梁 衛(wèi),閆正和,楊 勇,黃余金,熊 琪,董毅夫

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

目前，中國南海東部油田勘探程度較高，優(yōu)質(zhì)儲量逐漸減少，資源替代面臨挑戰(zhàn)。近年來，相關(guān)學(xué)者的研究重點(diǎn)由穩(wěn)油控水挖潛思路逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動勘探地質(zhì)工程一體化研究[1-5]，在南海東部西江油田識別低阻油層方面進(jìn)行了大量研究，取得了良好成果。低阻油層一般定義為電阻率增加指數(shù)低于2[6-10]，由于低電阻率油層的形成受多種復(fù)雜因素的影響，井響應(yīng)特性較差，且此類油層的測井信息分辨率較低，導(dǎo)致常被誤認(rèn)為是油水層或水層。因此，針對低阻油層難以識別的問題，結(jié)合油田實(shí)際資料，提出了一種利用主控因素評價(jià)低阻油層的方法，增加油田的可采儲量，以期為南海東部油田的可持續(xù)性開發(fā)提供技術(shù)支持。

1 油田概況

南海東部海域是指中國南海北部東經(jīng)113°10′以東海域[11-14]，包括珠江口盆地大部分區(qū)域及臺西南盆地。南海東部海域是中新生代大陸邊緣裂谷盆地，是在中生代晚期伸展斷裂作用的基礎(chǔ)上經(jīng)過多周期的演化發(fā)展起來的多種類型的結(jié)構(gòu)?？v向上發(fā)育陸相、海相2套三角洲沉積體系，平面上發(fā)育生屑骨屑灘沉積，其次發(fā)育藻屑灘沉積。南海東部海域油氣成藏受東沙運(yùn)動控制，表現(xiàn)出晚期快速充注、集中成藏的特征，古近系始新統(tǒng)文昌組、恩平組陸相泥巖是盆地主要的烴源巖層系。

西江油田位于南海東部低凸起中段，是典型的低幅油藏，沉積特征從辮狀河到三角洲前緣不等，巖石的電學(xué)特性差異較大，隨著深度的增加，存在大量低阻油層，嚴(yán)重影響了油水層識別的準(zhǔn)確性。統(tǒng)計(jì)了西江油田38口井的測井解釋數(shù)據(jù)，大部分低阻油層的電阻率為1～6 Ω·m，表現(xiàn)為典型低阻油層特征。采用一般解釋模型不能有效排除巖石電性特征差異，容易造成測井解釋偏差，甚至油水層識別錯(cuò)誤，因此，建立了一套新的低阻油層識別方法體系。

2 低阻油層的主控因素

西江油田沉積環(huán)境復(fù)雜，物性變化大，非均質(zhì)性十分嚴(yán)重，不同層位的低阻特征、形成機(jī)理、測井響應(yīng)特征均不相同。因此，對形成低阻油層的主控因素進(jìn)行合理分類，并針對各主控因素建立不同的測井解釋模型和評價(jià)方法是低阻油氣層準(zhǔn)確識別與評價(jià)的關(guān)鍵。

2.1 高束縛水型低阻油層

西江油田沉積環(huán)境復(fù)雜，位于三角半韻律沉積的底部，水力條件弱，導(dǎo)致大量的粉末和黏土礦物存留，儲集空間主要為原生粒間孔(圖1)，多孔發(fā)育。

圖1 西江油田文五段儲層鏡下特征

在孔隙非常發(fā)達(dá)的區(qū)域，對巖石的束縛水飽和度影響明顯增大(圖2)，在測量井的電阻響應(yīng)中，呈現(xiàn)出明顯的低阻抗特征，具有很強(qiáng)的隱蔽性。含水飽和度接近或大于60%，并且油層與水層的電阻率相差不大，無法通過常規(guī)的測井解釋方法進(jìn)行準(zhǔn)確識別。

