“低阻油层”存在的特征、形成机理及判别

摘要：鄂尔多斯盆地低阻油层发育。由于低阻油层不同于常规油层的特性，造成现场判别存在困难，易引起此类油层的漏失，给勘探开发造成重大损失。理论和实践证明，常规录井资料与测井响应特征有机地结合，对低阻油层特征充分了解，是准确判别低阻油层的唯一途径，也是最有效的手段。

关键词：低阻油层；常规油层；束缚水；双孔隙结构；物性；常规录井 文献标识码：A

中图分类号：TE122 文章编号：1009-2374（2015）29-0161-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.081

目前，国内对“低阻油层”的研究尚不够深入，工区内“低阻油层”的发现促使我们应该对其存在特征、形成机理及现场判别方法有所认识，这将对以后的油田开发、评价、储量计算及完井工艺等方面有一定的改进性帮助。作为地质工作者，如果对“低阻油层”认识不足，在对储层评价时囿于习惯性思维，一旦将“低阻油层”误判为水层或完井工艺失当，油气田开发必会遭受不必要的巨大损失。特别是在现阶段常规油层日趋减少，开发成本日益加大，对“非常规油层”的重视程度正在逐步提高，“低阻油层”作为非常规油层，由于其物性基础好，初期常具较高产能，加强对“低阻油层”的研究，提高认知度，进而选择合适的完井工艺，最大程度地减少束缚水的活化，以实现产能的最大化，是我们面临的亟需解决的课题。

1 “低阻油层”的概念及分布

1.1 “低阻油层”的概念

“低阻油层”是指油层的电阻率与常规油气藏相比很低，与水层电阻率值相接近。所谓“低阻油层”的低只是一个相对量的变化，但究竟低到何种程度才被称为“低阻油层”，目前缺少一个统一的明确标准。现阶段较流行的为电阻率增大系数法：即含油气岩石电阻率与岩石完全含水时（实际操作时常运用同层位同沉积环境的相邻水层作参考）电阻率的比值小于或等于3时界定为“低阻油层”。但这不是确定“低阻油层”的绝对标准，从目前发现的“低阻油层”来看，“低阻油层”的绝对值也比较低，一般小于8Ω·m。

1.2 “低阻油层”的分布

1.2.1 区域分布。“低阻油层”在世界范围内分布广泛，单分布在中国的就有渤海湾盆地、松辽盆地、塔里木盆地、新疆准噶尔盆地及鄂尔多斯盆地等。工区陕北定边韩渠长2油层组、长3油层组、张天渠油田长3油层组、鄂南镇泾油田长9油层组均见有“低阻

油层”。

1.2.2 相带分布。从沉积学角度来看，水动力条件是“低阻油层”发育的决定因素。纵向上具有一定厚度，通常单层厚度大于5m，韵律性不明显，岩性较细，具备形成低阻油层的微观地质条件，一般发育在储层的中上部；横向上发育在水动力条件较弱的沉积相带中，分布平面区域较局限。

表1 低阻油层相带分布特征

沉积相带 储层特征 低阻成因 备注

辫状河 自下而上岩性由粗变细，呈河流相正旋回沉积层序，微背斜 低幅度构造 定边韩渠、张天渠油田长3油层组

曲流河 细砂、粉砂与泥质呈互层，泥质含量高 泥质附加导电性、高束缚水 定边韩渠长2油层组

滨浅湖 以泥岩和粉砂岩为主，且呈互层 高地层水矿

化度

滩坝边缘 岩性较细、泥质含量高，微孔隙发育 高束缚水 镇泾油田长9

三角洲前缘 沉积时能量低，以粉砂岩及泥质粉砂岩

为主 黏土矿物附加导电性，高束缚水

扇三角洲前缘 岩性细，以砂岩为主 高地层水矿化度，高束缚水

冲积扇扇端 细粒泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和砂质泥岩 孔隙结构较复杂，黏土含量高，高束缚水

