趙美麗，任曉娟，2，沈衛(wèi)民

（1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065；2.西安石油大學(xué)西部低滲-特低滲油藏開發(fā)與治理教育部工程研究中心，陜西西安 710065；3.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065）

近年來，對于常規(guī)的中高孔滲儲層測井評價方法已趨于成熟，評價的重點轉(zhuǎn)為非常規(guī)的低孔低滲儲層。非常規(guī)油氣儲層中，砂泥巖儲層占有很大比例[1]。砂泥巖儲層的巖石顆粒細(xì)[2]，主要是在低能沉積環(huán)境中形成的粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和細(xì)砂巖，泥質(zhì)含量高且一般都在15%～25%，是非常規(guī)儲層的主要巖石類型。大量的研究表明[3-10]，砂泥巖中的泥質(zhì)對儲層巖石導(dǎo)電性具有很大的影響，導(dǎo)致油氣層識別困難。因此，本文針對黏土礦物類型、含量等因素對砂泥巖導(dǎo)電性的影響進(jìn)行了分析和認(rèn)識。

1 黏土礦物影響巖石導(dǎo)電性的原因及對油氣層識別的影響

黏土礦物由于其表面吸附負(fù)離子形成的雙電層離子導(dǎo)電[11]。較多黏土礦物存在一方面堵塞了孔隙喉道、增加了比表面積、降低了儲層巖石的滲透率；另一方面，亦容易形成束縛水，造成較高的束縛水飽和度，從而增強了油層的導(dǎo)電性。黏土礦物的表面通常是帶著不飽和的電荷，它會對陽離子進(jìn)行吸附，并讓它一直保持著離子交換的狀態(tài)，所以使得巖石附加導(dǎo)電性增強，儲層巖石電阻率降低；同時，砂泥巖儲層在早期勘探中測井評價誤差較大，漏失油氣層，其主要原因在于砂泥巖儲層中黏土含量較高，其滲流能力受到較大影響，導(dǎo)致儲層水敏性變強，因此，對測井響應(yīng)和測井識別含油性產(chǎn)生較大影響[12]。

2 黏土礦物類型及含量對砂泥巖導(dǎo)電性影響

2.1 黏土礦物類型對砂泥巖導(dǎo)電性影響

砂泥巖儲集層細(xì)顆粒含量高，泥質(zhì)含量高，細(xì)微孔喉體積百分?jǐn)?shù)高，造成儲集層束縛水飽和度高，增強了儲層的導(dǎo)電性能。泥質(zhì)中的黏土礦物類型主要為蒙脫石、高嶺石、伊利石及綠泥石等，且通常以混合形式存在，由于不同類型的黏土礦物具有不同的陽離子交換能力，因此，對砂泥巖導(dǎo)電性影響也不同[13]（表1）。對比表1 可以看出，這幾種黏土礦物結(jié)構(gòu)不同，對砂泥巖導(dǎo)電性的影響也有所不同。

表1 不同黏土礦物類型對砂泥巖導(dǎo)電性影響對比

文獻(xiàn)[5]表明當(dāng)?shù)貙铀V化度較低（11 562 mg/L）時，巖石導(dǎo)電主要是由黏土附加導(dǎo)電決定的，其中含蒙脫石含量最高的巖石樣品具有最高電導(dǎo)率，含有伊利石的巖樣次之，含高嶺石的巖樣電導(dǎo)率最低；當(dāng)?shù)貙铀V化度較高（186 294 mg/L）時，巖石導(dǎo)電主要由自由水決定，并且電導(dǎo)率隨著自由水含量的增加而增加，當(dāng)巖樣中含有蒙脫石時，由于自由水最少，所以其電導(dǎo)率最低，而當(dāng)巖樣中含有伊利石時，由于自由水最多，其電導(dǎo)率最高，而當(dāng)巖樣中含有高嶺石時，其電導(dǎo)率則居中。

