春光区块低阻油层形成机理与识别

白兆非

(中国石化河南油田分公司石油物探技术研究院，河南郑州 450046)

春光区块低阻油层形成机理与识别

白兆非

(中国石化河南油田分公司石油物探技术研究院，河南郑州 450046)

春光区块近年来逐渐发现了一系列绝对电阻率低值油藏，其电阻率一般为1～3 Ω·m。研究认为其受沉积背景、构造成藏等宏观上的控制，结合成岩作用下储层自身的微观岩石物理机理，最终形成低阻油层。其中弱水动力沉积环境及微孔隙发育导致束缚水饱和度高是低阻油层形成的主要因素，构造等其它方面则对储层电阻率的降低有一定促进作用。应准确把握冲积扇扇缘亚相、辫状河河床和河漫亚相、三角洲前缘、滨浅湖滩坝亚相等弱动力沉积相带及油气显示、储层电性特征，并重视它们之间的相互影响，进而对低阻油层做出正确识别。

春光区块；低阻油层；弱水动力环境；高束缚水；感应测井

1 概况

河南油田春光区块所处的车排子凸起为准噶尔盆地西部隆起的次一级正向构造单元，构造较为简单，呈南倾的单斜。沉积基底为石炭系凝灰岩，上覆沉积以新近系塔西河组、沙湾组为主，局部发育古近系、白垩系、侏罗系地层，缺失二叠系、三叠系地层。

春光区块勘探前期多为以P2井为代表的典型“亮点”(高振幅属性特征)油藏，电阻率一般6 Ω·m及以上，多为中值电阻率。随着勘探开发程度日益加深，近年来逐渐发现了一系列绝对电阻率小于3 Ω·m的低阻油层，如Ch50井古近系油层电阻率为1.74 Ω·m，测井初步解释为差油层，经常规试油日产纯油10.9 t，开采后日均产油11.3 t，水4.82 t。同层系的水层电阻率一般为0.47～0.73 Ω·m，干层一般为1.61～2.87 Ω·m。由于油层与干层、水层的电阻率差异范围小，造成油层识别及评价难度较大。

2 低阻油层形成机理

目前在春光区块主要勘探层系新近系沙湾组、古近系、白垩系均发现低阻油层，油层厚度最大4.3 m，一般0.8～3.0 m，纵向上呈中薄层分散状分布、岩性细、泥质含量高，宏观上储层分布有较强的非均质性等特点。通过对春光区块沉积相分析、成岩作用和构造成藏研究，并结合岩心化验分析资料，认为该区油层低电阻率由以下原因造成。

2.1 沉积环境

新近系沙湾组沙一段沉积时期物源主要来自于西北和东北方向，大部分区域发育辫状河沉积，仅西北角发育冲积扇沉积[1]。分析认为冲积扇扇缘亚相一般为细砂或者粉砂和泥岩组成，砂岩单层厚度相对较薄；辫状河河床宽浅，河道反复分岔合并，受不稳定水流作用，河道易废弃改道，所以其沉积主要发育河床和河漫亚相。其中河床亚相上发育一系列心滩，由于心滩各部位的水动力条件、沉积方式以及地形的不同，在尾部发育泥质层和差物性层；河漫亚相主要出现在平原河流中，主要为细-粉砂岩和黏土岩。沙湾组沉积序列以正韵律为主，反韵律少见，表明研究区内以发育退积型辫状河三角洲为主。低阻油层在冲积扇扇缘亚相、辫状河河床和河漫亚相均有分布(图1)。

古近系低阻油层沉积背景为辫状河三角洲前缘亚相水下分流河道沉积[1]。水下分流河道是辫状河道入湖后在水下的延伸部分，由含砾细砂岩、粉砂岩构成正旋回结构。整体向上粒度变细，单砂体厚度减薄。砂体经过长期的搬运和筛选，岩性多为细砂岩，分选性较好，但砂体体积一般较小，以透镜状砂岩和薄层席状砂的形式分布，低角度板状层理与侧积交错层理发育。自然伽马曲线一般以中-高幅的箱形、箱形-钟形为主。低阻油层一般出现在西南部水下分流河道及前缘席状砂微相带(图2)。

