安岳—合川地区低阻气层形成机理研究

耿燕飞，张春生，韩校锋，杨大超

（1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室；2.中国石化集团华北石油局测井公司）

安岳—合川地区低阻气层形成机理研究

耿燕飞1，张春生1，韩校锋2，杨大超2

（1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室；2.中国石化集团华北石油局测井公司）

安岳—合川地区储层属于低孔、低渗砂岩储层，其复杂的微孔隙系统以及较大的水膜厚度使其具有高束缚水饱和度，且高矿化度的地层水形成了异常发达的导电网络，形成低阻特征。文中结合储层的岩性、物性及水质等进行了相关计算和实验分析，探索了研究区低阻气层的成因。结果表明，导致研究区气层低阻的因素包括粒度大小、高矿化度地层水、高束缚水饱和度。

低阻特征；粒度；高矿化度地层水；高束缚水饱和度；安岳—合川地区

0 引言

安岳—合川地区位于川中古隆平缓构造带南部（图1），研究区范围西至安岳县，东到华蓥山，南达铜梁，北至武胜县，包括安岳、磨溪、潼南、龙女、合川等多个构造。安岳—合川地区自20世纪50年代开始钻井，截至目前，除磨溪构造以外，钻穿须家河组的井累计70余口。钻井显示较活跃，主要集中在须二段、须四段（其中，潼南、合川地区主要集中在须二段），其次是须六段，磨溪少数井在须五段也见显示。须家河组获得工业气井40余口，产层主要集中在须二段、须四段。

图1 安岳—合川地区构造位置Fig.1 The structural location of Anyue-Hechuan area

随着川中地区须家河组油气新区的相继发现，低阻油气层的勘探开发越来越受到广泛重视。安岳—合川地区须家河组储层就属该类储层，其电阻率总体呈中、低阻特征，给测井评价工作造成了一定的困难。开展安岳—合川地区低阻气层的评价和研究，对于提高油气产量很有意义。

1 低阻气层形成机理

低阻气层是指含有一定商业价值的烃类流体，但测井电阻率值较低的产气层[1］。对于低阻气层没有严格统一的定义，总的来说是根据2种方法来定义低阻气层：一是根据电阻率增大指数IR；二是根据气层的绝对电阻率值。低电阻率油气层的成因类型较多且复杂，因此识别的难度较大。前人研究表明[2-13］，低阻油气层的形成主要受岩石学性质、物性、结构与构造、水质、含油气性、圈闭类型、泥浆性能及侵入特征等影响。笔者主要从储层的物性、岩性、水质等方面入手探索研究区低阻气层成因。

研究区的低阻气层分为以下几种：

（1） 电阻率大于 10 Ω·m 且低于 30 Ω·m 的气层。气层上、下非储层段电阻率一般为50～100Ω·m，气层的电阻率为10～20 Ω·m，个别地方略大于20 Ω·m，不产水。在所研究的井中，除M5井须四段和TN7井、TN8井、TN9井之外，其余的纯油气井基本都属于此类型。

（2）电阻率低于10 Ω·m的气层。电阻率值的高低与水层特征相似，难以识别气、水性质，这也是此次研究的难点。M5井须四段和TN7井、NT8井、TN9井须二段属于此类型。

（3）电阻率低于10 Ω·m的气水层。气水层的上、下非储层段的电阻率一般为50～100 Ω·m，气水层的电阻率为10 Ω·m以下，与纯水层特征相近。在所研究的井中，M7井、TN2井、TN3井属于此类型。

1.1 高矿化度地层水

地层水的矿化度越高，地层传导电流的能力就越强，其电阻率就越低[14-16］。安岳—合川地区的地层水电阻率为 0.007 9～0.028 6 Ω·m，平均电阻率为0.012 1 Ω·m。 根据该区的经验公式（式（1））可计算出地层水矿化度。

式中：p为地层水矿化度，mg/L；Rw为地层水电阻率，Ω·m；T0为地面温度，℃，该区取 16.8；G 为地温梯度，℃/hm，该区取2.2；D为储层中部深度，m，该区取2 125.42。

计算结果表明，该区地层水具有高矿化度特征，平均为 16.31×104mg/L，最高可达 24.97×104mg/L。地层水矿化度的增大对储层电阻率的减小有着必然影响（表1）。潼南、磨溪地区的须二段、部分须四段和部分须六段，虽然矿化度较高，但试油结果都有明显的油气显示，可作为油气开发的重点层位。

表1 潼南、磨溪地区须家河组地层水电阻率与矿化度分析Table 1 The formation water resistivity and salinity analysis of Xujiahe Formation in Tongnan and Moxi area

1.2 高束缚水饱和度

1963年，前苏联学者基寥金提出了边界层的概念。在水、固相体系中存在一种表面现象，即当一层水直接紧贴在固相表面上时，其性质与液相水的性质显著不同，此种水称为水膜水。储层中的流体包括气、水等，水在与储层固相（岩石颗粒）接触时可能形成水膜，水膜的存在可降低孔喉半径，并通过润湿性来影响地层流体的渗流。

研究区的平均水膜厚度为0.077 8 μm，较大的水膜厚度会导致较高的束缚水饱和度。经岩心分析，合川、潼南4口纯产油气井产层段的含水饱和度为 54.04%～72.13%，平均值为 63.78%（表 2）；纯产油气层残余汞饱和度为52.76%～63.53%，平均值为59.60%（表3）。据H4井岩心气、水相渗实验分析（图2），储层束缚水饱和度为34.2%～65.3%，平均值为54.3%。