圖2 西江油田泥質(zhì)含量與含水飽和度關(guān)系

2.2 高礦化度導(dǎo)電型低阻油層

西江油田東、西兩側(cè)地溫梯度低(0.03 ℃/m)，儲層黏土礦物以蒙脫石和伊蒙混層為主，增強(qiáng)了儲層的導(dǎo)電體系，降低了儲層巖石電阻率。黏土吸附力強(qiáng)、極易膨脹且具有陽離子交換性能，其中蒙脫石的陽離子交換容量和附加電導(dǎo)率最高，其次是伊利石、綠泥石和高嶺石(表1)。影響?zhàn)ね陵栯x子交換的因素包括黏土礦物的種類和黏土礦物的分散程度。目前，已發(fā)現(xiàn)的高礦化度成因的低阻油層較多，地層水礦化度的增加導(dǎo)致儲層巖石導(dǎo)電性變?nèi)?，含油儲層電阻率降低，油層與水層難以有效區(qū)分。

表1 常見黏土礦物的陽離子交換標(biāo)準(zhǔn)

2.3 水潤濕型低阻油層

采用西江油田3個(gè)巖樣進(jìn)行潤濕性測定實(shí)驗(yàn)，利用AT法求取儲層巖石的潤濕性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 西江油田巖心潤濕性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，AT法測試的低電阻率儲層表現(xiàn)出較強(qiáng)的水潤濕性。在水潤濕的儲層中，當(dāng)油聚集在儲層巖石的入口處時(shí)，水相填充小孔喉，形成連續(xù)的水帶。礦物離子在水中可以自由流動，自由度較高，極易形成導(dǎo)電系統(tǒng)。即使在較高的含油飽和度下，儲層的電阻率也非常低，給油層識別帶來了困難。

3 低阻油層的評價(jià)方法

利用電阻率測井?dāng)?shù)據(jù)識別低阻油層主要是基于巖石物理模型和Archie公式。測井?dāng)?shù)據(jù)可以在一定程度上反映巖石孔隙中不同流體的電阻率，因此，孔隙結(jié)構(gòu)的不同特征將影響電阻率的確定。該文使用毛細(xì)管模型模擬了影響孔隙結(jié)構(gòu)微觀變化的參數(shù)(如孔喉尺寸、水膜厚度和孔連通性)，并獲得了孔的連通性(孔喉)。利用簡化的巖石電導(dǎo)率物理模型重新定義巖石孔隙結(jié)構(gòu)，該模型綜合反映了儲層巖石的曲率和孔徑。

3.1 高束縛水型低阻油層評價(jià)法

泥質(zhì)含量會影響電阻率，因此，結(jié)合西江油田的實(shí)際礦場資料，回歸西江油田單井測量電阻率下限值和泥質(zhì)含量關(guān)系曲線(圖3)。泥質(zhì)含量增加，單井電阻率下限明顯下降。二者呈明顯線性關(guān)系：

Y=-5.1334Rt+53.952

(1)

式中：Y為泥質(zhì)含量，%；Rt為電阻率下限值，Ω·m。

利用式(1)可準(zhǔn)確預(yù)測西江油田不同泥質(zhì)含量所對應(yīng)的束縛水類型低阻儲層。

圖3 電阻率下限值與泥質(zhì)含量關(guān)系

3.2 高礦化度導(dǎo)電型低阻油層評價(jià)法

以巖心分析為基礎(chǔ)，結(jié)合阿爾奇模型(式2)，建立膠結(jié)指數(shù)m、飽和度指數(shù)n的數(shù)值關(guān)系。該方法可有效地識別高礦化度儲層中的低阻油層。

(2)

式中：Ro為孔隙充滿地層水時(shí)巖石的電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m；α為比例常數(shù)，不同的巖石具有不同數(shù)值；φ為巖石孔隙度，%；Sw為含油飽和度，%；n為飽和度指數(shù)；m為巖石膠結(jié)指數(shù)，隨巖石膠結(jié)程度變化。

