春光區塊低阻油層形成機理與識別

白兆非

(中國石化河南油田分公司石油物探技術研究院，河南鄭州 450046)

春光區塊低阻油層形成機理與識別

白兆非

(中國石化河南油田分公司石油物探技術研究院，河南鄭州 450046)

春光區塊近年來逐漸發現了一系列絕對電阻率低值油藏，其電阻率一般為1～3 Ω·m。研究認為其受沉積背景、構造成藏等宏觀上的控制，結合成巖作用下儲層自身的微觀巖石物理機理，最終形成低阻油層。其中弱水動力沉積環境及微孔隙發育導致束縛水飽和度高是低阻油層形成的主要因素，構造等其它方面則對儲層電阻率的降低有一定促進作用。應準確把握沖積扇扇緣亞相、辮狀河河床和河漫亞相、三角洲前緣、濱淺湖灘壩亞相等弱動力沉積相帶及油氣顯示、儲層電性特征，并重視它們之間的相互影響，進而對低阻油層做出正確識別。

春光區塊；低阻油層；弱水動力環境；高束縛水；感應測井

1 概況

河南油田春光區塊所處的車排子凸起為準噶爾盆地西部隆起的次一級正向構造單元，構造較為簡單，呈南傾的單斜。沉積基底為石炭系凝灰巖，上覆沉積以新近系塔西河組、沙灣組為主，局部發育古近系、白堊系、侏羅系地層，缺失二疊系、三疊系地層。

春光區塊勘探前期多為以P2井為代表的典型“亮點”(高振幅屬性特征)油藏，電阻率一般6 Ω·m及以上，多為中值電阻率。隨著勘探開發程度日益加深，近年來逐漸發現了一系列絕對電阻率小于3 Ω·m的低阻油層，如Ch50井古近系油層電阻率為1.74 Ω·m，測井初步解釋為差油層，經常規試油日產純油10.9 t，開采后日均產油11.3 t，水4.82 t。同層系的水層電阻率一般為0.47～0.73 Ω·m，干層一般為1.61～2.87 Ω·m。由于油層與干層、水層的電阻率差異范圍小，造成油層識別及評價難度較大。

2 低阻油層形成機理

目前在春光區塊主要勘探層系新近系沙灣組、古近系、白堊系均發現低阻油層，油層厚度最大4.3 m，一般0.8～3.0 m，縱向上呈中薄層分散狀分布、巖性細、泥質含量高，宏觀上儲層分布有較強的非均質性等特點。通過對春光區塊沉積相分析、成巖作用和構造成藏研究，并結合巖心化驗分析資料，認為該區油層低電阻率由以下原因造成。

2.1 沉積環境

新近系沙灣組沙一段沉積時期物源主要來自于西北和東北方向，大部分區域發育辮狀河沉積，僅西北角發育沖積扇沉積[1]。分析認為沖積扇扇緣亞相一般為細砂或者粉砂和泥巖組成，砂巖單層厚度相對較薄；辮狀河河床寬淺，河道反復分岔合并，受不穩定水流作用，河道易廢棄改道，所以其沉積主要發育河床和河漫亞相。其中河床亞相上發育一系列心灘，由于心灘各部位的水動力條件、沉積方式以及地形的不同，在尾部發育泥質層和差物性層；河漫亞相主要出現在平原河流中，主要為細-粉砂巖和黏土巖。沙灣組沉積序列以正韻律為主，反韻律少見，表明研究區內以發育退積型辮狀河三角洲為主。低阻油層在沖積扇扇緣亞相、辮狀河河床和河漫亞相均有分布(圖1)。

古近系低阻油層沉積背景為辮狀河三角洲前緣亞相水下分流河道沉積[1]。水下分流河道是辮狀河道入湖后在水下的延伸部分，由含礫細砂巖、粉砂巖構成正旋回結構。整體向上粒度變細，單砂體厚度減薄。砂體經過長期的搬運和篩選，巖性多為細砂巖，分選性較好，但砂體體積一般較小，以透鏡狀砂巖和薄層席狀砂的形式分布，低角度板狀層理與側積交錯層理發育。自然伽馬曲線一般以中-高幅的箱形、箱形-鐘形為主。低阻油層一般出現在西南部水下分流河道及前緣席狀砂微相帶(圖2)。

