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1、第卷 第期地球物理测井年 低电阻率油气层的类型 、 成因及 评价方法的分析中 曾文冲 胜利石油管理局 典型实例与特点分析 一 、 渤海湾地区低含油气饱和度油气层的特点与实例 年代末 , 随着渤海湾地区油气勘探工作的全面开展 , 低电阻率油气层的测井评价问 题引起人们的关注当然 , 由于认识上的惯性 , 一开始也把这种类型的油气层归结为 “ 泥质 砂岩 ” 认为只要考虑粘上的附加导电性 , 采用相应的泥质砂岩解释模型 , 就能较好地解决 有关油气层评价的问题但是实际情况并非如此 , 人们至少从以下四个方面的事实获得启 不 发现有一部分低电阻率油气层属于含泥量极小的 “ 纯 ”粉 砂岩产层 , 并
2、非是泥质砂 岩 不少低电阻率油气层具有高一极高的地层水矿化度特点根据导电机理 , 显然在这 种地质条件下 , 泥质本身固有的附加导电性以及对产层整体导电性的影响是十分微小的 , 往 往可以忽略不计 在中一高矿化度地层剖面的系统取心井 中 , 发现有些含有残余油饱和度的水层 按 岩心实测数据 , 其含油饱和度约为 一 或纯水层 , 在粒 间孔隙度几乎相 同的情况 下 , 随着储集层泥质含量的增加 , ,电阻 率不仅不降低 , 反而按某种梯度趋势增大 见图 而且这一特点普遍存在于下第三系中一高矿化度的储层 中 。 显然 , 这种普遍存在的实际状 况 , 是现今流行的泥质砂岩解释模型难以描述的原因
3、通过 口系统的油基泥浆取心与密闭取心井 , 从块油层岩心样品实测束缚水 饱和度数据的变化规律初步认识到 , 这种类型的低电阻率油气层 , 实质上是以束缚水为主要 成份的高含水饱和度油气层 , 普遍具有低油气饱和度的特征这意味着 , 高束缚水含量形成 的低含油气饱和度的特点 , 是引起油气层低电阻率的主导因素至于粘土间的阳离子交换 所产生的附加导电性 , 在这种情况下无论如何都是第二位原因只有在低矿化度的产层 中 , 粘上的附加导电性才会加剧低电阻率的特点 , 成为与高束缚水含量并列的重要因素 , 或有可 能上升为主导因素 上述事实启发人们开始深人地进行低电阻率油气层成因机理的研究在测井学 、
4、地质 学 、 岩石物理学与油藏工程等多学科结合的基础上 , 这一研究工作从年代开始取得明显 进展 , 从而基本搞清了低电阻率油气层的成因机理 , 进一步改善了测井解释理论 , 并提出新 的解释模型与相应的评价方法 , 在实际应用中取得较好的地质效果这不仅提高了解释的成 第期 低 电阻率油气层的类型 、 成因及评价方法的分析中 , ” 川 恻于划舅 侨姻舰 困五友嵘帐褂留密坪咽如妈艘噢关困 洲菠司卜 日 钊 引引训 门 毛 卜任 塑钾策翻 仍寸功 日的 任 一 呀弓堵 日日 僻叶于侧谙 价寸 日 的二 濡 泊寸 三 仍乏 翎盆侧板 任 , 口 抓 。 形却粗 旧日用勺,日 口,口 地球物理测井年
5、 功率 , 而且有可能初步预测它们的分布规律与产能下面拟从组成岩石的骨架特性 、 粘土性 质及其分布状态 、 孔隙结构 、 润湿性等方面人手 , 系统地阐述渤海湾地区低电阻率油气层的 特点 骨架的拉度分布 经验表明 , 渤海湾地区 低油气饱和度的油气层往 往出现在以下种类型的地 层中 粘土矿物含量少 , 粒 径十分小的粉砂岩地层 含有以水云母伊利 石或蒙脱土 为主的粘土矿 物 , 并呈分散状分布的粉砂 岩地层 高岭土含量大的泥质 砂岩 砂泥岩薄互层 实际上 , 是上述类型砂 岩的组合这就是说 , 低电 阻率油气层往往出现在以粉 砂及泥质或粘土占优势的 砂岩地层及互层 中 , 一般属 一一 巨一
