黃河口凹陷南部斜坡帶低阻油層成因分析

陳容濤，牛成民，張新濤，陳 磊，吳俊剛

(中海石油(中國)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

國內外的學者對低阻的成因和特點進行了大量的研究，目前對低阻儲層的確定仍沒有個統一的界定標準，一般認為電阻增大率(油層電阻率與相同條件下水層電阻率比值)≤2[1-2]。由于低阻油層的成因較為復雜，識別手段有限，因此在勘探開發中容易忽視，近年來，隨著勘探程度的增加，低阻油層作為增儲上產的目標之一越來越受到人們的關注[3-5]。

黃河口凹陷位于渤海灣盆地濟陽坳陷的東北部，北側為渤南凸起，南側為墾東-青坨子凸起和萊北低凸起，東側為廟西凹陷，西鄰沾化和埕北凹陷，郯廬斷裂西支穿過凹陷中部，古近紀～現今構造面貌表現為西深東淺、北陡南緩、凹中有隆、斷裂發育，總體上為北斷南超的箕狀凹陷。研究區位于黃河口凹陷南部緩坡帶(圖1)，近年來，在研究區范圍內館陶組相繼獲得了一系列的油層發現，并且大量油層呈現低阻特征，其中A油田A-3井獲得131 m3/d的高產油流，目前還沒有正式投入生產。由于對低阻油層的成因機理認識還不清晰，為后期的低阻儲層識別及評價工作帶來了許多困難，因此利用研究區3個油田的巖心、薄片資料開展了該區低阻成因方面的研究，以期為后期低阻油層的勘探開發提供指導。

1 低阻油層微觀成因分析

低阻成因相當復雜，為確定研究區館陶組低阻油層的成因，本文以目前國內外低阻油層形成機理著手[6-7]，從粒度、泥質及黏土礦物、孔隙結構及導電礦物含量等幾個方面進行綜合分析。

1.1 粒度分析

低阻油層常見在以細、粉砂及黏土占優勢的砂巖地層及互層中，一般是低能環境的產物。根據粒度資料，研究區A、B、C三個油田的低阻儲層段巖石顆粒中細-粉砂顆粒及黏土顆粒含量比常規儲層要高，中砂-礫顆粒含量明顯比常規儲層要低(圖2)；低阻儲層的粒度中值明顯小于常規儲層，低阻儲層粒度中值平均值分別為0.062 mm、0.08 mm、0.077 mm，而常規儲層粒度中值平均值為0.187 mm，0.16 mm，0.14 mm。通過分析，認為該區儲層以細骨架顆粒為主，使得微孔隙發育，使得束縛水含量增加，同時顆粒較細，其表面積增大，易吸附大量的束縛水，從而導致油層電阻率的降低。

1.2 泥質含量分析

泥質填充于孔隙中，使得孔隙喉道變小，促使微孔隙發育；泥質含量越高，比表面積大越大，越容易吸附大量的束縛水；此外，泥質易產生附加導電性。上述3方面的影響均可導致油層電阻率降低。通過對比研究區內低阻油層與常規油層之間的關系，發現低阻儲層的泥質含量明顯高于常規儲層(圖3)，因此泥質含量是本區低阻儲層形成的一個重要因素。

1.3 黏土礦物含量分析

圖2 粒度分析對比

圖3 泥質含量分析

黏土礦物顆粒表面吸附的正離子在外電場的作用下沿其表面移動，從而增加了地層的導電能力，致使儲層的電阻率降低。根據A、B、C三個油田取心樣品的掃描電鏡與X衍射資料，研究區各油田館陶組油層中黏土礦物以伊蒙混層為主，平均含量大于60%，其次為高嶺石、伊利石和綠泥石。通過對比分析，認為低阻儲層與常規儲層黏土礦物含量無較大差異(圖4)，因此黏土礦物含量對該區低阻油層的形成影響較小。

圖4 黏土礦物含量分析

1.4 孔隙結構特征分析

巖石中孔隙的孔喉大小、連通性及分選的好壞對于儲層中束縛水含量有著重要的影響，進而影響儲層的電阻大小。根據孔喉大小參數，研究區低阻儲層的孔喉半徑分布范圍及平均值明顯低于常規儲層，最大汞飽和度也低于常規油層，表明低阻儲層的孔隙明顯較小；根據連通性分析數據，研究區低阻儲層的結構系數分布范圍及平均值與常規儲層相近，表明低阻儲層與常規儲層的孔隙連通性相近；根據孔隙分選性統計資料，研究區低阻儲層的均質系數大于常規儲層，表明低阻儲層的孔隙分選較差，孔隙結構較為復雜(表1)。綜合上述分析，認為儲層中孔隙小和孔隙結構復雜是本區低阻油層形成的重要影響因素。

