深層低阻油層測(cè)井特征及識(shí)別范文

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《海洋地質(zhì)前沿》2016年第12期

摘要：

渤海油田近些年來(lái)在中深層儲(chǔ)層的勘探開(kāi)發(fā)中發(fā)現(xiàn)了一定數(shù)量的低阻油層，不少此類(lèi)油層經(jīng)試油證實(shí)有較高的產(chǎn)能，一些油田低阻油層所占儲(chǔ)量比重達(dá)到了60％以上，為提高低阻層的識(shí)別效果，迫切需要對(duì)低阻油層的成因和識(shí)別方法進(jìn)行總結(jié)。在總結(jié)其他油田類(lèi)似儲(chǔ)層評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以測(cè)井、錄井、巖心實(shí)驗(yàn)分析及DST測(cè)試等資料為依據(jù)，分析了渤海地區(qū)常見(jiàn)低阻油層的測(cè)井響應(yīng)特征及對(duì)應(yīng)的識(shí)別方法。研究結(jié)果表明：孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高礦化度泥漿侵入、地層水礦化度變化等是形成渤海地區(qū)中深層低阻油層的主要原因，采用常規(guī)測(cè)井技術(shù)、錄井技術(shù)和核磁共振、陣列聲波等技術(shù)組合可以較好地進(jìn)行低阻油層的識(shí)別。

關(guān)鍵詞：

渤海油田；中深層；低阻油層；成因；識(shí)別

渤海油田自2001年以來(lái)在新近系陸續(xù)開(kāi)展了一系列低阻油層識(shí)別和評(píng)價(jià)方法的研究［1－3］，研究表明，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泥漿侵入、黏土礦物附加導(dǎo)電等是造成油層電阻率低的主要原因。近些年來(lái)，隨著勘探開(kāi)發(fā)逐漸向中深層深入，在古近系的東營(yíng)組和沙河街組陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一定數(shù)量的低阻油層，渤海油田的古近系沉積體系以三角洲為主［4］，沉積能量低、水體平穩(wěn)容易形成粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，同時(shí)由于埋藏深，低阻往往與低孔滲共存，巖性和孔隙結(jié)構(gòu)比淺層更為復(fù)雜，這些都給測(cè)井評(píng)價(jià)帶來(lái)了較大困難。國(guó)內(nèi)多位學(xué)者對(duì)低阻油層的識(shí)別和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，從沉積、成藏等角度分析了低阻油層的形成機(jī)理，并對(duì)不同類(lèi)型的低阻油層提出了有針對(duì)性的識(shí)別評(píng)價(jià)方法，通常將低阻成因歸納為：高地層水礦化度、高束縛水飽和度、圈閉幅度低、油水密度差小和孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜等幾個(gè)方面［5－10］；在識(shí)別方面，主要是結(jié)合試油等資料，根據(jù)油、水層在常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)特征上的不同指示，選取對(duì)應(yīng)的敏感參數(shù)通過(guò)交會(huì)圖法、重疊法和臨近水層法等進(jìn)行識(shí)別，這些方法通過(guò)放大測(cè)井參數(shù)在低阻油層和水層間的響應(yīng)差異來(lái)達(dá)到區(qū)分油、水層的目的。近年來(lái)核磁共振、陣列聲波等新技術(shù)也逐漸開(kāi)始應(yīng)用于低阻油層的識(shí)別，但由于受到應(yīng)用效果及操作成本等多方面的限制，目前在渤海油田尚未得到廣泛應(yīng)用。低阻油層的形成受到多種因素的影響，對(duì)具體的油田和儲(chǔ)層難以找到普遍性適用的方法進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，筆者結(jié)合渤海區(qū)域低阻油層的測(cè)井特征，簡(jiǎn)要分析了造成中深層油層低阻的主要因素，利用測(cè)井、錄井及測(cè)井新技術(shù)的組合來(lái)達(dá)到識(shí)別的目的，取得了較好的應(yīng)用效果，可以為其他區(qū)域的低阻油層評(píng)價(jià)提供借鑒。

