金湖凹陷闵桥油田低阻油层成因与识别

罗洪飞，丁 圣，周 备

(1.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009;2.中国石化江苏油田分公司采油二厂，江苏 淮安 211600;3.中国石化华东石油工程公司地质测井处，江苏 扬州 2250070)

金湖凹陷闵桥油田低阻油层成因与识别

罗洪飞1，丁 圣2，周 备3

(1.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009;2.中国石化江苏油田分公司采油二厂，江苏 淮安 211600;3.中国石化华东石油工程公司地质测井处，江苏 扬州 2250070)

分析金湖凹陷闵桥油田常规和特殊岩心实验结果认为，该区古近系阜三段低电阻率油层主要因其粘土矿物含量高、岩石表面的亲水性及孔隙结构复杂而导致高束缚水含量，进而大幅降低了油层的电阻率。利用交会图法、地质综合法等方法对研究区低阻油层进行识别，建立了区分油水层的判别标准：闵桥油田阜三段低阻油层渗透率大于7×10-3μm2，孔隙度大于18.6%，含油饱和度的下限值为26.6%，声波时差大于323 μs/m，测井电阻率下限值为2.6 Ω·m。

金湖凹陷 闵桥油田 低电阻率油层 成因分析 油水层识别

低电阻率油层是一个相对概念,是指油层电阻率小于或接近于围岩电阻率，或者与水层电阻率差别不大，在测井曲线上不易识别的油层；也有人认为电阻增大率小于2，且具有难识别性的油层可统称为低电阻率油层[1,2]。国内外对低阻油层成因的研究十分广泛，可归纳为两方面。微观因素：①岩性细、粘土矿物含量高；②微孔隙发育、孔隙结构复杂；③岩石强亲水、束缚水饱和度高；④岩石表面和骨架导电性；⑤高-极高地层水矿化度；⑥低幅度、低含油高度。外部因素：①砂泥岩薄互层、围岩的影响；②油层和水层的对比条件发生变化；③钻井泥浆侵入[3-5]。

目前，低电阻率油气层的识别方法十分繁多，归纳起来，无外乎是定性和定量识别。定性识别方法主要包括交会图法、地质综合法[4]、模糊综合评判算法、改进的模糊综合评判方法、人工神经网络技术[4]、 灰色综合评判法等[6]。定量识别方法主要有S-B模型、阿尔奇公式、修正的阿尔奇公式、双孔隙水模型、三水导电模型、测井毛管综合法、双侧向测井反演、核磁共振测井技术等[4-6]。

闵桥油田阜三段(E1f3)油层为砂泥岩薄互层的低阻油层，电阻率普遍较低(2～6 Ω·m)，与水层电阻率相当，与上下泥岩电阻率差别较小，含油饱和度低，深探测电阻率低，仅从电阻率上不易识别，电阻增大率(油层电阻率与水层电阻率之比)一般小于2。闵桥油田E1f3低阻油层虽开发多年，但对其低阻成因一直没做过系统分析，在低阻油层的识别上，未有统一标准，这对整体开发调整有较大影响。本文旨在通过常规和特殊的岩心实验，厘清研究区低电阻率油层的成因及主控因素；利用地质综合法、交会图法建立低阻油层统一的识别标准，为闵桥油田E1f3低阻油层中后期开发调整奠定基础。

1 区域地质概况

闵桥油田位于苏北盆地金湖凹陷东南部，卞闵杨构造带东部的闵桥断背斜上，并被一系列北东向和近东西向断层切割成若干个断鼻和断块。其主要含油层系为古近系阜一、二段(Elf1+2)火山岩和阜三段(Elf3)砂岩。E1f3地层是夹在上下阜四段(E1f4)和阜二段(E1f2)两次规模较大的水进过程中出现的一次水退阶段的沉积产物，为三角洲前缘亚相沉积，主要发育三角洲前缘水下分流河道、前缘席状砂、河道间等微相。

闵桥E1f3储层岩石类型以长石岩屑石英细、粉砂岩为主。石英含量52%～84%，长石4.4%～24%，岩屑10%～25%，胶结物平均含量24.2%，以泥质胶结为主，白云质次之。岩屑成分以中、酸性火山岩为主，含少量花岗岩、石英岩、硅质岩等。

胶结方式以孔隙式和孔隙-接触式为主。基底式和孔隙式接触胶结中-致密，而孔隙-接触式胶结疏松。

2 低阻油层成因分析

2.1 岩性细，粘土矿物含量高

一般而言，岩石颗粒越细，相对应岩石比表面积越大，微小毛细管孔隙越多，在岩石的润湿性和毛细管力的作用下，颗粒表面吸附水含量就越多，因此形成十分发达的导电网络，从而导致油层电阻率降低[1-3]。研究区E1f3油层砂岩岩性以粉砂岩为主、仅少部分为细砂岩,颗粒粒径范围0.039～0.115 mm，平均小于0.1 mm，分选系数0.6～1.56，岩性较细，是该区油层电阻率较低的一个主要影响因素。

