低电阻率油气层测井评价技术.docx

1、低电阻率油气层测井评价技术低电阻率油气层测井评价技术摘要：随着油气资源勘探开发的不断深入，低电阻率油气层作为一种非常规储集层的研究与评价越来越重要。本文介绍了低电阻率油气层的概念，特征，及其成因，重点介绍了低电阻率油气层的测井评价技术，及应用地质录井参数解释评价低阻油气藏。关键词：低电阻率油气层；成因分析，评价解释方法1 低阻油气层的定义我国目前很多探区已经进入高成熟勘探阶段，勘探对象陆续由原来的构造油气藏转向岩性与地层等隐蔽油气藏。其中低阻油气藏作为一种隐蔽油气藏也越来越受到关注。国内曾文冲先生(1991)在油气藏储集测井评价技术一书中较早的对低阻油气藏进行了定义和成因分类。由于在地下无法获

2、得油气层100%含水时的电阻率，因此在实际应用中难以用电阻率指数定义与判别低阻油气层。另一方面，部分低阻油气层，在地面进行岩电实验测量时，其电阻率指数并不小于2，而是油层和水层的电阻率比值小于2；孙建孟(1996、1998)通过与渤海油田协作，在测井数据处理与综合解释、石油学报等文献中给出了低阻油气层的定义：油气层电阻率相对于邻近水层而言，电阻率值偏低并引起油水层解释困难的一类油气层；欧阳建(1994、2000)也在其两部著作中给出了相似的定义；国外Paul Worthington(1997)在论文中这样定义低阻油气层：Lack of Positive Contrast Between Oil

3、 and Water Leg in Measured Resistivity.可见，研究者普遍以油水层电阻率的反差作为定义的依据。2 低阻油气层的成因分类根据形成低阻油气层的原因将低阻油气层大致分为三类：（1）内因导致的低阻油气层。此类油层的电阻率原本就低，是受地质条件的影响形成的，与储层的特点有关；（2）外因导致的低阻油气层。该类油层的电阻率原本较高，而钻孔后测得的油层电阻率值却较低，这是受外在因素，如泥浆侵入、层厚、上下围岩及测井系列等因素影响所致；（3）复合成因低阻油气层。2.1 内因导致的低阻油气层2.1.1 岩性细、泥质含量高的情况这类油气层受沉积旋回和沉积环境的控制，表现为岩石细粒

4、成分（粉砂）增多和（或）粘土矿物充填与富集，导致地层中微孔隙发育，微孔隙和渗流孔隙并存。这类微孔隙发育的地层，束缚水含量明显增加，在高矿化度的地层水作用下，造成电阻率极低。2.1.2 淡地层水背景下富含泥质砂岩储层的情况这类地层由于地层水淡，泥质附加导电性上升为造成低阻的主要因素，其电阻率降低的幅度随着地层水矿化度的减小而增加。当泥质含量足够多且构成产状连续分布时，它会向第一类低电阻率油气层转化形成复合成因的低阻油气层。其电阻率下降的数值取决于粘土含量、分布和阳离子交换能力。这方面已发展了Waxman-Smiths模型和双水模型等来评价这类储层。2.1.3 骨架导电引起低阻的情况岩石骨架中含有

5、不同比例的重矿物，其中部分为导电的金属矿物，如黄铁矿、菱铁矿、铁方解石、铁方解石、铁白云石等。在油层中，岩石颗粒表面被导电矿物，如菱铁矿、含铁白云石、铁方解石等所包裹，或油层中富含黄铁矿。导电矿物的存在使油层电阻率有很大影响。2.1.4 岩石强亲水成因的低阻油气层亲水性是低电阻率油气层普遍具有的特性，一般情况下，在油水共存条件下，岩石表现为混合润湿，但部分岩石由于其表面的强吸水性，如蒙脱石附着颗粒表面，则会始终表现为强亲水的特点，它为形成发达的导电网络提供了保障，从而造成低阻。这类低阻油气层迫使油气主要居于渗流孔隙空间，因此其产能并不亚于常规油气层。与此相反，低束缚水饱和度的高电阻率油气层则经

