姬塬地区侏罗系延9油层低阻成因分析及识别方法

刘艳妮，蒲 磊，梁晓伟，淡卫东，史立川，雒 斌

（中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018）

鄂尔多斯盆地中生界侏罗系油藏具有埋深浅、物性好、产量高等优点，近年来已日益成为盆地重要的高效勘探开发目标。但侏罗系油藏规模小，成藏隐蔽，尤其是局部发育的低阻油藏，由于其成因复杂多样，如受沉积条件、构造作用、成岩作用等地质因素的影响，使束缚水饱和度、黏土矿物以及油水层的矿化度发生变化，或受钻井液侵入及测井系列不同等工程因素影响导致电阻率变低[1-6]，评价和识别工作困难。

前人对鄂尔多斯盆地侏罗系低阻油层的成因及识别的研究程度较低，仅处于浅析低阻油层的定性识别方法[7-13]，且姬塬地区侏罗系低阻油层的分析及识别并未涉及，低阻油藏用常规测井方法难以有效识别和评价，造成研究区较多低阻油层的遗漏。为此，本文根据岩心观察、砂岩薄片鉴定、扫描电镜观察和高压压汞分析等多种技术手段，结合钻井、录井、测井、试油试采及储层特征等资料，在与陇东地区低阻油藏进行横向对比的基础上，综合分析影响低阻油层的因素，如构造作用、储层特征等，对姬塬地区侏罗系延9 层低阻油层的成因机理进行总结，针对性地提出能够定性、定量识别低阻油层的方法，并确定其测井解释下限，对研究区的进一步勘探开发具有重要意义。

根据目前对低阻油层的定义，低阻油层在电性特征上主要表现为两种类型：一类是绝对低阻油层，即电阻率绝对值较低，一般小于5 Ω·m；另一类是相对低阻油层，即同一油水系统内油层与纯水层的电阻率比值较低，一般小于2[14]。本文研究区的电阻率主值区间为4.0～15.0 Ω·m，主要为相对低阻油层。

1 研究区概况

姬塬地区位于鄂尔多斯盆地中西部，横跨西缘逆冲带、天环坳陷及伊陕斜坡三大构造单元，整体构造平缓，区域东高西低的背景上发育系列继承性低幅鼻隆构造，东西构造落差近500～1 000 m。

姬塬地区侏罗系延安组地层自下而上划分为延10～延1 十个油层组。侏罗系富县组至直罗组地层均有油层发育，其中延安组延8、延9、延10 为侏罗系油藏主要发育层段，延9 是主力产油层。姬塬地区延9 油层组发育于三角洲沉积环境，以三角洲平原亚相为主，分流河道砂体宽1～3 km，厚5～20 m，成藏圈闭受沉积相及低幅构造控制，为岩性-构造油藏。

通过对鄂尔多斯盆地侏罗系延9 层电阻率的分析可知，低阻油藏主要发育于姬塬地区，陇东地区也有小范围分布，通过对姬塬地区延9 多口工业油流井的统计，结果显示出油井储集层电阻率平均值13.18 Ω·m，占全井的76.7%，与全盆地（平均值23.15 Ω·m）和陇东地区同层系储层（平均值19.77 Ω·m）相比，电阻率明显偏低，油层与邻近水层相比电阻增大率无明显特征，而油水层与邻近水层相比电阻增大率均小于2（见图1）。

图1 姬塬地区延9 工业油流井储层电阻率增大率图Fig.1 The chart of the resistivity index about industrial oil wells in Yan 9 members in Jiyuan area

2 低阻油藏成因主控因素分析

2.1 高地层水矿化度是影响侏罗系油层低阻特征的主要因素

根据前人的研究表明，高矿化度地层水会导致油层的电阻率降低，从而形成低阻油层[4，15-17]。

图2 姬塬地区侏罗系电阻率-矿化度交会图Fig.2 Correlation between formation water salinity and resistivity of the Yan 9 members in the Jiyuan area

