鄂尔多斯盆地延安组低阻油藏流体类型测井评价研究

2023-12-09孙文轲冯圣伦方嘉迪

石化技术 2023年12期

孙文轲冯圣伦方嘉迪

1. 中国石油集团测井有限公司辽河分公司辽宁盘锦 124010 2. 中国石油集团测井有限公司长庆分公司陕西西安 710201 3. 中国石油集团测井有限公司长庆分公司陕西西安 710201

低阻油藏是一类极易在油气勘探中被遗漏的隐蔽油气藏，但其高效开发对提高油藏储量及挖掘油田剩余油潜力具有重要意义[1-3]。储层岩石内部含有烃类和水分，烃类具有不导电性，而水组分具有强导电性。复杂孔隙结构及矿物组分中水组分的含量，对储层岩石电阻率起到最为直接的影响[4-5]。储层岩石中复杂的岩性变化、地层水矿化度，甚至人为施工钻井液条件等也会对岩石电阻率测量产生不可避免的影响。低阻油藏的测井识别难度大。前人主要利用多电性参数，如电阻率、声波时差、密度等参数对低阻油藏进行识别。该类方法的低阻油藏识别精度不高。一些新的解释技术如双侧向电阻响应理论方法、核磁共振、压力梯度法等被用于识别低阻油气藏。但是，这些技术通常都有特定的应用限制，双侧向电阻响应理论方法适用于薄互层型砂泥岩地层；核磁共振、压力梯度法一方面造价较高，其识别结果也需要与常规方法进行对比，从而确定是否为低阻油藏。利用常规测井参数进行低阻油藏识别依然是最高效、廉价且有效的方法。本文以鄂尔多斯盆地西南部陇东地区侏罗系延安组为例，利用大量岩电、测井、地层水矿化度、试油等资料，开展了低阻油藏流体类型精细测井评价。基于岩电、矿化度测试及测井资料，构建了一套基于地层水矿化度计算及复合参数（地层水矿化度+RT+φ）联合应用的低阻油藏流体识别体系，该方法对提高延安组低阻油藏识别精度具有良好的参考价值。

1 区域地质背景

研究区位于鄂尔多斯盆地西南部的陇东地区H区块。该地区侏罗系延安组属于煤系地层，发育多套薄煤层，且砂泥岩互层发育，延安组是工区的主要勘探层位。该地区构造较为平缓，每千米的地层起伏通常小于15m，局部区域发育一些延伸长度小于5km的小型断裂。根据岩心观察及测井地层划分，该地区延安组的地层厚度通常介于200～600m之间。延安组自上而下被划分为延1～延10段。延安组各小层整体比较平缓，局部发育小型低幅度构造，隆起范围一般分布在1km2～6 km2范围内。

2 延安组低阻油藏测井响应

根据目的层延安组试油结果，试油层段被划分为油层、油水层及水层。研究区延安组油层及油水层的电阻率下限为7 Ω·m。侏罗系油藏电阻率下限非常低。延安组油藏低阻的成因是复杂，主要与黏土组分、地层水矿化度及钻井液相关。黏土矿物对电阻影响的主要原因为其影响阳离子交换量。随着储集砂岩中黏土组分含量的增加，稀土矿物含量也会出现相应增加，进而导致阳离子交换量的一定幅度增加及电阻率的一定幅度下降。含有稀土矿物的伊利石组分含量与储层电阻率之间有较为密切的联系。当伊利石组分含量高于 4% 时，则储层电阻率一般低于10 Ω·m。通过大量研究区延安组砂岩样本的扫描电镜观察，在孔隙中可以见到丝状及毛发状伊利石充填孔隙，因而，伊利石等黏土组分是造成延安组油藏出现低阻的一个重要因素。钻井液侵入也会造成油藏表现为低阻特征。被钻井液浸泡时间越长，钻井液侵入程度越高，电阻率越低。

