對油房莊南部目的儲層做了進一步研究,在對其區(qū)域構造、沉積微相、儲層巖性及物性特征的研究基礎上,分析長4+5低阻油層的成因機理,進而找出適合本區(qū)低電阻率油層的測井解釋方法,實現(xiàn)對油層的有效識別和評價,并為與本區(qū)有類似地質(zhì)特征和儲層條件的區(qū)塊有效識別低阻油層、發(fā)現(xiàn)新油層提供指導和幫助。
1 低阻成因分析
1.1 低構造幅度
在鄂爾多斯盆地整體構造格局中,研究區(qū)油房莊南部位于最寬廣的陜北斜坡帶的西部(圖1)。根據(jù)精細的地層劃分對比結(jié)果,繪制了研究區(qū)長4+5的頂面構造圖(圖2)??梢钥闯觯漤斆鏄嬙煜鄬唵?,整體上也為西傾單斜背景上由差異壓實作用形成的一系列近東西向的鼻狀隆起,坡降為35 m/km,寬度3~5 km,隆起幅度小、面積大。

圖1 油房莊南部位置示意圖

圖2 油房莊南部長4+5頂面構造圖
根據(jù)油氣分異運移的規(guī)律,油水飽和度與油氣藏閉合高度有關。若構造幅度較小,儲集層中便可能具有較寬的油水過渡帶,即油層含水飽和度偏高。此外,地層壓力小導致油氣的驅(qū)替壓力低,油氣不足以克服更大毛細管壓力而進入小孔隙,大量的小孔隙和微孔仍被地層水占據(jù)。也就是說,油層距自由水平面越高,相應的含油飽和度就越高,其電阻率也必然越高;反之電阻率就越低[1-3]。
對研究區(qū)長4+5儲層分別做“初期含水率與油層電阻率關系圖”和“油層相對高差與初期含水率關系圖”(圖3、圖4),其中ΔH為各井目的層的砂頂海拔與該區(qū)長4+5目的砂體中部平均海拔的高度差。可以看出,隨著油層相對高度差的降低,其初期含水量有上升的趨勢,而含水量的上升直接導致了油層電阻率的下降。

圖3 長4+5油層相對高度差與初期含水率關系圖

圖4 長4+5油層初期含水率與電阻率關系圖
由此,因低構造幅度(低驅(qū)替壓力)導致的油水分異差、含水飽和度高等因素,影響了油房莊南部長4+5油層的天然富集程度,這也是該區(qū)含油部位電阻率增大幅度不明顯,其數(shù)值與水層電阻率不易區(qū)分的主要原因之一。
1.2 沉積(微)相因素
油房莊南部長4+5油層主力砂體多為前三角洲相(圖5、圖6),在這種以弱水動力條件為主的沉積環(huán)境中,多表現(xiàn)為沉積砂體的巖性較細且泥質(zhì)含量偏高。這可能導致儲層砂體內(nèi)部微孔隙大量發(fā)育,毛細管壓力較高;在水濕地層中,會使儲層中束縛水的含量明顯增加[4-5]。

圖5 油房莊南部Y128井~A148井長4+5油層主力砂體類型

根據(jù)分析化驗結(jié)果,研究區(qū)長4+5地層水礦化度分布于(5.6~9.1)×104mg/L,屬中高水平。地層水礦化度升高,導致地層中的導電離子增多,它們在大量連通的微孔隙中形成了密布的導電網(wǎng)絡[6-7],從而使地層的導電能力增強。當粒度細、泥質(zhì)多等因素引起儲層束縛水含量較高時,高礦化度的地層水對長4+5儲集層電阻率的影響不容忽視。
1.2.1 巖石粒度
巖電試驗已證明,電性對巖性的反映比較敏感,巖性越粗,電阻率越高[8]。多數(shù)低阻油氣層的巖性多為粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖,巖石骨架顆粒平均粒徑普遍較小(圖7)。

圖7 長4+5低阻油層與高阻油層粒度概率圖
從研究區(qū)目的層巖心樣品的粒度統(tǒng)計結(jié)果看,其最為突出的特征是以細砂為主,并有一定量的粉砂和泥(圖8);其束縛水飽和度與巖石顆粒比表面積呈非線性的正相關性,且束縛水含量在40%以上的樣品超過試驗樣品的60%(圖9)。

