地層水電阻率計算模型建立及其分布特征研究——以海南福山油田流沙港組為例

黃婭

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

張瑞新

(中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西 西安 710201)

萬金彬

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

馬慶林，張梅珠

(海南福山油田勘探開發有限責任公司勘探開發研究中心，海南 海口 570100)

白松濤，何羽飛

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

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地層水電阻率計算模型建立及其分布特征研究
——以海南福山油田流沙港組為例

黃婭

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

張瑞新

(中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西 西安 710201)

萬金彬

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馬慶林，張梅珠

(海南福山油田勘探開發有限責任公司勘探開發研究中心，海南 海口 570100)

白松濤，何羽飛

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

地層水電阻率的大小是測井解釋中一個至關重要的參數。福山油田流沙港組儲層致密，沒有典型的水層，地層水縱、橫向變化較快，利用常規測井很難準確確定目的層的地層水電阻率大小，導致測井解釋符合率不是很理想。在取樣地層水分析研究試驗、試油測井等資料基礎上，利用純水層附近泥巖層的電阻率信息，建立了地層水電阻率的3種計算模型；并利用巖石的巖電試驗數據統計了巖電參數隨不同地層水電阻率的變化規律。在求準油氣飽和度的基礎上，結合油氣運聚特征綜合認為，高礦化度的氯化鈣型地層水一般反映較高的構造位置和較封閉的形成環境，有利于保存有機質及形成較高的有機質豐度。

地層水電阻率；巖電參數；油氣運聚；福山油田

地層水礦化度對泥質砂巖的物理性質[1]、巖電參數(膠結指數m和飽和度指數n)有一定影響[2]；同時，地層水礦化度的變化與油氣成藏規律有一定的關系[3]。因此，準確求取地層水電阻率是油氣水分析的關鍵，有必要進行深入細致的研究。

地層水電阻率的大小取決于地層水的礦物成分、礦化度大小以及埋藏深度。近年來，國內外在求取地層水電阻率方面都做了一定程度的研究，最直接可靠的方法是直接利用水分析資料確定地層水電阻率。在目的層系有較厚、物性好的純水層時，可根據純水層的自然電位測井、電阻率測井等方法預測地層水電阻率。但是，對于目的層不存在純水層且地層水礦化度縱、橫向變化較快的情況下，上述方法存在一定的局限性，不利于生產應用。為此，筆者以海南福山油田流沙港組(E2l)為例，對地層水電阻率計算模型的建立及其分布特征進行了研究。

1 基本概況及地層水分布特征

福山油田區域構造位置處于福山凹陷西南部，博厚斷裂的下降盤，臨近南斜坡，受臨高和美臺-花場滑動斷裂控制，總體為北東東走向、北西傾向的鼻狀構造。盆內古近系地層從下到上為長流組、E2l和潿洲組；其中E2l為一套湖相三角洲暗色砂泥巖沉積，是福山凹陷主要的生、儲油層系，油氣資源極其豐富，勘探潛力巨大。目前，福山油田主要產層為流沙港組三段(E2l3)上亞段。E2l3儲層為含礫砂巖、細砂巖及泥質粉砂巖，巖石類型以巖屑砂巖為主。研究區大面積分布致密儲層，覆壓滲透率在0.0015～6.03mD之間(平均0.364mD)，平均孔喉半徑為0.42μm；油質較輕，地面原油密度在0.82g/cm3左右。E2l3干酪根主要為Ⅰ、Ⅱ1型，有機碳質量分數在1%～2%之間，鏡質體反射率在0.6%～1%之間，發育成熟的烴源巖，屬于自生自儲的成藏模式，沒有明顯的油水界面。

E2l3沒有明顯的水層，同時地層水礦化度橫向變化較快，給地層水電阻率的求取帶來了一定困難。圖1為E2l3已取樣井的地層水電阻率平面分布圖，可以看出，地層水電阻率橫向變化較快，總體來說海拔較低的北部地層水電阻率較大，南部構造高部位地層水電阻率相對較小，地層水電阻率受斷層影響較大，局部同一斷塊地層水電阻率也有較大差異。由于根據鄰井和上部地層的地層水電阻率來預測目的層的地層水電阻率存在一定難度，致使測井解釋符合率降低。

