松辽盆地葡萄花油层低阻特征及成因机理研究

肖圣东

(中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江 大庆 163514)

0 引 言

低阻油层电阻率低，与水层电阻率差别不大，难以有效识别，经常被误解释为水层，导致大量的油气被遗漏[1-2]，但是，随着油气层评价技术的快速发展，低阻油藏成因已经引起了学者们的广泛关注[3-4]。

松辽盆地葡萄花油层属于构造-岩性油藏，具有较好的成藏条件，资源潜力丰富，其沉积环境、孔喉结构、岩性复杂等多方面原因，为低阻油层的发育提供了良好的条件[5-6]，在勘探开发过程中，已经证明了低阻油层的存在。松辽盆地葡萄花低阻油层储量约占区域低丰度油层储量的1/3，而目前该区域低阻油层产量仅占低丰度油层产量的1/5左右，展现出了较好的增储上产潜力，具有广阔的开发前景。前人已对该地区低阻油层进行过研究[7-9]，但分析因素不够系统全面，仍未明确低阻油层的成因机理。为了加快外围油田储量的开发动用，此次研究从外部和内部7个控制因素出发，对该区的低阻成因机理展开了深度的研究，以期为松辽盆地低阻油层的识别提供经验。

1 低阻油层的定义及研究区低阻油层特征

1.1 低阻油层定义

通常以同一油水系统内的水层电阻率为标准来判断一个油层是否为低阻油层[10-11]。研究区油层深侧向和深感应电阻率变化范围不大(表1)，泥岩深侧向电阻率为2.0～4.0 Ω·m，上下围岩深侧向电阻率为1.7～6.2 Ω·m，部分井油层双侧向电阻率绝对值较低，为3.6～10.3 Ω·m，上下围岩电阻率较高，一般为2.0～5.6 Ω·m，且油层电阻率与上下围岩电阻率之比小于2；伽马值较高，属高伽马油层。该类油层一般发育在相邻高阻油层的上部和下部，或存在砂泥岩互层。

表1 油层和低阻油层测井响应数值分布区间

基于上述油层特征，定义研究区储层电阻率与围岩电阻率之比小于2的油层为低阻油层，且该部分油层电阻率与上下围岩电阻率之差较小，声波和伽马值均较高。

1.2 研究区低阻油层储层特征

研究区低阻油层岩性为粉砂岩和泥质粉砂岩，粒度中值为0.00～0.02 mm，90%以上储层有效厚度小于2 m，且大部分为0～1 m。低阻油层孔隙不发育，胶结物间微孔隙较发育。胶结物以粒间粒表伊利石、伊蒙混层为主，绿泥石、石膏、长石淋滤少量，偶见石英加大(图1)，孔隙度为10%～15%，渗透率小于1 mD，属于中低孔、低渗油层。

葡萄花油层相对润湿指数为-1.00～0.75，普通油层主要为强亲油、亲油、弱亲油，而低阻油层主要为亲水和弱亲水。随着亲油程度的增加，一定饱和度下的油相相对渗透率下降、水相相对渗透率增大。表2为低阻油层相对渗透率统计，由表2可以看出，在相同的含水饱和度情况下，低阻油层比普通油层的水相相对渗透率小，说明低阻油层不可动水含量较高。

表2 低阻油层相对渗透率

2 低阻油层成因机理

研究区低阻受多因素影响，机理复杂，从低阻油层的特征出发，对泥浆侵入、油水层矿化度、砂泥岩互层、构造、沉积相带、孔隙结构和黏土矿物7个可能的因素进行分析，以期为油层的评价、识别提供可靠的地质基础。

2.1 泥浆侵入

钻井过程中泥浆滤液侵入了储层，储层电阻率会受到严重的影响[12]。通过研究区泥浆滤液电阻率与水分析资料的离子含量求取地层水电阻率，通过比较求取的地层水电阻率确定泥浆对地层的影响。共统计5口井，除1口井电阻率变化大于10%外，其余井变化率都小于5%，据此推断研究区泥浆侵入对油层电阻率的影响不大，对低阻油层的形成没有影响。

2.2 油水层矿化度

油水层矿化度差异造成的低阻通常是指在沉积后期由于相邻水层中地层水的矿化度改变引起的低阻油层[9,13-14]。研究区地层水类型为NaHCO3型，油水层的矿化度差别不大。在同一口井中，油水层的自然电位值差别不大。因此，油水层矿化度的差别对该区造成低阻油层的影响极小。

2.3 砂泥岩互层

砂泥岩互层类储层厚度薄，电阻率测井值容易受到围岩的影响，导致电阻率出现低值[14]。研究区属于三角洲前缘向湖相沉积的过渡带，粒度较细，单层砂体相对较薄，很容易形成砂泥岩薄互层不稳定的物源环境[9]，因此，有部分层段油层受砂泥岩互层的影响从而形成低阻油层。但对于其他低阻油层，砂岩厚度主要为0.5～1.0 m，上下围岩厚度均小于1.0 m，该因素的影响不大。

2.4 构造

受毛管力和密度的影响，油气在运移和聚集过程中饱和度会发生变化。一般来说，油层在构造低部位或边部，越靠近油水界面毛管压力越小，相应的含水饱和度越高地层电阻率越小[8,15-16]。据此推断低阻油层应该发育在构造的低部位或边部。研究区共13口井发育低阻油层，有10口井分布在构造边部或低部位，3口井分布在构造的隆起带，可见低阻油层的分布不完全受构造控制。

