針對低電阻率油層測井綜合識別方法的分析探討

邵偉峰

摘要：低阻油層，即油層的電阻增大率小于2，近年來，低阻油層作為老油田挖潛和新增儲量的目標之一倍受人們的關注。本文在前人的研究基礎上，從高含量束縛水、粘土附加導電、地層水礦化度、泥漿侵入和砂泥巖間互層等幾個方面闡述了低阻油層的成因機理，并分析了各種低阻油層測井識別方法的優勢和局限性，這些方法在不同類型的低阻油層的識別和評價中均取得了良好效果。

關鍵詞：低阻油層； 成因機理； 測井； 識別方法

1 引 言

低阻油層系同一油水系統內油層與純水層的電阻率之比小于2，即油層的電阻增大率小于2[1]。由于低阻油層的成因復雜，識別手段有限，加上測井方面的缺陷和測井解釋方法的不完善，在油田的勘探和開發初期往往被遺漏。近年來，低阻油層作為老油田挖潛和新增儲量的目標之一倍受人們的關注[2]。因此，國內外許多巖石物理學家對低阻油層的成因進行了研究，本文系統總結了前人的研究成果，對低阻油層的成因機理以及用測井資料識別低阻油水層的方法進行了系統的研究和分析。

2 低阻油層的分類及成因分析

受地質沉積環境和鉆井工程的影響，形成了多種類型的低阻油氣層，可以分為兩類：一類為原狀地層的電阻率本來就低的油層，受地質條件（內在因素）影響而形成，可稱為原始低阻油層；另一類是原狀地層的電阻率本來就高，由于受外在因素，如泥漿侵入、層厚、上下圍巖及測井系列等影響而形成，可稱為次致低阻油層。

2.1 內在因素形成的原始低阻油層

2.1.1 束縛水含量高造成的低阻油氣層

束縛水飽和度的增高主要有以下三個原因：①由于巖性變細，使粘土顆粒比表面增大，引起束縛水含量增大；②充填于孔隙之中的泥質含量使孔隙吼道變小，微孔隙增多，引起束縛水含量增高；③粘土礦物內部存在大量的微孔隙，這些微孔隙也使得束縛水增高。

2.1.2 粘土附加導電形成的低阻油氣層

蒙脫石、伊—蒙混層和伊利石等粘土礦物由于其本身的不飽和電性（帶負電）特點，粘土顆粒表面具有的負電荷會吸附巖石孔隙空間地層內水溶液中的金屬陽離子以保持其電性平衡。這些被吸附的陽離子（又稱平衡陽離子）在外加電場的作用下，會在粘土顆粒表面交換位置而產生除孔隙自由水離子導電以外的附加導電作用。當平衡陽離子的數量——即巖石的陽離子交換量較大時，其附加導電作用非常明顯，可以造成油層電阻率降低，甚至形成低阻油層。

2.1.3 油、水層地層水礦化度不同導致的低阻油氣層

地層孔隙中地層水的性質、含量以及巖石性質決定了其電阻率的高低。在儲層巖性和物性相似的前提下，含油氣儲層地層水礦化度與水層礦化度基本一致時，必然是油氣層電阻率高于水層，差異一般在3～5倍之間，這是常規測井解釋最重要的基本概念。當油氣層不動水礦化度明顯高于水層水礦化度時，油氣層與水層的電阻率差異就會減小，甚至會出現水層電阻率高于油氣層的情況。

盡管導致儲層間地層水性質不一致的成因有待進一步深入研究，目前普遍認為存在三方面的影響因素：一是沉積方面的原因，河流相沉積巖性粗細變化大，在成巖過程中泥質重、巖性細的儲層保留了較高礦化度的水；二是在細巖性儲層，油氣運聚過程中驅走了大孔喉的自由水，而在微、小孔喉中保留了較高礦化度的不動水；三是頻繁的構造運動使完整、封閉的圈閉遭到破壞，油藏中的邊底水或成巖過程中巖石礦物濾失的水再次向儲層中運移，甚至地表水也可以通過開啟的斷層滲入地下原生儲層，使儲層流體性質發生變化。

2.2 外在因素形成的低阻油層

2.2.1 泥漿侵入導致的低阻油層

鉆井過程中，鉆井液對滲透性地層的侵入是不可避免的，這種影響會導致油氣層評價困難。實驗研究結果表明，鉆井液的侵入主要以驅替、混合與擴散三種方式進行。鉆井過程中鉆井液侵入深度取決于泥餅滲透率、地層孔隙度等多種因素，國內外的實驗與理論研究的基本結論是：①侵入深度與泥餅滲透率具有正相關關系；②侵入深度與侵入壓差具有正相關關系；壓差越大，鉆井液濾失量越大，侵入越深；③鉆井液侵入地層深度與地層物性的關系復雜，主要原因在于泥餅滲透率；④與地層滲透率的配置影響較大。

2.2.2 砂泥巖間互層導致的低阻油氣層

層狀泥質是泥質在儲層中存在的一種形式，泥質以層狀形式分布在砂巖中。隨其厚度增加，可以由層狀泥質逐漸演變為泥質夾層，乃至形成砂泥巖間互型儲層。對于這類儲層，單砂層電阻率實際上并不低；但由于受到電測井儀器分辨率的限制，電阻率實際測量結果必然受到低阻圍巖的影響，而明顯降低。導致油水層電阻率差異急劇減少，與由其他因素導致的低阻并無明顯差異。