圖1所示，X井與Y井位于同一斷塊，由于X井目的層239號層沒有典型水層(圖2)，借鑒Y井的地層水電阻率0.4Ω·m對X井目的層進行了測井評價，計算的含水飽和度是20%，判斷為含油水層。但是，試油結果卻為純油層，通過取樣進行分析化驗，X井地層水礦化度達到了15041mg/L，與鄰井Y井的礦物度相差很大，導致結果出現誤差。因此，準確求取目的層的地層水電阻率意義重大。

圖1 福山油田E2l3地層水電阻率平面分布圖

圖2 福山油田X井239號層一次解釋成果圖

該次研究為了解決實際生產中求準地層水電阻率的問題，在取樣地層水分析研究試驗、試油測井等資料的基礎上，利用純水層附近泥巖層的電阻率信息，建立了地層水電阻率的計算模型。

2 地層水電阻率的求取

2.1 地層水電阻率與鄰近泥巖電阻率、聲波時差關系模型

泥巖中賦存的束縛水與鄰近砂巖中的地層水性質相同，因此泥巖的電阻率變化間接地表明了地層水性質的變化規律；同時，泥巖聲波時差的大小反映了地層的壓實程度、壓實系數，同樣影響著地層水礦化度的大小。物性較好的厚純水層測井響應值與地層水電阻率有較好的相關性，但是由于E2l3缺少典型的水層，因此該次研究在分析測井資料、地層水資料的基礎上，探索了地層水電阻率與鄰近泥巖段電阻率、聲波時差之間的關系。

圖3為福山油田地層水電阻率與鄰近泥巖段電阻率、聲波時差的關系圖版。根據插值法，可以得到任何地層聲波時差所對應的地層水電阻率。從圖3中可以看出，在一定的壓實程度下，泥巖段電阻率隨著地層水電阻率的增大而增大。

圖3 福山油田地層水電阻率與鄰近泥巖段電阻率關系圖版

圖4 福山油田泥巖段電阻率/地層水電阻率電阻率關系圖版與泥巖聲波時差的關系圖版

圖4為福山油田泥巖段電阻率/地層水電阻率與泥巖聲波時差的關系圖版，可以看出，泥巖段電阻率/地層水電阻率與聲波時差呈反比關系。

2.2 地層水電阻率與埋深關系

筆者對福山油田9個樣本點的地層水電阻率與埋深的相關性進行了研究，并建立了適用于該區E2l3地層水電阻率與埋深的關系圖版(圖5)。福山油田以層狀含水層為主，其化學成分與礦化度在垂向上有一定的變化規律。地層水電阻率隨著埋深的加大，在泥巖壓實排水、黏土礦物脫水等淡化作用的影響下逐漸變大。但也有一部分樣本點出現了倒置關系，這是由于在油氣通過斷裂向上運移的過程中，地層水作為載體，不斷濃縮形成高礦化度、低電阻率的地層水。

圖5 福山油田地層水電阻率與埋深關系圖版

3 地層水電阻率對巖電參數的影響

根據測井定量解釋飽和度的阿爾奇公式可以看出，要求準含油飽和度還必須確定a、b、m、n這4個關鍵參數。其中a反映巖石中泥質成分的附加導電性，b反映巖石的潤濕性，通過福山油田的巖電試驗結果可以看出，a、b變化不大，都在1～1.15之間；但m和n變化較大，在1.5～2.5之間。傳統理論認為，m和n主要受地層巖性和孔隙結構影響，但在福山油田典型井的試驗資料分析過程中發現，C3井與C4井同為細砂巖，孔喉結構相近，最大孔喉半徑在1μm左右，平均孔喉半徑在0.15μm左右。但其m、n變化卻很大，C3井的n為2.02，m為1.8；C4井的n為1.64，m為1.61(見表1)。進一步對試驗的外在條件(礦化度和溫度)分析發現，m、n與地層水礦化度沒有明確的對應關系，C1井與C3井的n均在2以上，m均在1.8以上，但其礦化度相差很大，由于試驗溫度不同，導致地層水的電阻率大小接近。

表1 福山油田典型井巖電試驗結果分析表

以福山油田巖心和測井資料為研究對象，建立了福山油田巖石m、n參數與地層水電阻率的試驗統計關系(圖6、7)：在地層水電阻率小于0.5Ω·m時，m、n隨著地層水電阻率的增大呈冪指數關系遞減，且n的下降幅度大于m的下降幅度；當地層水電阻率大于0.5Ω·m時，m、n變化不大，均在1.6左右浮動。對于福山油田地層水電阻率變化較大的情況，利用巖電參數與地層水電阻率的變化關系能夠更準確地求準含油飽和度。

