樊川區長61低阻油層成因分析及識別方法

李 康，暢 斌，張 盼，陳芳萍，羅 麟

(1.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075；2. 延長油田股份有限公司西區采油廠)

樊川區長61低阻油層成因分析及識別方法

李 康1，暢 斌1，張 盼2，陳芳萍1，羅 麟1

(1.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075；2. 延長油田股份有限公司西區采油廠)

樊川區延長組長61油藏普遍發育低阻油層，給測井解釋人員在油層識別上造成一定難度。通過實驗和生產數據的分析對比，結合樊川區長61層地質特征，對長61低阻油層的成因進行了分析，借助交會圖法和計算自然電位重疊法對其進行識別。分析表明，長61儲層的復雜孔隙結構導致地層束縛水飽和度高，地層水礦化度高，黏土礦物增強導電性等因素是造成研究區長61低阻油層形成的主要原因。采用交會圖法和計算自然電位重疊法可以有效地識別低阻油層。

樊川區；低阻油層；長61油層組；成因分析；識別方法

低電阻率油層的識別一直是國內外開發地質研究領域一大難點[1]。隨著勘探開發技術的發展及科研人員對油水層認識的不斷深入，陜北地區延長組長6油層的開發逐步涉及低阻油層。樊川區位于陜西省志丹縣旦八鎮，2004年發現長61油層，該油層主要表現為電阻率偏低，與水層電阻率接近，有時甚至低于水層電阻率[2-3]，目前長61低阻油層已成為樊川區的主力層位。筆者結合試油試采、測井等資料，采用交會圖法和計算自然電位重疊法對本區的低阻油層進行了識別，取得較好的效果，為今后低阻油層的研究提供參考。

1 區域概況

樊川區位于伊陜斜坡中部，區域構造為一平緩的西傾單斜，地層傾角小于1°，千米坡降5～7 m。延長組長6儲層以灰色細粒長石砂巖為主，粉-細粒長石砂巖次之，孔隙度為1.6%～19.7%，平均為10.9%;滲透率為(0.01～34.60)×10-3μm2，平均為1.61×10-3μm2;屬于特低滲儲層。

研究區長6油層組為三角洲前緣亞相沉積，分流河道和河口壩為其主要沉積微相[4-6]。根據旋回性、含油性、電性，將長6油層組分為長61、長62、長63和長64四個小層，油氣主要儲集在長61小層。

2 低阻油層的成因

造成油層低阻的成因很復雜。通過國內外學者對于低阻油層的研究實踐，把低阻油層的成因分為內因和外因兩類：內因是由于儲層高束縛水飽和度、黏土礦物附加導電和高礦化度地層水等因素造成的；外因則是指油層在外部因素下造成的電阻率降低，例如鉆井液的侵入就會導致油層的低阻[7-8]。在不同區域低阻油層形成的原因是不盡相同的。通過對樊川區大量巖心、測井和試油資料的分析研究，發現束縛水飽和度高、地層水高礦化度和黏土礦物附加導電性是該地區低阻油層的主要成因。

2.1 孔隙結構復雜，束縛水飽和度高

巖石顆粒對束縛水有兩方面的制約因素：一是顆粒的粗細決定了巖石比表面積的大小，顆粒越細，巖石與水接觸面積就越大；二是粒度大小會影響孔隙和喉道的大小，孔隙和喉道越小，毛細管壓力就越高，就越容易形成毛細管束縛水[9]。長6儲層以細粒砂巖為主，粉-細粒砂巖次之，且平均粒度中值為0.23 mm，所以造成儲層顆粒的吸水能力較強，使得儲層的電阻率降低(圖1)。

從研究區X井的壓汞曲線可以看出(圖2)，該區內儲層的中值壓力、排驅壓力較高，中值孔喉半徑較小，進汞曲線斜度較大，微孔隙明顯發育。

綜上所述：儲層孔隙結構復雜，微孔隙發育，造成儲層束縛水含量升高，并最終形成低電阻率油層。

2.2 地層水礦化度高

地層水主要儲存在儲層的粒間孔隙中，當油層粒間孔隙中存在高礦化度地層水時，其電解質濃度就會變大，溶液中離子的導電性也隨之增強，這些離子可形成十分發達的導電網，從而導致油層電阻率必然減小，并且隨地層水礦化度的增大，油層電阻逐漸減小[10]。由樊川區長61地層水特征分析(表1)可知，氯離子含量為71 671～88 370 mg/L，平均為80 250 mg/L；總礦化度114 960～166 425 mg/L，平均14 144 mg/L屬于CaCl2水型。此高礦化度水型的存在，導致了研究區的低阻油層的形成。

圖1 樊川區長6儲層電阻率和束縛水飽和度的關系

圖2 樊川區X井壓汞曲線及孔喉半徑分析

表1 樊川區長61儲層地層水分析

2.3 黏土礦物附加增強導電性

當巖石顆粒表面吸附孔隙水中的金屬陽離子后，為了保持電性平衡，吸附在黏土礦物表面的陽離子就會與層間游離態的陽離子發生交換作用，即陽離子交換吸附作用(CEC)[11]。黏土礦物的導電性就是通過CEC來完成的，不同礦物的陽離子交換量不同。其中，陽離子交換能力較強的為伊利石和伊/蒙混層黏土礦物，而綠泥石是富含鐵的黏土礦物，顆粒表面容易形成水膜，這幾種黏土礦物均會降低儲層電阻率[12]。

