廊固凹陷沉积物源较多、沉积相带变化快,岩性、孔隙结构等储层非均质性强,同时,断裂发育,地层水在矿化度平面、纵向上变化大、油水关系复杂,便得高阻油气层、低阻油气层、高阻水层同时存在,呈现多种油气藏类型特征。其内部的柳泉油田油气层的正常电阻率为6-15Ω·m,而部分油气层电阻率仅3-6Ω·m,这些油气层电阻率与水层特征相似,为低电阻油气层。同样在河西务油田油气层电阻率的正常值为4-10Ω·m,也存在部分电阻率仅2-5Ω·m的油气层。由于低电阻油、气层特征同水层、干层差异较小,使得低电阻油、气层识别有一定的困难,因此低电阻油气层评价是廊固地区油气勘探的重点和难点。分析低阻油气层的成因机理,采用不同的判别方法,有助于低阻油气层的正确评价。
根据廊固凹陷沙河街组低电阻油气在不同区域具体特征,其成因机理基本上可以划分为五大类型。
一、泥质含量高及某种粘土矿物富集形成低电阻率油气层
1.泥质含量高,使得束缚水饱和度增高而形成的低电阻油气层。
廊固凹陷沙河街组内储层泥质含量一般比较高,大于10.0%,使岩石孔隙结构复杂化,微孔发育,岩石比面积增大,致使束缚水饱和度增高。尤其是其中某种粘土矿物局部富集,如伊利石、伊/蒙混层、蒙脱石,其比面大,吸附水的能力强,因而束缚水的饱和度高;柳泉油田粘土中伊/蒙混层的相对含量高达30.5%,河西务油田粘土中蒙脱石和伊利石相对含量分别为12%、76%。安66、固26X井压汞资料表明,束缚水饱和度20-40%,说明部分油气层的含油(气)饱和度可高达60-80%。但多数井的束缚水饱和度为35-58%。可见,廊固凹陷油气层含油(气)饱和度一般为42-65%。
另根据压汞分析和岩石核磁共振资料分析,高阻油气层束缚水饱和度比较低,一般小于40%,低电阻油气层束缚水饱和度一般都比较高,一般35%-60%±,大部分大于40%。由于束缚水饱和度增高,使得油气饱和度低而形成低电阻油气层。如泉18井、泉43井由于高泥质而引起束缚水饱和度增高,形成低电阻油气层。泉18井补1、补2层和泉43井11号层,自然电位曲线无明显负异常,电阻率为2.8-3.0Ω·m,试油日产分别为8.5m3和6.4m3。再如务48井11号层,电阻率为4.4Ω·m,自然电位、自然伽马曲线反映泥质含量相对高7.8%,同时,蒙脱石含量相对高达60%,阳离子交换量10毫克当量/100克,因而束缚水饱和度高,电阻率低,用油单4.76mm,18mm求产,日产油45.6m3,气3878m3;其下部的高阻油层,储层自然电位异常幅值大,泥质含量低,一般3.1-3.9%,蒙脱石含量相对28%,阳离子交换量3.3毫克当量/100克,因而电阻率相对高,电阻率为20-30Ω·m。
2.低矿化度背景下,某种粘土矿物局部富集,致使泥质附加导电性增大,而形成的低电阻率油气层。
岩电实验和阳离子交换容量分析表明低矿化度背景下,粘土矿物阳离子附加导电性表现相对较突出。一般粘土矿物中蒙脱石和伊利石的阳离子交换量最大,分别为80-150与10-40,高岭石3-25,而砂岩仅为0.014-0.028毫克当量/100克,因此,当泥质中蒙脱石和伊利石富集时,其附加导电性将加强。
廊固凹陷固安-旧州、柳泉、河西务中北部沙河街组地层水矿化度比较低,且泥质含量相对高,如河西务构造带中、北部Es4段地层中以蒙脱石、伊/蒙混层含量为主,泥质含量高,阳离子交换容量大,针对一些点,泥质含量显然不高,但其由于蒙脱石或伊/蒙混层富集,CEC同样大。
安66、务48井X-衍射、阳离子交换容量CEC分析结果证实,泥质含量高,粘土矿物中蒙脱石相对含量高,阳离子交换容量大,是廊东地区沙一、沙二段地层中形成低电阻率油气层的主要特点。
二、由于岩石孔隙结构复杂引起束缚水饱和度增高,而形成的低电阻油气层