6、常表现为亲油。2.1.5 高矿化度地层水成因的低阻油气层这种类型的油气层一般不属于泥质砂岩，通常是含泥质量较小的砂-粉砂岩地层。其特点是电阻率绝对值相当低，往往在1-2左右变化。也就是说由于含盐量极高的地层水形成发达的导电网络，促使油气层电阻率的明显下降。显然有泥质附加导电性，其影响也将减至最小。2.2 外因导致的低阻油气层外因是指外来因素导致油气层电阻率减小。该类低阻油气层属于外因形成的低阻油气层。2.2.1 钻井液的侵入导致的低阻油气层当油气层为轻质油气层时，该类油气层具有比重小、粘度低、流动性好等特点。在钻井过程中，井眼周围地层的轻质油气层很容易被泥浆滤液驱赶走。这些泥浆的侵入，使轻质油

7、气层的电阻率减小，降低了轻质油气层与水层的深探测电阻率差异。2.2.2 砂泥岩薄互层成因的低阻油气层砂泥岩薄互层中，由于测井仪器的纵向分辨率不高，加上围岩的影响，如高阻屏蔽，造成油层电阻率偏低。胜利油区在多年的勘探、开发过程中，在不少油田的多个层系钻到含油的砂泥岩薄互层低电阻率油层，如滨242块沙二段油层为较典型的砂泥岩薄互层低电阻率油层，储层平均厚度2.3m。造成这一结果的原因一是由于一般测井方法的垂向分辨率不高；二是不同电极系测井系列所测视电阻率差别较大；三是在电极系探测范围以内有几个高阻薄层时，记录点在成对电极一方的高阻层附近，当层间距离等于或略大于电极距，由于另一高阻层的屏蔽作用，流到

8、这个地层的电流密度加大，产生了所谓的增阻屏蔽；相反当高阻邻层间距小于电极距时，流到这个地层的电流密度减小，就会发生减阻屏蔽，形成视电阻率较低的油层。2.2.3 油气水层对比条件发生变化成因的低阻油气层该种类型的油气层，主要表现为油气层与水层中地层水不一样，而且差异很大。这时阿尔奇公式仍然适用，但阿尔奇公式的使用条件不成立了。这类油气层已在冀东油田、渤海岐口油田、华北留路油田发现。其中典型的是内蒙古阿尔善地区蒙古林油田，白垩纪地层水矿化度平均为1301mg/L，折算18，地层水电阻率为5.6.m，18，泥浆电阻率3.m，密度1.11.2g/cm，折算泥浆滤液电阻率Rmf=2.9.m，此时，Rmf

9、=Rw；自然电位应为正异常，但在油气层，自然电位为负异常，这说明油层水电阻率小于泥浆滤液电阻率。如通常遇到得水洗油藏、淡水破坏油藏均属此类。2.2.4 侵入与测井探测范围有限导致的低阻油气层由于地层中存在裂缝等原因，泥浆侵入地层较深，泥浆滤液驱走井眼周围的油气，使油气层电阻率降低（从测井结果上看是低阻）。2.3 复合成因的低阻油气层以上几种典型的情况可能在某一具体油藏中同时遇到数种因素交织在一起，其中有油气层内因的作用，也有外因的作用，这样形成的低阻油气层被认为是复合成因的。对这类油气层需设法抓住主要的因素进行评价。3 低电阻率油气层解释评价技术综上所述，低电阻率油气层的成因相当复杂。值得注意

10、的是：在有些油田，形成低阻油气层的成因可能会有一个（或几个）相同，但不同油田之间存在明显一些不同的低阻成因，因此，不同油田必须根据各自的特点，研究相应的测井评价低阻油气层的方法；以上列举的各种成因的低阻油气层中有不少是高产油气层，虽然不少油气层的总含水饱和度（包括束缚水）大于50%，但只产油气不产水。因此，随着油气勘探的深入，低电阻率尤其层评价技术愈来愈收到人们的重视。从以上分析的低电阻率油气层类型及成因看，低电阻率油气层的常规测井识别是非常困难的。首先，是油层和水层电阻率相近，深浅侧向电阻率的差异不能反映储层的流体性质；其次是由于储层的物性的影响，测井响应中来自油气的信息少，受岩性和地层水信

11、息影响大。识别与解释评价低阻油气层的关键是将其与油水同层和水层区分开来，在充分利用测井资料的基础上还要收集录井、取心资料等。首先看录井、取心资料，其次看岩性的粗细、含油级别、系列高低、油味浓淡等，从而达到正确认识地层的含油性情况。3.1 用地质录井参数解释评价低电阻率油气层通过对常规录井参数的分析统计，为了与常规油气层具有可比性，采用不同参数给与不同的权值得到地质综合评价参数Gi值，Gi值是储层特征的综合体现，一般油层Gi值较大，油水同层次之，水层及干层较小。钻时变化率是储层有效性的具体体现，一般情况下，干层较大，油水同层次之，油层及水层较小。由此可见，两项参数均可独立识别油层、气层、水层和干

