鄂爾多斯盆地演武油田延9段油藏低阻成因分析

劉之的 ，劉一倉(cāng) ，王聯(lián)國(guó) ，胡克來(lái) ，吳澤民 ，康永梅

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.西安石油大學(xué)陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第十一采油廠，甘肅 慶陽(yáng) 745000）

勘探實(shí)踐表明［1］，低阻油藏儲(chǔ)層受制于沉積成巖和構(gòu)造環(huán)境，形成機(jī)理復(fù)雜。國(guó)內(nèi)相當(dāng)一部分油田的低阻油藏成因?yàn)槭艿头葮?gòu)造影響［2］，油水分異作用較差。然而，研究區(qū)構(gòu)造影響較弱，生產(chǎn)證實(shí)構(gòu)造對(duì)低阻油藏的作用也較弱。分析認(rèn)為：儲(chǔ)層巖性及其泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)均對(duì)束縛水飽和度產(chǎn)生重要影響，是引起低阻的重要因素；儲(chǔ)層中的微孔隙往往攜帶不可動(dòng)地層水，等于增加了導(dǎo)電通路，使儲(chǔ)層的電阻率降低；儲(chǔ)層的導(dǎo)電性很大程度上還依賴于地層水量及地層水礦化度；同時(shí)，由于研究區(qū)地層壓力較低，鉆進(jìn)過(guò)程中侵入地層的鉆井液亦會(huì)影響儲(chǔ)層的電阻率。此外，儲(chǔ)層的礦物成分也是造成低阻的原因之一。

近年來(lái)，隨著演武油田侏羅系油藏勘探開(kāi)發(fā)的深入，不斷有低阻油藏被發(fā)現(xiàn)。低阻油藏的油層電阻率大多在10 Ω·m以下；同一層位不同油藏最低出油電阻率范圍變化較大；油層電阻率與水層非常接近，低阻油藏成因不明朗。為此，本文結(jié)合前人研究成果，系統(tǒng)分析了地層水礦化度、束縛水飽和度、礦物成分及鉆井液侵入等低阻油藏成因，查明了研究區(qū)低阻油藏的主控因素，以期為油藏測(cè)井識(shí)別提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

演武油田侏羅系延9段構(gòu)造形態(tài)呈東西高、南北低，局部發(fā)育近東西向的低幅鼻狀，斷層不發(fā)育（見(jiàn)圖1）。研究區(qū)延9段廣泛發(fā)育分流河道、分流間洼地微相，河道側(cè)緣也較為發(fā)育。延9段儲(chǔ)層孔隙度在1.42%～19.39%，平均孔隙度為13.20%；滲透率在0.10×10-3～496.60×10-3μm2，平均滲透率為 10.59×10-3μm2。 該段儲(chǔ)層為中孔隙度、中—高滲透率儲(chǔ)層。

圖1 研究區(qū)延9段地層頂面構(gòu)造

延9段油藏屬構(gòu)造-巖性油藏。構(gòu)造上傾方向依賴砂體邊部的致密砂巖或者泥巖對(duì)油氣形成巖性遮擋，下傾方向一般具有邊底水。驅(qū)動(dòng)類型為彈性水驅(qū)。油藏平均埋深為1 867～2 193 m。古地貌對(duì)成藏控制作用明顯，演武支河谷兩側(cè)高地區(qū)域，多重因素控制成藏，延9段及以上小規(guī)模塊狀構(gòu)造-巖性油藏廣泛發(fā)育，邊底水活躍。沿河道展布方向，砂體連通性好；橫切河道方向，鼻隆構(gòu)造排狀發(fā)育。主砂體帶與鼻隆構(gòu)造相匹配，形成了良好的聚油圈閉，頂部及側(cè)向相變泥巖提供了封閉條件，油藏呈平面“串珠狀”富集、分布。

2 油藏低阻成因分析

2.1 地層水礦化度

碎屑巖儲(chǔ)層以離子導(dǎo)電為主，孔隙中地層水的離子質(zhì)量濃度嚴(yán)重影響著儲(chǔ)層的電阻率［3-4］。對(duì)相同巖性、相同潤(rùn)濕性、物性相近的儲(chǔ)層，地層水礦化度越高，則儲(chǔ)層導(dǎo)電性越好，電阻率越低。盡管油的導(dǎo)電性遠(yuǎn)低于水，但當(dāng)油層中水的礦化度遠(yuǎn)高于水層中水的礦化度時(shí)，油層與水層的電阻率差異也很小，甚至出現(xiàn)油層電阻率比水層低的情況，造成對(duì)該類油層識(shí)別率較低。