3 低阻儲層油水層的測井識別研究

3.1 利用常規測井資料識別低阻儲層

3.1.1 “無侵線法”流體識別技術

在一定的淡水鉆井液條件下，致密層、純泥巖層不受鉆井液侵入的影響，而油層則表現為減阻侵入，水層表現為增阻侵入。用短電極讀出的視電阻率代表侵入帶電阻率（橫坐標），用長電極讀出的視電阻率代表真電阻率（縱坐標），做二者的交會圖版，致密層、純泥巖層的點落在45°線上（理論值），這條直線即無侵線。無侵線上的侵入帶電阻率與真電阻率相等；無侵線右下側為增阻侵入區，反映水層；左上側為減阻侵入區，反映油層。據此可以識別儲集層流體性質。

由于0.5m電位電阻率曲線和感應電阻率曲線受厚度和圍巖的影響小，對于薄層（厚0.5～2m）還可互為補償，因此一般選用這兩條曲線建立交會圖版，判斷油水層的侵入性質（尤其是低電阻率油層）。具體制作過程為：以0.5m電位電阻率為橫坐標，以深感應電阻率為縱坐標，讀取致密層、純泥巖層（無侵點）的深感應電阻率和0.5m電位電阻率，作二者的交會圖版，得到無侵線。油層的0.5m電位電阻率值小于深感應電阻率值，讀出的點落在無侵線上方，水層的0.5m電位電阻率值大于深感應電阻率值，讀出的點落在無侵線下方。

由于該方法利用的是鉆井液侵入特性，應注意其應用條件：淡水鉆井液，且鉆井液電阻率與地層水電阻率差異要適當，差異太小致使水層的增阻侵入不明顯，差異太大致使油層表現為增阻侵入；其次，鉆井液侵入不能太深，否則會影響原狀地層的電性響應。另外，應用該方法時，要充分考慮地質綜合研究，對油藏特性有深入認識，對不同井、不同儲集層要分別處理[3]。

3.1.2 曲線形態量化識別技術

實際生產中，識別特殊層的最好方法莫過于根據曲線形態判斷儲層，下面介紹兩種曲線形態量化識別低阻油水層的方法。

（1）飽滿系數法（RAD）

根據二次函數理論，函數y=ax2+bx+c的圖像是一個拋物線，拋物線的開口方向是由二次項系數a的符號決定的，a<0時開口向上，a>0時開口向下。開口的大小是由|a|的大小決定的，|a|越大，開口越小，拋物線越飽滿；|a|越小，開口越大，拋物線越平緩，將RAD=a稱為飽滿系數。

通過對測井曲線電性特征的分析認為，|a|越大，電阻率曲線越飽滿，儲層越有可能是油層，反之越有可能為水層。利用測井曲線進行儲層劃分后，對于每個儲層進行切比雪夫曲線擬合得到飽滿系數RAD，利用RAD的符號和大小可以判別油水層。

（2）橢圓度法（RAT）

橢圓方程的一般表示形式為x2/a2+y2/b2=1，2a為橢圓長軸（橫軸）之長，2b為橢圓短軸（縱軸）之長。令RAT=2a /2b=a /b，稱之為橢圓度。RAT>1時，橫軸大于縱軸，橢圓在橫向上越扁；RAT<1時，橫軸小于縱軸，橢圓在縱向上越扁。通過將自然電位曲線與電阻率曲線刻度后重疊發現，在滲透層二者可以構成一個近似的橢圓形，分析橢圓的形態發現：一般情況下RAT越大，儲層越有可能是油層；RAT越小則更可能為水層。利用RAT的大小也可以判斷油水層。用曲線形態量化識別技術識別低阻油層，需要注意：這是一個經驗性的方法，首先需要對實際地區低阻油層的測井響應特征進行分析，只有從大量的測井曲線形態分析中，發現水層和油層有不同的響應特征，才可用曲線形態定量技術來識別低阻油層。

3.1.3束縛水飽和度一含水飽和度交會圖分析法

由油、氣、水兩相或三相流體在地層孔隙中的滲流理論，地層含水飽和度SW和地層束縛水飽和度Swi，可用來判別地層產油或產水。

l）當SW=Swi，地層只產油，即為油層。實際應用中，SW與Swi相近；對厚度大、含油飽和度高的油氣層，往往會出現SW

2）當SW> Swi明顯時，地層只產水，即為水層。

4 結 語

（1）低阻儲層形成的內在因素有微孔發育引起的高束縛水含量、粘土附加導電、油水層地層水礦化度高。在研究低阻儲層的成因機理時，通過巖石物理實驗，一些儲層可能同時存在幾方面的成因機理，這時在對儲層定量評價時，應抓住主要的成因機理。

（2）泥漿侵入的機理研究是低阻油層成因機理研究的一個很重要的部分，目前國內對雙側向/雙感應的泥漿侵入的測井響應特征進行了數值模擬，并反演出沖洗帶電阻率、地層真電阻率。但目前國內對陣列感應泥漿侵入的測井響應特征數值模擬有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 黃質昌，黃新平，冷洪濤，等.東營凹陷DX176塊低電阻率油層評價技術[J].測井技術，2010，34（5）：457-461.

[2] 張曉明，王曉紅，鄭秀臣，等.鐵邊城地區深層低電阻率油層成因及測井識別技術[J].測井技術，2010，34（4）：360-364.

[3] 中國石油勘探與生產分公司.低阻油氣藏測井評價技術及應用[M].北京：石油工業出版社，2009.