摘  要  莺歌海盆地东方1-1气田发现了众多低阻气层，其三孔隙度曲线“镜像”不明显，地层电阻率接近临近水层和泥岩的值，难以有效识别。为此，从储层岩性、孔隙结构以及地层水性质等方面对低阻气层的成因机理进行了研究，在明确了低阻气层成因的基础上，提出了利用四孔隙度差值法、四孔隙度比值法对低阻气层进行定性识别方法；依据导电效率模型对低阻气层含水饱和度进行了计算，结合孔隙度与气柱高度计算得到的束缚水饱和度，可以据此有效地对低阻气层的产液性质进行判断。实际应用结果表明，该方法在东方1-1气田低阻气层解释评价中取得了良好的效果，与测试结果相吻合。

关键词  莺歌海盆地  东方l-1气田  低电阻率  成因  测井  评价方法  测试结果  符合率

莺歌盆地东方l-1气田产层为埋深较浅的第四系下部和莺歌海组中上部的地层。储层岩性主要是一套由浅海、陆坡、盆地等较稳定环境下沉积的细-极细的泥质粉砂岩。现有的生产资料证实该气田大范围的发育着低电阻率气层，其电阻率值与邻近的泥岩和水层(水层电阻率在0.9～1.3 m之间)相差甚小或几乎无差别，而且无明显的声学、核学测井等异常特性，造成了气层识别和含水饱和度计算的困难^[1-2]。东方区块低电阻率气层的地质储量占总地质储量的20％～30％，地层测试结果表明低电阻率气层具有一定的产能。因此，开展低电阻率气层测井解释方法研究具有重要的现实意义和极大的实用价值。在此，笔者先对低阻气层形成机理进行了分析，然后利用四孔隙度差值法和比值法对低阻气层进行定性识别，基于岩石导电效率模型建立低阻气层含水饱和度计算模型，旨在对该类气层进行精确定量评价，提高测井解释精度。

1低电阻率气层形成机理

利用东方区低阻层段的岩心化验分析资料，从储层的岩性、储层的孔隙结构、储层的黏土矿物成分和含量等方面对低阻气层的成因进行了深入的分析。

1．1低阻气层岩性特征

根据薄片鉴定分析和粒度分析资料，东方区块低电阻率气层岩性主要为由细-极细粒的石英粉砂和泥质组成的泥质粉砂岩。图1为低阻气层岩心粒度分析的黏土与粉砂含量分布直方图，可见低阻气层岩石颗粒成分主要为黏土与粉砂，二者之和约为80％。图2为低阻气层岩心X射线衍射分析得到的黏土矿物分布直方图，由图可见，低阻气层的黏土矿物主要为蒙脱石与伊利石，两者的含量总和达到60％。细颗粒岩性对储层电阻率的影响主要体现在以下两方面：①储层中细颗粒成分越多，岩石的比表面积就会越大，颗粒表附大量的束缚水，增强岩石导电性；②小岩粒含量越高，地层中小孔隙和小喉道就越发育，使岩层中残余水(束缚水)含量急剧升高，这又增强了岩石导电性，使地层电阻率下降。由此可见，岩性细是形成东方区块部分气层低电阻率特性的基本地质环境^[3-5]。

1．2低阻气层孔隙结构特征

对低阻气层的岩心压汞实验结果分析可知，低阻储层普遍地存在着双重孔隙结构，其孔喉半径值变化范围也较小，一般在0.037～9.35μm之间，其中半径小于0.585 9μm的孔喉占55％～60％；而高阻气层的总孔隙度值普遍较大，其孔喉半径值变化范围也较大，从0.003 7～37.5μm，且半径小于0．585 9μm的孔喉数量仅占40％左右，参考孔喉半径与渗透率贡献值关系曲线看出，半径小于0．585 9μm的孔喉对渗透率值基本上是无贡献的，即小于0．585 9μm的小孔喉对流体是不可渗滤的，那么储存在这类孔喉中的水，可视为不可流动的束缚水。由此可认为，低阻气层所含的束缚水体积占总孔隙体积的55％～60％或更多一些。

1．3地层水矿化度特征

图3为东方气田地层水矿化度特征图。由图3可见，东方气田地层水矿化度较高，在15 000～25 000mg／L，最高为35 000 mg／L。在地层温度下，高矿化度地层水是一种很好的导电体。

综上所述，研究区部分储层岩性细以及微细孔隙发育导致地层束缚水含量高，加以较高矿化度的原生地层水的充填，这是形成低电阻率气层的根本原因。

2低阻气层识别方法

中子、密度与声波测井信息对含气储层的响应特征与饱和水地层的特征具有一定的差别，具体表现在天然气层的密度、中子测井值要小于饱和水储层的值，而天然气层的纵波时差高于其完全含水时的纵波时差；储层含气后，电阻率升高，用电阻率计算出的含水孔隙度小于全含水时的孔隙度。因此，为提高研究区低阻气层的识别能力，需综合参考三孔隙度测井曲线