2 “低阻油层”存在的特征

鄂尔多斯盆地华北分公司区块目前已发现定边韩渠三叠系延长组长2、长3油层组、张天渠油田长3油层组、镇泾油田延长组长9油层等多个“低阻油层”。

2.1 岩性特征

现已发现的低阻油层都证实了低电阻率油气层以泥质胶结的细砂和粉砂岩为主，如陕西定边张天渠油田的长2低阻油层，岩性为灰绿色粉砂岩；镇泾工区的长9低阻油层，岩性为浅灰色细砂岩。较高的黏土含量也是其主要特征，黏土矿物主要成分为伊利石、蒙脱石，有时含有绿泥石。

2.2 沉积特征

通过多口井的岩芯资料证实，低阻油层储层常发育块状层理，具有较大厚度，物性相对均匀。韵律性不明显，层状层理常不发育，证实了低阻油层应是在弱水动力条件下，具有相对稳定的沉积环境。

2.3 孔隙结构特征

国内低阻油层的孔隙特征体现在以下四方面：（1）孔隙半径较小，主要孔隙为1～5μm；（2）微孔隙十分发育，孔隙半径多数小于0.1μm；（3）毛细管压力曲线的排驱压力普遍较大，一般超过2MPa；（4）表现为低渗透特征，其数值一般小于85×10-3μm2。另外不同于常规油层的最重要的一点是具有双孔隙结构特征，即渗流孔隙和毛细孔隙同时并存。

2.4 高束缚水特征

双孔隙结构的毛细孔隙及高黏土质含量决定了其具有高束缚水的特性，由于高束缚水在试油初期表现为产量高、含水低，后期由于束缚水的活化，含水率快速上升。

2.5 荧光特征

由于低阻油层物性好的特性，决定了其含油大多呈均匀块状，荧光发光均匀，由于束缚水含量普遍较高，其荧光也具有含水特性，大多呈浅黄色、微黄白的特性，而常规油层碎屑岩物性具有相对的不均一性，表现在荧光特性上多见斑状不均匀发光。

2.6 电性特征

低阻油层顾名思义电阻率通常较低，其电阻率绝对值一般小于8Ω·m，与邻近水层相比其电阻率十分逼近，有时甚至低于水层电阻率。如镇泾工区内具有岩芯控制的红河55井，其油层电阻率为5Ω·m，而其底部厚约1.5m泥岩隔层下有1.5m水层，电阻率在7～8.5Ω之间，红河56井存在与其相似的特征。高时差、中高中子是大多数低阻油层最显著的特征，如定边韩渠长2低阻油层，其声波时差达到280μm/s，而邻近水层只有250μm/s。红河55井、红河56井两井中子最高值均达27%，一般亦在23%左右，且岩芯含油最好的部位对应高中子处；而这两口井的水层声波时差中等约230μm/s、中子均为16%。多种资料表明，低阻油层其声波时差与中子值均较高并与含油丰度呈正相关关系。另外，低阻油层与常规油层的不同还在于低阻油层表现为深感应endprint

∠中感应∠八侧向，与典型的常规油层呈反向关系。这一点来看，说明低阻油层物性好，泥浆易侵入，且油层电阻率小于泥浆电阻率，因为八侧向基本反映的是泥浆电阻率，这一点也同时排除电阻率低是侵入性低阻的可能（图1、图2）。

图1 红河55井油气综合图

图2 红河56井油气综合图

3 “低阻油层”形成机理

结合各项现场资料，对低阻油层形成低阻的机理进行了深入研究，认为低阻油层低阻成因具有以下各方面的影响因素：

3.1 粉细结构及微孔隙发育

粉细结构必然伴随较高的黏土含量，同时粉细结构内比表面积增大又使地层中孔隙结构复杂、微孔隙发育，黏土的润湿性及微孔隙又造成束缚水含量明显增多，进而使油层电阻率大幅度降低。可以说岩性呈粉细结构是低阻油层形成的必要因素，是不是主导因素还要看具体情况来定，大凡低阻油层，其岩性必然为细或粉砂岩。

3.2 高-极高矿化度地层水

当油层中存在一定的高矿化度地层水时，可形成发达的导电网络，使得油层的电阻率减小，这类油层的电阻率绝对值在1～2变化，与邻近的典型水层相比电阻率非常逼近，如定边韩渠油田长2油层，电阻率最低时只有2.1Ω·m左右，而邻井水层电阻率为2Ω·m。