另外，E1f3粘土矿物含量1.1%～15.7%，平均为5.6%，且以高岭石为主，伊利石和蒙脱石共占粘土矿物的36.1%。这些粘土矿物晶格间隔比较大，分子间吸引力相对较弱，因而有较强的吸水性，导致大量水吸附于颗粒及粘土表面。由于高岭石的存在，当外来流体或内部油流的流速较大时，较疏松的高岭石随着流体发生迁移，堵塞孔喉，部分自由水成为束缚水，造成低阻储层的束缚水含量较高，进而导致油层的电阻率降低。

研究区模拟资料表明：当地层中泥质含量达30%，地层电阻率降低了80%。图1说明油层电阻率与泥质含量有明显的负相关关系。

图1 电阻率与泥质含量交会图

2.2 微孔隙发育，孔隙结构复杂

闵桥地区E1f3储层孔隙结构特点：平均最大喉道宽为35.2 μm，最小为4.67 μm；平均最大孔隙为105.76 μm，最小为26.96 μm，原生面孔率最大为15%，最小为0.8%，次生面孔率最大为14.9%，最小为1.3%，总面孔率最大为23.4%，最小为6.0%。

研究区E1f3砂岩骨架特征和粘土性质决定了其孔隙结构特点。孔隙类型主要包括：缩小型喉道、点状喉道、片状或弯片状喉道以及微喉道。

图2 闵桥油田E1f3低阻油层孔喉半径分布

从铸体薄片孔隙结构参数来看，本区油层多为细喉道、中孔隙型。图2为孔喉半径分布图，孔喉分布呈“双峰型”，一个峰位是小于0.1 μm的微孔隙，约占50%；另一个是0.4～0.63 μm的粒间孔隙半径，占30%左右。由此可看出E1f3油层微孔隙十分发育，但分布极不均匀，而且主要以细小孔喉为主，有效孔喉分选性较差，致使喉管曲度增加，孔隙结构十分复杂，自由水在较细的孔喉中无法流动成为束缚水，形成以束缚水为主要成分的导电网络，增加了油层导电性，降低了电阻率。

2.3 束缚水含量高

从E1f3毛细管压力曲线与相渗曲线分析(图3、4)可知，本区储层的最小非饱和孔隙体积较大，油层束缚水含量较高：E1f31束缚水含量在20%左右，高于E1f32的15%，而各砂体中，尤以E1f31-5砂体束缚水含量最高，接近30%。

图3 闵桥油田E1f3各砂体毛细管压力曲线

图4 闵4-3井E1f3相渗曲线

闵桥油田E1f3砂岩储层粘土矿物含量高，吸水性强，导致束缚水饱和度较高；同时，伊利石和蒙脱石遇水膨胀改造了原有储层的孔喉结构，使其复杂化，并使部分自由水成为束缚水，进一步增大了束缚水的含量，二者相辅相成，是研究区油层束缚水含量较高的重要因素[7,8]。另外，通过对储层实验分析发现，闵桥油田E1f3砂岩中等-极强的亲水性，使得岩石颗粒表面形成薄的水膜，也是导致其油层束缚水饱和度较高的另一重要因素。综合分析认为，极高的束缚水含量是闵桥油田E1f3低阻油层重要的成因及主控因素。

2.4 导电矿物的影响

在闵桥油田E1f3储层中，铁方解石、黄铁矿和菱铁矿等导电矿物含量相对较高，虽然绝对含量少，但其对地层导电性的影响却很大。金属矿物的存在使地层中的导电离子增加，增强了地层的导电性能，从而使地层电阻率降低[9]。如研究区闵19井的4号砂体粘土含量、粒度中值与闵9井的6号砂体相当，闵19井不含菱铁矿，电阻率达6.3 Ω·m；而闵9井菱铁矿含量为3%，电阻率仅3.7 Ω·m，明显低于闵19井，说明导电矿物存在是造成局部油层电阻率偏低的原因。

2.5 砂岩薄、砂泥岩形成薄互层

闵桥地区E1f3低电阻率油层主要为砂泥岩薄互层，岩性以粉砂岩为主，少部分为细砂岩。油层厚度为2～3 m，一般不超过4 m。通过油层部位岩心的观察，油层内频繁出现泥质薄层或泥质条带，与含油砂岩构成频繁的间互层，形似千层饼结构。另外，从微电极曲线来看，油层内发育多个韵律层段，使得油层电阻率测井值受邻近围岩影响较大，造成测井电阻率值低于地层的真电阻率值(表1)。

表1 闵桥油田E1f3油层电阻率与砂岩厚度统计

3 低阻油层的识别

3.1 利用储层参数交会图判别油水层

随着闵桥地区E1f3滚动开发的深入，开发井数增多，钻井、取心、试油、试采和其它测试资料相对丰富。对开发井相应试油、试采层段的含油饱和度、渗透率和孔隙度参数两两作交会图，再利用试油、试采资料加以验证，建立了油、水层的区分标准。