廊固凹陷以近源沉积为主,岩石粒度分析显示的单、双众数、压汞分析的孔喉分布的单峰、双峰特征、核磁共振实验特征的T2谱分布均表明廊固凹陷沙河街组孔隙结构复杂。岩电实验结果表明,孔隙结构的复杂化往往伴随有束缚水饱和度的增高。
务48井2311.0-2314.4m,地层测试结论为油水同层,电阻率为5.8Ω·m,邻近水层电阻率3.8Ω·m,该层压汞分析表明孔隙结构复杂,孔喉分布呈典型双峰特征。该地层中束缚水饱和度增高,致使油气层电阻率降低。
以上三种因素往往同时存在,泥质含量增高,往往使岩石孔隙结构复杂化,形成丰富的微孔网络和渗流网络,如高岭石局部富集,如其相对含量超过30.0%时,可形成丰富的微孔网络,将导致束缚水含量增加;同时蒙脱石、伊利石、伊/蒙混层出现将使束缚水饱和度明显增加,泥质附加导电性增强,使低电阻率油气层的成因复杂化,电阻率降低更明显。
三、泥浆侵入造成油气层电阻率降低
对于非欠平衡钻进的井,钻井过程中泥浆柱压力略大于地层压力,因而渗透性的地层,泥浆滤液侵入是一种正常现象。泥浆滤液侵入程度不仅与泥浆性能、泥浆柱与地层压力差,油气饱和度及粘度、浸泡时间有关,更与储层岩石物性、孔隙结构、粘土类型等因素有关。
1.泥质含量低、孔隙结构复杂的地层
针对于油质轻或气层,由于物性相对好,一些老井由于钻井泥浆性能高、密度高、浸泡时间长,因而泥浆侵入较深,因而感应电阻率受泥浆影响大,未能反映地层真正电阻率,使电阻率降低,这类储层一般SP异常幅值中等值,自然伽马值偏低,而声波时差较高,三电阻率差值不明显,但总体仍存Rt>RIM(RXO)的特征。
对于具有双重孔隙网络、微孔隙和渗流孔隙同时存在的储层,由于渗流孔隙交换流体的能力较强,因而泥浆侵入其中,而使油层的电阻率降低。微孔隙中的束缚水很难被替换,因而泥浆侵入油层后的结果是与邻近水层的电阻率相当或稍高于邻近的水层。
对于具有双重孔隙网络的孔隙结构的储层,泥浆侵入后对油层电阻率的影响要依据渗流孔隙与微孔隙关系及其大小而定,一般渗流孔隙大,泥浆侵入相对表现明显,否则不明显。
2、泥质含量低,孔隙结构简单地层
廊固凹陷内柳泉构造带王居地区,泥质含量相对低,孔隙结构简单,因而易受泥浆侵入影响,出现一些低电阻油层。
四、油气水层对比关系发生变化而形成低电阻油气层
廊固凹陷内以辫状河三角洲、水下扇、扇三角洲等近源沉积为主,砂体纵横向上变化大,同时凹陷内断裂发育,地层水性质在平面和纵向上变化快,由于砂体展布及断层局部封闭性的差异,往往造成地层水性质在一口井上下地层中变化大,造成油气水层的对比关系发生变化。对于低和特低矿化度的水层,水层电阻率值相对较高,而邻近的高束缚水饱和度的油气层,如果束缚水性质、矿化度不同于邻近的地层水性质,而属于原生地层水,那么矿化度一般都比较高,导电力强,形成油气层电阻率接近于甚至低于邻近水层电阻的特征。该种低电阻油气层往往出现于地层水矿化度变化比较大,并具有一定交替作用的区域。
该类油气层的典型代表可如廊东安304井的Es1段的油气层与泉281-4井Es3中段的地层中得到反映。
另外,对于高—极高矿化度地层水背景下,油气层与水层的对比关系变得不明显,其电阻增大率一般小于2,但由于油水流体性质的差异,对于具有一定束缚水饱和度的地层,其油层电阻率一般仍大于水层的电阻率,如别古庄地区。
五、岩石厚度薄而显示的低电阻油气层
在储层不发育的地区,往往以大套的泥岩为主,储层以薄层或薄互层的形式分布,其上下被较厚的泥岩层分隔,在这种情况下,如果储层含油,由于储层厚度薄,受上下围岩影响比较大,其电性特征多表现为低电阻率。如泉43井的第11层1849-1851m井段油层。
综上所述,廊固凹陷低电阻率油气层的成因主要与泥质含量与粘土矿物类型、岩石孔隙结构有关,高束缚水饱和度与泥质附加导电性是导致油气层电阻率降低的主要原因。另外,油气层电阻率的高低还与泥浆侵入程度、地层水矿化度、岩层厚度有关。