信息，同时也要考虑电阻率曲线特征信息。

由泥质砂岩体积模型可写出地层流体为淡水时地层视密度孔隙度(φ_da)、视中子孔隙度(φ_na)、视声波孔隙度(φ_sa)和含水孔隙度(φ_w)，即

式中ρ_b为密度测井值，g／cm³；ρ_ma为骨架密度，g／cm³；ρ_sh为纯泥岩密度，g／cm³；V_sh为泥质含量，小数；H为中子测井值，小数；H_ma为骨架含烃指数，小数；H_sh为纯泥岩含烃指数，小数；Δt_c为纵波时差测井值，μs／ft，1 ft=0.3048 m；Δt_ma为骨架纵波时差，μs／ft；Δt_sh为纯泥岩纵波时差，μs／ft；C_p为压实校正系数；φ为地层有效孔隙度。

四孔隙度差值(C₄)和四孔隙度比值(B₄)分别定义为：

由于φ_da、φ_sa、φ_na和φ_w都作了岩性和泥质校正，因而只反映了孔隙流体性质的影响，天然气对四者的影响一并用C₄或B₄表示。显然，若储层为水层，C₄=0，B₄=0；若储层为气层，C₄>0，B₄>0。

3低阻气层含水饱和度的确定

根据研究区低阻形成的机理可知，本区低阻气层以细砂岩、粉细砂岩为主，颗粒细、排驱压力大、束缚水饱和度较高；低阻气层中的阳离子交换量很低，因而泥质的附加导电性可以忽略。因此，对于这类高束缚水饱和度引起的低阻油气藏可用以下模型计算含水饱和度：

利用上式计算低阻气层含水饱和度，关键是确定式中的以a＇_t值，高楚桥利用岩心岩电实验结果剖析了导电效率(E)与含水孔隙度(φ_w)之间的关系^[6-7]，二者之间具有良好的线性关系，由此可以利用研究区地层温压条件下的岩电实验结果求得式(7)中的a＇_t值，见图4。由此可知a＇_t=2.454．

4低阻气层束缚水饱和度的确定

岩石颗粒粒径、孔隙度、渗透率以及气柱高度的关系，并建立了束缚水饱和度与孔隙度、气柱高度之间的关系式，利用该关系式可以有效地对莺歌海盆地束缚水饱和度这个参数进行精确评价^[8]。即

式中φ为孔隙度值，小数；h为气柱高度，m；a、b、c、d分别为方程系数，需要利用岩心毛细管压力资料拟合。

根据研究区岩心离心机实验结果，可以回归得到式(8)中的系数值，具体为：a=l.04，b=-0．661 674．C=-0.671 9，d=1.596，相关系数0.91。

5应用实例及效果分析

利用所述的低阻气层识别方法及解释评价模型，对东方区块的探井资料进行处理与解释评价，解释成果与测试结果具有较高的符合率，能大幅度提高低阻气层识别的成功率，在东方区块具有较好应用效果。

图5、6分别为DF3井与DF7井低阻气层识别与解释评价成果图。其中前3道为常规原始曲线，气层段的电阻率极低，约1.7 Ω·m，与上下泥岩层电阻率极为接近，是典型的低阻气层。该气层只用电阻率曲线是无法判断的，直接由密度、中子、声波测井曲线判断也比较困难。第5道为含气指示，利用四孔隙度比值(蓝色线)与差值(粉红色线)曲线重叠的方法直观反映气层与水层。第6道为利用文中所述的方法计算得到的含水饱和度与束缚水饱和度曲线。

从图5中可以发现在1 259～l266 m层段，四孔隙度差值与比值都不等于0，具有较好的气指示，可初步判断为气层；参考第六道中的饱和度曲线，可以发现该气层段，含水饱和度与束缚水饱和度几乎重叠在一起，说明此层段中只有束缚水，没有可动水，符合气层特征。因此综合这些信息可以定量判断该层为低阻气层。在1 260～1268 m井段进行DST测试，产气10.6×10⁴ m³／d，无水，测试结论为气层，与解释结论一致。

图6中在1 362～1386 m层段，四孔隙度差值与比值都不等于0，二者的重叠具有较好的气指示，可初步判断为气层；参考第6道中的饱和度曲线，可以发现该气层段，含水饱和度与束缚水饱和度几乎重叠在一起，说明此层段中只有束缚水，没有可动水。符合气层特征，综合这些信息可以定量判断该层为低阻气层。在1 358～1386 m井段进行DST测试，产气6.4×10⁴ m³／d，无水，测试结论为气层，验证了解释结论。

6  结论

1)东方区块低电阻率气层的是由于储层岩性细以及微细孔隙发育导致地层束缚水含量高，加以较高矿化度的原生地层水的充填形成的。

2)对低电阻率气层的识别要综合利用三孔隙度曲线以及电阻率曲线的信息，笔者给出的四孔隙度差值法和四孔隙度比值法能较好地指示气层的存在^[9]。

3)在研究区低阻气层段，利用导电效率模型建立的含水饱和度方程计算饱和度，并结合考虑物性及气柱高度计算得到的束缚水饱和度，可以有效地对低阻气层进行定量评价^[10]。

参考文献

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本文作者：何胜林  张海荣  陈嵘  高楚桥

作者单位：中海石油(中国)有限公司湛江分公司   油气资源与勘探技术教育部重点实验室·长江大学