鄂尔多斯盆地油房庄南部长4+5低阻油层成因分析与识别方法

刘佳庆，康 锐，杨传奇，王晓辉，陈世海，王卫忠.

(1.陕西延安石油天然气有限公司，陕西西安 710018；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018)

鄂尔多斯盆地油房庄南部长4+5低阻油层成因分析与识别方法

刘佳庆1，康 锐2，杨传奇1，王晓辉1，陈世海1，王卫忠1.

(1.陕西延安石油天然气有限公司，陕西西安 710018；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018)

针对研究区长4+5油层电阻率偏低、解释难度较大的问题，本文以测井解释为主要技术手段，结合岩心资料、分析化验数据及试油生产等数据，对油房庄南部低阻油层的成因进行分析。结果表明：目的储层由于构造幅度低，油水分异差，影响了油气的天然富集程度，大面积发育低含油饱和度油层；受前三角洲沉积相带控制，岩石力度细、微孔隙发育，导致储层束缚水饱和度较高，即区域构造和沉积相带是油房庄南部长4+5形成低阻油层的主控因素。在成因分析基础上，对常规测井响应参数运用曲线叠合和交会图等手段，实现了对低阻油层的有效识别和评价，并为与本区有类似地质特征的低阻油层的有效识别提供了解决思路。

低阻油层；成因分析；测井评价；长4+5油层

近些年，人们在鄂尔多斯盆地相继发现了众多低电阻率油层，并随着对地质认识的不断加深和低阻油藏的规模有效开发，对低阻段油藏有了初步认识。不同地区、不同层位油层低电阻率的影响因素不尽相同，往往是以一种或几种因素为主导，多因素综合作用的结果。

在勘探实践中，油房庄南部主力产层之一长4+5油层呈现低阻特征：油层电阻率多分布在15～30 Ω·m之间，而本区相同层位纯水层电阻率多分布在10～22 Ω·m之间，油、水层电阻率比值小于2；油层、差油层与水层的常规测井响应特征较为相似，不易区分。从目的储层的试油及生产情况来看，利用阿尔奇公式解释的油层段，多数为含油饱和度不高于60%的油水同层，有的甚至为含油水层或水层。

针对上述情况，本文对油房庄南部目的储层做了进一步研究，在对其区域构造、沉积微相、储层岩性及物性特征的研究基础上，分析长4+5低阻油层的成因机理，进而找出适合本区低电阻率油层的测井解释方法，实现对油层的有效识别和评价，并为与本区有类似地质特征和储层条件的区块有效识别低阻油层、发现新油层提供指导和帮助。

1 低阻成因分析

1.1 低构造幅度

在鄂尔多斯盆地整体构造格局中，研究区油房庄南部位于最宽广的陕北斜坡带的西部(图1)。根据精细的地层划分对比结果，绘制了研究区长4+5的顶面构造图(图2)。可以看出，其顶面构造相对简单，整体上也为西倾单斜背景上由差异压实作用形成的一系列近东西向的鼻状隆起，坡降为35 m/km，宽度3～5 km，隆起幅度小、面积大。

图1 油房庄南部位置示意图

图2 油房庄南部长4+5顶面构造图

根据油气分异运移的规律，油水饱和度与油气藏闭合高度有关。若构造幅度较小，储集层中便可能具有较宽的油水过渡带，即油层含水饱和度偏高。此外，地层压力小导致油气的驱替压力低，油气不足以克服更大毛细管压力而进入小孔隙，大量的小孔隙和微孔仍被地层水占据。也就是说，油层距自由水平面越高，相应的含油饱和度就越高，其电阻率也必然越高；反之电阻率就越低[1-3]。

对研究区长4+5储层分别做“初期含水率与油层电阻率关系图”和“油层相对高差与初期含水率关系图”(图3、图4)，其中ΔH为各井目的层的砂顶海拔与该区长4+5目的砂体中部平均海拔的高度差。可以看出，随着油层相对高度差的降低，其初期含水量有上升的趋势，而含水量的上升直接导致了油层电阻率的下降。

