复杂孔隙结构低阻成因及测井评价方法研究

付建伟，彭承文，李 庆



复杂孔隙结构低阻成因及测井评价方法研究

付建伟1，彭承文2，李 庆2

（1. 中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249； 2. 大庆油田有限责任公司 第八采油厂地质大队, 黑龙江 大庆 163514 ）

大庆八厂葡萄花油层广泛发育低阻油气藏，复杂孔隙结构是低阻油藏形成的主要原因之一。通过研究区低阻油层的岩石孔隙结构特征研究，结合试油资料，验证了本区复杂孔隙结构是造成低阻油层发育的主要原因之一。通过分析化验资料，利用研究区孔隙结构参数建立了储层分类标准，指出了低阻油层发育的储层类型；利用压汞和常规孔渗资料，建立了孔隙结构参数和储层品质指数的关系模型，形成了利用测井资料评价孔隙结构的方法和模型，为低阻油层有利区预测提供了技术保证。研究表明：该技术对于解决低阻油层的识别和评价具有重要的应用价值。

低阻油藏；复杂孔隙结构；测井评价；葡萄花油层

三肇凹陷位于松辽盆地中央坳陷区，是大庆长垣与朝长阶地之间的一个二级负向构造单元，是松辽盆地大庆地区主要生油凹陷之一，目前主要的开发层系是葡萄花油层。经过多年来的开发，区内葡萄花油层已基本动用，其储层发育情况、油水等流体分布规律得到了比较清晰的认识。目前剩余未动用及尚未探明的区块多位于凹陷低部位及几个油田交界部位，其主要特征为储层薄、物性差，储层的岩性和孔隙结构复杂变化大，区块内油水分布复杂，给测井流体识别带来困难，特别是在钻井过程中部分井层出现的低阻油层，油层的电阻率低于或接近邻近水层的电阻率，给油藏评价及开发方案部署带来了挑战，严重影响了新区增储上产步伐。因此开展低阻成因并建立相应的评价方法具有重要的意义。

1 复杂孔隙结构导致的低阻测井成因分析

低阻油层在我国广范发育[1-8]，低阻油层并非电阻率低，而是由于油层与水层的电阻率相接近，传统的识别方法无法识别油层和水层，也叫低对比度油层[9]。低阻的成因很多，以前的文献多有论述，其中复杂孔隙结构导致的低阻的一种类型。储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。其中孔隙大小决定着岩石的储集能力，是反应储层宏观储集能力的重要参数；而吼道的形状、大小则控制着岩石的储集和渗透能力，是反应储层微观渗流特征的重要参数。复杂孔隙结构是由组成岩石骨架的颗粒分布及其排列方式，以及粘土的充填方式决定的。与由于岩石细粒成分（粉砂）增多或粘土矿物充填富集，致使形成大量的微孔隙，促使束缚水增高；另外由于颗粒分选不均匀或由于成岩次生作用形成较大孔径的次生孔隙，从而造成有大量较小孔隙与少部分较大孔隙组成的双孔隙系统，当该砂岩含油时，微小孔隙越多、平均含水饱和度也越高，但种水属于不动水，试油结果为纯油层或油水同层，从而形成低阻油气层。

复杂孔隙结构储层形成的高不动水组分比较复杂，包括由于岩石亲水造成的岩石颗粒薄膜滞水和由于微小孔隙造成的毛管压力大引起的毛管束缚水，其中毛管束缚水起主导作用。毛管束缚水的多少取决于储层平均孔喉半径以及流体的表面张力，压汞表明平均孔喉半径与毛管排替压力密切相关，而孔喉半径的大小受岩石颗粒大小的控制。因此，岩石颗粒越细、平均孔喉半径越小、毛管排替压力越大，则储层中毛管束缚水越多，导致不动水饱和度增大。因此复杂孔隙结构储层岩石一般具有颗粒较细，泥质含量高，孔喉半径小、毛管半径小、弯曲度大等特点，从而因此该类储层较大的毛管排替压力，较高的不动水饱和度。低阻油气层的孔隙结构一般具有两个主要特征，一是微孔隙结构系统发育，这部分孔隙一般不具备渗透能力，包含大部分束缚水；二是具有渗透能力的孔隙系统，这部分孔隙半径大，但所占比重较小。发育的微孔隙使储层内形成了比较发达的不动水网络，引起较高的不动水饱和度，然而在开发中该部分水不具渗流能力，试油结果为油层。因此，微孔发育的油层，含油饱和度一般较低，从而导致油层的电阻率偏低，从而形成了低阻油层。