12、层，如果两项参数共同使用绘制交会图版则效果更好，由于不同地区油气层显示特征和识别标准不尽相同，因此在识别和解释评价过程中依据区域资料制定不同的标准达到更准确地对低阻油气层的识别。测井与录井都扮演着非常重要的角色，通常测井主要反映地层的岩性、物性、电性与含油气性。录井则是使用不同方法检测地层含油气性，具有获取地下信息及时、多样、分析解释快捷的特点。但是由于测试过程中的受井下环境多种原因的影响，以及地层信息的多解性，在井场结实实践中，常出现测井解释和录井解释与试油结论不相吻合的情况。针对这一情况，通过储层评价参数，利用模糊综合评判法，建立油水层测录井综合判别模式，将测录井信息融合到一起，解决了测录

13、井解释矛盾的问题，提高了解释的符合率，通过特征分析与参数提取，建立测录井综合判别模式。图1 某井测录井结合处理成果图1是某井处理成果图，该井73号层、82层原解释结论分别为油层和水层，通过新方法处理，73号解释结论为含油水层；82号层解释结论为油层，试油结论为油层，解释结论与试油结论相符，证明该方法是可行的。3.2 用常规测井解释评价低电阻率油气层低电阻率油气层最为明显的特征就是其电阻率相对较低，孔隙度也不同，因此，我们一般首先从电阻率曲线的响应特征和孔隙度特征出发着手研究低阻油气层的特征1.微电极曲线特征低阻油气层的微电极曲线呈锯齿状，具有较小的正差异（一般小于）。一般稠油油层和水层的微电极

14、曲线没有明显的锯齿状，相对平滑，呈波浪状或“箱状”，有较大的正差异，一般大于。2.声波时差、密度测井曲线特征声波时差、密度双孔隙度测井方法解释能较好地反映地层的孔隙性。由于低阻油气层不同的成因均与储层物性有直接或间接的关系，因此，孔隙度测井曲线对低阻油气层也有不同程度的响应。在低阻层段油层的声波时差普遍比水层的声波时差大。3.感应测井曲线特征从感应测井值及形态来看，低电阻率曲线形态可以归纳成3种：台阶型：表现为电阻率曲线上部高下部低，这种情况主要是由于储层为油水同层，上部含油饱和度高，下部含油饱和度低甚至为水层，上下部点阻率值一般相差1.5倍左右，主要分布与构造边部；“山”字型：主要表现为电阻

15、率曲线上、下部低，中间高，其上部电阻率值低的主要原因是由于沉积环境发生变化，储层中泥质含量增加，物性变差，导致上部储层，从而引起电阻率值降低，下部电阻率值低是由于水层电阻率的影响；均匀型：主要表现为电阻率曲线呈现均匀低电阻型，上中下不没有明显的差异，主要分布于构造高部位，不受边底水的影响，为纯油层的典型代表。关于低电阻率油气储层参数的计算及低阻油气层的定量解释，除了应用以体积模型为基础的测井响应方程及其他理论方程外，还应根据岩心分析资料、试油资料、测井资料建立适合于本油田低阻油气层特征的测井解释经验模型，绘制电阻率相对值与含水饱和度、孔隙度的关系图版。通过抛物线拟合，求得相应的计算公式。3.3

16、 用核磁共振差谱法识别低电阻率油气层常规测井判别储层流体性质的主要手段是电阻率测井，通过油层与水层的电阻率差异来识别，对于低电阻率储层，用电阻率测井识别流体比较困难，而核磁共振测井的差谱法从一个全新的角度，根据油气与水的纵向弛豫时间的差别来识别油、气、水层，对低阻油气层，效果明显。3.3.1 共振测井移谱法的基本原理核磁共振测井主要是测量地层中氢核的弛豫特性，是利用氢核在已知磁场中的核磁共振现象，来探测地层孔隙与流体特征的一种方法50。其基本原理为，地层流体中的氢核是随机取向和任意排列的，当装有磁体的探头经过地层时，磁场使周围氢核磁化，被极化的氢核产生核磁共振，当电磁场撤销后，氢核逐步回到静磁