图3 长4+5油层相对高度差与初期含水率关系图

图4 长4+5油层初期含水率与电阻率关系图

由此，因低构造幅度(低驱替压力)导致的油水分异差、含水饱和度高等因素，影响了油房庄南部长4+5油层的天然富集程度，这也是该区含油部位电阻率增大幅度不明显，其数值与水层电阻率不易区分的主要原因之一。

1.2 沉积(微)相因素

油房庄南部长4+5油层主力砂体多为前三角洲相(图5、图6)，在这种以弱水动力条件为主的沉积环境中，多表现为沉积砂体的岩性较细且泥质含量偏高。这可能导致储层砂体内部微孔隙大量发育，毛细管压力较高；在水湿地层中，会使储层中束缚水的含量明显增加[4-5]。

图5 油房庄南部Y128井～A148井长4+5油层主力砂体类型

根据分析化验结果，研究区长4+5地层水矿化度分布于(5.6～9.1)×104mg/L，属中高水平。地层水矿化度升高，导致地层中的导电离子增多，它们在大量连通的微孔隙中形成了密布的导电网络[6-7]，从而使地层的导电能力增强。当粒度细、泥质多等因素引起储层束缚水含量较高时，高矿化度的地层水对长4+5储集层电阻率的影响不容忽视。

1.2.1 岩石粒度

岩电试验已证明，电性对岩性的反映比较敏感，岩性越粗，电阻率越高[8]。多数低阻油气层的岩性多为粉砂岩或泥质粉砂岩，岩石骨架颗粒平均粒径普遍较小(图7)。

图7 长4+5低阻油层与高阻油层粒度概率图

从研究区目的层岩心样品的粒度统计结果看，其最为突出的特征是以细砂为主，并有一定量的粉砂和泥(图8)；其束缚水饱和度与岩石颗粒比表面积呈非线性的正相关性，且束缚水含量在40%以上的样品超过试验样品的60%(图9)。

图8 长4+5低阻油层粒度分布柱状图

图9 长4+5低阻油层比表面积与束缚水饱和度关系图

依据前人研究成果，粒度中值变小会引起束缚水含量增加，尤其是当粒度小于0.1 mm时，束缚水含量开始大量增加。这是由于颗粒越细其比表面积越大，颗粒表面吸附的束缚水就越多[9-11]。而电阻率测井反映的是地层总的含水量，因此具有高束缚水饱和度的油层会显示出低阻的特点。这就不难解释油房庄长4+5油层电阻率偏低的现象了。另外，岩性的粗细在一定程度上也可以反映泥质含量的变化。

1.2.2 泥质含量

组成泥质的各种主要黏土矿物对储层电阻率的影响表现在两方面：自身的附加导电性和提高束缚水饱和度。

黏土矿物的吸附、膨胀和阳离子交换等特性，是导致其具有附加导电性的直接原因。在常见的黏土矿物种类中，蒙脱石的阳离子交换能力最强，受其影响而形成的附加导电性也最大；伊利石次之；绿泥石再次；高岭石的附加导电性最小。地层水矿化度越低，阳离子的交换量越大，产生的附加导电性也越强，使油层电阻率值降低得越多[12-15]。

这里需要强调的是，研究区长4+5油层地层水矿化度中等偏高，所以黏土矿物的附加导电性受到较大程度的制约，对油层电阻率的影响较弱。

由于在长4+5油层组砂体沉积期间，研究区基本是前三角洲沉积体系，大面积的席状砂中含有较多Fe2+离子，使得目的层砂岩填隙物中绿泥石的含量明显高于邻区同层(图10)。镜下观察发现，绿泥石胶结多以碎屑颗粒环边薄膜方式出现(图11)。

通过储层中笼统泥质含量及绿泥石含量与束缚水饱和度、电阻率散点关系图(图12)可以看出，占岩性成分超过8%的泥质由于其粒径微小，增加了研究区储层的束缚水饱和度。而随着束缚水饱和度的升高，电阻率也随之降低。