研究區(qū)延9段地層水總礦化度分布在17 567～130 266 mg/L，地層水礦化度均較大。圖2是延9段試油層段電阻率與等效礦化度的關(guān)系，可以看出延9段儲(chǔ)層的電阻率受地層水礦化度影響較大。

圖2 延9段試油層段電阻率與等效礦化度的關(guān)系

圖3（其中砂巖、泥巖、煤色塊分別對(duì)應(yīng)該深度該巖性的體積分?jǐn)?shù)，標(biāo)值、單位與孔隙度相同。下同）為演13-30井延9段低阻油水層測(cè)井曲線。該井1902～1 910 m試油日產(chǎn)油3 t，日產(chǎn)水10 m3，地層水總礦化度為83 816 mg/L。分析發(fā)現(xiàn)，延9段儲(chǔ)層的導(dǎo)電性受地層水礦化度的影響較大，呈現(xiàn)出典型的高地層水礦化度儲(chǔ)層電阻率小、低地層水礦化度儲(chǔ)層電阻率高的特征。

圖3 演13-30井低阻油水層測(cè)井曲線

延9段儲(chǔ)層地層水礦化度普遍較高，尤其西北部井區(qū)。平面上，延9段儲(chǔ)層演121—演136—鎮(zhèn)178井區(qū)和演3—木155—演245—演196井區(qū)地層水礦化度高。換言之，地層水礦化度高的井區(qū)，易發(fā)育低阻油藏。

2.2 束縛水飽和度

2.2.1 巖性細(xì)

礦物顆粒粒度直接關(guān)系到地層水是否可動(dòng)。一般情況下，礦物顆粒粒度越小，巖石的比表面積越大，流體的滲流能力越差，地層水越難以自由流動(dòng)，即束縛水飽和度越高［5-7］。此外，礦物顆粒粒度越小，則儲(chǔ)層的巖性越趨近于黏土礦物。由于黏土礦物易于在顆粒表面吸附大量地層水，故礦物顆粒粒度小的儲(chǔ)層往往具有較高束縛水飽和度。統(tǒng)計(jì)分析表明，研究區(qū)巖石束縛水飽和度與顆粒粒度中值間存在良好指數(shù)關(guān)系（見(jiàn)圖4）。

圖4 礦物束縛水飽和度與粒度中值的關(guān)系

2.2.2 泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)高

由于泥質(zhì)顆粒微小，且具有較大的比表面積，尤其黏土礦物成分為蒙皂石、伊利石時(shí)［8-10］，易于在黏土顆粒表面吸附大量的地層水，進(jìn)而導(dǎo)致束縛水飽和度高；而綠泥石的比表面積相對(duì)較大，在儲(chǔ)層孔隙中多以孔橋形式存在，相比于蒙皂石，其束縛水飽和度較低。

分析化驗(yàn)表明，研究區(qū)延9段儲(chǔ)層的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)整體上偏低，僅個(gè)別儲(chǔ)層的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高。圖5為研究區(qū)延9段儲(chǔ)層的束縛水飽和度與泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。該圖表明，隨著泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的增大，儲(chǔ)層的束縛水飽和度增高。研究表明：研究區(qū)泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)對(duì)油層電阻率的影響較小；整體而言，目的層隨泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)增大，電阻率稍微有所降低，但降低趨勢(shì)不太明顯。

圖5 束縛水飽和度與泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系

2.2.3 孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜

已有研究表明［11］，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度對(duì)束縛水飽和度影響較大。受制于儲(chǔ)層平均孔喉半徑和流體的界面張力等因素影響，孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的儲(chǔ)層越易形成毛細(xì)管滯水［12］。

一般而言，巖石顆粒越細(xì)、泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)越大、儲(chǔ)層的孔喉半徑和毛細(xì)管半徑越小、孔喉彎曲度和毛細(xì)管壓力越大，則儲(chǔ)層束縛水飽和度往往越高。

圖6為束縛水飽和度和孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)的關(guān)系。由圖可以看出，隨著儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)變差（數(shù)值低），束縛水飽和度增高，且當(dāng)孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)小于1.7時(shí)，束縛水飽和度增高速度較快。壓汞分析化驗(yàn)表明，研究區(qū)延9段儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征總體表現(xiàn)為大中孔、中喉型，排驅(qū)壓力為0.05 MPa，喉道中值半徑為3.20 μm?！f(shuō)明研究區(qū)目的層孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)較好，對(duì)形成高束縛水飽和度影響較小。由此可知，復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)研究區(qū)低阻油藏影響不大。

