馮淵，楊偉偉，劉一倉，王曄，焦廷奎，張海波

（1.中國石油長慶油田分公司a.勘探開發(fā)研究院；b.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，西安710021；2.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠，甘肅慶陽745000）

鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北油田長81油藏電阻率差異成因

馮淵1，楊偉偉1，劉一倉2，王曄1，焦廷奎1，張海波1

（1.中國石油長慶油田分公司a.勘探開發(fā)研究院；b.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，西安710021；2.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠，甘肅慶陽745000）

鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北油田長81超低滲油藏電阻率差異較大，油藏西部電阻率明顯小于油藏東部，部分油層電阻率甚至接近水層，使得西部油層難以識(shí)別，給油田開發(fā)帶來一定難度。為此，對(duì)油藏東、西部儲(chǔ)集層電阻率差異成因進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，造成該油藏西部電阻率明顯偏低的主要原因是：油藏西部儲(chǔ)集層地層水礦化度高于油藏東部；西部儲(chǔ)集層中陽離子交換能力較強(qiáng)的伊利石和綠泥石含量更高，其附加導(dǎo)電作用較強(qiáng)；由于油藏西部儲(chǔ)集層中吸附水分子能力強(qiáng)的黏土礦物含量高、儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜以及成藏動(dòng)力弱等因素，導(dǎo)致其束縛水飽和度偏高。這一研究成果，對(duì)超低滲低阻油藏的勘探與開發(fā)具有重要意義。

鄂爾多斯盆地；鎮(zhèn)北油田；電阻率差異；地層水礦化度；黏土礦物；束縛水飽和度

鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北油田長81油藏資源豐富，是超低滲透油藏產(chǎn)建的主要對(duì)象之一。近年來的勘探開發(fā)實(shí)踐表明，鎮(zhèn)北油田不同區(qū)域長81油藏電阻率存在較大差異，油藏西部與油藏東部相比，電阻率明顯偏低，部分油層與圍巖電阻率相接近甚至更低。

目前，國內(nèi)外對(duì)低阻油藏成因機(jī)理研究較多，已發(fā)現(xiàn)的低電阻率油層主要受儲(chǔ)集層孔喉結(jié)構(gòu)、孔隙空間大小、黏土礦物成分與含量、地層水礦化度、構(gòu)造類型、鉆井液侵入等因素影響，但這些研究對(duì)象多集中于低電阻率油藏本身，而對(duì)于低滲、超低滲背景下同一油藏中不同區(qū)域油層電阻率的差異成因研究較為匱乏，難以指導(dǎo)此類油藏的勘探開發(fā)。本文從儲(chǔ)集層流體、巖石微觀特征以及油氣成藏等方面入手，根據(jù)巖心掃描電鏡、X射線衍射、黏土礦物和毛細(xì)管壓力等資料，對(duì)鎮(zhèn)北油田不同區(qū)域儲(chǔ)集層電性響應(yīng)的差異性進(jìn)行深入探討，以期為評(píng)價(jià)該類油氣藏提供借鑒。

1　研究區(qū)概況

鎮(zhèn)北油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡和天環(huán)坳陷交界區(qū)南部（圖1），構(gòu)造形態(tài)為一個(gè)西傾單斜。上三疊統(tǒng)延長組長81油層組為主力產(chǎn)層之一，主要發(fā)育三角洲前緣水下分流河道砂體，砂巖類型為長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，以細(xì)砂巖為主，平均孔隙度10.24%，平均滲透率0.72mD，屬于典型的超低滲巖性油藏。

圖1　研究區(qū)構(gòu)造位置

鎮(zhèn)北油田長81油藏產(chǎn)純油層段的電阻率分布范圍較廣（圖2），區(qū)域差異明顯，油藏電阻率由東向西逐漸降低。據(jù)研究區(qū)內(nèi)338口井的統(tǒng)計(jì)，按電阻率可將長81油藏分為西部、中部和東部3個(gè)區(qū)域（圖3），其中油藏東部電阻率平均可達(dá)50.4Ω·m，而西部電阻率平均為24.8Ω·m，最低處僅為9.86Ω·m，低于圍巖，與水層接近。鎮(zhèn)北油田長81油藏高、低電阻率油層共存，給測井解釋油水層帶來了很大困難，使油層與水層的識(shí)別難度加大。因此，研究油藏電阻率差異成因機(jī)理就顯得至關(guān)重要。