由地层水矿化度分析、水膜厚度分析、岩心分析、残余汞饱和度分析和相渗分析可知，研究区地层水矿化度较高且束缚水饱和度也较高，两者共同作用就大大加强了岩层的导电性，岩层内就会形成四通八达的导电网络，这会导致油气层呈现低阻特征[17-19］。潼南、合川地区须二段和部分须四段均呈现低阻特征，试油结果都有产气显示，可作为产层。

表2 纯油气层段平均含水饱和度Table 2 The average water saturation in clean oil/gas zone

表3 潼南、合川地区须二段残余汞饱和度统计表Table 3 The remaining Hg saturation of the second member of Xujiahe Formation in Tongnan and Hechuan area

图2 H4井须二段2 119.82 m气、水相渗曲线Fig.2 The relative permeability curves of gas and water of the second member of Xujiahe Formation in H4 well

1.3 粒度

岩性影响主要指岩石类型、粒度、胶结物类型和含量及骨架中含有的导电矿物，它们均影响地层的导电性。研究区低阻油气层主要受岩性粒度的影响，H4井的细砂平均百分含量为55%以上（表4）。

表4 H4井粒度分析Table 4 Grain size analysis of H4 well

一般情况下，细砂含量多时，岩石比表面积增大，吸附在表面的束缚水就多；颗粒越小，小孔隙和小喉道就越发育，束缚水含量就越高。图3和图4分别是H4井、H1井粒度参数与含水饱和度交会图。细砂含量和含水饱和度呈正相关关系，而粒度中值与含水饱和度呈负相关关系，这与储层低孔、低渗的特征是一致的，微孔隙使地层束缚水饱和度增高，从而导致地层电阻率降低。

图3 H4井须二段细砂含量与含水饱和度关系Fig.3 Relationship between fine sand content and water saturation of the second member of Xujiahe Formation in H4 well

2 测井解释

由于研究区气层电阻率较低（＜30 Ω·m），运用一般的电性区分气、水层有困难，因此采用了5种方法对储层流体性质进行判别，即双侧向测井识别法、深侧向（深感应）电阻率绝对值识别法、声波-电阻率交会法、孔隙度-含水饱和度交会法、声波-中子孔隙度分析法。其中，孔隙度-含水饱和度交会法能较好地识别气层和气、水层。

孔隙度-含水饱和度交会法是在判别储层是否含有可动水的基础上提出来的。孔隙度与束缚水饱和度之乘积为一个只与岩石孔隙结构有关的常数，气层的点呈双曲线状，水层的点散乱分布，此方法能够有效划分气层、水层和气水同层[20］。图5为H5井孔隙度与含水饱和度交会图，交会点呈近双曲线分布，说明储层只含束缚水，不含可动水，储层为气层。测试结果表明，该储层段日产气1.2×104m3，该结果与孔隙度-含水饱和度交会法判别结果一致。

3 结论

（1）安岳—合川地区的低电阻率储层类型为具有高矿化度、高束缚水饱和度的低电阻率储层。

（2）高矿化度地层水是引起低阻的首要因素，由经验公式计算出该地区具有较高的地层水矿化度，其值越高，电阻率值就越低；高束缚水饱和度和岩石粒度是引起低阻的次要因素，水膜厚度越大，细砂含量越高，束缚水饱和度就越高，储层低阻特征就越显著。测试结果表明：2种因素引起的低阻储层均可作为产层（潼南、磨溪和合川的须家河组须二段和须四段）。

（3）孔隙度-含水饱和度交会法能够较好地识别气层和气、水层，采用此方法在研究区进行的流体判别结果与测试结果基本吻合，因此在裂缝发育程度不高和孔隙度大小较稳定的区域均可采用此方法。

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Study on formation mechanism of low resistivity gas bearing reservoir in Anyue-Hechuan area

GENG Yan-fei1，ZHANG Chun-sheng1，HAN Xiao-feng2，YANG Da-chao2
（1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources， Ministry of Education， Yangtze University，Jingzhou 434023， China；2.Logging Company， Huabei Petroleum Administration Bureau，Sinopec， Xinxiang 453700， China）

Reservoir in Anyue-Hechuan area is characterized by low porosity and low permeability.The complex micropore system and largr water film density lead to its high bound water saturation,which makes lots of highly mineralized formation brines formed particularly developed conductive network,forming the low resistivity characteristics.The reservoir lithology combining with physical property and water quality are applied to conduct the related calculation and experimental analysis,and explore the contributingfactors oflowresistivitygas bearingreservoir in Anyue-Hechuan area.The result shows that the factors oflowresistivitygas bearingreservoir in Anyue-Hechuan area include grain grade size,highlymineralized formation brines and high bound water saturation.

lowresistivitycharacteristics； graingrade； highlymineralized formation brines； high bound water saturation；Anyue-Hechuan area

TE122.2

A

1673-8926（2011）03-0070-05

2010-11-17；

2011-01-14

耿燕飞，1982年生，女，长江大学在读硕士研究生，主要从事油藏描述方面的研究工作。地址：（434023）湖北省荆州市长江大学东校区地球科学学院10号楼张春生办公室。E-mail：gengyanfei_2007@126.com

涂晓燕）