白堊系是以三角洲前緣-濱淺湖相為主的沉積環境[1]，其中三角洲前緣主要發育水下分流河道、水下河道間及席狀砂沉積，含礫細粒砂巖為主，偶見粉砂巖，具中、小型交錯層理，河口沙壩發育較差，電性特征上表現為自然伽馬和自然電位曲線呈低幅箱型-鐘形-指狀-直線型，可以表明重力水道-牽引流水道-波浪改造-靜水沉積；濱淺湖位置地形平緩，在大套泥巖段內發育濱淺湖席狀砂以及灘壩相砂體，灘壩砂體呈條帶狀沿岸展布。砂體巖性細，層薄，砂巖呈單層出現，發育灰色泥巖與粉、細砂巖互層，韻律性強。此類儲層的孔隙度和滲透率中等偏高，泥質含量平均為15%。電性特征上表現為自然伽馬和自然電位曲線呈中-低幅齒化漏斗形狀、指狀組合。低阻油層易在三角洲水下分流河道及濱淺湖灘壩砂處出現(圖3)。

圖1 沙灣組一段沉積相低阻油藏分布

圖2 古近系沉積相低阻油藏分布

根據以上沉積背景分析，以上三個層系均存在有弱水動力環境，如沖積扇扇緣亞相、辮狀河河床和河漫亞相、三角洲前緣、濱淺湖灘壩等亞相。在此環境下容易出現砂泥巖薄互層的沉積微相，當油層較薄且層厚小于測井儀器的縱向分辨率時，電法測井響應值就會受圍巖的影響，從而表現出低電阻率特征。

圖3 白堊系沉積相低阻油藏分布

根據Ch114E-1等井水分析資料，研究區內地層水水型以氯化鈣型為主，礦化度最高達145 307 mg/L，一般40 000～80 000 mg/L。研究認為研究區沉積環境以陸相河流沉積為主，沉積巖性粗細變化大，在成巖過程中泥質重、巖性細的儲層由于其比表面大、吸附能力強，可吸附水中的離子而在顆粒表面形成一礦化度高的水膜，從而使得地層水具有較高的礦化度。地層水可視為Cl-溶液，隨著溶液的礦化度增高，溶液內氯離子數目增加，形成以高含鹽束縛水為介質的導電網絡，使其導電能力加強，因此進一步促進儲層電阻率變低。

2.2 成巖作用導致微孔隙發育

目前已發現的低阻油層，其含油飽和度范圍值為8.18%～72.45%，一般在45%左右；電性、束縛水飽和度分析表明，儲層束縛水飽和度為24.4%～68.3%，平均41.2%，束縛水飽和度偏高，含油飽和度偏低。這是由于成巖作用下，低阻儲層礦物成分、黏土礦物、巖石潤濕性等幾方面共同作用，促進微孔隙的發育，進而能保存更多的束縛水。

(1)儲層礦物成分。研究區物源距離近，剝蝕和搬運速率都很高，陸源碎屑沉積發育，以不穩定的、成熟度低的長石、石英碎屑等成分為主，長石經長期淋濾、石英次生作用下加大發育，破壞原生孔隙，形成微孔隙。如春110E-2井巖心鑄體薄片圖像分析報告顯示，儲層孔喉半徑一般在19.1 μm以下，平均孔隙直徑6.99 μm，屬于中細喉道孔隙，而且細喉道孔隙(6.25 μm以下)占的比例較大，小于0.1 μm的無效孔隙度占30%～40%，無效孔隙發育[2]。

(2)黏土礦物。車排子凸起在發育過程中，由于強烈拉張作用，常有大量火山噴溢活動形成火山巖和火山碎屑沉積。儲層巖性富含火山碎屑特別是凝灰物質，為蒙皂石、伊利石等黏土礦物的形成提供了豐富的成礦母質，大量的黏土礦物分布在礦物顆粒周圍或者充填在顆粒之間的接觸面上，對水分子的吸附使孔隙微孔化，進一步造成次生微孔隙發育。