2.2 黏土礦物含量與礦化度對砂泥巖導(dǎo)電性影響

黏土礦物含量對儲層巖石導(dǎo)電規(guī)律的影響與礦化度有一定關(guān)系，當(dāng)?shù)V化度較低時，黏土礦物含量越大，巖樣中自由水越少，黏土的附加導(dǎo)電越強，巖樣的電導(dǎo)率就越大；當(dāng)?shù)V化度較高時，黏土的附加導(dǎo)電性對巖石電導(dǎo)率的影響變小，黏土礦物含量越高，自由水含量越少，巖樣的電導(dǎo)率就越小[14-15]。文獻(xiàn)[5]認(rèn)為當(dāng)?shù)貙铀V化度低（11 562 mg/L）時，陽離子交換量Qv值隨著黏土含量的增加而增大，此時黏土的附加導(dǎo)電性變小。文獻(xiàn)[16]利用非規(guī)整三維逾滲網(wǎng)絡(luò)模型研究認(rèn)為在中低礦化度（5 000 mg/L）下，泥質(zhì)對巖石導(dǎo)電整體上呈現(xiàn)減阻作用，隨著泥質(zhì)含量的增加，電阻率降低的速度減慢；在中等礦化度（15 000 mg/L）下泥質(zhì)的減阻效果明顯弱于低礦化度下的減阻效果；在高礦化度（150 000 mg/L）下泥質(zhì)對巖石導(dǎo)電整體上呈現(xiàn)增阻作用。泥質(zhì)起減阻、增阻作用的具體礦化度范圍取決于儲層的孔隙度、連通性以及地層溫度等特性[16]。

文獻(xiàn)[14]利用三維數(shù)字巖心研究認(rèn)為（圖1），在黏土礦物導(dǎo)電的作用下，當(dāng)?shù)貙铀V化度相同時，隨著黏土含量增加，巖石電阻率降低，同時地層含水飽和度與巖石電導(dǎo)率呈反比關(guān)系：當(dāng)?shù)貙雍柡投茸兏邥r，黏土對巖石電導(dǎo)率影響變??；當(dāng)?shù)貙雍柡投认嗤瑫r，此時地層水的導(dǎo)電能力隨著地層水礦化度的增大而增強，導(dǎo)致地層電阻率降低（圖2）。

圖1 黏土含量對電阻率的影響

圖2 地層水礦化度對巖石電阻率的影響

3 其他因素的影響

砂泥巖導(dǎo)電性與巖石膠結(jié)程度也有關(guān)系。致密砂巖儲集層的特征是物性差、孔滲低，儲層的導(dǎo)電特性由巖石孔隙空間中流體及孔隙結(jié)構(gòu)形態(tài)決定[17]。致密砂巖儲層按照電阻率特征可以分為低電阻率負(fù)差異、低電阻率無差異、中高電阻率無差異。造成電阻率的高低主要與束縛水、毛細(xì)管水飽和度及喉道發(fā)育情況有關(guān)，而針對電阻率差異性主要與喉道毛細(xì)管阻力是否能夠阻擋鉆井液侵入有關(guān)[18-19]。而疏松砂泥巖則具有孔隙度較高，中-低滲透率的特點[20]。這類儲層呈低阻主要原因有：（1）埋藏淺、巖性疏松、儲層孔隙度高；（2）巖性細(xì)、黏土含量高；（3）鹽湖背景下的高礦化度特征；（4）特殊礦物導(dǎo)電因素。因此，不同的巖石膠結(jié)程度導(dǎo)致巖石導(dǎo)電性存在差異。文獻(xiàn)[21]認(rèn)為巖石的孔隙度越高，膠結(jié)程度越差，巖石電阻率越低，反之亦然。

砂泥巖中常常含有一些導(dǎo)電礦物，如（黃/磁）鐵礦等。這些礦物大多都分布在非儲層，少部分存在于砂體內(nèi)，一般鐵礦發(fā)育的區(qū)域電阻率都低且地層密度大，鐵礦物這種特殊的導(dǎo)電特性導(dǎo)致儲層電阻率下降幅度大或跳躍畸變。有研究表明含（黃/磁）鐵礦質(zhì)的砂泥儲層有超過30%的砂體會受到其較大影響，由于局部區(qū)域（黃/磁）鐵礦含量相對低且在層內(nèi)分布較為零散，因此，受到的影響較大，電阻率呈現(xiàn)整體下降[20]。