图5 闵桥油田E1f3油层参数交会图

从研究区E1f3低阻油层的物性、声波时差、含油饱和度参数的交会图可以看出：油、水层声波时差大于323 μs/m，渗透率大于7×10-3μm2，孔隙度大于18.6%，而声波时差对干层的区分度较差，干层的渗透率和孔隙度分布区间较大，很难区分。但含油饱和度是区分该区油、水、干层直接有效的参数，油层含油饱和度下限值为26.6%(图5、图6、表2)。

3.2利用储层电性参数交会图版识别低阻油层

闵桥油田E1f3油藏，砂体属于同一水系，平面上矿物成分也有相似性，矿物对声波时差的影响可以看作等同；流体为低速介质，E1f3中相对于高速的岩石影响可忽略不计。因此，声波时差能直接反映孔隙度的大小。

深感应电阻率探测深度较深，和球形聚焦测井组合，可以电测到原状地层的综合电阻率。对井眼轨迹、泥浆性能、冲洗带、侵入带的影响可以减小到最低限度，从而最直接地反映原状地层的含油水性[10]。本次研究以E1f3各砂体的试油、试采结论为准，对区内绝大多数开发井低阻油层作电阻率与声波时差的交会图，作为闵桥地区E1f3低阻油层的判别图版(图6)。

图6 闵桥油田E1f3电阻率与声波时差交汇图

在对各区块的统计结果进行综合分析后，建立了闵桥油田E1f3低阻油层的识别标准(表2)。

表2 闵桥油田E1f3油水干层判别标准

4 应用效果

闵28-4井钻井目的是完善E1f3的注采井网，其测井解释电性特征如表3所示。分两次试油：第一次，射开E1f32的8、9号层，从图版上分析是干层特征，经过试油抽汲排液，水量较少，认为是干层，电测解释、试油结论、图版结论三者的结果是一致的。从图版上分析，E1f31的5、6号层具有油层的特征，特别是6号层，电测解释为水淹层，实际上对5、6号层试油，日产油11.5 t，不含水，试油结论与图版结论吻合较好。

表3 闵28-4井电性特征

表4 闵4-5井电性特征

闵4-5井是一口开发井，该井钻遇E1f3油层3层7.2 m，其电性特征如表4所示。对1～3号层进行试油，日产油6.5 t，投产日产油5.6 t，不含水，试油结论为油层。从砂体的电性特征看，其试油结果与交汇图版较为吻合。

闵15-1井是闵15块的一口开发井，钻遇E1f3油层1层2.0 m，油干层2层4.8 m，其电性特征如表5所示。经过和图版电性特征比较，认为2，3号油干层是油层的可能性比较大，2003年底对2～4号层进行试油，抽汲日产油2.8t，不含水，符合图版内油层的电性特征。

表5 闵15-1井电性特征

5 结论

(1)闵桥油田E1f3低阻油层成因主要是:①岩性细、粘土矿物含量高；②微孔隙发育，孔隙结构复杂；③束缚水含量高；④导电矿物的影响；⑤砂岩薄、砂泥岩形成薄互层，围岩影响大。其中，粘土矿物含量高、孔隙结构复杂以及岩石表面的强亲水性导致了高束缚水饱和度是最为主要的影响因素。

(2)研究区E1f3低阻油层物性和电性的识别标准为：渗透率大于7×10-3μm2，孔隙度大于18.6%，含油饱和度下限值26.6%；声波时差大于323 μs/m，测井电阻率下限值为2.6 Ω·m，方能生产工业油流。依据此标准，在实际开发中可取得较好效果。

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(编辑 王建年)

Genesis and identification of low resistivity reservoir in Minqiao Oilfield of Jinhu Sag

Luo Hongfei1，Ding Sheng2，Zhou Bei3

(1.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009，China； 2.No.2OilProductionPlantofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Huai’an211600，China； 3.GeologicalLoggingSectionofJiangsuPetroleumEngineeringCo.Ltd.，SINOPEC，Yangzhou225007，China)

The experimental results of conventional and special cores taken from Minqiao Oilfield indicated that the resistivity of the 3rd member of the Paleogene Funing Formation (E1f3) in the area was reduced largely by high irreducible water，which was mainly caused by high the content of clay mineral，the rock surface wettability and the complex pore structure.Using the crossplot method and the geology integration method，it was identified the low resistivity zone in the study area.And then a identification standard was established，which can be used to distinguish oil and water layers.Results showed that there are permeability higher than 7×10-3μm2，porosity bigger than18.6%，the oil saturation lower limit of 26.6%，interval transit time bigger than 323 μs/m，and the logging resistivity lower limit of 2.6 Ω·m in the low resistivity zone of E1f3of Minqiao Oilfield.

Minqiao Oilfield；low resistivity reservoir；genesis analysis；identification of oil and water layers

2016-04-04；改回日期：2016-05-12。

罗洪飞(1983—)，工程师，现主要从事油田开发工作，电话：13813130025，E-mail：luohf.jsyt@sinopec.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.03.009

TE122.111

A