圖2　鎮(zhèn)北油田長81油藏電阻率分布頻率

2　儲(chǔ)集層電阻率差異性成因

圖3　鎮(zhèn)北油田長81油藏電阻率等值線

儲(chǔ)集層電阻率主要由構(gòu)成儲(chǔ)集層的巖石骨架和孔隙中流體所決定，但同一油藏中造成油層電阻率差異的成因復(fù)雜，類型多樣[1]。對(duì)比分析鎮(zhèn)北油田長81油藏油層特征，發(fā)現(xiàn)長81油藏西部地層水礦化度高于東部，同時(shí)儲(chǔ)集層黏土礦物含量以及束縛水飽和度也是西部高于東部，在這些因素的共同作用下，形成了鎮(zhèn)北油田長81油藏不同地區(qū)油層電阻率的差異。

（1）地層水礦化度地層水礦化度增高，會(huì)使地層中導(dǎo)電離子增多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)[2]，高礦化度的地層水在大量連通的微孔隙中形成了密布的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使油氣層電阻率明顯降低[3]。鎮(zhèn)北油田長81油藏地層水以CaCl2型為主（表1），有少量MgCl2型和Na2SO4型，地層水總礦化度為7.51~72.59 g/L.鎮(zhèn)北油田長81油藏西部儲(chǔ)集層地層水平均礦化度為54.37 g/L，而東部為17.61 g/L，油藏西部儲(chǔ)集層地層水礦化度總體上高于東部，從電阻率與地層水礦化度關(guān)系（圖4）可看出，油層電阻率隨著地層水礦化度的增加而降低。同時(shí)油藏東部儲(chǔ)集層地層水中存在Na2SO4型地層水，這可能與東部儲(chǔ)集層裂縫發(fā)育、儲(chǔ)集層連通性好、油藏埋藏較淺有關(guān)?？梢?，地層水礦化度是造成鎮(zhèn)北油田長81油藏不同區(qū)域電阻率差異的原因之一，高地層水礦化度引起西部地區(qū)油層電阻率的降低。

（2）黏土礦物黏土礦物由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及微粒性而具有陽離子交換特性。黏土顆粒表面的負(fù)電荷可直接吸附極性分子中的陽離子，這些陽離子可與巖石溶液中的其他水合離子交換位置，引起黏土礦物的附加導(dǎo)電性[4]。不同黏土礦物其陽離子交換能力也不同，各類黏土礦物陽離子交換量大小排序?yàn)椋好擅撌?00~1 400mmol/kg）＞伊利石和綠泥石（100~400mmol/kg）＞高嶺石（30~150mmol/kg）[5]。X射線衍射分析表明：鎮(zhèn)北油田長81油藏儲(chǔ)集層黏土礦物平均含量西部為10.96%，東部為5.90%（表2），陽離子交換能力較強(qiáng)的伊利石、綠泥石絕對(duì)含量均西部高于東部。同時(shí)，據(jù)掃描電鏡觀察，鎮(zhèn)北油田長81油藏黏土礦物中伊利石主要呈搭橋狀（圖5a）、絲狀（圖5b）分布于巖石顆粒之間，可形成類似“電橋”的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，增加了油藏西部儲(chǔ)集層的導(dǎo)電能力，而呈葉片狀（圖5c）以襯邊薄膜形態(tài)生長的綠泥石對(duì)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的改善也起到了積極作用。因此，黏土礦物的含量及其分布形式，是造成鎮(zhèn)北油田長81油藏西部電阻率低于東部的原因之一。

表1　鎮(zhèn)北油田長81油藏不同地區(qū)地層水分析對(duì)比

圖4　鎮(zhèn)北油田長81油藏電阻率與地層水礦化度關(guān)系

表2　鎮(zhèn)北油田長81油藏儲(chǔ)集層黏土礦物含量統(tǒng)計(jì)（%）

（3）束縛水飽和度束縛水一般由巖石顆粒表面吸附的薄膜滯留水和微細(xì)孔隙中的毛細(xì)管滯留水兩部分組成，當(dāng)壓差不能克服毛細(xì)管滯留力時(shí)，毛細(xì)管滯留水不可流動(dòng)，此時(shí)的毛細(xì)管滯留水與薄膜滯留水一起組成不動(dòng)水[6]，不動(dòng)水體積的增加，必然會(huì)使儲(chǔ)集層導(dǎo)電能力提高。從鎮(zhèn)北油田長81油藏巖心樣品束縛水飽和度來看，油藏西部儲(chǔ)集層有更高的束縛水飽和度（表3）。由圖6可看出，油層電阻率隨著束縛水飽和度的增加而降低。經(jīng)分析認(rèn)為，致使鎮(zhèn)北油田長81油藏儲(chǔ)集層不同區(qū)塊束縛水飽和度存在差異的因素主要有：①黏土礦物含量不同；②孔隙結(jié)構(gòu)差異；③成藏動(dòng)力強(qiáng)弱。