研究区目前发现的低阻油层井是以分选、磨圆程度中等的细粒长石、岩屑砂岩为主组成的砂岩储集体，其结构成熟度偏低，因此岩石骨架特性与粘土性质决定了油层具有孔隙结构复杂的特点。通过对研究区36口井282个样品数据中孔隙结构资料统计表明：研究区升平油田的最大连通孔喉半径和均值半径相比研究区其它油田普遍偏小。由于孔喉半径小，弯曲度大，毛细管排驱压力大，因此成藏过程中岩石滞留地层水的能力特别强，毛管中的地层水被驱替不充分而遗留在微小的孔喉中，导致油层不动水饱和度高，特别是当岩性颗粒越细，平均孔喉半径越小，就会造成不动水饱和度越高，从而使储层呈现低阻特征。该现象通过岩石物理实验得到验证。

芳X-x1井X层段如图1(a)，该层试油结论为纯油层，上部井段1 416~1 418 m层段电阻率测井值为10~12 Ω∙m，具有典型的低阻油层特征，从孔隙结构上看，压汞曲线具有较大的排驱压力和细小的孔喉分布（图2），此井为典型的复杂孔隙结构造成的低阻。

而对于芳X-x2井1 549.5~1 551.3 m层段如图1(b)所示，双侧向电阻率18 Ω∙m，而试油结论为油水同层，从孔隙结构上看，该井具有较好的孔隙结构如图3，水是以自由流体的方式存在，因此尽管电阻率数值并不低，但试油仍为油水同层。

该实例表明，对于不同孔隙结构，采用统一的电阻率标准识别油水层必将带来误判。应针对不同的孔隙结构分类评价，以提高油水层的识别精度，进而发现低阻油层。

图1 测井曲线图

图2 芳X-x1井孔隙分布图

2 孔隙结构的常规测井评价

对于以高束缚水饱和度导致的低阻油层来讲，岩性细，泥质含量高，孔隙结构复杂是其主要的成因。因此准确利用测井资料评价连续深度范围内储层孔隙结构信息，搞清孔隙结构与宏观物性的关系以及对宏观地球物理特性的影响，进而有效地利用地球物理资料计算含油饱和度等地球物理参数，对于正确地评价储层基本特性及其开采价值，提高低阻油气层解释精度，具有十分重要的意义。

图3 芳X-x2孔隙结构特征

因此在研究中，采用了以储层孔隙结构参数为主线，研究孔隙结构参数与储层各个宏观参数的相关性，进而开展储层微观孔隙结构评价。储层孔隙度和渗透率都是反映储层品质的重要参数，孔隙度是反映岩石的储集空间大小的重要参数，而渗透率则是反映储层孔隙空间的连通性和岩石的渗流能力大小的重要参数。研究表明储层渗透率比孔隙度（K/φ）基本反映了孔隙结构[9-12]，两者组合在一起形成了用以评价储层孔隙结构的宏观参数——储层品质指数(RQI)，定义为，本研究考查了储层品质指数反映孔隙结构变化特征参数的可行性和可靠性,如图4-图6所示。可以看到储层品质指数在评价孔隙结构中具有很好的可靠性。

图4 孔厚半径均值与储层品质指数的关系

图5 孔喉中值半径与储层品质指数的关系

图6 平均孔喉半径与储层品质指数的关系

3 结束语

通过对研究区油层分析，该区普遍存在复杂孔隙结构储层，复杂的孔隙结构特别是微孔发育的地层，会造成高不动水饱和度，进而引起低对比度油层。研究通过测井计算孔渗参数，建立了储层品质参数与孔隙结构参数之间的解释模型，进而评价储层结构，可以用于划分储层类型，指导有利的低阻油层发育层位,对于低阻油层的发现、评价及有利区域的预测具有重要的意义。

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Study on the Genesis of Low Resistivity Layer With Complicated Pore Structures and the Method of Log Evaluation

1,2,2

（1. State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prosprecting, China University of Petroleum , Beijing 102249, China；2. Daqing Oilfield Co.,Ltd. No.8 Oil Production Factory, Heilongjiang Daqing 163514，China ）

There developed plenty of low-resistive formations in Putaohua formation of Daqing oilfield，one of the genesises of low-resistive formations is complicated pore structures of the rock. In this paper, by studying the characteristics of rock pore structures and combining with the well test result, it’s proved that complicated pore structures is one main reason which caused low resistivity formation development. Through using all kinds of analysis data, the standard of reservoir classification was established by employing the parameter of pore structures; the relationship between physical property and pore structure of reservoir was established by using mercury penetration experiment and Porosity and permeability data, the method and model for pore structure evaluation based on well log were obtained, witch could provide technical guarantees for the prediction of favorable development formation with low resistivity. It’s point out that the technology has important application value for the evaluation and recognition of reservoir with low resistivity.

Low resistivity; Complicated pore structures; Log evaluation; Putaohua oil reservoir

TE 122

A

1671-0460（2014）06-1046-03

中石油创新基金“致密砂砾岩岩性岩相测井识别方法研究”（2013D-5006-030）;大庆油田有限公司重点攻关项目资助。

2013-11-20

付建伟(1974-)，男，安徽砀山人，副教授，博士，2006年6月毕业于中国石油大学(北京）地质资源与地质工程专业，研究方向：测井地质。E-mail：jianweifu20032163.com。