南海东部西江油田低阻油层识别及主控因素研究

梁 卫,闫正和,杨 勇,黄余金,熊 琪,董毅夫

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东 深圳 518000)

0 引 言

目前，中国南海东部油田勘探程度较高，优质储量逐渐减少，资源替代面临挑战。近年来，相关学者的研究重点由稳油控水挖潜思路逐步转变为滚动勘探地质工程一体化研究[1-5]，在南海东部西江油田识别低阻油层方面进行了大量研究，取得了良好成果。低阻油层一般定义为电阻率增加指数低于2[6-10]，由于低电阻率油层的形成受多种复杂因素的影响，井响应特性较差，且此类油层的测井信息分辨率较低，导致常被误认为是油水层或水层。因此，针对低阻油层难以识别的问题，结合油田实际资料，提出了一种利用主控因素评价低阻油层的方法，增加油田的可采储量，以期为南海东部油田的可持续性开发提供技术支持。

1 油田概况

南海东部海域是指中国南海北部东经113°10′以东海域[11-14]，包括珠江口盆地大部分区域及台西南盆地。南海东部海域是中新生代大陆边缘裂谷盆地，是在中生代晚期伸展断裂作用的基础上经过多周期的演化发展起来的多种类型的结构。纵向上发育陆相、海相2套三角洲沉积体系，平面上发育生屑骨屑滩沉积，其次发育藻屑滩沉积。南海东部海域油气成藏受东沙运动控制，表现出晚期快速充注、集中成藏的特征，古近系始新统文昌组、恩平组陆相泥岩是盆地主要的烃源岩层系。

西江油田位于南海东部低凸起中段，是典型的低幅油藏，沉积特征从辫状河到三角洲前缘不等，岩石的电学特性差异较大，随着深度的增加，存在大量低阻油层，严重影响了油水层识别的准确性。统计了西江油田38口井的测井解释数据，大部分低阻油层的电阻率为1～6 Ω·m，表现为典型低阻油层特征。采用一般解释模型不能有效排除岩石电性特征差异，容易造成测井解释偏差，甚至油水层识别错误，因此，建立了一套新的低阻油层识别方法体系。

2 低阻油层的主控因素

西江油田沉积环境复杂，物性变化大，非均质性十分严重，不同层位的低阻特征、形成机理、测井响应特征均不相同。因此，对形成低阻油层的主控因素进行合理分类，并针对各主控因素建立不同的测井解释模型和评价方法是低阻油气层准确识别与评价的关键。

2.1 高束缚水型低阻油层

西江油田沉积环境复杂，位于三角半韵律沉积的底部，水力条件弱，导致大量的粉末和黏土矿物存留，储集空间主要为原生粒间孔(图1)，多孔发育。

图1 西江油田文五段储层镜下特征

在孔隙非常发达的区域，对岩石的束缚水饱和度影响明显增大(图2)，在测量井的电阻响应中，呈现出明显的低阻抗特征，具有很强的隐蔽性。含水饱和度接近或大于60%，并且油层与水层的电阻率相差不大，无法通过常规的测井解释方法进行准确识别。

图2 西江油田泥质含量与含水饱和度关系

2.2 高矿化度导电型低阻油层

西江油田东、西两侧地温梯度低(0.03 ℃/m)，储层黏土矿物以蒙脱石和伊蒙混层为主，增强了储层的导电体系，降低了储层岩石电阻率。黏土吸附力强、极易膨胀且具有阳离子交换性能，其中蒙脱石的阳离子交换容量和附加电导率最高，其次是伊利石、绿泥石和高岭石(表1)。影响黏土阳离子交换的因素包括黏土矿物的种类和黏土矿物的分散程度。目前，已发现的高矿化度成因的低阻油层较多，地层水矿化度的增加导致储层岩石导电性变弱，含油储层电阻率降低，油层与水层难以有效区分。

表1 常见黏土矿物的阳离子交换标准

2.3 水润湿型低阻油层

采用西江油田3个岩样进行润湿性测定实验，利用AT法求取储层岩石的润湿性，实验结果如表2所示。

表2 西江油田岩心润湿性实验结果

由表2可知，AT法测试的低电阻率储层表现出较强的水润湿性。在水润湿的储层中，当油聚集在储层岩石的入口处时，水相填充小孔喉，形成连续的水带。矿物离子在水中可以自由流动，自由度较高，极易形成导电系统。即使在较高的含油饱和度下，储层的电阻率也非常低，给油层识别带来了困难。