(3)巖石潤濕性。研究區低阻儲層巖石潤濕性實驗為偏親水性。巖石親水性是控制巖層內流體含量和分布的基本因素， 因此巖層導電能力與巖石親水性有密切關系。巖石偏親水時，潤濕相毛管壓力為驅動力，使地層水優先占據細小孔道，在大孔道壁上形成一定厚度的薄膜，導致束縛水含量較高。

成巖作用在孔隙演化中對孔隙的保存、發育、破壞起著決定性作用，包括在石英的次生加大膠結、長石顆粒的溶蝕、伊利石與蒙皂石的膠結等各種作用下，導致巖性與孔滲結構復雜，巖石微孔隙發育，促使儲層吸附大量的束縛水，從而具備了產生附加導電性的基本地質條件，導致電阻率較低。

2.3 構造成藏的影響

(1)對沉積物的控制。受多期區域構造的影響，物源多為近距離，陸源碎屑沉積發育，巖性以分選、磨圓程度中等的細粒砂巖為主，結構成熟度和礦物穩定度均偏低。根據巖心薄片粒度圖像分析報告，低阻油層粒度中值一般為0.069～0.1 696 mm，平均0.11 mm。砂巖顆粒粒度小，造成粒間孔隙相應更為復雜，孔隙彎曲度增大和孔隙直徑變小，其結果表現為微小毛細管孔隙增加和束縛水含量增大。

(2)低幅度圈閉。春光區塊為一南傾單斜構造，地層傾角3°，較為平緩，存在著含油圈閉幅度較低(20～40 m)等特點。根據油氣藏的形成原理可知，在靜水壓力條件下，油氣進入圈閉后，油氣與水由于密度的差異而產生浮力，這一浮力使油氣排驅滲透層中的水而在圈閉內形成油氣藏。油氣首先灌滿具有較好孔滲能力的大型孔喉，圈閉幅度低致油氣柱高度較小，排驅壓力降低，使得油氣對孔隙中的束縛水驅替不充分，甚至還保留了部分可動水，因此含油飽和度會隨油藏高度小而變低。

(3)遠源供油。研究區油源來自于東部的昌吉凹陷及西南部的四棵樹凹陷，運移距離較遠。受包括三疊系印支運動(準噶爾盆地西北緣構造活動最劇烈)、侏羅系燕山Ⅱ幕(盆地西北緣油氣破壞期)、白堊系末燕山Ⅳ幕(盆地基底發生南降北升的區域性掀斜，形成第一個區域性的楔狀體)、古近系末喜山Ⅱ幕(油氣從南向北大規模運移的主要時期)等多次區域構造運動影響[3]，油氣遭受氧化、水洗、生物降解等作用，輕烴組分散失，原油密度與黏度相應變大。油氣在后期運移中，油水密度差變小，油驅水效率變低，也會導致油藏含油飽和度變低。

綜上所述，受弱水動力環境的沉積背景、構造成藏中圈閉低幅度等宏觀上的控制，結合成巖作用下儲層自身的微觀巖石物理機理，最終形成春光區塊的低阻油氣層。其中構造成藏方面的圈閉低幅度、遠源供油、以及地層水高礦化度等是研究區內所有油藏的共性特征(正常油氣藏電阻率最高26.7 Ω·m，一般5～10 Ω·m，但能較好地與干層、水層區分開來)。因此弱水動力沉積環境及束縛水飽和度高是研究區內低阻油層的主要因素，其它方面的影響則對儲層電阻率的降低有一定促進作用。

3 低阻油氣藏的識別

從前面的分析可知，低阻油層是沉積相帶、儲層特性等綜合作用的結果，只要準確把握相帶、油氣顯示、儲層電性的特征，并重視這幾種特性之間的相互影響，就能對低阻油層做出正確認識與客觀評價。

3.1 弱水動力相帶是有利區帶

儲層形成的地質背景決定了低電阻油藏時空分布，儲層屬性(巖性、孔隙度及孔隙結構)決定了成藏期內油層含油飽和度的高低，而儲層屬性受控于沉積相帶。因此，研究清楚這種典型低阻油層的發育規律，就可以比較有效地對其進行預測。