3.3 高束缚水饱和度

储层中的束缚水包括微孔隙中不能流动的水和吸附在岩石颗粒表面的水。如果油层中含大量束缚水，那么即使油层的粒间孔隙不含自由水而只含油气，电阻率值也会明显下降。形成原因主要是岩石细粒成分（粉砂）增多和（或）黏土矿物的充填富集，导致地层中微孔隙十分发育，微孔隙和渗流孔隙并存。显然微孔隙发育的地层，束缚水含量明显增大，再加上地层水中矿化度的影响，其电阻率值可能极低。

3.4 高黏土含量

粉砂岩中相对黏土矿物一般较多，黏土矿物的水化作用常常在黏土表面形成一种薄水膜，导致束缚水含量增大，从而引起电阻率的下降。其电阻率下降的幅度取决于黏土的含量和阳离力交换能力。在电场的作用下，黏土矿物表面吸附的阳离子与岩石溶液中其他水合离子交换位置，引起导电的现象称为黏土矿物的阳离子交换。由黏土矿物的阳离子交换产生的导电性称为黏土矿物的附加导电性。黏土矿物的附加导电性是造成低阻油层现象的主要因素之一。在高矿化度地层水的情况下，此时的附加导电性可忽略不计；只有在淡地层水的情况下，当砂岩富含泥质时，泥质附加导电性的作用上升，成为造成油气层低阻的主要因素。当泥质含量足够多且构成产状连续分布时，该类低阻油气层转化成复合成因的低阻油气层。由于非均质性形成复杂的孔隙系统，微孔隙与大孔隙分布不均成为双组孔隙系统。低电阻率油层中，黏土多以蒙脱石和伊利石或伊蒙混型黏土为主。黏土分布常常呈薄膜状，充填状和桥塞的形式构成产状的连续分布，造成微孔隙发育。

3.5 岩石的润湿性

从岩石的润湿性来看，低电阻率油气层普遍具有亲水性或偏亲水性的混合润湿的特点，这一特点通常与储集层所含黏土矿物伊利石和蒙脱石有较强的吸水性有关。当岩石骨架为强润湿性时，就会吸附大量的水分子，导致储层段束缚水含量增加，引起油层的电阻率较低。

3.6 岩石骨架导电

通常岩石骨架不导电，当含有导电物质时，会使油层电阻率降低。如鄂北太原组常富含黄铁矿，当存在于砂岩储层时电阻率极低。

3.7 低阻油层的特征

低阻油层油质一般较轻，稠油等电阻率更高的油质一般不会形成低阻油层。

3.8 特殊情况

特殊情况下导致的假低阻油层，如受上下围岩的影响，当油层较薄，油层的厚度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而表现出低电阻率值。或者使用盐水泥浆，井眼周围的流体被泥浆滤液所驱替，使油层电阻率减小，在具有裂缝的地层中尤其如此。此种低阻油层在开发过程中更容易被忽视，要借助阵列感应、微电极、核磁共振、声波时差、井底成像给合录井荧光显示综合分析才能给出准确的

解释。

总之，形成低阻油层的机理往往是多方面的，单一因素的较少见，多种成因的低阻油层可能在某一具体油藏中会同时出现，要分析其主导因素。其实透过现象看本质，多成因之间或多或少都存在一定的内在联系。

4 低阻油层的判别

低阻油层的判别是在掌握低阻油层的存在特征，充分利用常规录井录取的半定量化的录井资料基础上，结合测井电性响应特征进行综合分析，对油层性质做出的判别。

4.1 常规地质录井是发现“低阻油层”最基本的方式

常规地质录井是发现油层最原始也是最基本的手段，主要包括钻时录井、岩屑录井、荧光录井、岩芯录井、气测录井及工程录井等。其中荧光录井、岩芯录井、气测录井和钻井液录井是发现油层（包括低阻油层）的主要手段。