3 低阻油层的评价方法

利用电阻率测井数据识别低阻油层主要是基于岩石物理模型和Archie公式。测井数据可以在一定程度上反映岩石孔隙中不同流体的电阻率，因此，孔隙结构的不同特征将影响电阻率的确定。该文使用毛细管模型模拟了影响孔隙结构微观变化的参数(如孔喉尺寸、水膜厚度和孔连通性)，并获得了孔的连通性(孔喉)。利用简化的岩石电导率物理模型重新定义岩石孔隙结构，该模型综合反映了储层岩石的曲率和孔径。

3.1 高束缚水型低阻油层评价法

泥质含量会影响电阻率，因此，结合西江油田的实际矿场资料，回归西江油田单井测量电阻率下限值和泥质含量关系曲线(图3)。泥质含量增加，单井电阻率下限明显下降。二者呈明显线性关系：

Y=-5.1334Rt+53.952

(1)

式中：Y为泥质含量，%；Rt为电阻率下限值，Ω·m。

利用式(1)可准确预测西江油田不同泥质含量所对应的束缚水类型低阻储层。

图3 电阻率下限值与泥质含量关系

3.2 高矿化度导电型低阻油层评价法

以岩心分析为基础，结合阿尔奇模型(式2)，建立胶结指数m、饱和度指数n的数值关系。该方法可有效地识别高矿化度储层中的低阻油层。

(2)

式中：Ro为孔隙充满地层水时岩石的电阻率，Ω·m；Rw为地层水电阻率，Ω·m；α为比例常数，不同的岩石具有不同数值；φ为岩石孔隙度，%；Sw为含油饱和度，%；n为饱和度指数；m为岩石胶结指数，随岩石胶结程度变化。

3.3 水润湿低阻油层评价法

基于14个岩心实验的评价结果，建立了润湿指数与饱和度指数的线性关系曲线(图4)。

图4 润湿指数与饱和度指数关系

由图4可知，水润湿岩心的饱和度指数明显低于油润湿岩心的饱和度指数。同时，润湿指数和饱和度指数在自然坐标下满足良好的线性关系，可用于准确预测阿尔奇公式中饱和度指数。

基于14块实测岩心实验数据的分析结果，引入饱和指数n与润湿指数Qw的关系公式(式3)，对阿尔奇公式进行修正完善，修正的公式用式(4)表示：

n=-6.6764QW+20.588

(3)

(4)

式中：Ro为孔隙中充满地层水时岩石的电阻率，Ω·m；RT为孔隙中不同地层水时岩石的电阻率，Ω·m；RI为电阻率增大值，Ω·m。

修正公式对阿尔奇理论进行了完善，丰富了低阻储层测井解释方法，对识别强水润湿低电阻率储层具有十分重要的现场指导意义。

4 矿场实践

通过重新复查南海东部西江油田老井测井解释结果，取得了较好的实践效果，电阻率下限值从10 Ω·m降至2 Ω·m，预计可增加可采石油地质储量20×104t。例如西江油田A井含油构造在最初的测井解释中只在韩江组解释了一个油层，但钻探结果却在该层系发现了10个油层。该井于2019年10月投入生产,由于岩石黏结松散，早期解释油层饱和度为15%～30%。油井投产后的含水率为70%左右，日产油低于10 t/d，生产效果不佳，这是由于阿奇公式中的n值不能真正反映地层的电阻率。因此，通过对周边井的同一层的资料重新分析，获得了修改后的饱和度指数n。结果显示,根据n=4.3计算，测井解释下限为2 Ω·m，含油饱和度计算为55%,比前期n=1.7时获得的饱和度要高很多,该小层解释为含油产层。该射孔层位的计算含水饱和度为26%～29%，与生产动态资料吻合度较高，该井再次射孔该层后，初始生产期含水率仅为10%，采用水润湿性低阻油层评价方法预测该井日产油为18 t/d，投产后日产油为20 t/d，准确率达到90%。通过该井的矿场实践表明,低阻油层影响经典的阿尔奇公式测井评价结果，修正完善的阿尔奇公式能准确识别低阻储层的含油性，该方法在油田中更具实用性。

5 结论和建议

(1) 分析西江油田低阻油层的主控因素,以典型的阿尔奇理论模式和油田实践为基础，提出了一种识别低阻油层的新方法，对同类海上低阻油田的开发和后期调整具有重要意义。

(2) 建立润湿指数和饱和度指数n的关系，修正典型的阿尔奇公式，利用修改正的阿尔奇公式准确预测岩层的油分，并成功应用于西江油田的开发实践中，适应性较好。

(3) 新方法中使用的湿润指数和阳离子交换量从矿场获得资料，测试费用较高，下步应加强对湿润指数和阳离子交换量的理论研究。