1中深層低阻油層的成因分析

對(duì)渤海區(qū)域十余個(gè)油田低阻油層的鉆井取心、井壁取心、地層水等資料進(jìn)行系統(tǒng)分析后認(rèn)為，主要由于以下幾種因素造成了油層電阻率降低：（1）巖石顆粒細(xì)、分選不好，形成大小孔隙并存的復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微孔隙發(fā)育，吸附大量的束縛水，使束縛水含量增加，多數(shù)油田束縛水飽和度可達(dá)30％～50％，對(duì)降低油層電阻率的作用明顯，同時(shí)中深層黏土礦物中伊利石和伊／蒙混層所占比例較高，使地層出現(xiàn)附加導(dǎo)電性，進(jìn)一步增加了孔隙的比表面積，降低了地層電阻率；（2）海上油田鉆井液用海水配制，為保證鉆井安全往往加入大量的氯化鉀以提高泥漿比重，泥漿礦化度可達(dá)30g／L或者更高，而渤海海域的地層水礦化度一般在3000～7000mg／L范圍內(nèi)，兩者差異較大，油層在鉆開(kāi)后易受到高礦化度泥漿侵入的影響造成電阻率降低，如果井況復(fù)雜需要多次通井使油層受浸泡時(shí)間達(dá)到一周以上，電阻率將可能隨之降低一半以上；（3）油藏運(yùn)移成藏過(guò)程中，構(gòu)造作用導(dǎo)致外來(lái)淡水侵入，對(duì)原生地層水進(jìn)行驅(qū)替，造成地層水礦化度降低，水層電阻率增高，形成相對(duì)低阻油層，或叫天然水淹類(lèi)低阻油層；（4）其他如砂泥巖薄互層發(fā)育、油柱高度低、地層中含有導(dǎo)電礦物等因素也將造成油層電阻率降低。

2中深層低阻油層的識(shí)別方法

低阻油層的成因復(fù)雜，而且往往是多種因素綜合作用的結(jié)果，在對(duì)渤海多個(gè)油田的低阻油層成因和對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線(xiàn)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，將低阻層形成原因及對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線(xiàn)特征歸納為表1，并據(jù)此開(kāi)展了低阻層的識(shí)別方法研究。

2．1基于常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)的定性識(shí)別

渤海油田地層水礦化度遠(yuǎn)低于泥漿濾液的礦化度。巖層厚度、巖性和地層水礦化度等條件均相同的水層與油層相比，油層的自然電位異常幅度往往要比典型水層的自然電位異常幅度低，根據(jù)這一特性可以用自然電位幅度的差異定性劃分油、水層。微側(cè)向電阻率測(cè)量的是沖洗帶的電阻率，在水層測(cè)量的是地層水和泥漿濾液的電阻率，油層段由于存在部分泥漿濾液未驅(qū)替的殘余油，測(cè)量值包含了部分油的信息，數(shù)值一般明顯比水層高。由于深淺側(cè)向電阻率探測(cè)深度的差異，侵入對(duì)淺電阻率的影響明顯大于對(duì)深電阻率的影響，通常在油層段顯示為深、淺電阻率間的分開(kāi)程度較為明顯，而在水層或者物性較差的油層段，深、淺電阻率基本重合，這在一定程度上可以作為區(qū)分油、水層的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。由于自然電位曲線(xiàn)分辨率較低，易受層厚的影響，一般4m以下的儲(chǔ)層，自然電位數(shù)值隨厚度的減小而減小，單從自然電位曲線(xiàn)來(lái)識(shí)別砂泥巖互層和物性差造成的薄層存在多解性；微側(cè)向電阻率具有較高的分辨率，但受井眼垮塌的影響較大。因此，在渤海油田通常綜合考慮自然電位、微側(cè)向電阻率和深、淺側(cè)向電阻率曲線(xiàn)的特征，引入自然電位相對(duì)值與深、淺側(cè)向電阻率差值的比值［ΔSP／（Rd－Rs）］［11］，或者自然電位相對(duì)值與微側(cè)向電阻率相對(duì)值比值ΔSP／ΔRxo，來(lái)進(jìn)行低阻油層的識(shí)別。圖1左圖是J油田5井沙二段測(cè)井曲線(xiàn)特征圖，取樣證實(shí)的油層和水層間電阻率值差異不大，在微側(cè)向電阻率和自然電位曲線(xiàn)特征上有明顯差異，右圖壓力資料分析油水界面在2365m左右，由于距離油水界面較近，油柱高度低造成了低阻，通過(guò)SP與Rxo組合可以進(jìn)行識(shí)別。表2為渤海部分油田中深層低阻油層的定量判別標(biāo)準(zhǔn)，其中自然電位相對(duì)值ΔSP與微側(cè)向電阻率相對(duì)值ΔRxo的定義如下：ΔSP＝SP測(cè)量－SP泥巖SP水層－SP泥巖ΔRxo＝Rxo測(cè)量Rxo水層式中：SP測(cè)量為目的層的自然電位測(cè)井值；SP泥巖為純泥巖的自然電位測(cè)井值；SP水層為純水層的自然電位測(cè)井值；Rxo測(cè)量為目的層的微側(cè)向電阻率測(cè)井值；Rxo水層為純水層的微側(cè)向電阻率測(cè)井值。