3 低阻油藏地层水矿化度特征及测井评价

3.1 地层水矿化度特征

根据研究区延安组测井及地层水地化测试资料，对比了延安组油藏地层水矿化度与电阻率之间的关系。结果显示，储层岩石电阻率随着地层水矿化度（Cw）的增加而降低。随着地层水矿化度从10000 mg/L增长到100000 mg/L过程中，储层岩石电阻率从约25 Ω·m降低到了5 Ω·m，该降幅是非常显著的。具有高地层水矿化度的区域通常伴随着低电阻率特征。研究区延安组的平均地层水矿化度约为55000 mg/L。

3.2 地层水矿化度测井计算

仅利用常规测井参数识别研究区侏罗系低阻油藏的难度较大。地层水矿化度对低阻油层具有良好的识别能力。本文尝试采用常规测井参数方法联合地层水矿化度来识别油水层。自然电位曲线（SP）识别储层地层水饱和度的原理为，钻井过程中，泥浆与地层水的接触会导致离子扩散及电位跃迁。进而导致岩石的成分、组织结构以及地层水和泥浆的物理化学性质产生变化。研究区部分储层段的地层水矿化度实测及计算结果见图1。SP曲线计算矿化度与实测矿化度差异较小，符合率较高。因而该方法可以应用于储层段地层水矿化度的测井计算中。

图1 基于自然电位方法的Cw计算值与预测值的对比

4 多重指标的地层流体类型测井识别

本研究中对取自研究区延安组的15组砂岩样品进行了岩电测试。通过实验测试确定了阿奇公式中的含水饱和度参数为：a = 1.5345、m =1.627、B = 1.1493、n = 1.9767。含水饱和度Sw与电阻率指数I之间呈负相关关系，获得的拟合方程见公式（1）：

地层电阻率可以表达为：

式中：I为电阻率指数。RT及Rw分别为地层电阻率及地层水电阻率，Ω·m；φ为孔隙度，%；Sw为水饱和度，%；m、n分别为胶结指数及饱和指数；a、b分别为岩性指数及与岩性相关的常数。

根据试油结果及产能情况，划定了研究区延安组油层与油水层、油水层与水层的含水饱和度的边界，其分别是50%及75%。转换前地层电阻率RT1见公式（3），进而由公式（2）及公式（3）可得RT2（公式4）。

根据公式（3）和（4），RT2可以被转换为：

此时，将含水饱和度0%～ 50%换算为50%，将含水饱和度50% ～ 75%换算为75%。转换前的含水饱和度被定义为Sw1，转换后的含水饱和度被定义为Sw2，RT2可由公式（5）求算。进而，构建了不同地层水矿化度条件下的储层RT与孔隙度（φ）之间的关系。当Sw2为50%时，首先确定孔隙度和RT2的双对数关系，标记出各点对应的地层水矿化度值Cw；然后，定义该趋势线的斜率为-h，每条趋势线上的地层水矿化度值等于该点的矿化度值。首先确定最小的Cw值及其数据的趋势线，并将其定义为“k=0”，其中k为Cw数据趋势线与最小Cw值之间的距离。根据k与Cw的关系，可以得到任意Cw条件下的k值。由此建立含水饱和度为50%和75%条件下RT-φ图版。

为了验证上述流体识别方法的实用性，将所建立的平板识别结果与研究区延安组目的层的试油数据进行了对比。研究区延安组具有较高产能的砂岩储层的地层水矿化度通常高于50000 mg/L，为此，选取地层水矿化度接近50000 mg/L的4个测试段（B1～B4）进行了验证。图2所示的图版为Cw值为50000 mg/L下的结果，且B1试油段为油层、B2及B3试油段为油水层、B4试油段为水层，试油结论与该图版所示的结果是相符的。以B2试油段为例，该井在2028.5～2032.2m井段RT为6.4 Ω·m、φ为15.6%、Cw为51200 mg/L。试油结果显示，该井段日产油5.4 t，日产水2.5 m3，为油水层，很显然，试油结论与该图版所示的结果是一致的。