低阻油层是指电阻率比本地区正常油层的电阻率低,甚至和水层电阻率相近难于区分的油层,在当今世界上广泛分布,如美国的墨西哥湾地区、加拿大东部近海地区、中东地区、我国东部的胜利油田、华北油田、中原油田、南阳油田和西部的长庆油田、塔里木油田等多个油田均见到了低阻油层。
在目前尚未发现油藏的有利地区也可能分布着低阻油藏,因此对低阻油层的研究有着非常重要的实践意义。延长油区的勘探历经100多年的历史,随着勘探认识的加深、勘探程度的不断提高,在一些地区的延长组陆续发现了低阻油层。其中在延长组长2段发现低阻油层的地区有王家湾油区、天赐湾-马宁油区、东仁沟-韩渠油区、樊学油区、姬塬油区、寨科油区、永宁油区、金丁油区等,长6段发现低阻油层的地区有川46井区、坪桥油田、樊川、义吴油区和胜利山油区。低阻油层的普遍存在,拓宽了延长油区的勘探开发领域,随之又带来了新的问题??低阻油层的识别和勘探问题。因此,本文通过低阻油层的表现特征及低阻油层形成的主要因素,对延长油区低阻油层的成因及其定性识别方法进行研究,进一步探讨延长油区低阻油层的勘探问题。
低阻油层的表现
低阻油层一般出现在河流相的顶部,三角洲水下分流河道的天然堤和三角洲前缘末端的朵状砂体等部位;物性一般表现为高孔隙度和低渗透率;电性上表现为高时差、低电阻和高自然伽玛;通常发育在构造比较宽缓或地层产状比较平缓的地层。研究区储层非均质性强,河道砂体变化较快,测井响应特征变化复杂,有时与水层、干层的响应特征极其相似,在油层识别中常常被遗漏。
前人对低阻油层形成机制的研究,认为砂岩的亲水性润湿是形成低阻油层的基础,低阻油层和高阻油层在本质上是没有一个截然的区分界限,只是随含油饱和度变化而在测井响应上,呈现出由高阻油层到低阻油层的连续变化现象,直到含油饱和度很小,变为水层为止。由于油水的运动规律,会使油层初期生产含水率较低,后期含水迅速上升成为低阻油层的一个本质特征。本文通过岩心资料、录井、测井以及试油资料的分析,认为研究区低阻油层的成因有:束缚水含量偏高。相渗特征分析表明,研究区低阻油层的束缚水含量相对较高,使电阻率偏低。因为电阻率测井响应是反映地层的总含水量(自由水+束缚水),它对自由水和束缚水都有相同的响应。造成研究区低阻油层高束缚 水含量原因有:微孔隙发育。研究区低阻油层一般埋藏相对较深,随着埋深的 增加,压实作用愈加强烈,部分脆性岩石颗粒破碎变形,充填在本已强烈受挤 压的孔隙中,导致大量微孔隙的形成。
同时,石英次生加大现象愈发育,破坏 了原生孔隙而导致大量微孔隙的形成,致使砂岩孔隙结构复杂。 粘土矿物中绿泥石、伊利石、伊/蒙混层、高岭石等随埋深增加,含量 增加。这些粘土矿物具三种分布形态:a.局部包围或呈薄膜状完全包围岩石颗 粒的表面;b.形成粘土桥连接岩石的颗粒或由颗粒呈断桥状向孔隙空间伸展; c.充填甚至填满粒间孔隙。其直接结果是进一步改造储层的粒间孔隙,引起孔隙直径变小和微孔隙的发育。微孔隙使砂岩形成极大的内表面积,加之伊/蒙混层中的蒙脱石具有强烈的吸水能力,导致大量水被吸附在颗粒及粘土表面,造成低阻储层的束缚水含量较高。
亲水性较强。自生粘土矿物绿泥 石多呈针叶状集合体沿碎屑颗粒环状分布,形成薄膜式胶结。比如,定边地区长21段砂岩的润湿性检测分析表明,其砂岩多为亲水性质,故在绿泥石表面形成了一层水膜,使储层吸水能力强于其他油层或小层,导致束缚水含量偏高。
泥浆侵入。在低矿化度地层水背景下,钻井过程中泥浆的侵入会造成侵入带加深,导致测井仪器只能探测泥浆侵入带以内的地层属性,测量电阻率降低,有时甚至接近水层水平。这是因为 泥浆滤液驱替地层中的油气,使气层电阻率测井值降低,形成低阻气层。此时储层电阻率随泥浆电阻率及浸泡时间而变,泥浆电阻率越低,浸泡时间越长,油气层越不易识别。