3.3 水潤濕低阻油層評價(jià)法

基于14個(gè)巖心實(shí)驗(yàn)的評價(jià)結(jié)果，建立了潤濕指數(shù)與飽和度指數(shù)的線性關(guān)系曲線(圖4)。

圖4 潤濕指數(shù)與飽和度指數(shù)關(guān)系

由圖4可知，水潤濕巖心的飽和度指數(shù)明顯低于油潤濕巖心的飽和度指數(shù)。同時(shí)，潤濕指數(shù)和飽和度指數(shù)在自然坐標(biāo)下滿足良好的線性關(guān)系，可用于準(zhǔn)確預(yù)測阿爾奇公式中飽和度指數(shù)。

基于14塊實(shí)測巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，引入飽和指數(shù)n與潤濕指數(shù)Qw的關(guān)系公式(式3)，對阿爾奇公式進(jìn)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為孔隙中充滿地層水時(shí)巖石的電阻率，Ω·m；RT為孔隙中不同地層水時(shí)巖石的電阻率，Ω·m；RI為電阻率增大值，Ω·m。

修正公式對阿爾奇理論進(jìn)行了完善，豐富了低阻儲層測井解釋方法，對識別強(qiáng)水潤濕低電阻率儲層具有十分重要的現(xiàn)場指導(dǎo)意義。

4 礦場實(shí)踐

通過重新復(fù)查南海東部西江油田老井測井解釋結(jié)果，取得了較好的實(shí)踐效果，電阻率下限值從10 Ω·m降至2 Ω·m，預(yù)計(jì)可增加可采石油地質(zhì)儲量20×104t。例如西江油田A井含油構(gòu)造在最初的測井解釋中只在韓江組解釋了一個(gè)油層，但鉆探結(jié)果卻在該層系發(fā)現(xiàn)了10個(gè)油層。該井于2019年10月投入生產(chǎn),由于巖石黏結(jié)松散，早期解釋油層飽和度為15%～30%。油井投產(chǎn)后的含水率為70%左右，日產(chǎn)油低于10 t/d，生產(chǎn)效果不佳，這是由于阿奇公式中的n值不能真正反映地層的電阻率。因此，通過對周邊井的同一層的資料重新分析，獲得了修改后的飽和度指數(shù)n。結(jié)果顯示,根據(jù)n=4.3計(jì)算，測井解釋下限為2 Ω·m，含油飽和度計(jì)算為55%,比前期n=1.7時(shí)獲得的飽和度要高很多,該小層解釋為含油產(chǎn)層。該射孔層位的計(jì)算含水飽和度為26%～29%，與生產(chǎn)動態(tài)資料吻合度較高，該井再次射孔該層后，初始生產(chǎn)期含水率僅為10%，采用水潤濕性低阻油層評價(jià)方法預(yù)測該井日產(chǎn)油為18 t/d，投產(chǎn)后日產(chǎn)油為20 t/d，準(zhǔn)確率達(dá)到90%。通過該井的礦場實(shí)踐表明,低阻油層影響經(jīng)典的阿爾奇公式測井評價(jià)結(jié)果，修正完善的阿爾奇公式能準(zhǔn)確識別低阻儲層的含油性，該方法在油田中更具實(shí)用性。

5 結(jié)論和建議

(1) 分析西江油田低阻油層的主控因素,以典型的阿爾奇理論模式和油田實(shí)踐為基礎(chǔ)，提出了一種識別低阻油層的新方法，對同類海上低阻油田的開發(fā)和后期調(diào)整具有重要意義。

(2) 建立潤濕指數(shù)和飽和度指數(shù)n的關(guān)系，修正典型的阿爾奇公式，利用修改正的阿爾奇公式準(zhǔn)確預(yù)測巖層的油分，并成功應(yīng)用于西江油田的開發(fā)實(shí)踐中，適應(yīng)性較好。

(3) 新方法中使用的濕潤指數(shù)和陽離子交換量從礦場獲得資料，測試費(fèi)用較高，下步應(yīng)加強(qiáng)對濕潤指數(shù)和陽離子交換量的理論研究。