17、场使之极化的状态。使用特定的脉冲序列就能够产生和观察到一系列的自旋回波，NMR仪器测量这些回波，并以自旋回波串的形式显示在测井记录上。自旋回波串是NMR的原始数据，它反映了自旋回波的幅度随时间的衰减过程，由于回波串测量值占用很短的时间，因此在记录回波串时，仪器在井中移动的距离很短。数据采集参数包括回波间隔（TE）和极化时间(TW)。影响回波串的孔隙流体特征参数有含氢指数(Ih)、纵向弛豫时间(T1)、横向弛豫时间(T2)以及扩散系数（D）。核磁共振测井测量氢核的核磁共振信号幅度及其衰减速率（表现为弛豫时间），有两方面的地质意义：一方面，共振信号大小反映地层流体中的含氢量，通过刻度，可反映成地层

18、的孔隙度，显然这种孔隙度只与流体的含氢量有关，即与流体的含氢指数有关，而与岩性没有关系；另一方面，弛豫时间反映了地层孔隙结构特征和流体性质差异。孔隙流体中横向弛豫时间除了与孔隙结构有关外，还与流体性质和磁场介质等因素有关。表面弛豫受孔隙结构因素影响，扩散弛豫与流体扩散系数、磁场作用强度和回波间隔因素有关，体积弛豫与流体固有特性有关。因此，在固定磁场介质强度条件下，可以利用弛豫特性来研究岩石流体性质和孔隙结构。综合核磁共振测井的特点及流体性质对横向弛豫时间分布的影响，根据两次不同测井参数（一般分不同的回波间隔或不同的等待时间）的NMR分布的差异可以用来识别轻烃。有三种基本识别流体性质的方法分别为

19、：差谱法DSM(Differerntial Spectrum Method)和移谱法SSM（Shifted Spectrum Method），标准T2谱分布，本次研究中用到的是移谱法，以下对移谱方法进行详细的介绍。移谱方法（图2）是根据流体的扩散效应的不同，使NMR 的T2分布幅度减小来识别流体。油、水扩散系数有差异，扩散系数差异造成了长短回波间隔的核磁共振测井T2分布形态有很大的差异。移谱法需要以相同的等待时间和不同的时间间隔TEL和TES，来采集两个CPMG回波串，这种测量方法称为双间隔时间（TE）测井。设置足够长的等待时间，每次测量时使纵向驰豫达到完全恢复，这时，增加的回波间隔将导致T2

20、分布向减小方向移动，由于水与油的扩散系数不一样，对含水地层的T2谱减小程度大，重质油层的T2谱减小程度小，即通过分析长短回波间隔获得的T2谱位移的变化将油水区分开。 图2 移谱分析区分气和油3.3.2 核磁共振测井识别低电阻率油气层核磁测井可提供高精度的孔隙度、渗透率、可动流体体积、束缚流体体积参数。对于低孔低渗砂岩储层，核磁测井信息能较好的描述储层孔隙结构，判断流体性质，从而为低孔低渗砂岩储层划分、有效性判断和流体识别提供了重要的解释依据和手段，提高了对低孔低渗储层的测井认识水平。图3 大庆古某井核磁测井解释成果图图3为大庆古某井的核磁移谱成果图，表1是其解释结论，从移谱资料来看的话，该地区

21、的的移谱很小，有较小前移，若有明显移谱，可解释为油水同层或水层。再参照谱的形状，若谱形宽缓，位置在400-500MS左右，一般是油峰。若谱峰窄而高，位置在100MS左右，则一般是水峰。通过核磁看束缚水孔隙度（4-32MS）所占的比例，可以判断岩性粗细，核磁束缚水孔隙度所占比例越大说明岩性越细。图中的T2谱存在双峰特征，表明微孔隙比较发育，是低阻油气层的特征。表1 大庆古某井解释结论层号解释结论解 释 依 据试 油 结 论77号同层图版重叠法显示为油水同层；核磁谱峰有前移，且略显宽缓，为油水同层特征。1786.21805.2m射开厚度：8.0m层位：P层号：77、79、80试油方式：压后抽汲日产