2.5 沉积相带

研究区由北至南沉积微相为分支坝、远砂坝、席状砂、坝砂、滩砂、湖泥，低阻油层发育在席状砂、滩砂和坝砂中[17](图2)。沉积微相的类型在测井曲线上也有相应的显示，控制着自然电位及双侧向曲线的形态、幅度。低阻油层一般发育在钟形、漏斗形曲线的上部、下部或者是低平指状处。因此，该地区低阻油层与沉积环境息息相关，沉积相带是低阻油层的主控因素。

图2 低阻油层在沉积相带上分布位置

2.6 孔隙结构

复杂孔喉结构、微孔隙发育的油层在运移和聚集过程中毛细管压力较大，油层含油饱和度也较低，该类油层容易成为低阻油层[18-19]，而微孔隙的形成与泥岩的含量及分布形式有密切的关系。

研究区井1的第49层，井2的第65层为低阻油层，泥质分布形式主要为团块状，泥质含量偏高，物性较差；普通油层泥质的分布形式主要为条带状和斑状，泥质含量略低于低阻油层[20]，物性中等；高阻油层泥质的分布形式主要为薄膜状，泥质含量低，物性较好(表3)。

表3 部分油层泥质分布形式与物性关系

图3为研究区泥质含量与油层孔隙度关系，泥质含量小于5%，孔隙度大于19%，对应高阻油层；而泥质含量大于5%，孔隙度小于19%的油层为普通油层和低阻油层。由此可以得到储层泥质含量和分布形式影响油层电阻率的特征。在泥质含量小于5%，薄膜状分布时，孔隙结构较好，微孔隙不发育，以渗流孔隙为主，油层电阻率较高；泥质含量大于5%时，泥质含量和分布形式对孔隙结构影响的程度不同，微孔隙发育程度也不同。但孔隙结构差、微孔隙发育的油层却不一定是低阻油层，因此，复杂的孔隙结构对研究区低阻油层起到一定的影响，但不是该区低阻油层的主控因素。

图3 油层孔隙度与泥质含量关系

2.7 黏土矿物的类型、含量及分布形式

前人研究表明，黏土矿物因其本身阳离子交换以及颗粒的分布形式对低阻油层的发育存在较大的影响[21-22]。葡萄花油层为细粒硬砂质长石砂岩，岩性主要为一套灰色粉砂岩、灰绿色泥岩及过渡岩性。该区低阻油层黏土矿物含量高，类型以伊利石和伊蒙混层为主。对研究区黏土矿物与电阻率分析发现(图4)：该区油层黏土矿物含量高，尤其是伊利石和伊蒙混层含量高，具有高附加导电性，为低阻油层；而高附加导电性黏土矿物含量低的油层，一定不是低阻油层。表明了黏土矿物的含量和类型是研究区形成低阻油层的主控因素。

图4 油层电阻率与伊利石和伊蒙混层含量关系

黏土矿物的分布形式主要有搭桥式、充填式和衬垫式[9]，分布形式不同导电能力有所差别。表4为该区黏土矿物的分布形式与低阻油层的实验数据。由表4可知，低阻油层中黏土矿物的分布形式主要为搭桥式，这种分布形式会形成四通八达的导电网络，伴随较强的阳离子交换能力，形成了低阻油层。

表4 黏土矿物的分布形式与低阻油层的关系

对上述7个因素逐一分析后，明确了低阻油层的控制机理，为后续低阻油层的识别提供了可靠的理论支撑。

3 应用实例

根据上述7个成因机理的分析与研究，对研究区的A井低阻油层进行识别。A井处于席状沙微相，沉积物岩性较细，泥质含量高，砂泥岩频繁交叉出现，加上该井处于构造的边部，是低阻油层的理想部位。表5为该井油层特征参数值。由表5可知：A井油层的物性变化不大，由岩性和电阻率可知3号油层为普通油层，且其束缚水饱和度和黏土含量均表现为低值，阳离子交换能力与阳离子交换量基本没有显示。而阳离子交换能力与阳离子交换量两者结合能清晰指示1、2、4号层为低阻油层(阳离子交换能力和交换量大表明导电能力强，电阻小)，且黏土含量在这3个油层上也显示为高值。黏土含量、阳离子交换能力、阳离子交换量和束缚水饱和度4个特征参数在1、2、4层上的值明显高于3层，是低阻油层。解释结论与试油结论基本一致，识别精度高。

表5 A井特征参数值

4 结 论

(1) 对泥浆的侵入、油水层矿化度、砂泥岩互层、构造、沉积相带、孔隙结构和黏土矿物7个可能的低阻油层成因机理进行逐一分析，认为沉积相带、黏土矿物含量及其分布形式是该区低阻油层发育的主控因素，沉积构造、孔隙结构以及砂泥岩互层对该区低阻油层发育也有一定的影响，泥浆侵入和油水层矿化度对低阻油层基本无影响。

(2) 研究区沉积微相为分支坝—远砂坝—席状砂—坝砂—滩砂—湖泥，低阻油层发育在席状砂、滩砂和坝砂中。低阻油层测井曲线一般发育在钟形、漏斗形曲线的上部、下部或者低平指状处。

(3) 研究区黏土矿物含量高，尤其是伊利石和伊蒙混层含量高、具有高附加导电性的油层一定是低阻油层，此类油层黏土矿物的分布形式主要为搭桥式。