復雜孔隙結構低阻成因及測井評價方法研究

付建偉，彭承文，李 慶

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復雜孔隙結構低阻成因及測井評價方法研究

付建偉1，彭承文2，李 慶2

（1. 中國石油大學 油氣資源與探測國家重點實驗室, 北京 102249； 2. 大慶油田有限責任公司 第八采油廠地質大隊, 黑龍江 大慶 163514 ）

大慶八廠葡萄花油層廣泛發育低阻油氣藏，復雜孔隙結構是低阻油藏形成的主要原因之一。通過研究區低阻油層的巖石孔隙結構特征研究，結合試油資料，驗證了本區復雜孔隙結構是造成低阻油層發育的主要原因之一。通過分析化驗資料，利用研究區孔隙結構參數建立了儲層分類標準，指出了低阻油層發育的儲層類型；利用壓汞和常規孔滲資料，建立了孔隙結構參數和儲層品質指數的關系模型，形成了利用測井資料評價孔隙結構的方法和模型，為低阻油層有利區預測提供了技術保證。研究表明：該技術對于解決低阻油層的識別和評價具有重要的應用價值。

低阻油藏；復雜孔隙結構；測井評價；葡萄花油層

三肇凹陷位于松遼盆地中央坳陷區，是大慶長垣與朝長階地之間的一個二級負向構造單元，是松遼盆地大慶地區主要生油凹陷之一，目前主要的開發層系是葡萄花油層。經過多年來的開發，區內葡萄花油層已基本動用，其儲層發育情況、油水等流體分布規律得到了比較清晰的認識。目前剩余未動用及尚未探明的區塊多位于凹陷低部位及幾個油田交界部位，其主要特征為儲層薄、物性差，儲層的巖性和孔隙結構復雜變化大，區塊內油水分布復雜，給測井流體識別帶來困難，特別是在鉆井過程中部分井層出現的低阻油層，油層的電阻率低于或接近鄰近水層的電阻率，給油藏評價及開發方案部署帶來了挑戰，嚴重影響了新區增儲上產步伐。因此開展低阻成因并建立相應的評價方法具有重要的意義。

1 復雜孔隙結構導致的低阻測井成因分析

低阻油層在我國廣范發育[1-8]，低阻油層并非電阻率低，而是由于油層與水層的電阻率相接近，傳統的識別方法無法識別油層和水層，也叫低對比度油層[9]。低阻的成因很多，以前的文獻多有論述，其中復雜孔隙結構導致的低阻的一種類型。儲集巖的孔隙結構是指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關系。其中孔隙大小決定著巖石的儲集能力，是反應儲層宏觀儲集能力的重要參數；而吼道的形狀、大小則控制著巖石的儲集和滲透能力，是反應儲層微觀滲流特征的重要參數。復雜孔隙結構是由組成巖石骨架的顆粒分布及其排列方式，以及粘土的充填方式決定的。與由于巖石細粒成分（粉砂）增多或粘土礦物充填富集，致使形成大量的微孔隙，促使束縛水增高；另外由于顆粒分選不均勻或由于成巖次生作用形成較大孔徑的次生孔隙，從而造成有大量較小孔隙與少部分較大孔隙組成的雙孔隙系統，當該砂巖含油時，微小孔隙越多、平均含水飽和度也越高，但種水屬于不動水，試油結果為純油層或油水同層，從而形成低阻油氣層。

復雜孔隙結構儲層形成的高不動水組分比較復雜，包括由于巖石親水造成的巖石顆粒薄膜滯水和由于微小孔隙造成的毛管壓力大引起的毛管束縛水，其中毛管束縛水起主導作用。毛管束縛水的多少取決于儲層平均孔喉半徑以及流體的表面張力，壓汞表明平均孔喉半徑與毛管排替壓力密切相關，而孔喉半徑的大小受巖石顆粒大小的控制。因此，巖石顆粒越細、平均孔喉半徑越小、毛管排替壓力越大，則儲層中毛管束縛水越多，導致不動水飽和度增大。因此復雜孔隙結構儲層巖石一般具有顆粒較細，泥質含量高，孔喉半徑小、毛管半徑小、彎曲度大等特點，從而因此該類儲層較大的毛管排替壓力，較高的不動水飽和度。低阻油氣層的孔隙結構一般具有兩個主要特征，一是微孔隙結構系統發育，這部分孔隙一般不具備滲透能力，包含大部分束縛水；二是具有滲透能力的孔隙系統，這部分孔隙半徑大，但所占比重較小。發育的微孔隙使儲層內形成了比較發達的不動水網絡，引起較高的不動水飽和度，然而在開發中該部分水不具滲流能力，試油結果為油層。因此，微孔發育的油層，含油飽和度一般較低，從而導致油層的電阻率偏低，從而形成了低阻油層。