4 黏土礦物對導(dǎo)電模型的影響

目前，國內(nèi)外的測井解釋技術(shù)主要采用電阻率-飽和度模型來定量評價油藏流體飽和度，然而，砂泥巖儲層泥質(zhì)含量高、微孔隙發(fā)育、束縛水飽和度高，其導(dǎo)電機理復(fù)雜，極易形成低阻油氣藏，導(dǎo)致油藏電阻率與含水飽和度之間的相關(guān)性不明確，制約了油藏流體特性的準(zhǔn)確測定和定量評價。正是因為這個導(dǎo)電機理的復(fù)雜性，再加上不同儲層的巖性、孔隙結(jié)構(gòu)存在區(qū)域差異，因此，在解決地層飽和度求解的問題上，測井解釋學(xué)者們相繼提出了許多種導(dǎo)電模型。本文根據(jù)不同骨架導(dǎo)電對應(yīng)電阻率模型不同的特點，將這些模型分成了四類，見表2。

表2 泥質(zhì)影響的導(dǎo)電模型分類

這些電阻率模型主要分為以下幾種類型：（1）GCRMM 模型[22-24，27]，這個模型引進(jìn)了巖石骨架導(dǎo)電與自由流體孔隙導(dǎo)電具有相似的導(dǎo)電特性，可以用來描述骨架導(dǎo)電巖石的導(dǎo)電特性這一概念。然而，在模型中，并沒有給出骨架導(dǎo)電隨導(dǎo)電顆粒體積含量變化以及電阻率變化而變化的表示方法，所以，該模型并不能用來描述導(dǎo)電顆粒體積含量在變化的情況下的純巖石骨架導(dǎo)電規(guī)律。（2）低電阻率油層的等效電導(dǎo)率模型[25-26]，本模型由HB 方程、有效介質(zhì)導(dǎo)電理論和孔隙結(jié)合導(dǎo)電理論聯(lián)合建立，考慮了導(dǎo)電礦物導(dǎo)致巖石骨架導(dǎo)電作用，但是由于骨架顆粒導(dǎo)電與不導(dǎo)電的劃分標(biāo)準(zhǔn)還未完善，因此，只適合用在骨架顆粒完全導(dǎo)電條件下，不適合用在對骨架中既含有導(dǎo)電礦物又含有不導(dǎo)電礦物的純巖石導(dǎo)電規(guī)律的描述。（3）含黃鐵礦的泥質(zhì)砂巖導(dǎo)電模型[28]，這一模式適用于含黃鐵礦的泥質(zhì)砂巖的導(dǎo)電模式，其導(dǎo)電性表現(xiàn)為：黃鐵礦先與泥質(zhì)砂串聯(lián)導(dǎo)電，然后與純砂巖并聯(lián)導(dǎo)電；但是在儲層不含泥質(zhì)時，導(dǎo)電特性就變?yōu)辄S鐵礦與純砂巖并聯(lián)導(dǎo)電。在這種特殊條件下，該模型就不適合描述含分散狀黃鐵礦的純巖石導(dǎo)電特性。（4）經(jīng)典的導(dǎo)電模型[29-33]，這類模型認(rèn)為泥質(zhì)附加導(dǎo)電性由泥質(zhì)含量決定。

可以看出，每種模型都有自己的特點及針對性，其中，Indonesia 公式和Doll 公式是目前常用的。有研究認(rèn)為[27]計算結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果相關(guān)性較好。該文獻(xiàn)[27]使用有限元方法，對巖心飽和水時的電導(dǎo)率Co進(jìn)行模擬，通過將模擬值Co與經(jīng)典的模型計算值Co對比，分析確定各種導(dǎo)電模型的適用情況。結(jié)果表明：當(dāng)?shù)貙訔l件為孔隙度大、黏土含量較低時，Doll 公式和Indonesia公式所得到的Co值與數(shù)值模擬值相吻合，因此，可用于各種孔隙度、黏土含量、陽離子交換量不同的條件下。

5 結(jié)論

（1）黏土礦物類型、含量、礦化度、膠結(jié)程度對砂泥巖導(dǎo)電性均有較大程度影響。

（2）由于砂泥巖儲層的復(fù)雜性，泥質(zhì)影響的導(dǎo)電模型較多，并且一直在不斷地發(fā)展完善中。