地层水矿化度相对偏高。较高的 地层水矿化度往往导致油层的电阻率降低。定边采油厂延长组长21地层 水分析资料表明(表1),地层水离子以Na+(K+)和Cl-为主,Ca2+、 Mg2+、Ba2+,HCO3-则相对较少,水型为CaC12型水(苏林分类)。地层水 的总矿化度97502~123957mg/L,属于中高矿化度型地层水,这可能是造成 其电阻率偏低的原因之一。表1为定边地区地层水分析结果。
油水分异差。研究区大量生产、试油情况表明,大部分产层油水同出,整体上油水分异较差,因而造成部分油层含水量较高,电阻率相对低。
粘土的附加导电性。低电阻率层段普遍存在伊利石粘土矿物,分散状混合粘土与地层孔隙中的盐水溶液进行离子交换,产生的附加导电性,使储层的电阻率降低。
导电性矿物的存在。在含油层系里,铁方解石、铁白云石等导电性矿物在低阻油层中含量相对较高,绝对含量虽然较少,但其对地层的导电性影响却很大。
特殊岩性段(高放射性砂岩)在延长区常见高放射性砂岩,在测井曲线上和分析测试数据上均有反应。在测井曲线上,其特征与泥岩较为相似,表现为自然伽马高值、声波时差增大、电阻率降低,但其自然电位曲线有明显的负异常,在扣除夹层是很容易当成泥岩段处理,因此造成有效储层的漏失。比如,从西区樊川油区放射性测定数据中可以看出该区的寨89、正298、正306、正312井U、Th含量较其他地区明显偏高K含量中等偏高。高自然伽马段常导致 油层的电阻率的降低,这种情况在研究区的川46井区、坪桥油田、东仁沟-韩渠、樊学、姬塬、寨科等油区也同样 存在。
低阻油层的定性识别
由于鄂尔多斯盆地延长组沉积具有多物源、沉积相带变化快、岩性、孔隙结构等储层非均质性强的特征,加之主要以岩性油藏为主,部分为构造-岩性油藏,使得油藏中油水分异差,油水关系复杂,高阻油层、低阻油层、水层、干层,甚至高阻水层同时存在,致使低阻油层的识别有一定困难。通过对研究区低阻油层储层特征的深入研究,结合前人研究成果,探索出以下定性识别低电阻油层的方法:岩性相同的条件下,低阻油层自然电位明显小于水层;在淡水泥浆条件下,低阻油层深测向和浅侧向电阻率测井曲线重合或为负差异,呈低侵或无侵显示,电阻增大率大于3;低阻油层测井曲线横向对应性好,在研究区内的低阻油层,双测向呈低阻显示,自然电位曲线呈明显的分异常,微侧向和微电极曲线与自然电位曲线具有较好的对应性;录井资料表明,在低阻油层段均有油气显示。
低阻油层的勘探
对于低阻油层具有电阻率低值、与水层相近、难以识别的特点,在勘探方法上应注重非测井方法的勘探手段。比如,在钻井现场地质录井要求准确、详细;取心手段不能只限于传统的钻井取心,还可采用井壁取心;试油时要大排量,高措施试油;还要结合油藏地质综合分析来寻找和识别低阻油层。对一个油藏来说其油水界面海拔大致相同,因此可以把每一个低阻油层都作为一个油藏,根据油藏属性来确定和预测低阻油层的分布范围。
由于低阻油层含油饱和度较低,测井响应很容易受到岩性、物性、地层水矿化度变化的影响。还可以通过多井对比,对储层岩性、物性和地层水矿化度方面的变化进行分析,从而降低这些变化对低阻油层识别的干扰。
研究区储层非均质性强,河道砂体变化较快,测井响应特征变化复 杂,有时与水层、干层的响应特征极其相似,应采用多种方法综和分析。高束缚水饱和度是形成相对低电阻率油层的主控因素,高矿化度泥浆侵入和导电性矿物的存在也是低阻油层形成的主要因素,泥质附加导电性和高放射砂岩的存在对地层电阻率也有一定影响。由于研究区内低阻油层普遍存在,具有电阻率低值、与水层相近、难以识别的特点,因此在勘探方法上要注重非测井方法的勘探手段。