港西油田明化镇组低阻油层特征

2021-09-29李敏

西部探矿工程 2021年10期

李敏

（中国石油大港油田公司第五采油厂，天津300280）

低阻油层是一个产生于油田生产实践的名词，它形象地指出一种油层的特殊性——相对较低的电阻。常规油层的电阻率为高值、与相邻的水层具有明显区别，电阻率因此被认为是识别油层的关键参数。而低阻油层因为种种原因，与相邻的水层电阻率差距不明显。也正因如此，在油气层评价过程中，容易漏过或者误判该类油层。随着近年来常规油气资源开发利用的程度不断提高，必须有效动用剩余油气资源才可形成产能接替，而低阻油层是目前一个现实的可动用领域。因此，如何有效识别低阻油层是目前油田开发工作需要解决的紧迫问题。

1 地质背景

港西油田位于天津市滨海新区南部，为大港油田公司所管辖。构造位置处于黄骅坳陷歧口凹陷北大港构造带西段，为港西凸起基础上形成的披覆背斜。油田的主要油气产层为新近系馆陶组、明化镇组。明化镇组主要为曲流河相沉积，储层类型主要为曲流河河道成因的砂岩。明化镇组油藏总体埋深较浅，约1000m。该组油藏开采于20世纪60年代，至今50余年，总体具有含水率高、可采储量采出程度高的特征，剩余油开发动用难度大。与常规油层相比，低阻油层开发利用较晚，还有很大潜力，但相应的研究较少，因此低阻油层的研究成为了该区开发地质攻关的重点内容。本文从港西油田明化镇低阻油层的岩石学特征、孔渗特征、测井曲线特征入手，开展低阻油层特征及成因分析。

2 低阻油层特征

2.1 岩石学特征

明化镇组储层类型主要为细砂岩、粉砂岩，其次为粗砂岩、含砾不等粒砂岩，胶结物以泥质为主，总体为孔隙胶结，由于年代较新、且埋深较浅，压实作用程度、胶结作用程度均较低，生产中易出砂。其中低阻油层岩性总体较细，以粉砂岩、泥质粉砂岩为主。平面上砂体多呈透镜状分布，分布范围有限，厚度差异大，非均质性较强。据岩芯分析和岩屑录井资料，该类油层油气显示以荧光—油迹为主。岩性和含油性具有一定相关性，砂岩厚度较大时、含油性较好，反之较差；泥质含量较少时、含油性较好，反之较差。

岩石矿物分析表明，低阻油层砂岩平均胶结物含量为31.6%，其中泥质胶结物占总胶结物含量比例的87.2%，钙质含量占比约7.34%。泥质胶结物含量与埋深有关，自上而下泥质胶结物含量呈下降趋势。泥质胶结物内部的粘土矿物分析表明，矿物类型有伊利石、高岭石、绿泥石、伊蒙混层等，其中高岭石呈分散状充填在粒间孔隙中，伊利石呈“搭桥状”在孔隙内中形成“伊利石桥”，伊蒙混层、蒙脱石、绿泥石则在颗粒表面呈薄膜吸附状分布。统计分析表明，粘土矿物以伊蒙混层、高岭石为主，伊蒙混层平均占比为73.8%，高岭石平均占比为14.3%。伊蒙混层中，蒙脱石的混层平均占比为81.2%。较多粘土矿物的存在一方面堵塞了孔隙喉道、增加了比表面积、降低了渗透率；另一方面，亦容易形成束缚水，造成较高的束缚水饱和度。

2.2 物性特征

岩石孔渗测试资料表明，明化镇组砂岩储层孔隙度介于8.6%~43.7%之间，平均孔隙度为32.8%；孔喉平均半径7.83μm；渗透率变化范围较大，总体介于（10~8000）×10-3μm2之间，平均渗透率约500×10-3μm2，储层物性总体以高孔、高渗为主。与之不同的是，低阻油层物性相对较差，孔隙度一般小于30%、渗透率一般小于500×10-3μm2。

分析表明，低阻油层砂岩孔隙类型以原始粒间孔为主、次生粒间孔较少发育；喉道类型主要为片状—弯片状喉道、管束状喉道。岩石物性有两个特点，一是随埋深的增大、物性总体变差；二是随泥质含量的增加、物性总体变差。从砂岩渗透率与泥质含量关系分析中可见，随着泥质含量的增加，渗透率值由高到低下降，且下降趋势较明显、下降幅度较大（图1）。可见，渗透率受泥质含量的影响较大。