白垩系是以三角洲前缘-滨浅湖相为主的沉积环境[1]，其中三角洲前缘主要发育水下分流河道、水下河道间及席状砂沉积，含砾细粒砂岩为主，偶见粉砂岩，具中、小型交错层理，河口沙坝发育较差，电性特征上表现为自然伽马和自然电位曲线呈低幅箱型-钟形-指状-直线型，可以表明重力水道-牵引流水道-波浪改造-静水沉积；滨浅湖位置地形平缓，在大套泥岩段内发育滨浅湖席状砂以及滩坝相砂体，滩坝砂体呈条带状沿岸展布。砂体岩性细，层薄，砂岩呈单层出现，发育灰色泥岩与粉、细砂岩互层，韵律性强。此类储层的孔隙度和渗透率中等偏高，泥质含量平均为15%。电性特征上表现为自然伽马和自然电位曲线呈中-低幅齿化漏斗形状、指状组合。低阻油层易在三角洲水下分流河道及滨浅湖滩坝砂处出现(图3)。

图1 沙湾组一段沉积相低阻油藏分布

图2 古近系沉积相低阻油藏分布

根据以上沉积背景分析，以上三个层系均存在有弱水动力环境，如冲积扇扇缘亚相、辫状河河床和河漫亚相、三角洲前缘、滨浅湖滩坝等亚相。在此环境下容易出现砂泥岩薄互层的沉积微相，当油层较薄且层厚小于测井仪器的纵向分辨率时，电法测井响应值就会受围岩的影响，从而表现出低电阻率特征。

图3 白垩系沉积相低阻油藏分布

根据Ch114E-1等井水分析资料，研究区内地层水水型以氯化钙型为主，矿化度最高达145 307 mg/L，一般40 000～80 000 mg/L。研究认为研究区沉积环境以陆相河流沉积为主，沉积岩性粗细变化大，在成岩过程中泥质重、岩性细的储层由于其比表面大、吸附能力强，可吸附水中的离子而在颗粒表面形成一矿化度高的水膜，从而使得地层水具有较高的矿化度。地层水可视为Cl-溶液，随着溶液的矿化度增高，溶液内氯离子数目增加，形成以高含盐束缚水为介质的导电网络，使其导电能力加强，因此进一步促进储层电阻率变低。

2.2 成岩作用导致微孔隙发育

目前已发现的低阻油层，其含油饱和度范围值为8.18%～72.45%，一般在45%左右；电性、束缚水饱和度分析表明，储层束缚水饱和度为24.4%～68.3%，平均41.2%，束缚水饱和度偏高，含油饱和度偏低。这是由于成岩作用下，低阻储层矿物成分、黏土矿物、岩石润湿性等几方面共同作用，促进微孔隙的发育，进而能保存更多的束缚水。

(1)储层矿物成分。研究区物源距离近，剥蚀和搬运速率都很高，陆源碎屑沉积发育，以不稳定的、成熟度低的长石、石英碎屑等成分为主，长石经长期淋滤、石英次生作用下加大发育，破坏原生孔隙，形成微孔隙。如春110E-2井岩心铸体薄片图像分析报告显示，储层孔喉半径一般在19.1 μm以下，平均孔隙直径6.99 μm，属于中细喉道孔隙，而且细喉道孔隙(6.25 μm以下)占的比例较大，小于0.1 μm的无效孔隙度占30%～40%，无效孔隙发育[2]。

(2)黏土矿物。车排子凸起在发育过程中，由于强烈拉张作用，常有大量火山喷溢活动形成火山岩和火山碎屑沉积。储层岩性富含火山碎屑特别是凝灰物质，为蒙皂石、伊利石等黏土矿物的形成提供了丰富的成矿母质，大量的黏土矿物分布在矿物颗粒周围或者充填在颗粒之间的接触面上，对水分子的吸附使孔隙微孔化，进一步造成次生微孔隙发育。