1.5 導電礦物分析

巖石中含有導電性良好的金屬礦物，如黃鐵礦、菱鐵礦等，可以使儲層的電阻率降低，通過對本區薄片鑒定資料的統計分析，本區油層中沒有發現導電礦物，因此導電礦物不是本區低阻油層的影響因素。

表1 低阻儲層與常規儲層孔隙結構差異

綜合上述分析，認為本區低阻油層形成，主要是由于儲層巖性細、泥質含量高，使得儲層孔隙小、結構復雜，導致儲層中存在高束縛水含量，進而降低了油層的電阻率所致。

2 低阻油層的宏觀地質成因分析

2.1 地層水礦化度分析

高礦化度地層水分布在巖石孔隙中形成發達的導電網絡，可以形成低電阻率油層。通過對比區域內地層水礦化度的分布情況，本區地層水礦化度在5 000～9 000 mg/L，基本上不存在地層水礦化度非常高(大于10 000 mg/L)的低阻油層，因此地層水礦化度不是本區低阻油層的影響因素。

2.2 沉積背景

目前已發現的低阻油氣層最突出的特征是巖性細，以細砂巖、粉砂巖為主，泥質成分含量普遍較高，并伴隨有效黏土礦物成分增多，其沉積環境一般為弱水動力的低能環境[8]。低能沉積環境下沉積的砂體一般巖性較細，微孔隙發育，導致毛管阻力很大，從而使孔隙中飽含束縛水，形成發達的導電網絡，電阻率顯示低值。研究區館陶組劃分為館下層序(SG1)與館上層序(SG2)兩個三級層序，其中每個層序可以分為低可容納空間體系域(LAST)與高可容納空間體系域(HAST)兩個體系域，從各體系域的沉積體系分布來看(圖5)，3個油田基本上處于辮狀河與曲流河漫灘亞相上，其沉積水動力整體偏弱，儲層粒度偏細，泥質含量高，使得束縛水飽和度高，形成低阻油層。

2.3 成藏動力

根據烴類驅替公式[9]，含油高度越小時，烴類驅替力越小，儲層含油飽和度越低，束縛水飽和度越高，電阻越小。研究區離油源較遠，且館陶組儲層埋深較淺，油氣運移到此自身的烴源巖壓力消耗殆盡，成藏動力以浮力為主。例如A油田，館陶組油藏高度小，儲層中以油水過渡段為主，少量構造頂部有零星純油層分布，因此本區油層中烴類驅替力較低，難以將儲層中的束縛水驅替出去，使得儲層中含有較高的束縛水飽和度，致使本區油層電阻率較小。

圖5 黃河口凹陷南部緩坡帶館陶組沉積相平面展布

3 結論

(1)黃河口凹陷南部緩坡帶館陶組低阻油層形成是由于儲層巖性細，泥質含量高，導致儲層孔隙小、結構復雜，進而形成高束縛水飽和度所致。

(2)從宏觀地質成因分析，認為本區低阻油層的形成主要受沉積背景與成藏動力的控制。

(3)低阻油層往往是多種因素綜合作用的結果，需要將各種微觀因素與宏觀地質因素結合起來才能更好的對低阻油層進行分析。

[1] Waxman W H． Smits L M． Electrical conductivities in oil beraing sands[J].SPE，1968，8(2)：107-122.

[2] 孫建孟，陳鋼花，楊玉征，等．低阻油氣層評價方法[J].石油學報，1998，19(3)：83-88.

[3] 淡申磊，張君，李黑龍，等.雙河油田低阻油層識別方法[J].石油地質與工程，2009,23(3)：42-46.

[4] 毛志強，龔富華，劉昌玉，等．塔里木盆地油氣層低阻成因實驗研究[J].測井技術，1999，23(4)：243-248.

[5] 任路，王紹春，張孟影.南堡凹陷廟30斷塊低電阻率油層的識別及潛力分析[J].石油地質與工程，2013，27(6):55-57.

[6] 萬力，劉建斌，李顯路，等.趙凹油田泌304區塊低阻油層成因分析及識別研究[J].石油地質與工程,2009，23(3)：39-41.

[7] 賀凱，何賢英，李君，等.準噶爾盆地東部北80井區三疊系下統低電阻油層成因分析[J].新疆石油天然氣，2007,3(3)：7-10.

[8] 吳金龍，孫建孟，朱家俊，等.濟陽坳陷低阻油層微觀成因機理的宏觀地質控制因素研究[J].中國石油大學學報(自然科學版)，2006,30(3)：22-25.

[9] 歐陽健.油藏中飽和度-電阻率分布規律研究-深入分析低阻油層基本成因[J].石油勘探與開發，2002,29(3)：44-47.