研究區目前發現的低阻油層井是以分選、磨圓程度中等的細粒長石、巖屑砂巖為主組成的砂巖儲集體，其結構成熟度偏低，因此巖石骨架特性與粘土性質決定了油層具有孔隙結構復雜的特點。通過對研究區36口井282個樣品數據中孔隙結構資料統計表明：研究區升平油田的最大連通孔喉半徑和均值半徑相比研究區其它油田普遍偏小。由于孔喉半徑小，彎曲度大，毛細管排驅壓力大，因此成藏過程中巖石滯留地層水的能力特別強，毛管中的地層水被驅替不充分而遺留在微小的孔喉中，導致油層不動水飽和度高，特別是當巖性顆粒越細，平均孔喉半徑越小，就會造成不動水飽和度越高，從而使儲層呈現低阻特征。該現象通過巖石物理實驗得到驗證。

芳X-x1井X層段如圖1(a)，該層試油結論為純油層，上部井段1 416~1 418 m層段電阻率測井值為10~12 Ω?m，具有典型的低阻油層特征，從孔隙結構上看，壓汞曲線具有較大的排驅壓力和細小的孔喉分布（圖2），此井為典型的復雜孔隙結構造成的低阻。

而對于芳X-x2井1 549.5~1 551.3 m層段如圖1(b)所示，雙側向電阻率18 Ω?m，而試油結論為油水同層，從孔隙結構上看，該井具有較好的孔隙結構如圖3，水是以自由流體的方式存在，因此盡管電阻率數值并不低，但試油仍為油水同層。

該實例表明，對于不同孔隙結構，采用統一的電阻率標準識別油水層必將帶來誤判。應針對不同的孔隙結構分類評價，以提高油水層的識別精度，進而發現低阻油層。

圖1 測井曲線圖

圖2 芳X-x1井孔隙分布圖

2 孔隙結構的常規測井評價

對于以高束縛水飽和度導致的低阻油層來講，巖性細，泥質含量高，孔隙結構復雜是其主要的成因。因此準確利用測井資料評價連續深度范圍內儲層孔隙結構信息，搞清孔隙結構與宏觀物性的關系以及對宏觀地球物理特性的影響，進而有效地利用地球物理資料計算含油飽和度等地球物理參數，對于正確地評價儲層基本特性及其開采價值，提高低阻油氣層解釋精度，具有十分重要的意義。

圖3 芳X-x2孔隙結構特征

因此在研究中，采用了以儲層孔隙結構參數為主線，研究孔隙結構參數與儲層各個宏觀參數的相關性，進而開展儲層微觀孔隙結構評價。儲層孔隙度和滲透率都是反映儲層品質的重要參數，孔隙度是反映巖石的儲集空間大小的重要參數，而滲透率則是反映儲層孔隙空間的連通性和巖石的滲流能力大小的重要參數。研究表明儲層滲透率比孔隙度（K/φ）基本反映了孔隙結構[9-12]，兩者組合在一起形成了用以評價儲層孔隙結構的宏觀參數——儲層品質指數(RQI)，定義為，本研究考查了儲層品質指數反映孔隙結構變化特征參數的可行性和可靠性,如圖4-圖6所示。可以看到儲層品質指數在評價孔隙結構中具有很好的可靠性。

圖4 孔厚半徑均值與儲層品質指數的關系

圖5 孔喉中值半徑與儲層品質指數的關系

圖6 平均孔喉半徑與儲層品質指數的關系

3 結束語

通過對研究區油層分析，該區普遍存在復雜孔隙結構儲層，復雜的孔隙結構特別是微孔發育的地層，會造成高不動水飽和度，進而引起低對比度油層。研究通過測井計算孔滲參數，建立了儲層品質參數與孔隙結構參數之間的解釋模型，進而評價儲層結構，可以用于劃分儲層類型，指導有利的低阻油層發育層位,對于低阻油層的發現、評價及有利區域的預測具有重要的意義。

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Study on the Genesis of Low Resistivity Layer With Complicated Pore Structures and the Method of Log Evaluation

1,2,2

（1. State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prosprecting, China University of Petroleum , Beijing 102249, China；2. Daqing Oilfield Co.,Ltd. No.8 Oil Production Factory, Heilongjiang Daqing 163514，China ）

There developed plenty of low-resistive formations in Putaohua formation of Daqing oilfield，one of the genesises of low-resistive formations is complicated pore structures of the rock. In this paper, by studying the characteristics of rock pore structures and combining with the well test result, it’s proved that complicated pore structures is one main reason which caused low resistivity formation development. Through using all kinds of analysis data, the standard of reservoir classification was established by employing the parameter of pore structures; the relationship between physical property and pore structure of reservoir was established by using mercury penetration experiment and Porosity and permeability data, the method and model for pore structure evaluation based on well log were obtained, witch could provide technical guarantees for the prediction of favorable development formation with low resistivity. It’s point out that the technology has important application value for the evaluation and recognition of reservoir with low resistivity.

Low resistivity; Complicated pore structures; Log evaluation; Putaohua oil reservoir

TE 122

A

1671-0460（2014）06-1046-03

中石油創新基金“致密砂礫巖巖性巖相測井識別方法研究”（2013D-5006-030）;大慶油田有限公司重點攻關項目資助。

2013-11-20

付建偉(1974-)，男，安徽碭山人，副教授，博士，2006年6月畢業于中國石油大學(北京）地質資源與地質工程專業，研究方向：測井地質。E-mail：jianweifu20032163.com。