圖6 m隨著地層水電阻率變化關系圖版

圖7 n隨著地層水電阻率變化關系圖版

4 地層水分布特征與油氣分布的關系

在含油氣盆地中，地層水作為盆地流體的一個主要組成部分，其活動與循環樣式直接影響到油氣與成礦物質運移的方向。地層水的活動及性質直接或間接指示盆地流體系統的開放性和封閉性，與油氣的生、運、聚、散過程有著十分密切的關系。

地層水分為大陸水、海水、深層水。大陸水水型為硫酸鈉型和碳酸氫鈉型，海水水型為氯化鎂型，深層水水型為氯化鈣型。研究認為，與地表大氣降水隔絕的封閉水則多屬于氯化鈣型。通過統計福山油田地層水樣本點的分析化驗資料(表2)表明，福山油田地層水有4種類型，以碳酸氫鈉型為主，達到47個，氯化鈣型次之，為14個，硫酸鈉型與氯化鎂型地層水較少，各1個。

表2 福山油田地層水樣本點的分析化驗統計表

注：E2l1為流沙港組一段。

圖8 福山油田E2l3泥巖有機碳質量分數平面分布圖

福山油田典型井A井地層水為氯化鈣型，其礦化度達到了15641mg/L，相較于其周圍井平均礦化度6595mg/L高很多。同時，通過有機碳質量分數的分析資料得知，A井E2l3泥巖有機碳質量分數在1%以上，鏡質體反射率大于0.6%，為成熟的烴源巖(圖8)。

福山油田其他地層水為氯化鈣型的井，如C6井、C7井、C5井、C1井等，全部位于構造圈閉位置較高的封閉斷層附近。在沉積物沉積過程中，當水體的蒸發量大于水體的補給量時，有利于膏鹽的形成，地層水的礦化度相對較高；反之，在滲入水補給充足的地區，即水流活躍地區，地層水的礦化度相對較低。福山油田E2l3沉積時水體變深，沉積了一套以較深水相為主的沉積物，主要為灰黑色泥巖、砂巖不等厚互層，為弱還原環境，水體封閉，有利于有機質的保存，有機質豐度較高，地層水礦化度較高。研究區從北到南水體逐漸變淺，向三角洲平原過渡，發育了一套中央隆起帶河流相沉積，巖性以灰白色泥巖與灰白色粉砂巖互層為主，為氧化環境，水流交替活躍，不利于有機質的保存，地層水礦化度較低。因此，研究區高礦化度的地層水與烴源巖的發育程度、油氣聚集有利區域的分布有一定的關系。

5 結論

1)對于目的層不存在純水層且地層水礦化度縱、橫向變化較快的情況，可以根據鄰近井泥巖段電阻率、泥巖聲波時差求取目的層電阻率。試驗表明：在一定的壓實作用下，泥巖段電阻率隨地層水電阻率的增大而增大；泥巖段電阻率/地層水電阻率與聲波時差為反比關系。

2)福山油田以層狀含水層為主，其化學成分與礦化度在垂向上有一定的變化規律。地層水電阻率隨埋深的加大，在泥巖壓實排水和黏土礦物脫水等淡化作用的影響下逐漸變大。但也有一部分樣本點由于斷裂疏導作用出現了倒置關系。

3)通過對巖電試驗數據的統計分析發現：a、b在福山油田變化不大；m、n隨地層水電阻率的增大而減小，當地層水電阻率大于0.5Ω·m時其值變化不大，穩定在1.6左右浮動。

4)地層水的活動及性質直接或間接指示盆地流體系統的開放性和封閉性，與油氣的生、運、聚、散過程有著十分密切的關系。高礦化度的地層水與烴源巖的發育程度、油氣聚集有利區域的分布有一定的關系。

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[編輯] 龔丹

2015-12-30

黃婭(1988-)，女，碩士，工程師，現從事測井資料解釋及油氣藏評價技術研究工作，huangyayy@126.com。

P631.84

A

1673-1409(2016)32-0054-06

[引著格式]黃婭，張瑞新，萬金彬，等.地層水電阻率計算模型建立及其分布特征研究[J].長江大學學報(自科版),2016,13(32):54～59.