6、 知知知知 】 一一一一 , , , 之之 匕 二二二 二 笋 荆荆荆荆荆 八八八八八 一一一一一一 一 , , , 月月 一一 , , 尸二 才 【 。 。 。产 产 洲洲洲洲洲洲口 。 协闷 闷时时 二二二二二二二二二二 、 。 束缚水饱和度 图粒度中值与束缚水饱和度关系图 于低能量的沉积环境因此 , 地层骨架的粒度分布与所含粘土的性质及分布形式 , 是形成低 含油气随和度油气层的两个主要因素 。 平均粒径普遍较小 , 是这种类型低电阻率油气层的重要特征一般粒度中值不超过 卿 , 大部分小于 。娜 。 其结果导致砂岩的内比面增大 , 孔隙直径变小 , 微 、 小孔隙系统 发育 , 因而产层
7、束缚水含量明显增大 图为块油层岩心样品的实测结果 , 表示 随着砂岩粒度 中值变小 , 油层的束缚水含 量增大 , 含油饱和度减小 , 它们之间的相关性甚好值得注意的是 , 当粒度中值小于 四 时 , 产层束缚水饱和度的增大与含油饱和度的减小趋势 , 尤为明显 。 应当指出 , 也有不少中一粗砂岩地层出现低电阻率油气层 , 这往往与较高的粘土含量及 其产状分布的连续性有关 粘土性质及其分布形式 含分散状粘土是形成渤海湾地区低含油气 饱和度油气层的另一个重要因素 。 它们以原 生为主 , 也可能来源于成岩的后生作用 。 粘土矿物在产层孔隙中的充填结果 , 将进一步改造 由岩石骨架组成的粒间孔隙
8、, 导致孔隙空间几何形态的复杂化 , 其影响程度与粘土性质及其 分布形态有密切关系 二 , 建立在扫描电镜与射线衍射基础上的研究成果表明 , 大部分油田的砂岩低含油饱和 度油气层的粘土成份 , 是以水云母伊利石与蒙脱土为主以及二者的过渡态 。 它们一般作为 沉积岩的杂基部分 , 与岩石颗粒同时沉积 , 趋于还原环境 。 成岩的后生作用 , 例如长石与千 第期低电阻率油气层的类型 、 成因及 评价方法的分析 中 枚石的绢云母化 , 也会形成部分的水云母 。 在这种类型的油气层中 , 粘土及粒径小于 卿 的粉砂与细粉砂 , 约占骨架重量 的 一 , 分散状粘土 约占粒间孔隙的拍 一 。 由于蒙脱土
9、晶格间隔比较大 , 分子 间引力相对较弱 , 因而有较强 吸水性 。 在地层中 粘土 往往呈 现三种分布状薄膜式 , 局部或完全包围岩石 的颗粒搭桥式 , 形成粘土桥连接岩石颗粒 , 或者象一些小板垂直于颗粒表面 充填式 , 充填或完全填满部分粒 间孔隙 。 这 三种形式最终构成产状的连续分布 , 其结果 进一步改造粒 间孔 隙 , 使得孔隙直径普遍 变小和微孔隙十分发育 。 其中有水云母自身形成的 蜂窝状微孔隙 , 水云母与蒙脱土 品体聚合体之 间形成的微孔隙 , 有长石风化形成针状水云母 而发育的微孔隙 , 也有粒间充填粘土后形成的小孔 隙因此 , 它们普遍具有 高束缚水饱和度 的特点 ,
10、 并成为油气层 电阻率降低的主要 因素 。 有关情况及扫描电镜的分析照片 , 已在测 井地层分析与油气评价一书中进行描述 , 这里不再重复 。 这种类型 油气层 的粘 土成份有的是以高岭土为主 , 其含量一般可达 一 左 右 。 这种阳离子交换能力甚差的泥质砂岩 , 只有当其粒间孔隙为数量较多的高岭土矿物所充填 时 , 才能形成十分发育的微孔隙与发达 的束缚水网络 , 从而使油气层的电阻率与油气饱和度 大幅度降低 。 孔隙 结构一双州频率 组孔隙系统 显而易见 , 砂岩地 层的粒间孔隙结构 , 是 由组成岩石骨架的颗粒 粒度分布及其排列方式 所决定 , 并由不 司成份 的粘土矿物以不同的分 布
11、方式充填结果所改 造 。 因此 , 低含 油气 饱和度油气层 的骨架特 性与粘土性质决定了自 身的孔隙结构特点 。 根 据压汞 资料 , 主要 为 孔隙喉道半径普 遍变小 , 其变化范围约 由 一 卿 , 超 过 卿 者极 少 , 主 要 流动孔隙 半 径由 卿 。 但对具有 高产特点的这种类型 的 低电阻率油气层 , 孔喉 半径的上限及主要流动 孔隙半径将相应变大 但仍保持为双峰位的特征 。 月石 孔晾半径 件 图低电阻率油层孔隙分布实例商河西油田 孔隙半径中值 一 帅 材 一。乃 尤一 帅 少 一 频率 , 孔隙半径 拼 图低电阻率油层孔隙分布实例 膜阳地区 孔隙半径中值 一 四 材 一