圖5　鎮(zhèn)北油田長81油藏儲(chǔ)集層黏土礦物賦存特征

表3　鎮(zhèn)北油田長81油藏儲(chǔ)集層孔滲特征與束縛水飽和度

圖6　鎮(zhèn)北油田長81油藏電阻率與儲(chǔ)集層束縛水飽和度關(guān)系

黏土顆粒表面吸附的陽離子可以通過黏土水化作用與極性水分子結(jié)合，在黏土顆粒表面形成一層薄水膜[4]。因此，隨著黏土礦物含量的增高，對(duì)極性水分子的吸附能力也隨之增強(qiáng)。黏土礦物中蒙脫石、綠泥石的比表面和膨脹系數(shù)較大，其吸附的薄膜滯留水較多[6]。鎮(zhèn)北油田長81油藏西部儲(chǔ)集層綠泥石絕對(duì)含量高，平均含量高達(dá)4%，這些黏土顆粒的直徑一般小于2μm，在孔隙空間中呈襯邊薄膜狀或孔隙橋狀存在（圖5），吸水可形成束縛水膜，能增加含油地層的導(dǎo)電路徑。

鎮(zhèn)北油田長81油藏長81油層組儲(chǔ)集層以細(xì)砂巖為主，西部儲(chǔ)集層填隙物含量較高（表4），導(dǎo)致儲(chǔ)集層孔喉結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，毛細(xì)管排替壓力大，毛細(xì)管中的地層水被驅(qū)替不充分而遺留在微小的孔喉中，容易導(dǎo)致不動(dòng)水飽和度高[7]。分析鎮(zhèn)北油田長81油藏39口井的壓汞資料，從壓汞曲線得知：西部多為雙峰型曲線，中部多為陡斜式，而東部則多為平直型（圖7）。其中油藏西部儲(chǔ)集層雙峰型曲線，反映了儲(chǔ)集層的雙孔隙結(jié)構(gòu)特征，大小不均的孔喉相對(duì)集中發(fā)育。這是由于油藏西部儲(chǔ)集層顆粒普遍含有較多的綠泥石膜，成巖階段綠泥石的存在具有一定的抗壓實(shí)作用，另外，早期的綠泥石膜可以阻止石英、長石的次生加大，保存了一定量相對(duì)較大的粒間孔。但同時(shí)，綠泥石膜的形成使喉道彎曲變形更強(qiáng)，而其他膠結(jié)物的充填可使喉道連通性進(jìn)一步變差[8]，形成較多的微孔隙，降低儲(chǔ)集層滲透率，使儲(chǔ)集層毛細(xì)管壓力增加，束縛水飽和度增大。油藏東部儲(chǔ)集層平直型曲線表明儲(chǔ)集層孔喉分選較好，大小相對(duì)均一，這與東部儲(chǔ)集層填隙物含量少，黏土礦物含量較低有關(guān)，因此油藏東部儲(chǔ)集層束縛水飽和度低，電阻率也相應(yīng)較高。油藏中部儲(chǔ)集層壓汞曲線相對(duì)東部較陡，反映了儲(chǔ)集層孔喉分選性較差，中部填隙物含量介于東部與西部之間，其微孔隙較東部儲(chǔ)集層發(fā)育，束縛水飽和度也較高。

表4　鎮(zhèn)北油田長81油藏儲(chǔ)集層填隙物含量%

成藏動(dòng)力的差異是造成鎮(zhèn)北油田長81油藏東西部儲(chǔ)集層束縛水飽和度差異的另一重要因素，隨著成藏動(dòng)力的減弱，油氣進(jìn)入低滲儲(chǔ)集層微孔隙的驅(qū)動(dòng)力減小，導(dǎo)致這部分孔隙水不能完全被驅(qū)替排出，從而增大了儲(chǔ)集層束縛水飽和度。鎮(zhèn)北油田長81油藏油源主要是上覆優(yōu)質(zhì)烴源巖[9]，油氣通過烴源巖生烴作用和欠壓實(shí)作用產(chǎn)生的異常高壓向下充注[10]，而并未發(fā)生長距離側(cè)向運(yùn)移[11]。鎮(zhèn)北油田位于鄂爾多斯盆地西南緣，東部相比西部更靠近盆地生烴中心，因此，長81油藏西部成藏期油氣充注壓力小于東部，從而使得西部長81儲(chǔ)集層微孔隙束縛水高于東部。

