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摘要：低阻油层，即油层的电阻增大率小于2，近年来，低阻油层作为老油田挖潜和新增储量的目标之一倍受人们的关注。本文在前人的研究基础上，从高含量束缚水、粘土附加导电、地层水矿化度、泥浆侵入和砂泥岩间互层等几个方面阐述了低阻油层的成因机理，并分析了各种低阻油层测井识别方法的优势和局限性，这些方法在不同类型的低阻油层的识别和评价中均取得了良好效果。
关键词：低阻油层； 成因机理； 测井； 识别方法
1 引 言
低阻油层系同一油水系统内油层与纯水层的电阻率之比小于2，即油层的电阻增大率小于2[1]。由于低阻油层的成因复杂，识别手段有限，加上测井方面的缺陷和测井解释方法的不完善，在油田的勘探和开发初期往往被遗漏。近年来，低阻油层作为老油田挖潜和新增储量的目标之一倍受人们的关注[2]。因此，国内外许多岩石物理学家对低阻油层的成因进行了研究，本文系统总结了前人的研究成果，对低阻油层的成因机理以及用测井资料识别低阻油水层的方法进行了系统的研究和分析。
2 低阻油层的分类及成因分析
受地质沉积环境和钻井工程的影响，形成了多种类型的低阻油气层，可以分为两类：一类为原状地层的电阻率本来就低的油层，受地质条件（内在因素）影响而形成，可称为原始低阻油层；另一类是原状地层的电阻率本来就高，由于受外在因素，如泥浆侵入、层厚、上下围岩及测井系列等影响而形成，可称为次致低阻油层。
2.1 内在因素形成的原始低阻油层
2.1.1 束缚水含量高造成的低阻油气层
束缚水饱和度的增高主要有以下三个原因：①由于岩性变细，使粘土颗粒比表面增大，引起束缚水含量增大；②充填于孔隙之中的泥质含量使孔隙吼道变小，微孔隙增多，引起束缚水含量增高；③粘土矿物内部存在大量的微孔隙，这些微孔隙也使得束缚水增高。
2.1.2 粘土附加导电形成的低阻油气层
蒙脱石、伊—蒙混层和伊利石等粘土矿物由于其本身的不饱和电性（带负电）特点，粘土颗粒表面具有的负电荷会吸附岩石孔隙空间地层内水溶液中的金属阳离子以保持其电性平衡。这些被吸附的阳离子（又称平衡阳离子）在外加电场的作用下，会在粘土颗粒表面交换位置而产生除孔隙自由水离子导电以外的附加导电作用。当平衡阳离子的数量——即岩石的阳离子交换量较大时，其附加导电作用非常明显，可以造成油层电阻率降低，甚至形成低阻油层。
2.1.3 油、水层地层水矿化度不同导致的低阻油气层
地层孔隙中地层水的性质、含量以及岩石性质决定了其电阻率的高低。在储层岩性和物性相似的前提下，含油气储层地层水矿化度与水层矿化度基本一致时，必然是油气层电阻率高于水层，差异一般在3～5倍之间，这是常规测井解释最重要的基本概念。当油气层不动水矿化度明显高于水层水矿化度时，油气层与水层的电阻率差异就会减小，甚至会出现水层电阻率高于油气层的情况。
尽管导致储层间地层水性质不一致的成因有待进一步深入研究，目前普遍认为存在三方面的影响因素：一是沉积方面的原因，河流相沉积岩性粗细变化大，在成岩过程中泥质重、岩性细的储层保留了较高矿化度的水；二是在细岩性储层，油气运聚过程中驱走了大孔喉的自由水，而在微、小孔喉中保留了较高矿化度的不动水；三是频繁的构造运动使完整、封闭的圈闭遭到破坏，油藏中的边底水或成岩过程中岩石矿物滤失的水再次向储层中运移，甚至地表水也可以通过开启的断层渗入地下原生储层，使储层流体性质发生变化。
2.2 外在因素形成的低阻油层
2.2.1 泥浆侵入导致的低阻油层
钻井过程中，钻井液对渗透性地层的侵入是不可避免的，这种影响会导致油气层评价困难。实验研究结果表明，钻井液的侵入主要以驱替、混合与扩散三种方式进行。钻井过程中钻井液侵入深度取决于泥饼渗透率、地层孔隙度等多种因素，国内外的实验与理论研究的基本结论是：①侵入深度与泥饼渗透率具有正相关关系；②侵入深度与侵入压差具有正相关关系；压差越大，钻井液滤失量越大，侵入越深；③钻井液侵入地层深度与地层物性的关系复杂，主要原因在于泥饼渗透率；④与地层渗透率的配置影响较大。
2.2.2 砂泥岩间互层导致的低阻油气层
层状泥质是泥质在储层中存在的一种形式，泥质以层状形式分布在砂岩中。随其厚度增加，可以由层状泥质逐渐演变为泥质夹层，乃至形成砂泥岩间互型储层。对于这类储层，单砂层电阻率实际上并不低；但由于受到电测井仪器分辨率的限制，电阻率实际测量结果必然受到低阻围岩的影响，而明显降低。导致油水层电阻率差异急剧减少，与由其他因素导致的低阻并无明显差异。
