K油田白垩系低阻油层成因及识别方法研究

王兆峰 （中国石油集团东方地球物理公司研究院，河北 涿州 072751）

刘媛 （中国石油集团东方地球物理公司研究院 ）中国石油集团东方地球物理公司博士后科研工作站，河北 涿州 072751

杨智刚 （中国石油哈萨克斯坦公司PK项目PKKR公司，哈萨克斯坦克 克孜罗奥达 120001）

李永新 （中国石油集团东方地球物理公司研究院，河北 涿州 072751）

张宁俊 （西澳大学，澳大利亚 珀斯 6009）

低阻油层的成因复杂、类型多样，可形成于储层沉积、油气成藏、成岩作用和裸眼钻探等不同过程中［1］。随着油田勘探开发的深入、各学科的紧密结合、对油气层认识的加深，低阻油层越来越得到关注，例如塔里木、准噶尔、冀东、大港、辽河等油田近年来发现了众多低阻油层［2～5］。低阻油层的发现加深了人们对储层的认识，成为中浅层隐蔽油藏的重要勘探领域，也是老井复查的主要目标。K油田位于哈萨克斯坦南图尔盖盆地，白垩系共有11口井钻遇低阻油层，单井平均日产油可达25.9m3，约占油田总产量的42.3%，可见低阻油层具有重要的研究意义 （图1）。笔者综合地震、测井、岩心及动态生产资料，从构造、沉积、储层特征等方面出发，系统地对K油田白垩系低阻油层进行成因分析、测井评价，从而发现潜在储量以实现对低阻油层的有利区域预测。

图1 K45井白垩系综合柱状图

1 低阻油层成因分析

1.1 构造幅度

油气在圈闭内运移及聚集的进程是毛细管压力与油水密度差影响油柱重力的平衡过程［6］。对于低幅度构造油藏，储层厚度薄，油柱高度小，油水分异作用弱，导致油层电阻率低，形成低阻油藏。

K油田白垩系油藏沉积时期，盆地以整体拗陷沉降为标志。构造幅度平缓，断裂不发育，形成受构造和岩性双重因素控制的带边水的岩性－构造油气藏，油藏高度为36m。笔者分析K油田白垩系MⅡ油层水下分流河道微相的油柱高度与油层电阻率间的关系知，沉积环境相同、物性相似条件下，随着油层距离自由水面的高度差越大，即油柱高度越大，毛细管压力越大，相应的含油饱和度增大，油层电阻率增大 （图2）。

图2 油层电阻率与油柱高度间的关系

1.2 沉积环境

K油田白垩系沉积环境为弱水动力的低能沉积环境，沉积相类型以三角洲前缘亚相为主，水下分流河道、河口坝、席状砂等微相较为发育，沉积物以正韵律为主。储层岩性细，以细砂岩、粉砂岩为主，岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主。颗粒磨圆度以次棱－次圆状为主，其次为棱角－次圆状；分选以中等为主，少数为中等－差；储层胶结程度为疏松－中等，颗粒接触方式以点接触和线接触为主，胶结类型以孔隙式胶结为主；杂基体积分数在15%～24%之间，以泥质为主，其次为白云母与黑云母 （图3）。砂岩颗粒细，泥质含量高，吸附地层水的能力强，储层束缚水饱和度变高，油层电阻率降低。

图3 K油田白垩系铸体薄片

1.3 储层特征

1.3.1 孔隙结构及物性特征

K油田储层孔隙类型以原生粒间孔、粒间溶孔及粒内溶孔为主，偶见少量微裂缝，孔喉半径偏小，弯曲度大，孔隙连通性差 （图3）。储层孔隙度在13.0%～32.0%之间，平均值为21.6%；渗透率在0.01～5000mD之间，中值为73.8mD，属于中孔、中低渗储层 （图4、5）。储层物性差，孔隙结构复杂，易导致束缚水饱和度增高，使油层电阻率降低［7］。

1.3.2 黏土矿物类型

X－衍射分析资料表明，储层中黏土矿物含量高，可高达30%，黏土矿物类型以高岭石和伊利石为主，其次为伊－蒙混层，其质量分数分别为47%、36%与17% （图6）。

储层中黏土矿物类型及其产状使岩石孔隙结构复杂化，微孔隙与渗流孔隙并存，形成十分发育的束缚水网络，导致束缚水饱和度增大，从而减小油层与水层的电性差异形成低阻油层 （图7）。另外，黏土矿物的附加导电能力也会对油层电阻率造成较大影响。

综合上述分析，K油田白垩系低阻油藏的影响因素包括以下3个方面：①油藏构造幅度低；②形成于低能沉积环境；③储层岩性细，泥质含量高，孔隙结构复杂。上述因素均导致束缚水饱和度增大，油层电阻率降低，形成高不动水型低阻油层。

图4 白垩系储层孔隙频率分布直方图

图5 白垩系储层渗透率频率分布直方图

图6 白垩系低阻油层黏土矿物类型分布

图7 黏土矿物质量分数与束缚水饱和度的关系

2 低阻油层识别方法

笔者针对低阻油层的成因类型——高不动水型，优选双水模型对含油饱和度进行定量评价。而且，针对低阻油层的电阻率、饱和度差别较大，不能采用同一饱和度或电阻率数值来区分油、水层，提出了分段确定电阻率下限方法，同时结合电阻率比值法进一步确定油层下限。