研究表明，該區黏土礦物以伊利石為主，含量37.7%，其次為綠泥石，含量為23.1%。根據樊川區陽離子交換量測定表看出(表2)，陽離子的交換量較高，CEC最高值可達4.18×10-3mol/100g，這說明黏土礦物的附加導電性是形成低阻油層的因素之一。

3 低阻油層的識別方法

識別低阻油層的方法有很多種，筆者結合樊川區長61層巖心、電測曲線、試油報告等資料，并通過對油、水層特征的精細分析，提出采用交會圖法和計算自然電位重疊法來識別樊川區長61低阻油層。

表2 樊川區長6儲層黏土礦物陽離子交換量

3.1 交會圖法

交會圖法是區別油層和水層最有效、最常用的方法。結合該區長6層試油試采數據和測井曲線資料，繪制研究區深感應電阻率-聲波時差、深感應電阻率-含油飽和度、聲波時差-含油飽和度交會圖(圖3)。從交會圖中可以看出，研究區長61低阻油層的深感應電阻率和聲波時差的下限分別為8 Ω·m，220 μs/m，含油飽和度在31%以上。因此，從這三種交會圖中可以直觀、有效地劃分出油層和水層。

例如，樊川區Y井的長61低阻油層(1 721～1 727 m)的深感應電阻率為8.1 Ω·m，聲波時差為238 μs/m。在壓裂投產之后，初周日單井產液5 m3，產油達2.9 t(圖4)。

3.2 計算自然電位重疊法

計算自然電位(SP′)曲線重疊法也是確定儲層是否含油的方法之一。根據公式SP′=Klg(Rxo/Rt)(無Rt和Rxo的井，用RILD代替Rt，RLLB代替Rxo)，其中K為自然電位系數(K值可以通過測井原理及研究區溫度資料得出)，以此來計算出相應的自然電位值[13]。采用曲線重疊法的原則是將計算自然電位曲線(SP′)與實測自然電位曲線(SP)進行重疊。一般來說，當儲層為水層或者含油水層時，SP′和SP兩者的曲線是基本重合的；而當儲層為含油層時，SP′和SP之間就會存在一定的幅度差，含油性越好，幅度差越大。所以，通過SP′和SP之間的疊合關系，就可以更直觀地區別開油層和水層了。 樊川區Z井于2014年5月4日壓裂投產，射孔段為1 691.65～1 695.65 m，油層厚度1.9 m，投產初周平均每天產油2.21 t，含水56.1%。從投產情況來看，說明該方法有效(圖5)。

圖3 研究區長61層不同參數之間交會圖

圖4 樊川區Y井綜合測井解釋圖

圖5 樊川區Z井計算自然電位和自然電位曲線重疊圖

4 結論

(1)低阻油層的成因是受多方面因素控制和影響的，樊川區長61低阻油層的成因主要是因為孔隙結構復雜而導致的束縛水飽和度高、地層水高礦化度和黏土礦物附加導電性造成的。

(2)交會圖法可以有效、直觀地劃分油水層，而計算自然電位重疊法則可以快速顯示其含油性。

(3)根據交會圖法和計算自然電位重疊法對研究區的油井進行了二次解釋，在長61油層發現了初次解釋漏掉的低阻油層，為本區增產做出了貢獻。

[1] Chu Weichun，Steckhan J. A practical approach to determine low-resistivity pay in clastic reservoirs[R].SPE 147360，2011：1-8.

[2] 陳娣，杜偉.姬塬地區低電阻率油層定量解釋方法研究[J].石油地質與工程，2009，23(1):43-45.

[3] 淡申磊，張君.雙河油田低阻油層識別方法[J].石油地質與工程，2009，25(3):42-43，46.

[4] 王建民.陜北志丹地區長6-長2油層組水退型三角洲沉積演化特征[J].石油勘探與開發，2008，35(2)：182-183. [5] 劉化清，袁劍英，李相博，等.鄂爾多斯盆地延長期湖盆演化及其成因分析[J].巖性油氣藏，2007，19(1)：52-56. [6] 曲春霞，楊秋蓮，劉登飛，等.長慶油田延長組特低滲透儲層物性影響因素分析[J].巖性油氣藏，2008，20(2)：43-46.

[7] Mogbolu P O. Identification and quantification of thinly bedded low resistivity pay in the Niger Delta[R].SPE 141133，2010：1-7.

[8] 高霞，謝慶賓.低電阻率油氣藏研究方法評述[J].內蒙古石油化工，2006，32(8)：144-146.

[9] 廖明光，唐洪，蘇崇華，等.W低阻油藏高不動水飽和度的成因及對低阻油層的影響[J].石油實驗地質，2010，32(4)：53-57.

[10] 王賽英，趙冠軍，張萍，等.低阻油層形成機理及測井識別方法研究[J].特種油氣藏，2010，17(4)：10-12.

[11] 程妮，李和，張錦峰，等.靖邊青陽岔油區低阻油層形成因素分析[J].特種油氣藏，2010，17(6)：60-61[12] 陶紅勝，劉紹光. 鄂爾多斯盆地中部吳倉堡地區長61低阻油層成因分析[J].非常規油氣，2014，1(2)：7-12.[13] 謝青，王建民.鄂爾多斯盆地志丹、安塞地區長6 低阻油層成因機理及識別方法[J].巖性油氣藏，2013，25(3)：106-111.

編輯：趙川喜

1673-8217(2017)01-0084-04

2016-09-05

李康，工程師，1983年生，2012年畢業于西安石油大學油氣田開發專業，現從事油氣田開發工作。

陜西省科技統籌創新項目“延長難采儲量有效動用開發技術研究”(2016KTCL01-12)。

TE112.23

A