姬塬地区延9 油层地层水水型主要是CaCl2型，但研究区地层水矿化度存在区域性差异，低阻油层（电阻率<13.18 Ω·m）地层水矿化度平均值为68.7 g/L，高阻油层地层水矿化度平均值为49.2 g/L。通过分析研究区延9 层低阻油层地层水矿化度与电阻率相关性（见图2）可知：随着地层水矿化度的增大，低阻油层的电阻率有降低趋势。此外，绘制全区电阻率及矿化度等值线图，结果表明，矿化度与低阻油藏的分布有一定的相关性，说明地层水矿化度高是研究区低阻油层形成的主要因素之一。

2.2 岩石颗粒细导致束缚水饱和度高使电阻率降低

岩电分析发现，岩石的骨架粒度大小决定颗粒表面吸附地层水能力，是影响电阻率的重要因素之一。岩性越细，电阻率越低[2]。因为岩石颗粒越细，岩石与水接触的面积越大，吸附在岩粒表面的束缚水越多，岩石的导电性就会增强，使地层电阻率降低；另一方面，岩石颗粒粒度小，形成的孔隙和喉道就越小，且小岩粒含量越高，地层中微小毛细管孔隙和小喉道就越发育，渗透率就越小，粒间孔隙也相应更为复杂，两者都会增大岩层中的束缚水含量，从而降低地层电阻率[18，19]。

图3 侏罗系延9 储层砂岩粒度对比直方图Fig.3 Histogram of particle size distribution of the Yan 9 members of Jurassic reservoirs

通过对姬塬地区侏罗系延9 油藏51 块岩心图像粒度样品的颗粒大小进行分析统计，结果表明：储层的岩石颗粒都较细，粒径分布在0.5 mm 以下的中-细-粉砂颗粒约占80.0 %以上，颗粒以中砂和细砂岩为主，与陇东地区相比，占主导的中砂含量相当，但细砂含量较高（见图3），这种细骨架颗粒，使得油层粒间孔隙更为复杂，发育更多的微孔隙及细小喉道，升高束缚水含量，降低储层电阻率。

2.3 孔隙结构的影响

姬塬地区侏罗系孔隙类型以粒间孔和长石溶蚀孔为主，面孔率6.97，与陇东地区相比，孔隙发育程度较低（见图4）。姬塬地区侏罗系储层孔隙结构具有排驱压力低（0.09 MPa）、喉道中值半径大（0.57 μm）、退汞效率较高（33.6%）、孔喉分选中等（分选系数2.97）、汞饱和度高（78.4%）等特征，孔隙结构以中孔细喉型为主，由此不能判定造成低阻，但会导致孔喉结构更为复杂，使束缚水饱和度增高造成低阻。

2.4 黏土矿物的附加导电性

黏土矿物具有阳离子交换的特性，这是导致黏土具有附加导电性的直接原因，但是，不同种类的黏土矿物的阳离子交换能力存在差别，其中蒙脱石导电性最高，其次是伊利石和高岭石[20，21]。

图4 侏罗系延9 孔隙类型对比图Fig.4 Contrast diagram of pore types in Yan 9 members of Jurassic reservoirs

表1 侏罗系延9 储层填隙物含量对比表Tab.1 Comparison table of interstitial matter in Yan 9 members of Jurassic reservoirs 单位：%

根据研究区内储层填隙物分析表明，侏罗系延9储层填隙物含量合计为11.62%（见表1），以高岭石（含量为3.92%）和硅质（含量为3.10%）为主，伊利石和伊/蒙混层（含量为5.1%）含量较低，胶结指数相对较低，且与陇东地区相比，黏土矿物含量无明显区别，因此不是形成低阻油藏的主要原因。