目前已發現的低阻油層一般為弱水動力沉積環境。在平面上，可能分布的區域有三角洲前緣、濱淺湖、辮狀河漫等沉積亞相帶的弱水動力條件沉積部位。具體低阻油層沉積相帶特征見表1。低阻油層多出現在不同沉積體系的大型正韻律沉積層的上部，原因是正韻律沉積自下而上水體能量由強到弱，沉積物顆粒由粗到細，微孔隙相對發育，則滲流孔隙相對較低，如果這類儲層能夠形成油氣藏，則需要相對較高的成藏動力，這正體現了高勢-低孔成藏模式，這種成藏模式下的油氣層多為低阻油層[4]。

3.2 錄井參數特征

低阻油層油氣顯示以熒光及油跡為主，亦見油斑顯示，因此顯示級別下限為熒光級。在錄井方法中，氣測錄井資料能夠較直觀地反映地層的含油飽滿程度，一般氣測異常厚度與實際儲集層厚度比值大于或接近于1為油層，小于0.9則為水層[5]；同時全烴與基值的比值(全烴增大率)如果在3倍以上，也可以作為一個參照依據，如Ch64井沙灣組油層氣測全烴由0.622%上升至2.126%，全烴增大率為3.05倍，試油最高日產油3.1 t，穩定日產油2.5t，水2.4 t。另外，地化錄井檢測結果與儲集層電阻率的高低沒有關系，只展示儲層的含油性，因此地化錄井也是直觀有效地發現低阻油層的技術之一。

表1 低電阻率相帶成因特征統計

3.3 電阻率曲線特征

從低阻油層的感應測井電阻率曲線值及形態來看，根據其響應特征可以歸納成I、D、F等3 種類型(圖4)。其中，I型電阻率曲線呈均勻低電阻型，上、中、下部差異不大，為高產油層的典型代表； D型電阻率曲線在儲層中間高，上、下部低，原因是隨著沉積環境發生變化，儲層上部泥質含量增加導致物性變差，從而引起電阻率值降低，下部電阻率低值則是水層的影響； F型電阻率曲線上部高下部低，此類儲層一般為油水同層，上部含油飽和度較大，下部含油飽和度變低甚至可能為水層。

圖4 低阻油層電阻率曲線形態

總之，低阻油層在沉積相上主要易出現于沖積扇扇緣亞相、辮狀河河床和河漫亞相、三角洲前緣、濱淺湖灘壩等亞相等弱水動力相帶上；在物性上表現為巖石粒度細，孔隙度、滲透率中等；在油氣顯示上表現為熒光級別及以上，氣測全烴增大率3倍以上；在電性上表現為低電阻率和高自然伽瑪。

4 認識

隨著油氣勘探開發工作的日趨深入，春光區塊勘探開發目標已由原來較為簡單的“亮點”油藏轉向復雜的隱蔽型油氣藏。作為隱蔽型油藏之一，低阻油氣藏存在含水率上升速度較正常油層快的特點，但含水率上升到一定程度就會到達油水產出穩定階段，可以長期維持原油產能。因此，對低阻油氣藏的勘探開發是未來春光區塊增儲上產的一個有效途徑。

[1] 王勇，陳麗麗，李風勛，等.春光探區水沙灣組沉積體系與油氣分布特征[J].石油地質與工程，2015，29(1)：8-10，13.

[2] 羅蟄潭，王允誠.油氣儲集層的孔隙結構[M].北京：科學出版社，1986：120-150.

[3] 陳業全，王偉鋒.準噶爾盆地構造演化與油氣成藏特征[J].中國石油大學學報(自然科學版)，2004，28(3)：4-8.

[4] 程相志.低阻油氣層識別評價技術及分布規律研究[D].山東東營：中國石油大學(華東), 2008：124-126.

[5] 惠卓雄.綜合解釋評價低阻油氣層方法研究[J].錄井工程，2004,(4)：26-29.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)03-0009-04

2015-01-26

白兆非，工程師，1972年生，1991年畢業于華北石油學校地質專業，現從事石油地質綜合研究工作。

TE112.31

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