2．2基于錄井技術(shù)的油層識(shí)別

氣測(cè)錄井資料是在鉆井過(guò)程中實(shí)時(shí)獲取的資料，具有實(shí)時(shí)錄取、不受儲(chǔ)層巖性、電性和物性影響及應(yīng)用方便的特點(diǎn)，能夠直接反映地層的含油氣飽和程度。通過(guò)氣測(cè)全烴曲線(xiàn)形態(tài)及各烴組分相對(duì)含量的高低可以作為油、水層識(shí)別的重要參考。由“烴組分三角形圖解法”得到的內(nèi)三角形的形狀、大小及對(duì)應(yīng)的油氣分類(lèi)可以進(jìn)一步對(duì)油、水層進(jìn)行識(shí)別［12］。熱解氣相色譜技術(shù)通過(guò)巖石地化熱解分析及氣相色譜分析技術(shù)對(duì)巖屑和璧心進(jìn)行分析，油層、油水同層和水層在熱解氣相色譜的圖譜上有不同的組合特征，根據(jù)譜圖的形態(tài)特征、碳數(shù)范圍、未分辨化合物含量等可以定性評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的烴類(lèi)性質(zhì)，其顯示結(jié)果僅與儲(chǔ)層的含油性和物性有關(guān)，與電阻率高低無(wú)關(guān)，受儲(chǔ)層的巖性、地層水性質(zhì)等影響較小，在渤海灣地區(qū)輕質(zhì)油氣藏識(shí)別中具有較好的應(yīng)用效果，是目前評(píng)價(jià)井中低阻等疑難層實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)和下步錄取資料的重要參考。圖2是B2井測(cè)井曲線(xiàn)特征，2號(hào)層氣測(cè)全烴含量高，錄井為C級(jí)熒光粉砂巖。由于臨近無(wú)典型水層可供對(duì)比，與典型油層1號(hào)層進(jìn)行對(duì)比，2號(hào)層電阻率明顯較低，自然電位高，中子密度顯示物性較差，有含水的可能性。用該層的烴組分?jǐn)?shù)據(jù)制作了烴組分三角形，均為邊長(zhǎng)＜25％的小三角形，對(duì)應(yīng)為油層；對(duì)該層錄取的璧心進(jìn)行氣相色譜分析，碳數(shù)分布范圍寬，正構(gòu)烷烴組分齊全，色譜曲線(xiàn)呈規(guī)則的梳狀，基線(xiàn)平直，不可辨別烴含量少，為典型的油層特征。隨后DST測(cè)試證實(shí)該層日產(chǎn)油46．5m3，不含水，通過(guò)該層申報(bào)了160余萬(wàn)m3的探明儲(chǔ)量。錄取的壁心分析結(jié)果顯示巖性細(xì)、束縛水含量高是造成該層電阻率低的主要原因。

2．3電纜與隨鉆測(cè)井聯(lián)合識(shí)別低阻油層

李長(zhǎng)喜等［13］、馮尚坤等［14］開(kāi)展了泥漿侵入對(duì)電阻率影響的定量研究，電阻率較高的油層，鉆井液浸泡時(shí)間達(dá)到10天或侵入深度達(dá)到0．3m左右時(shí)，電阻率將降低到原來(lái)的一半左右。隨鉆測(cè)井是在進(jìn)行鉆井施工的同時(shí)實(shí)時(shí)錄取各種錄井和測(cè)井資料的測(cè)井方法。與常規(guī)的電纜測(cè)井相比，隨鉆測(cè)井在剛打開(kāi)地層時(shí)就進(jìn)行測(cè)井，可以得到未受鉆井液和井眼影響的真實(shí)的地層參數(shù)，獲得的電阻率更能代表地層的真實(shí)電阻率。但同時(shí)由于隨鉆隨測(cè)，無(wú)法形成侵入剖面，在避免泥漿侵入的同時(shí)，無(wú)法獲得在渤海應(yīng)用效果較好的自然電位和經(jīng)侵入后的微側(cè)向電阻率曲線(xiàn)，如果再隨后進(jìn)行電纜測(cè)井，則相當(dāng)于進(jìn)行了時(shí)間推移測(cè)井，既可以有效評(píng)價(jià)泥漿侵入特征，又可以獲得更為豐富的信息以對(duì)儲(chǔ)層的流體性質(zhì)做出更準(zhǔn)確的判斷。

3測(cè)井新技術(shù)用于中深層低阻油層的識(shí)別

3．1核磁共振測(cè)井低阻油層識(shí)別技術(shù)