2.5 导电矿物的影响

油层骨架通常主要是由石英等不导电矿物组成的，但当油层骨架含有导电物质时，油层的电阻率就会降低[22]。通过对鄂尔多斯盆地侏罗系油藏580 块样品重矿物化验分析资料的对比可以得出：与陇东地区相比，姬塬地区油层骨架中富含黄铁矿，且20%的井中黄铁矿的含量达到重矿物总量的90%，会对降低油层电阻率产生一定影响。但分析表明，导电矿物含量与地层电阻率没有明显的相关性，因此认为导电矿物含量并不是研究区油层低阻的主要原因。

2.6 润湿性的作用

油层润湿性与其电阻率密切相关，当岩石骨架有较强的润湿性时，会因吸附作用导致油层的电阻率降低[5]。通过对姬塬地区侏罗系油藏28 块样品分析结果显示，亲水3 块，弱亲水14 块，占测试样品总数的61.9%，陇东地区侏罗系油藏26 块样品分析结果显示，以中性-偏亲水为主，共19 块，占测试样品总数的73.1%（见表2），姬塬地区亲水性更强，使储层中岩石粒表面吸附水分子的能力较强，在岩石颗粒表面形成薄水膜，导致束缚水含量较高，使油层的电阻率变低，可见润湿性对低阻油层也有一定的贡献。

2.7 高束缚水饱和度的作用

储层岩石本身的性质影响束缚水饱和度，包括岩石类型、颗粒粒度、黏土类型及孔隙结构等[23]，这些因素都在不同程度上使姬塬地区侏罗系延9 层的束缚水含量升高，导致储层导电能力增强，电阻率降低。

对鄂尔多斯盆地侏罗系延9 层22 口井47 个岩心实验样品相对渗透率基础数据分析发现，低阻油层发育的姬塬地区油层束缚水饱和度最高，达到43.3%（见表3），通过绘制束缚水饱和度与电阻率的交会图可知（见图5），随着束缚水饱和度的增大，电阻率有明显下降的趋势，分析认为本区高束缚水饱和度对低阻油层的形成有重要影响。

图5 侏罗系延9 油藏束缚水饱和度与电阻率交会图Fig.5 Correlation between irreducible water saturation and resistivity in Yan 9 members of Jurassic reservoirs

2.8 构造幅度低、油水关系复杂的影响

姬塬地区侏罗系在区域构造背景上发育系列低幅鼻隆，隆起范围一般为1～5 km2，幅度一般为10～60 m，以岩性-构造油藏为主。

受低幅度构造影响，圈闭中油的浮力作用有限，导致油水分异不彻底，油水界面难以确定，从而降低储层的含油饱和度，形成低阻油层，甚至出现油层电阻率小于水层的油水关系倒置的现象，这种油层通常解释为油水同层。因此，构造幅度低、油水关系复杂是姬塬地区延9 低阻油层形成的主要因素之一。

表2 鄂尔多斯盆地侏罗系储层润湿性评定表Tab.2 Evaluation table for reservoir wettability of Jurassic reservoir，Ordos basin

表3 鄂尔多斯盆地延9 油藏相渗特征对比表Tab.3 Comparison table of relative permeability feature of Yan 9 reservoir in Ordos basin

图6 侏罗系延9 油层储层含油性与试油结果关系Fig.6 The relationship between reservoir oil-bearing and test result

根据储层钻遇显示及试油结果分析可知，试油井段主要为油水同层，纯油层较少，试油结果、录井资料统计均与储层含油性相关，但都无必然联系且无论测井解释为油层还是油水层，录井显示为油迹还是油斑，试油都会出现生产纯油或油水同出的现象（见图6）且多口录井油迹井试油获高产，如H386 试油获51.26 t/d高产油流，低幅构造导致油水分异差，油水关系复杂形成低阻油藏，识别难度大。

3 低阻油层识别方法

在低阻油层地质背景及成因分析的基础上，通过对比统计大量的测井资料和试油数据，提出3 种有效识别低阻油层的方法：即定性识别低阻油层的邻近储层电性对比法、快速直观识别低阻油层的交会图版法，以及以目标层及邻近标准水层为基础定量识别低阻油层的综合含油指数法，并确定其测井解释下限。