3 低阻储层油水层的测井识别研究
3.1 利用常规测井资料识别低阻储层
3.1.1 “无侵线法”流体识别技术
在一定的淡水鉆井液条件下，致密层、纯泥岩层不受钻井液侵入的影响，而油层则表现为减阻侵入，水层表现为增阻侵入。用短电极读出的视电阻率代表侵入带电阻率（横坐标），用长电极读出的视电阻率代表真电阻率（纵坐标），做二者的交会图版，致密层、纯泥岩层的点落在45°线上（理论值），这条直线即无侵线。无侵线上的侵入带电阻率与真电阻率相等；无侵线右下侧为增阻侵入区，反映水层；左上侧为减阻侵入区，反映油层。据此可以识别储集层流体性质。
由于0.5m电位电阻率曲线和感应电阻率曲线受厚度和围岩的影响小，对于薄层（厚0.5～2m）还可互为补偿，因此一般选用这两条曲线建立交会图版，判断油水层的侵入性质（尤其是低电阻率油层）。具体制作过程为：以0.5m电位电阻率为横坐标，以深感应电阻率为纵坐标，读取致密层、纯泥岩层（无侵点）的深感应电阻率和0.5m电位电阻率，作二者的交会图版，得到无侵线。油层的0.5m电位电阻率值小于深感应电阻率值，读出的点落在无侵线上方，水层的0.5m电位电阻率值大于深感应电阻率值，读出的点落在无侵线下方。 由于该方法利用的是钻井液侵入特性，应注意其应用条件：淡水钻井液，且钻井液电阻率与地层水电阻率差异要适当，差异太小致使水层的增阻侵入不明显，差异太大致使油层表现为增阻侵入；其次，钻井液侵入不能太深，否则会影响原状地层的电性响应。另外，应用该方法时，要充分考虑地质综合研究，对油藏特性有深入认识，对不同井、不同储集层要分别处理[3]。
3.1.2 曲线形态量化识别技术
实际生产中，识别特殊层的最好方法莫过于根据曲线形态判断储层，下面介绍两种曲线形态量化识别低阻油水层的方法。
（1）饱满系数法（RAD）
根据二次函数理论，函数y=ax2+bx+c的图像是一个抛物线，抛物线的开口方向是由二次项系数a的符号决定的，a<0时开口向上，a>0时开口向下。开口的大小是由|a|的大小决定的，|a|越大，开口越小，抛物线越饱满；|a|越小，开口越大，抛物线越平缓，将RAD=a称为饱满系数。
通过对测井曲线电性特征的分析认为，|a|越大，电阻率曲线越饱满，储层越有可能是油层，反之越有可能为水层。利用测井曲线进行储层划分后，对于每个储层进行切比雪夫曲线拟合得到饱满系数RAD，利用RAD的符号和大小可以判别油水层。
（2）椭圆度法（RAT）
椭圆方程的一般表示形式为x2/a2+y2/b2=1，2a为椭圆长轴（横轴）之长，2b为椭圆短轴（纵轴）之长。令RAT=2a /2b=a /b，称之为椭圆度。RAT>1时，横轴大于纵轴，椭圆在横向上越扁；RAT<1时，横轴小于纵轴，椭圆在纵向上越扁。通过将自然电位曲线与电阻率曲线刻度后重叠发现，在渗透层二者可以构成一个近似的椭圆形，分析椭圆的形态发现：一般情况下RAT越大，储层越有可能是油层；RAT越小则更可能为水层。利用RAT的大小也可以判断油水层。用曲线形态量化识别技术识别低阻油层，需要注意：这是一个经验性的方法，首先需要对实际地区低阻油层的测井响应特征进行分析，只有从大量的测井曲线形态分析中，发现水层和油层有不同的响应特征，才可用曲线形态定量技术来识别低阻油层。
3.1.3束缚水饱和度一含水饱和度交会图分析法
由油、气、水两相或三相流体在地层孔隙中的渗流理论，地层含水饱和度SW和地层束缚水饱和度Swi，可用来判别地层产油或产水。
l）当SW=Swi，地层只产油，即为油层。实际应用中，SW與Swi相近；对厚度大、含油饱和度高的油气层，往往会出现SW 2）当SW> Swi明显时，地层只产水，即为水层。
4 结 语
（1）低阻储层形成的内在因素有微孔发育引起的高束缚水含量、粘土附加导电、油水层地层水矿化度高。在研究低阻储层的成因机理时，通过岩石物理实验，一些储层可能同时存在几方面的成因机理，这时在对储层定量评价时，应抓住主要的成因机理。
（2）泥浆侵入的机理研究是低阻油层成因机理研究的一个很重要的部分，目前国内对双侧向/双感应的泥浆侵入的测井响应特征进行了数值模拟，并反演出冲洗带电阻率、地层真电阻率。但目前国内对阵列感应泥浆侵入的测井响应特征数值模拟有待进一步研究。
参考文献：
[1] 黄质昌，黄新平，冷洪涛，等.东营凹陷DX176块低电阻率油层评价技术[J].测井技术，2010，34（5）：457-461.