圖8 長4+5低阻油層粒度分布柱狀圖

圖9 長4+5低阻油層比表面積與束縛水飽和度關系圖
依據(jù)前人研究成果,粒度中值變小會引起束縛水含量增加,尤其是當粒度小于0.1 mm時,束縛水含量開始大量增加。這是由于顆粒越細其比表面積越大,顆粒表面吸附的束縛水就越多[9-11]。而電阻率測井反映的是地層總的含水量,因此具有高束縛水飽和度的油層會顯示出低阻的特點。這就不難解釋油房莊長4+5油層電阻率偏低的現(xiàn)象了。另外,巖性的粗細在一定程度上也可以反映泥質(zhì)含量的變化。
1.2.2 泥質(zhì)含量
組成泥質(zhì)的各種主要黏土礦物對儲層電阻率的影響表現(xiàn)在兩方面:自身的附加導電性和提高束縛水飽和度。
黏土礦物的吸附、膨脹和陽離子交換等特性,是導致其具有附加導電性的直接原因。在常見的黏土礦物種類中,蒙脫石的陽離子交換能力最強,受其影響而形成的附加導電性也最大;伊利石次之;綠泥石再次;高嶺石的附加導電性最小。地層水礦化度越低,陽離子的交換量越大,產(chǎn)生的附加導電性也越強,使油層電阻率值降低得越多[12-15]。
這里需要強調(diào)的是,研究區(qū)長4+5油層地層水礦化度中等偏高,所以黏土礦物的附加導電性受到較大程度的制約,對油層電阻率的影響較弱。
由于在長4+5油層組砂體沉積期間,研究區(qū)基本是前三角洲沉積體系,大面積的席狀砂中含有較多Fe2+離子,使得目的層砂巖填隙物中綠泥石的含量明顯高于鄰區(qū)同層(圖10)。鏡下觀察發(fā)現(xiàn),綠泥石膠結(jié)多以碎屑顆粒環(huán)邊薄膜方式出現(xiàn)(圖11)。
通過儲層中籠統(tǒng)泥質(zhì)含量及綠泥石含量與束縛水飽和度、電阻率散點關系圖(圖12)可以看出,占巖性成分超過8%的泥質(zhì)由于其粒徑微小,增加了研究區(qū)儲層的束縛水飽和度。而隨著束縛水飽和度的升高,電阻率也隨之降低。

圖10 長4+5油層黏土礦物分析結(jié)果

圖11 長4+5油層砂巖樣品掃描電鏡照片

圖12 長4+5低阻油層不同類型填隙物含量與束縛水飽和度關系圖
1.2.3 儲層微孔隙
根據(jù)研究區(qū)長4+5油層鑄體薄片孔隙特征圖像分析,平均中值半徑為0.10 μm,孔隙偏小;平均排驅(qū)壓力為8.11 MPa,說明喉道偏細??诐B特征越差,中值半徑越小,排驅(qū)壓力越大(圖13),從而導致成藏過程中毛管中地層水被驅(qū)替不充分而遺留在微小的孔喉中,導致高束縛水飽和度[16]。
2 低阻油層識別方法探討
針對油房莊南部長4+5油層運用阿爾奇公式求取含水飽和度Sw造成油層解釋符合率偏低這一難題,通過對測井響應參數(shù)的精細分析,找出該區(qū)對低阻油層含油性反應較靈敏的參數(shù),并將其組合以放大油、水層響應差異[17];通過曲線重疊法和交會圖技術,探索了能夠有效識別研究區(qū)低電阻率油層的方法,取得了一定成果。
2.1 曲線重疊法
2.1.1 聲波時差(AC)與自然電位曲線(SP)重疊法
根據(jù)砂泥巖剖面的測井響應特征,儲層位置的自然電位SP曲線呈異常幅度增加,而聲波時差AC也會增大。利用以上特點,將二者曲線進行重疊。由圖13、圖14可見,在泥巖位置,二者基本重合;在滲透性較好的儲層位置,二者存在一定的幅度差。二者之間的幅度差越大,含油性越好。
油房莊南部長4+5油層多數(shù)為含水飽和度及束縛水飽和度均高的油水同層,滲透性與水層相近或基本一致,所以上述曲線重疊法在該區(qū)運用的效果并不理想。
2.1.2 計算自然電位(PSP)與實測自然電位曲線(SP)重疊法
根據(jù)深、淺電阻率的測井結(jié)果,計算八側(cè)向電阻率RLL8與深電阻率RILD測井值的比值,即徑向電阻率比值;結(jié)合自然電位測井的原理,依據(jù)區(qū)域溫度資料,確定系數(shù)原理公式中的電位系數(shù)K;應用公式PSP=-Klg(Rxo/Rt)計算一個自然電位值,并把計算的自然電位曲線PSP與實測自然電位曲線Usp組合,采用曲線重疊法的原則進行重疊[18]。
一般情況下,如果儲層含水或在純泥巖部位,二者基本重合;但當?shù)貙雍颓揖邆銻xo