3.1 邻近储层电性对比法

在区域地质特征的基础上，对测井曲线的响应特征及其组合关系进行分析，并结合试油数据等资料，重点对比储层四性及水性之间的匹配性，进而客观地识别低阻油层。通过分析姬塬地区延9 低阻油层实例，结果显示，邻近储层电性对比法对该区延9 低阻油层的识别有指导作用。

对研究区内测井资料进行分析，对于储层电阻率与邻近水层电阻率的比值大于1 小于2，符合本文所指低阻油藏特征，当目的层的物性和岩性与邻近水层接近时，低阻油藏特征可将其解释为油层或油水同层，为出油潜力目标。如C39 井，对油水层与邻近水层进行分析可知，孔隙度、渗透率相近，表明二者物性接近，自然电位负异常幅度一致说明水性接近，但通过对比可知，两者的电阻率存在较大差异，储层电阻率是邻近水层电阻率的约1.3 倍，故将储层解释为油水同层，试油获得工业油流，解释结论与试油结果一致，这一观点得到印证。

3.2 交会图版法

交会图版法是生产实践中常用的定性识别低阻油层的方法，具有快速直观、易于获取数据的优点，从交会图版中可直观地识别出油层、油水同层和水层[6，11，12]。针对姬塬地区延9 层绘制含油饱和度与电阻率交会图版（见图7），并确定出划分界限，即姬塬地区延9 层含油饱和度大于38.0%，解释为油水层以上。使用交会图版对研究区低阻油层的试油结果进行验证，结果显示两者吻合度高，这表明交会图版法可以有效识别低阻油层。

图7 姬塬地区延9 层含油饱和度-电阻率交会图Fig.7 Cross plots of resistivity and oil saturation of Yan9 reservoir in Jiyuan area

图8 姬塬地区延9 层综合含油指数-电阻率交会图Fig.8 Cross plots of resistivity and compositive oil index of Yan 9 reservoir in Jiyuan area

3.3 综合含油指数判断含油性

采用综合含油指数法进一步弱化储层物性对低阻的影响，有效区分油水层界限。油水层以上综合含油指数＞1。

式中：Rt-目标层电阻率；Φ-目标层计算孔隙度；Rtw-邻近标准水层电阻率；Φw-邻近标准水层计算孔隙度。

根据综合含油指数-电阻率交会图（见图8），通过对研究区延9 低阻油层有试油成果对应的储层进行验证，结果表明，研究数据与交会图版的吻合程度较好，如H131 井电阻率5.71 Ω·m，经计算含油指数为1.3，试油日产油13.43 t；H188 井电阻率9.65 Ω·m，经计算含油指数为0.73，试油出油花，这表明综合含油指数法可以有效地识别低阻油层。

以上三种识别方法都能提高解释结论与试油结果的符合率，在实际应用中效果良好，提高了低阻油层解释符合率，在分析中可根据实际情况综合使用。

4 结论

本文针对鄂尔多斯盆地侏罗系延安组延9 低阻油藏成因机理不明确的问题，从该区沉积背景入手，通过多种化验分析手段，如砂岩薄片鉴定、相渗曲线、图像孔隙粒度分析、重矿物化验等，结合钻井、录井、测井、试油、试采等资料的分析，在与陇东地区低阻储层的对比的基础上进行研究，结果表明主要成因有：（1）地层水矿化度高导致低阻；（2）岩石颗粒细导致束缚水饱和度高的影响；（3）该区构造幅度低、油水关系复杂的影响；此外，延9 储层的弱亲水性和填隙物也在一定程度上使电阻率降低。

在成因机理研究的基础上提出了邻近储层电性对比法、电阻率－含油饱和度交会图版法和综合含油指数法三种识别低阻油层的方法，并确定了相应的测井解释下限，实际应用效果良好，提高了低阻油层解释符合率，有效指导姬塬地区侏罗系延9 低阻储层的进一步挖潜。