22、油：2.64t/d日产水：33.6m3/d试油结论：含水工业油层78号水层灰质影响较重，感应侧向重叠见水，解释为水层79号同层无明显灰质影响，图版重叠法显示为油层，谱峰有较大前移，感应侧向重叠见水，综合解释为同层。80号水层图版重叠法显示为油水同层，核磁谱峰前移较多，且峰窄而尖，为明显含水特征，综合解释为水层。3.4 阵列感应识别低电阻率油气层3.4.1 列阵感应测井基本原理阵列感应测井的思想是井下使用最少的线圈系，提供原始的测量信息，用地面软件来改善探测特性并提取测井分析家所需要的信息。阵列感应测井采用基本三线圈系子阵列，在双线圈系之间增加一个屏蔽接收线圈，屏蔽接收线圈不但屏蔽了直耦分量，而

23、且同时增加了高分辨率信息。完整的阵列感应测井主线圈距有8个，分别为6in、9in、12in、15in、21in、27in、39in、72in，采用20kHz和40kHz的工作频率。通常8组线圈采用同一频率，其中6组探测范围浅的线圈系同时还采用另一种较高频率。这样8组线圈系实际上有14种探测深度的线圈距，每组线圈系测量同相信号（R）和90相位信号（X），阵列感应共测出28个原始信号。对原始信号进行井眼校正后，再经“软件聚焦”处理，可得出1ft（30.5cm）、2ft（61cm）和4ft（122cm）三种纵向分辨率。每种纵向分辨率又有10in、20in、30in、60in、90in（25.4cm、

24、50.8cm、76.2cm、152.4cm、228.6cm）5种探测深度的电阻率曲线。3.4.2 列阵感应测井识别低电阻率油气层利用HDIL阵列感应测井经处理可以得到6条不同探测深度(10，20，30，60，90，120英寸)、3种不同垂向分辨率(1，2，4英尺)的电阻率曲线，利用AIT阵列感应测井可以得到5条不同探测深度(10，20，30，60，90英寸)和3种不同垂向分辨率(1，2，4英尺)的电阻率曲线。对于不同的储层流体性质，阵列感应测井响应特征具有较为明显的差异，这为利用阵列感应测井进行储层流体识别奠定了基础。 当含油层、气层的储层有泥浆滤液侵入油层、气层时，降低了油层的电阻率，在阵列

25、感应测井响应特征上表现为多条电阻率的减阻侵入特征。如果储层渗透性适中的话，还会测量得到低阻环带。图4是某井阵列感应测井解释成果图，上部的61号层图版电阻率重叠法显示为水层，且侧向感应重叠见水，再参照阵列感应的高侵特征，解释该层为水层。62号层中部由于泥质影响，电阻率迅速降低，深探测曲线落到水层以下，造成解释上的困难，参照阵列感应测井资料，1，2英尺纵向分辨率曲线均有明显低侵特征，感应侧向重叠显示不含水，解释该段为油层，试油：MFE-I抽汲；日产油9.0 t，为油层。图6-15 某井阵列感应成果图4 结论低电阻率油气储集层是一种非常规复杂储层，其成藏条件特殊，控制因素复杂，电阻率特征与常规油层没

26、有明显的对应关系，为多种因素如岩性、物性、泥浆侵入、流体性质、润湿性、构造幅度等单独或综合作用的结果，而以上因素有受控于沉积环境、构造、流体及储层非均质性等，其分布既有一定的规律可循，又有其随机性。在以后的低电阻率油气层的储层评价特别是砂泥岩地层评价中，应以系统的、整体的思想研究地层，采用系统的针对性强的测井评价技术和定性与定量解释于一身的方法识别低阻油气层。这对于寻找新的油气层系及开发中、后期寻找剩余油气的意义尤其重大。参考文献：1 孙建孟、陈刚花，等.低阻油气层评价方法.石油学报.第19卷 第3期：83-88.2 汪忠德、王新海，等.低电阻率油气储集层特征和评价技术研究.天然气地球科学.第19卷 第3期：390-395.3 刁刚田、杨元亮，等.低电阻率油层测井识别技术.特种油气藏.第10卷 第2期：53-554 欧阳健、修立军，等.测井低对比度油层饱和度评价与分布研究及其应用.勘探技术.2009年第1期：38-52.5 中国石油勘探与生产公司编.低阻油气藏测井识别评价方法与技术.北京：石油工业出版社，2006.6 李长喜，等.盐水泥浆侵入形成低幅度低电阻油层的测井识别与评价.中国海上油气，2008，20（6）：373-378.