图10 长4+5油层黏土矿物分析结果

图11 长4+5油层砂岩样品扫描电镜照片

图12 长4+5低阻油层不同类型填隙物含量与束缚水饱和度关系图

1.2.3 储层微孔隙

根据研究区长4+5油层铸体薄片孔隙特征图像分析，平均中值半径为0.10 μm，孔隙偏小；平均排驱压力为8.11 MPa，说明喉道偏细。孔渗特征越差，中值半径越小，排驱压力越大(图13)，从而导致成藏过程中毛管中地层水被驱替不充分而遗留在微小的孔喉中，导致高束缚水饱和度[16]。

2 低阻油层识别方法探讨

针对油房庄南部长4+5油层运用阿尔奇公式求取含水饱和度Sw造成油层解释符合率偏低这一难题，通过对测井响应参数的精细分析，找出该区对低阻油层含油性反应较灵敏的参数，并将其组合以放大油、水层响应差异[17]；通过曲线重叠法和交会图技术，探索了能够有效识别研究区低电阻率油层的方法，取得了一定成果。

2.1 曲线重叠法

2.1.1 声波时差(AC)与自然电位曲线(SP)重叠法

根据砂泥岩剖面的测井响应特征，储层位置的自然电位SP曲线呈异常幅度增加，而声波时差AC也会增大。利用以上特点，将二者曲线进行重叠。由图13、图14可见，在泥岩位置，二者基本重合；在渗透性较好的储层位置，二者存在一定的幅度差。二者之间的幅度差越大，含油性越好。

油房庄南部长4+5油层多数为含水饱和度及束缚水饱和度均高的油水同层，渗透性与水层相近或基本一致，所以上述曲线重叠法在该区运用的效果并不理想。

2.1.2 计算自然电位(PSP)与实测自然电位曲线(SP)重叠法

根据深、浅电阻率的测井结果，计算八侧向电阻率RLL8与深电阻率RILD测井值的比值，即径向电阻率比值；结合自然电位测井的原理，依据区域温度资料，确定系数原理公式中的电位系数K；应用公式PSP=-Klg(Rxo/Rt)计算一个自然电位值，并把计算的自然电位曲线PSP与实测自然电位曲线Usp组合，采用曲线重叠法的原则进行重叠[18]。

一般情况下，如果储层含水或在纯泥岩部位，二者基本重合；但当地层含油且具备Rxo

图13 YY1井长4+5油层组深感应电阻率(RILD)-声波时差(AC)、计算自然电位(PSP)-实测自然电位(Usp)、声波时差(AC)-自然电位(Usp)重叠图

图14 YY2井长4+5油层组深感应电阻率(RILD)-声波时差(AC)、计算自然电位(PSP)-实测自然电位(Usp)、声波时差(AC)-自然电位(Usp)重叠图

2.1.3 深感应电阻率(RILD)-声波时差(AC)重叠图

声波测井和电阻率曲线重叠法常用来预测不同成熟度条件下的TOC。其中声波时差曲线和电阻率曲线的刻度为-100μs/ft(-328μs/m)(每两个对数电阻率刻度对应的声波时差)。把一般泥岩的曲线叠加在一起，当两条曲线在一定深度范围内“一致”或完全重叠时可作为基线。确定基线之后，用两条曲线间的间距来识别富含有机质的层段[18]。

对于高电阻率油层，将深感应电阻率与声波时差曲线按照一定原则反向重叠：深感应曲线采用对数刻度，声波时差曲线换算为英制单位的数值，二者之间反向重叠。其中要求电阻率刻度区间为两个数量级，对应声波时差差值为100，在一般泥岩(炭质泥岩、油页岩处除外)处二者基本重合。在此基础上，根据储层部位二者之间的曲线叠合关系判断含油性。一般在含油较好的部位，两曲线之间的幅度差较大；在水层处，二者基本叠合。该方法在研究区长4+5油层的应用效果较理想(图13、图14)。