12、尤一 脚 沪 一 地球物理测井年 孔隙喉道半径中 值小除了产能较大的 低电阻率油气层外 , 普 遍 小于 卿 , 主要 变 化 范围为 卿 。 应 该指 出 , 孔隙 喉道半径中值的大小是 衡量低饱和度油气层产 能大小的重要指标 微孔 隙十分发 育 。 小于 卿 的微 孔 隙一般 占总孔隙的 以上 , 甚至高达 表现在 孔隙分布的直方图上 , 微孔隙部位往往 出现明 显的峰值 最主要 的特点 , 是在孔隙半径分布图上 出现双峰位特征 , 如图 、 所示 。 一一一一 呀一 一马朴 朴朴 卜一一一一一一一 、 习 习习 、 勺勺勺勺勺 协协 、 一一一一一 入入、 吸吸 、 、 场场 卜卜卜卜卜
13、 、 长长 长长长长长长长长 、 二二二二二二宾宾宾 一一嵘嵘导兰 兰 山阅洲 了一一一 一一一止之之、叉尸 尸 生、 、 洲洲洲洲洲洲洲洲 “ 心心 、 一一一、 、 场场 、 、 选选选选选选选选选选选选 一一一一一一一一一一一一十十 一一一一一一一一一一一斗 斗 水银压人量 图 功 毛细管压力曲线 二一 。, 二脚” 一叻二 , 拟” 币 二 , 卿 , , 叻 , 毛细管压力曲线的排驱压力普遍较大 , 一般超过 。 图 。 通常表现出低渗透率特点 。 然而 , 对于具有中一粗粒的低油气饱和度砂岩油气层来说 , 双峰位特征所表现出来的双 组孔隙系统的特点 , 同样十分明显微孔隙也十分发育
14、但其孔隙系统中的主要流动孔隙半 径可以相 当大 , 孔喉半径中值也相应较大 , 表现出达西级的高渗透率特点 , 因而往往具 有甚高的产能 。 如上所述 , 低油气饱和度的砂岩油气层孔隙分布的最主要特点是具有双峰位分布 。 从图 、 中可清楚地看出 , 在孔隙分布图上具有两个明显的峰值 , 表现产层存在着两组主要的 孔隙系统微孔隙系统和渗流孔隙系统 微孔隙系统孔隙半径小于 卿 , 流体不能在其中渗流它们在产层总孔隙系统中占 有明显的优势 , 有较大的百分比 , 因而组成以束缚水为主要成份的导电网络 , 导致油气层含 油饱和度变小和电阻率降低 在渗流孔隙系统的储集空间 , 主要被油气所占据这部分孔
15、隙系统在总孔隙系统中所占 的百分比较小 , 因而形成产层的低油气饱和度特点 。 显而易见 , 与这一孔隙系统的峰值相对 应的孔喉半径的大小 , 往往是度量这种类型油气层产能的重要标志 , 即所对应的孔喉半径数 值越大 , 产能也越高 , 反之亦然这意味着 , 在孔隙分布图上 , 两个峰位相距越大 , 产层的 产能越高而两个峰位越靠近 , 则产能越低 。 因此 , 根据这一特点可对低电阻率油气层的产 能作出预测 , 如图所示 第期低电阻率油气层的类型 、 成因及评价方法的分析 中 频率 厂 孔隙半径卿 一 几 一二 图产能预测图 实线低产层的孔隙分布虚线高产层的孔隙分布 润湿性 亲水性是低电阻率
16、油气层普遍具有的特性根据岩心样品的润湿性测定 , 几个主要油田 的低电阻率油气层都具有亲水 特点 。 与此形成对照 , 具有低束缚水饱和度的高电阻率油气层 则表现为亲 油 。 这并非 巧合 , 低电阻率油气层富含以水云母和蒙脱土为主的粘土矿物 , 决定 了它们具有较强 的吸水性 。 高电阻率油气层或者不含粘上 , 或者含有少量非膨胀性粘土矿物 高岭土 , 在油层形成的漫长过程中 , 逐渐改变其颗粒的亲水性 。 图展示一幅油层岩心样品润湿性测定 与测井 曲线对比图 。 令人感兴趣的是 , 在这一 组泪崛中 , 岩石的润 湿性与电阻率显示十分吻合 。 高电阻率表现为亲 油 , 低电阻率则为亲 水 , 说明润湿