石油荧光是物质受激辐射产生的一种发光现象，由于石油的组成不同，其荧光有所区别。低阻油层与正常油层一样都含有芳香族化合物及其衍生物，通过荧光直照、点滴试验、系列对比和闻油味同样可以发现油层。但是，由于“低阻油层”的束缚水含量比较高，荧光颜色略发白，此特性与油水同层或含油水层相近，这一点需要特别注意，必要时辅以定量荧光新技术手段进行甄别。岩芯录井是常规录井中最直观、最有效的发现评价油层的手段。“低阻油层”与常规油层一样，在含油部分由于油浸会造成明显的油脂感，并伴有油味，含油部位做滴水试验，会表现为缓渗的特点，与水层有明显的区别，同时借助采集密闭岩心样进行试验室化验，取得含油饱和度等数据，对油层的含油情况有较清晰的

认识。

气测录井在识别油层时占有不可或缺的地位，对“低阻油层”也不例外，对快速发现评价低阻油层有重要的参考作用。另外由于“低阻油层”具有物性好的特点，钻时录井与常规油层相比其钻时具有更快的特点，是反映物性好坏的直接参考资料。endprint

钻井液录井包括钻井液密度、黏度、氯离子录井和槽面显示等。低阻油层和常规油层一样，在钻遇油层和油水同层时，钻井液密度下降，黏度稍增或不变，氯根稍增，钻井液稍增或不变，在综合判别时可以作为辅作性参考资料。

从上述情况可以看出，常规录井在发现油层时完全可以达到对油层的基本评价，录井时全面记录各项原始资料并做出合理的分析不会造成“低阻油层”的漏失，但录井只能对含油性做到定性或半定量的评价，做出更为准确的判别还需要进一步借助测井响应特征，才能最终识别是否是“低阻油层”。

4.2 利用电测响应特征对低阻油层的判别

电阻率经常作为判别油气层的重要指标，但电阻率不是决定油层好坏的主导因素，绝不能对电阻率形成定量化的模式。其实影响电阻率高低的因素很多，如砂岩成分、颗粒大小、分选、磨圆、胶结物以及胶结方式等都会共同影响电阻率的高低；其次其中所含流体类型、矿化度等对岩石电阻率的影响也至关重要；在有裂隙的情况下电阻率也会大幅降低。大多数情况下砂岩物性是影响电阻率的主导因素，特殊情况下流体也可上升为主导因素，要具体情况具体分析，不可因某含油层位电阻率偏低就轻言该层位无价值。即使在同一口井中不同层位间电阻率的比较也是毫无意义的，在一口井中只有和邻近同层位水层比较才有一定的参考意义；同样同一层位非同一区块比较电阻率意义也不大，判断油层的好坏只能是在同一区块、同一层位、物性相当的情况下才能用电阻率进行比较，此时才能大致确定油层的优劣。事实上，在一个油田区块到了开发阶段才能逐步建立岩性、电性、含油性三者之间的半定量化关系。前期勘探阶段测井解释对录井的依赖性相对较大，特别是镇泾油田延长组多属底水不明显或无底水的油层，测井解释对录井的依赖性更明显，测井在录井的基础上分析物性差异及各种电性变化规律才能做出符合客观实际的解释

结论。

在现场遇到电阻率低的可疑油层时，就要全面分析其中子、声波时差、密度等的变化并与录井在此区间的变化特点找出对应关系。特别是储层内部在中子、声波时差突变点上下找出录井岩性、含油性等的对应变化关系，实际进行油层综合判别时是完全能够发现“低阻油层”的。在碎屑岩储层内部，录井显示好同时声波时差、中子具中高值，其岩性具粉细粒结构，而电阻率低并与邻井水层相近的情况下可以初步判别为低阻油

气层。

5 结语

（1）常规录井技术完全具备发现低阻油层的条件，发现低阻油层录井是关键，正确判别低阻油层电测是手段；（2）提高对低阻油层的认知度，充分利用录、测井资料才能对低阻油层进行准确的判别；（3）进一步深入研究低阻油层形成机理及沉积条件，针对低阻油层物性好、高束缚水等特性选择适合的完井工艺是提高采收率的有效途径。

参考文献

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作者简介：王海花（1978-），女，山西晋中人，中石化华北石油工程有限公司录井分公司石油地质工程师，研究方向：石油天然气地质录井和生产管理。

（责任编辑：王 波）endprint