圖7　鎮(zhèn)北油田長81油藏不同區(qū)域儲(chǔ)集層壓汞曲線

總之，鎮(zhèn)北油田長81油藏西部儲(chǔ)集層相對(duì)較高的黏土礦物含量，更為復(fù)雜的儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)以及較弱的成藏動(dòng)力，造成油藏西部儲(chǔ)集層孔隙內(nèi)的薄膜滯留水和毛細(xì)管滯留水偏高，使其束縛水飽和度偏高，從而導(dǎo)致其電阻率偏低。因此，束縛水飽和度的差異是導(dǎo)致油藏電阻率差異的另一重要因素。

3　結(jié)論

（1）鎮(zhèn)北油田長81油藏西部地層水平均礦化度為54.37 g/L，而油藏東部平均為17.61 g/L，地層水礦化度的增高使得西部油氣層電阻率明顯降低。

（2）儲(chǔ)集層中的黏土礦物主要為陽離子交換能力較強(qiáng)的綠泥石和伊利石，伊利石以搭橋狀、絲狀分布于巖石顆粒之間，綠泥石呈針葉狀以襯邊形式包繞顆粒分布，可形成類似“電橋”的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，由于西部黏土礦物含量為10.96%，而東部含量為5.90%，這增加了油藏西部儲(chǔ)集層的導(dǎo)電能力。

（3）油藏西部儲(chǔ)集層含量過高的綠泥石會(huì)吸附較多的薄膜滯留水，同時(shí)導(dǎo)致儲(chǔ)集層的雙孔隙結(jié)構(gòu)，加之較弱的成藏動(dòng)力，以致西部儲(chǔ)集層孔隙內(nèi)束縛水飽和度偏高，這種束縛水飽和度的差異是引起油層電阻率差異的重要因素之一。

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Analysison CausesofReservoir Resistivity DifferencesofChang 81Reservoir in Zhenbei Oilfield,Ordos Basin

FENGYuan1,YANGWeiwei1,LIUYicang2,WANGYe1,JIAOTingkui1,ZHANGHaibo1
（1.PetroChina ChangqingOilfield Company,a.Research Institute ofExploration and Development, b.State Key Laboratory ofLow Permeability Petroleum Exploration and Development,Xi’an,Shaanxi710021,China; 2.No.11OilProduction Plant,ChangqingOilfield Company,PetroChina,Qingyang,Gansu 745000,China）

The ultra?low permeability reservoirofChang 81in Zhenbeioilfield ofOrdosbasin is characterized by distinctformation resistiv?itywhich in westpart ofthe reservoir is obviously lower than that in eastpart,even partofit closes to thatofaqueous layers,which allows thewestern reservoir’spay zone to be difficultly identified and developed.This paperanalyzed the genesis ofthe resistivity differences in thisreservoir.The results show that the causesoflowerresistivity in thewestern reservoircompared with the eastern reservoir include three aspectsas below:1)The salinity offormationwater in thewestern reservoir ishigher than that in the eastern reservoir;2)thewestern reser?voir contains higher content ofillite and chlorite with stronger capacity ofcation exchange and additional conductivity;and 3)it contains higher clayminerals andmore complex pore structures aswellasweakerhydrocarbon accumulation dynamics,which result in higher irre?duciblewatersaturation in it.This could be ofsignificance forexploration and developmentofultra?low permeability reserfvoirs.

Ordosbasin;Zhenbeioilfield;resistivity difference;formationwatersalinity;claymineral;irreduciblewatersaturation

TE112.23

A

1001-3873（2015）05-0526-05

10.7657/XJPG20150505

2015-04-10

2015-06-01

國家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05001-002）

馮淵（1985-），男，甘肅靜寧人，工程師，碩士研究生，油氣田開發(fā)地質(zhì)，（Tel）029-86593526（E-mail）fengyuan8501 @163.com.