2.1 双水模型

双水模型是在双电层理论基础上发展起来的［8］。该模型假设泥质砂岩中存在两类孔隙流体：一类是微孔隙中的束缚水，另一类是渗透孔隙中的可动水和油气，两部分流体构成了岩石的并联导电通道；同时，微孔隙中束缚水电阻率与纯油层或邻近泥岩的地层水电阻率具有良好的一致性。含水饱和度计算公式即：

式中：σt、σw、σwi分别为地层、地层水、束缚水的电导率，mS/m；a为与岩石有关的比例系数，1；φ为孔隙度，%；m为胶结指数，1；n为饱和度指数，1；Sw、Swi分别为含水饱和度及束缚水饱和度，%。

2.2 分段确定电阻率下限法

根据前文分析，同一油藏内部，在储层性质相似的条件下，由于油水分异作用的影响，含油饱和度在纵向剖面上由下而上逐渐增高，油层电阻率随着距自由水面高度的增大而增大 （图2）。油层电阻率（ρt）与其距自由水面高度（H）之间的回归式，即：由此可见，对于低幅度构造导致的低阻油气藏而言，同一油藏内部不能笼统采用同一个电阻率下限值，需根据其变化规律，分段确定下限图版，对油层进行识别 （图8）。例如，K油田白垩系低阻油层，油层距自由水面高度差在0～7m范围内，油层电阻率下限值为1.6Ω·m；7～12m范围内，电阻率下限

值为2.2Ω·m；12m以上，电阻率下限值为2.6Ω·m。

同理，对于该类型低阻油气藏，在储层性质相似的条件下，根据电阻率变化规律，计算得到任一深度点所对应的油层电阻率下限值，从而对油层进行快速识别 （图9）。假设自由水面以上h处的油层电阻率下限值为ρh，根据式（2）可求得自由水面以上x处的油层电阻率下限值为ρx，即：

图8 据油层位置确定油层电阻率下限值

图9 油层电阻率下限变化规律

2.3 电阻率比值法

由于K油田储层的岩性、物性及地层水电阻率相差不大，所以笔者采用电阻率比值法确定油层下限值。当储层电阻增大率 （储层电阻率与标准水层电阻率比值）大于2时，该储层为油层 （图10）。

3 低阻油层分布规律

通过上述分析，K油田白垩系低阻油层的分布主要受构造幅度和沉积环境双重因素控制。以MⅡ－3层为例，该层共有6口井钻遇低阻油层。从纵向分布特征来看，低阻油层主要位于构造幅度低、正韵律沉积层上部较细的层段；从平面分布特征来看，低阻油层主要分布于沉积水体能量较弱的三角洲前缘亚相水下分流河道末端或席状砂 （图11）。低阻油层的储层物性相对较差，有效厚度相对较薄。

4 应用效果

在测井定量识别评价的基础上，完成K油田老井复查工作，提出了以下有效增产措施：① 建议补层18段，累计射孔厚度为46m，预计增产505m3/d，射孔符合率在90%以上；② 建议井位部署6口井，预计增产150m3/d，均达到良好效果。

图10 白垩系油层下限图版

图11 K油田白垩系MⅡ－3层低阻油层分布规律

5 结 论

1）综合地震、测井、岩心及试油试采成果，K油田白垩系低阻油层成因类型为高不动水型，主要受构造幅度低、沉积水动力弱、黏土矿物含量高等因素影响。

2）针对低阻油层的电阻率、饱和度差别较大，提出了分段确定电阻率下限的方法，同时结合电阻率比值法进一步确定油层下限。

3）K油田白垩系低阻油层主要分布于构造位置低、沉积水动力弱的三角洲前缘亚相水下分流河道末端和席状砂。

［1］中国石油勘探与生产公司 .低阻油气藏测井识别评价方法与技术 ［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［2］赵军，宋帆 .塔里木盆地低电阻率油层成因分析与评价 ［J］.石油勘探与开发，2004，31（6）：69～71.

［3］鲁国明 .东营凹陷深层砂砾岩岩性测井综合识别技术 ［J］.测井技术，2010，34（2）：168～171.

［4］周凤鸣，司兆伟，马越蛟，等 .南堡凹陷低电阻率油气层综合识别方法 ［J］.石油勘探与开发，2008，35（6）：680～684.

［5］赵虹，党犇，姚泾利，等 .鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组长2低阻油层成因机理 ［J］.石油实验地质，2009，31（6）：588～592.

［6］欧阳健，毛志强，修立军，等 .测井低对比度油层成因机理与评价方法 ［M］.北京：石油工业出版社，2009.

［7］张龙海，周灿灿，刘国强，等 .孔隙结构对低孔低渗储集层电性及测井解释评价的影响 ［J］.石油勘探与开发，2006，33（6）：671～676.

［8］Clavier C G，Dumanior J.The theoretical and experimental bases for the“Dual Water”model for the interpretation of shaly sands［J］.SPE6859，1977 .

［编辑］ 龙 舟