常規(guī)的測(cè)井方法不僅難以有效區(qū)分束縛水與自由水，而且受骨架和井眼的影響也較大。核磁共振測(cè)井技術(shù)利用氫原子核自旋形成的磁矩與外加磁場(chǎng)共同作用的特性來(lái)測(cè)量巖石內(nèi)部的含氫量，不受巖石骨架的影響，直接對(duì)巖石孔隙中的流體進(jìn)行測(cè)量［15］，可以準(zhǔn)確區(qū)分不同的孔隙成分，評(píng)價(jià)地層孔隙結(jié)構(gòu)特征，對(duì)低阻成因進(jìn)行輔助判斷。由于油和水的縱向弛豫時(shí)間T1和橫向弛豫時(shí)間T2的差異較大，在核磁T2譜上呈現(xiàn)出形態(tài)不同的特征，采用不同的等待時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，在短等待時(shí)間內(nèi)，水信號(hào)能完全恢復(fù)，油氣的信號(hào)不能完全恢復(fù)；長(zhǎng)等待時(shí)間內(nèi)，水和油氣的信號(hào)都能全部恢復(fù)，將兩次測(cè)量的T2譜相減，可以消除水的信號(hào)，留下油氣的信號(hào)，這就是差譜法。根據(jù)水的擴(kuò)散系數(shù)比輕質(zhì)油小得多的特點(diǎn)，采用長(zhǎng)、短不同的回波間隔進(jìn)行測(cè)井，使得油和水在T2譜分布的位置上存在差異，由此識(shí)別出油和水，這就是移譜法的原理。在低孔滲的條件下，利用標(biāo)準(zhǔn)T2譜結(jié)合差譜或移譜法可以較好地識(shí)別輕質(zhì)油層和水層，而在大孔隙中或者儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)時(shí)，利用核磁共振測(cè)井資料識(shí)別油、水層的效果受到影響［16］，同時(shí)因?yàn)楹舜殴舱駵y(cè)井儀器的探測(cè)深度淺，容易受到泥漿深侵入的影響，在應(yīng)用時(shí)需重點(diǎn)結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料進(jìn)行判斷。

3．2巖石力學(xué)參數(shù)在識(shí)別低阻油層的應(yīng)用

用電阻率評(píng)價(jià)孔隙流體性質(zhì)往往容易受到地層流體礦化度的影響，巖石聲波傳播速度是巖石總體特征的反映，包含了孔隙流體部分的貢獻(xiàn)，受到地層水礦化度的影響很小。理論和實(shí)驗(yàn)研究表明［17］，地層含不同流體時(shí)其縱波速度存在差異，但橫波主要沿巖石骨架傳播，與孔隙流體性質(zhì)關(guān)系很小。在其他地層條件相同的情況下，當(dāng)?shù)貙又械挠推份^好時(shí)，由于油與水的密度存在一定的差異，與水層相比，油層將呈現(xiàn)縱橫波速度比低、泊松比低、體積壓縮系數(shù)高的特征，利用這些特征可以由陣列聲波測(cè)井資料區(qū)分油、水層。渤海南部K油田館陶組為中孔中滲儲(chǔ)層，地層原油黏度約為0．7g／cm3，2138m以上段和以下段的電阻率比較接近（圖3），且中子、密度測(cè)井反映兩段物性差異不大，僅自然電位正異常幅度和氣測(cè)錄井顯示上有差別，單從常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)特征上無(wú)法判別流體性質(zhì)。對(duì)陣列聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理發(fā)現(xiàn)，兩套儲(chǔ)層的巖石力學(xué)參數(shù)存在明顯差異，2138m以下層段體積壓縮系數(shù)CMPR與泊松比POIS間有明顯的“鏡像特征”，縱橫波速比VPVS較低，說(shuō)明儲(chǔ)層中有含油的可能性，而上部層段顯示則相反。隨后分別進(jìn)行了DST測(cè)試，2126～2137m產(chǎn)出9．3m3水，無(wú)油產(chǎn)出，2150～2168m測(cè)試日產(chǎn)油20．7m3，含水7％，表明這套油層離油水界面較近，油柱高度低，油水趨替力差異小造成了油層的電阻率低。

4結(jié)論

（1）物性差、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜造成束縛水含量高，高礦化度鉆井液侵入，油氣運(yùn)移過(guò)程中造成油水層礦化度差異等是形成渤海區(qū)域中深層低阻油層的主要因素；

（2）自然電位和微側(cè)向電阻率是渤海區(qū)域低阻油層識(shí)別最有效的測(cè)井方法，同時(shí)加強(qiáng)氣測(cè)錄井、地層對(duì)比及適時(shí)應(yīng)用核磁共振、陣列聲波測(cè)井等新技術(shù)，可以提高低阻油層識(shí)別的準(zhǔn)確率；

（3）由于不同地質(zhì)條件下低阻油層的成因不同，通常是多種因素疊加作用的結(jié)果，在進(jìn)行低阻油層識(shí)別時(shí)，需要首先分清成因，充分挖掘基礎(chǔ)資料，選用對(duì)應(yīng)的測(cè)井方法或者技術(shù)，形成適合區(qū)域?qū)嶋H情況的低阻油層識(shí)別評(píng)價(jià)方法。

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作者:汪瑞宏 崔云江 陸云龍 時(shí)新磊 齊奕 單位:中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司