2.2 交会图法

根据油房庄南部长4+5油层的实际情况，经过综合分析，主要应用下列几种交会图技术，对其油层进行分步骤的逐步识别：

利用目的储层26个油水同层、3个差油层、8个水层的近百个取样点的测井响应数据，编绘其深感应电阻率-声波时差交会图(图15)。应用该图件可初步将常规的油层和水层区分出来：区域Ⅰ为常规水层;区域Ⅱ为常规油层；区域Ⅲ则是电阻率和声波时差参数值都极为相近的低阻油层、水层和差油层，也是下一步进行区分和识别的主要目标。

图15 长4+5低阻油层深感应电阻率(RILD)-声波时差(AC)交会图

精细分析区域Ⅲ内各试油段的每一项常规测井响应数值发现，产液能力及含油性相对逊色的差油层的相对泥质含量△GR指标均偏高，这也是其渗透性相对较差的原因之一。计算结果显示其值均大于0.26，而区域Ⅲ内绝大多数的油水同层和水层这一比值均小于0.26。因此，利用相对泥质含量△GR和相对渗透性Usp/SSP作交会图，可以将低阻油层与水层和差油层较好地区分开来(图16)。

图16 长4+5低阻油层泥质含量△GR和相对渗透性Usp /SSP交会图

图17中落在左上方区域中的取样点均为渗透性很好的低电阻率阻油层和水层。分析二者的各项测井响应数值发现，随着储层含油级别的升高，其声波时差和电阻率有上升的趋势；往往在泥质含量相对较低、渗透性最好的层段，含油性偏低。针对上述特征，作了声波时差和组合参数(1-△GR)/RILD交会图，效果较理想(图18)。

图17 长4+5低阻油层声波时差-组合参数(1-△GR)/RILD交会图

组合参数(1-△GR)/RILD的设计目的源自该区低电阻率油层的电阻率和泥质含量较之水层均相对偏高的变化特性，二者的比值可以将该差异放大，从而最终实现低电阻率油层与水层的准确识别。

3 结论与认识

(1)鄂尔多斯盆地油房庄南部长4+5低阻油层的形成主要是区域构造和沉积相带两大因素共同作用的结果：低构造幅度影响了该区油气的天然富集程度，含油饱和度偏低；三角洲前缘的岩性细、微孔隙发育等特点，导致储层束缚水饱和度偏高。

(2)曲线叠合和交会图等测井解释手段，能够放大研究区油、水层常规测井响应参数的差异，从而实现直观且有效地识别低阻油层。

(3)本区低阻油层成因分析及识别方法对邻区的勘探开发工作具有借鉴意义。

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Origin Analysis and Recognition Methods of Chang 4+5 Low-Resistivity Reservoir in the South of Youfangzhuang, Ordos Basin

Liu Jiaqing1, Kang Rui2, Yang Chuanqi1, Wang Xiaohui1， Chen Shihai1， Wang Weizhong1

(1.ShaanxiYan＇anOilandGasCo.Ltd.,Xi＇an,Shaanxi710018,China; 2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,PetrochinaChangqingOilfieldCompany,Xi＇an,shaanxi710018,China)

In view of the problem that the resistivity of Chang 4+5 reservoir is low and the explanation is difficult, in this paper, the causes of low-resistivity reservoirs in the southern part of Youfangzhuang are analyzed by means of logging interpretation as the main technical means, combined with core data, analysis of laboratory data and test oil production data. The results show that the purpose of reservoirs is low due to the low tectonic range and the difference of oil and water, which affects the natural enrichment of oil and gas and the development of low oil saturation reservoirs in large area. Controlled by the delta sedimentary facies, the fine rock strength and the micropore development, which leads to the higher water saturation of the reservoir. Exactly, the regional tectonics and sedimentary facies are the main controlling factors for the formation of low resistivity reservoirs of Chang 4+5. Based on the analysis of the causes, the effective identification and evaluation of the low resistivity reservoirs are realized by using the curve superposition and the intersection diagram, and the effective identification of the low resistivity reservoirs with similar geological characteristics in this area provides a solution to the idea.

low-resistance reservoir; origin analysis; well-logging evaluation; Chang 4+5 reservoir

刘佳庆(1982—)，女，工程师，主要从事油气田勘探方面的研究与应用工作。邮箱：lemontreenan@163.com.

TE122

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