(3)岩石润湿性。研究区低阻储层岩石润湿性实验为偏亲水性。岩石亲水性是控制岩层内流体含量和分布的基本因素， 因此岩层导电能力与岩石亲水性有密切关系。岩石偏亲水时，润湿相毛管压力为驱动力，使地层水优先占据细小孔道，在大孔道壁上形成一定厚度的薄膜，导致束缚水含量较高。

成岩作用在孔隙演化中对孔隙的保存、发育、破坏起着决定性作用，包括在石英的次生加大胶结、长石颗粒的溶蚀、伊利石与蒙皂石的胶结等各种作用下，导致岩性与孔渗结构复杂，岩石微孔隙发育，促使储层吸附大量的束缚水，从而具备了产生附加导电性的基本地质条件，导致电阻率较低。

2.3 构造成藏的影响

(1)对沉积物的控制。受多期区域构造的影响，物源多为近距离，陆源碎屑沉积发育，岩性以分选、磨圆程度中等的细粒砂岩为主，结构成熟度和矿物稳定度均偏低。根据岩心薄片粒度图像分析报告，低阻油层粒度中值一般为0.069～0.1 696 mm，平均0.11 mm。砂岩颗粒粒度小，造成粒间孔隙相应更为复杂，孔隙弯曲度增大和孔隙直径变小，其结果表现为微小毛细管孔隙增加和束缚水含量增大。

(2)低幅度圈闭。春光区块为一南倾单斜构造，地层倾角3°，较为平缓，存在着含油圈闭幅度较低(20～40 m)等特点。根据油气藏的形成原理可知，在静水压力条件下，油气进入圈闭后，油气与水由于密度的差异而产生浮力，这一浮力使油气排驱渗透层中的水而在圈闭内形成油气藏。油气首先灌满具有较好孔渗能力的大型孔喉，圈闭幅度低致油气柱高度较小，排驱压力降低，使得油气对孔隙中的束缚水驱替不充分，甚至还保留了部分可动水，因此含油饱和度会随油藏高度小而变低。

(3)远源供油。研究区油源来自于东部的昌吉凹陷及西南部的四棵树凹陷，运移距离较远。受包括三叠系印支运动(准噶尔盆地西北缘构造活动最剧烈)、侏罗系燕山Ⅱ幕(盆地西北缘油气破坏期)、白垩系末燕山Ⅳ幕(盆地基底发生南降北升的区域性掀斜，形成第一个区域性的楔状体)、古近系末喜山Ⅱ幕(油气从南向北大规模运移的主要时期)等多次区域构造运动影响[3]，油气遭受氧化、水洗、生物降解等作用，轻烃组分散失，原油密度与黏度相应变大。油气在后期运移中，油水密度差变小，油驱水效率变低，也会导致油藏含油饱和度变低。

综上所述，受弱水动力环境的沉积背景、构造成藏中圈闭低幅度等宏观上的控制，结合成岩作用下储层自身的微观岩石物理机理，最终形成春光区块的低阻油气层。其中构造成藏方面的圈闭低幅度、远源供油、以及地层水高矿化度等是研究区内所有油藏的共性特征(正常油气藏电阻率最高26.7 Ω·m，一般5～10 Ω·m，但能较好地与干层、水层区分开来)。因此弱水动力沉积环境及束缚水饱和度高是研究区内低阻油层的主要因素，其它方面的影响则对储层电阻率的降低有一定促进作用。

3 低阻油气藏的识别

从前面的分析可知，低阻油层是沉积相带、储层特性等综合作用的结果，只要准确把握相带、油气显示、储层电性的特征，并重视这几种特性之间的相互影响，就能对低阻油层做出正确认识与客观评价。

3.1 弱水动力相带是有利区带

储层形成的地质背景决定了低电阻油藏时空分布，储层属性(岩性、孔隙度及孔隙结构)决定了成藏期内油层含油饱和度的高低，而储层属性受控于沉积相带。因此，研究清楚这种典型低阻油层的发育规律，就可以比较有效地对其进行预测。