图1 港西油田明化镇组砂岩渗透率与泥质含量关系图

2.3 测井曲线特征

一般情况下，测井解释研究人员把油层、水层电阻率之比（电阻率增大系数）大于2~2.5倍以上的油层称为常规油层；电阻率增大系数低于此界限值的油层称为低电阻率油层，简称低阻油层。港西油田的开发实践和地质研究表明，明化镇组砂岩一般埋深较浅、岩性较细、地层水矿化度低，油水之间分异不如其他地区明显；因此将常规油层的标准定义为电阻率增大系数大于2倍的油层，相应地，低阻油层的标准定义为电阻率增大系数小于2倍的油层。

测井曲线特征是储层岩性、物性、含油性的综合反映。而储层测井综合评价首先就是对岩性的识别，对于以细砂岩、粉砂岩为主的低阻油层储层而言，自然电位通常表现为较为明显的负异常，且随着泥质含量的增加，自然电位负异常的幅度减小；但实践表明明化镇组也有很多储层自然电位反映不明显。自然伽马通常情况下是指示泥质含量的曲线，但本区储层受局部存在一定含量的放射性粘土矿物铀（U），使其具有相应的自然伽马高异常值。因此港西明化镇组储层岩性的识别，单一用自然电位、或自然伽马均存在缺陷，须二者结合使用。同时，电阻率对于岩性变化也有较明显的响应变化，一般而言，泥质成分为低电阻率，砂岩骨架为高电阻率，因此砂岩储层随泥质含量的增加，电阻率值变低，因此可结合电阻率值进行岩性的识别。

储层综合评价方面，主要是依据电阻率RT、声波时差AC进行判断（表1）。声波时差可通俗理解为声波在岩石中传播时间的快慢，亦是声波在岩石中传播速度的倒数。在此原理下，声波时差对于岩石疏松程度尤为敏感，因此成为岩石物性和岩石含气性的关键评价指标，港西油田明化镇组砂岩中的低阻油层声波时差具有明显的低值，为355~460。从测井地球物理角度来看，石油导电性差、电阻率高达109~1016，因此含油地层，电阻率会升高。前文提到，港西油田明化镇组砂岩一般埋深较浅、地层水矿化度低，油层电阻率比其他地区要低一些，因此油层电阻率标准大于8Ω·m。

表1 港西油田明化镇组储层测井划分标准

3 低阻成因探讨

在参阅其他地区低阻油田研究基础上，开展本区储层低阻成因分析。地质学家通常将油层低阻的原因归为岩石成分、孔隙特征、流体特征等“内因”和油层与邻层分布关系、地层水矿化度、钻井液性能因素等“外因”两大类型。在大的区域沉积、成藏背景条件下，局部储层水动力弱、油藏幅度较低、含油饱和度较低的部位也容易形成低阻油层。

港西油田明化镇组油层低阻的“内因”有2种，一是岩性较细、泥质含量高，泥质成分即粘土矿物，较多的粘土矿物易形成较高束缚水，致使岩石导电性增强，进而导致油层低阻；具体表现为，测井曲线上表现为自然伽马值较高，自然电位幅度相对于水层降低，电阻率介于常规油层与水层之间，电阻率增大系数小于2倍；这是本区产生低阻油层最主要原因之一。二是物性相对较差、孔隙结构复杂，物性较差意味着总体的含油性降低，从而导致油层低阻。

本区油层低阻的“外因”有3种，一是储层较薄，对该层进行测井时，因为测井仪器垂向分辨率有限，测井数值受上下围岩（泥岩或者水层）影响，导致油层电阻率测试值降低；考虑到曲流河沉积易形成较薄的储层，储层较薄的因素也是本区产生低阻油层最主要原因之一。二是在较低构造幅度区域，油藏高度低，容易形成油水同层，油层电阻率受水层影响，造成低阻；港西油田构造翼部有多套油气水系统，没有统一的油水界面，油水同层的局部发育是造成低阻的一个原因。三是钻井的因素，部分井采用盐水钻井液，该钻井液导电性较强，当其侵入油层时，导致油层电阻率测试值降低。

由此可见，低电阻油层的分布与岩石学、沉积环境等沉积要素有较大的关系。分析表明，港西油田明化镇组为曲流河沉积，储层以正旋回和复合旋回沉积为主，非均质性较强。明化镇组低阻油层的分布与沉积旋回有关，在正旋回沉积的顶部、反旋回沉积的底部，由于砂岩单层厚度较薄、岩性变细、泥质含量相对增加、束缚水饱和度升高，容易形成低电阻油层。