圖6 束縛水飽和度與孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)的關(guān)系

研究區(qū)延9段儲(chǔ)層的束縛水飽和度相對(duì)較高。高束縛水飽和度易于形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，致使儲(chǔ)層的電阻率降低。因此，研究區(qū)束縛水飽和度是造成低阻油藏的另一個(gè)主因。然而，束縛水飽和度較地層水礦化度對(duì)低阻油藏的影響相對(duì)較小。

2.3 礦物成分

2.3.1 金屬礦物

研究區(qū)等離子體發(fā)射光譜分析化驗(yàn)結(jié)果表明，整體上，目的層金屬礦物體積分?jǐn)?shù)較低，可知金屬礦物對(duì)儲(chǔ)層低阻的影響較小。圖7為演63井延9段儲(chǔ)層的測(cè)井曲線。該井1 991.7 m層段金屬礦物體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，但該儲(chǔ)層的電阻率較高。這說(shuō)明，研究區(qū)目的層金屬礦物對(duì)油藏電阻率影響較小。

圖7 演63井延9段儲(chǔ)層測(cè)井曲線

2.3.2 黏土礦物

黏土礦物往往具有吸附性、離子交換性等特性，使其攜帶大量的束縛水，進(jìn)而大大改善了儲(chǔ)層的導(dǎo)電能力，黏土礦物體積分?jǐn)?shù)高的儲(chǔ)層因而多呈現(xiàn)低阻［13］。

研究區(qū)目的層黏土礦物體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較小，但黏土礦物中伊/蒙混層體積分?jǐn)?shù)較大（見(jiàn)表1），故部分儲(chǔ)層的電阻率仍會(huì)受到黏土礦物的影響。

表1 黏土礦物X衍射分析結(jié)果

圖8為演143井延9段的測(cè)井解釋結(jié)果。由圖可知，2129～2 134 m油層段，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較大，但該儲(chǔ)層的電阻率較高。因此，相較流體對(duì)儲(chǔ)層電阻率的貢獻(xiàn)，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高引起的高束縛水飽和度對(duì)儲(chǔ)層電阻率的影響微不足道。

圖8 演143井延9段儲(chǔ)層測(cè)井曲線

2.4 鉆井液侵入

無(wú)論是淡水鉆井液還是鹽水鉆井液，其導(dǎo)電性均好于油。對(duì)油層而言，鉆井液侵入均會(huì)引起儲(chǔ)層的電阻率降低，只是降低程度與鉆井液性能、侵入深度密切相關(guān)［14-16］。研究區(qū)地層水礦化度高，所有井均采用淡水鉆井液體系。淡水鉆井液的侵入，將水層的導(dǎo)電能力弱化，使其儲(chǔ)層電阻率增大；將油層的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，使其儲(chǔ)層的電阻率大幅降低。

圖9為演13井延9段鉆井液侵入后的測(cè)井曲線。該井使用淡水鉆井液，鉆井液電阻率為0.8 Ω·m。該儲(chǔ)層物性較好，受鉆井液侵入的影響較大——八側(cè)向和中感應(yīng)電阻率遠(yuǎn)大于深感應(yīng)電阻率，增阻侵入現(xiàn)象嚴(yán)重。這表明鉆井液侵入時(shí)間較長(zhǎng)，近井壁地層的可動(dòng)油、可動(dòng)水及束縛水均被低礦化度的鉆井液驅(qū)替；稍遠(yuǎn)地層可動(dòng)油和可動(dòng)水被驅(qū)替，而束縛水則幾乎沒(méi)被驅(qū)替。1 908～1 912 m儲(chǔ)層段鉆井液侵入非常嚴(yán)重，致使八側(cè)向電阻率大于中感應(yīng)電阻率、中感應(yīng)電阻率大于深感應(yīng)電阻率。該儲(chǔ)層試油初期產(chǎn)油量為4.68 t/d，產(chǎn)水量為0。然而，倘若不考慮侵入影響，該儲(chǔ)層將誤判為水層。

圖9 演13井延9段儲(chǔ)層鉆井液侵入后的測(cè)井曲線特征

3 結(jié)論

1）采用動(dòng)態(tài)刻度靜態(tài)方式，系統(tǒng)分析了演武油田延9段地層低阻油藏成因，認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)地層水高礦化度是導(dǎo)致油藏電阻率偏低的主要原因。

2）儲(chǔ)層礦物顆粒粒度小、泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高及孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度造成的高束縛水飽和度，是導(dǎo)致研究區(qū)低阻油藏的次要主控因素。礦物成分、鉆井液侵入對(duì)儲(chǔ)層導(dǎo)電性的影響相對(duì)較小。