目前已发现的低阻油层一般为弱水动力沉积环境。在平面上，可能分布的区域有三角洲前缘、滨浅湖、辫状河漫等沉积亚相带的弱水动力条件沉积部位。具体低阻油层沉积相带特征见表1。低阻油层多出现在不同沉积体系的大型正韵律沉积层的上部，原因是正韵律沉积自下而上水体能量由强到弱，沉积物颗粒由粗到细，微孔隙相对发育，则渗流孔隙相对较低，如果这类储层能够形成油气藏，则需要相对较高的成藏动力，这正体现了高势-低孔成藏模式，这种成藏模式下的油气层多为低阻油层[4]。

3.2 录井参数特征

低阻油层油气显示以荧光及油迹为主，亦见油斑显示，因此显示级别下限为荧光级。在录井方法中，气测录井资料能够较直观地反映地层的含油饱满程度，一般气测异常厚度与实际储集层厚度比值大于或接近于1为油层，小于0.9则为水层[5]；同时全烃与基值的比值(全烃增大率)如果在3倍以上，也可以作为一个参照依据，如Ch64井沙湾组油层气测全烃由0.622%上升至2.126%，全烃增大率为3.05倍，试油最高日产油3.1 t，稳定日产油2.5t，水2.4 t。另外，地化录井检测结果与储集层电阻率的高低没有关系，只展示储层的含油性，因此地化录井也是直观有效地发现低阻油层的技术之一。

表1 低电阻率相带成因特征统计

3.3 电阻率曲线特征

从低阻油层的感应测井电阻率曲线值及形态来看，根据其响应特征可以归纳成I、D、F等3 种类型(图4)。其中，I型电阻率曲线呈均匀低电阻型，上、中、下部差异不大，为高产油层的典型代表； D型电阻率曲线在储层中间高，上、下部低，原因是随着沉积环境发生变化，储层上部泥质含量增加导致物性变差，从而引起电阻率值降低，下部电阻率低值则是水层的影响； F型电阻率曲线上部高下部低，此类储层一般为油水同层，上部含油饱和度较大，下部含油饱和度变低甚至可能为水层。

图4 低阻油层电阻率曲线形态

总之，低阻油层在沉积相上主要易出现于冲积扇扇缘亚相、辫状河河床和河漫亚相、三角洲前缘、滨浅湖滩坝等亚相等弱水动力相带上；在物性上表现为岩石粒度细，孔隙度、渗透率中等；在油气显示上表现为荧光级别及以上，气测全烃增大率3倍以上；在电性上表现为低电阻率和高自然伽玛。

4 认识

随着油气勘探开发工作的日趋深入，春光区块勘探开发目标已由原来较为简单的“亮点”油藏转向复杂的隐蔽型油气藏。作为隐蔽型油藏之一，低阻油气藏存在含水率上升速度较正常油层快的特点，但含水率上升到一定程度就会到达油水产出稳定阶段，可以长期维持原油产能。因此，对低阻油气藏的勘探开发是未来春光区块增储上产的一个有效途径。

[1] 王勇，陈丽丽，李风勋，等.春光探区水沙湾组沉积体系与油气分布特征[J].石油地质与工程，2015，29(1)：8-10，13.

[2] 罗蛰潭，王允诚.油气储集层的孔隙结构[M].北京：科学出版社，1986：120-150.

[3] 陈业全，王伟锋.准噶尔盆地构造演化与油气成藏特征[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2004，28(3)：4-8.

[4] 程相志.低阻油气层识别评价技术及分布规律研究[D].山东东营：中国石油大学(华东), 2008：124-126.

[5] 惠卓雄.综合解释评价低阻油气层方法研究[J].录井工程，2004,(4)：26-29.

编辑：吴官生

1673-8217(2015)03-0009-04

2015-01-26

白兆非，工程师，1972年生，1991年毕业于华北石油学校地质专业，现从事石油地质综合研究工作。

TE112.31

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