[2] 张晓明，王晓红，郑秀臣，等.铁边城地区深层低电阻率油层成因及测井识别技术[J].测井技术，2010，34（4）：360-364.
[3] 中国石油勘探与生产分公司.低阻油气藏测井评价技术及应用[M].北京：石油工业出版社，2009.
关键词：低阻油层； 成因机理； 测井； 识别方法
1 引 言
低阻油层系同一油水系统内油层与纯水层的电阻率之比小于2，即油层的电阻增大率小于2[1]。由于低阻油层的成因复杂，识别手段有限，加上测井方面的缺陷和测井解释方法的不完善，在油田的勘探和开发初期往往被遗漏。近年来，低阻油层作为老油田挖潜和新增储量的目标之一倍受人们的关注[2]。因此，国内外许多岩石物理学家对低阻油层的成因进行了研究，本文系统总结了前人的研究成果，对低阻油层的成因机理以及用测井资料识别低阻油水层的方法进行了系统的研究和分析。
2 低阻油层的分类及成因分析
受地质沉积环境和钻井工程的影响，形成了多种类型的低阻油气层，可以分为两类：一类为原状地层的电阻率本来就低的油层，受地质条件（内在因素）影响而形成，可称为原始低阻油层；另一类是原状地层的电阻率本来就高，由于受外在因素，如泥浆侵入、层厚、上下围岩及测井系列等影响而形成，可称为次致低阻油层。
2.1 内在因素形成的原始低阻油层
2.1.1 束缚水含量高造成的低阻油气层
束缚水饱和度的增高主要有以下三个原因：①由于岩性变细，使粘土颗粒比表面增大，引起束缚水含量增大；②充填于孔隙之中的泥质含量使孔隙吼道变小，微孔隙增多，引起束缚水含量增高；③粘土矿物内部存在大量的微孔隙，这些微孔隙也使得束缚水增高。
2.1.2 粘土附加导电形成的低阻油气层
蒙脱石、伊—蒙混层和伊利石等粘土矿物由于其本身的不饱和电性（带负电）特点，粘土颗粒表面具有的负电荷会吸附岩石孔隙空间地层内水溶液中的金属阳离子以保持其电性平衡。这些被吸附的阳离子（又称平衡阳离子）在外加电场的作用下，会在粘土颗粒表面交换位置而产生除孔隙自由水离子导电以外的附加导电作用。当平衡阳离子的数量——即岩石的阳离子交换量较大时，其附加导电作用非常明显，可以造成油层电阻率降低，甚至形成低阻油层。
2.1.3 油、水层地层水矿化度不同导致的低阻油气层
地层孔隙中地层水的性质、含量以及岩石性质决定了其电阻率的高低。在储层岩性和物性相似的前提下，含油气储层地层水矿化度与水层矿化度基本一致时，必然是油气层电阻率高于水层，差异一般在3～5倍之间，这是常规测井解释最重要的基本概念。当油气层不动水矿化度明显高于水层水矿化度时，油气层与水层的电阻率差异就会减小，甚至会出现水层电阻率高于油气层的情况。
尽管导致储层间地层水性质不一致的成因有待进一步深入研究，目前普遍认为存在三方面的影响因素：一是沉积方面的原因，河流相沉积岩性粗细变化大，在成岩过程中泥质重、岩性细的储层保留了较高矿化度的水；二是在细岩性储层，油气运聚过程中驱走了大孔喉的自由水，而在微、小孔喉中保留了较高矿化度的不动水；三是频繁的构造运动使完整、封闭的圈闭遭到破坏，油藏中的边底水或成岩过程中岩石矿物滤失的水再次向储层中运移，甚至地表水也可以通过开启的断层渗入地下原生储层，使储层流体性质发生变化。
2.2 外在因素形成的低阻油层
2.2.1 泥浆侵入导致的低阻油层
钻井过程中，钻井液对渗透性地层的侵入是不可避免的，这种影响会导致油气层评价困难。实验研究结果表明，钻井液的侵入主要以驱替、混合与扩散三种方式进行。钻井过程中钻井液侵入深度取决于泥饼渗透率、地层孔隙度等多种因素，国内外的实验与理论研究的基本结论是：①侵入深度与泥饼渗透率具有正相关关系；②侵入深度与侵入压差具有正相关关系；压差越大，钻井液滤失量越大，侵入越深；③钻井液侵入地层深度与地层物性的关系复杂，主要原因在于泥饼渗透率；④与地层渗透率的配置影响较大。
2.2.2 砂泥岩间互层导致的低阻油气层
层状泥质是泥质在储层中存在的一种形式，泥质以层状形式分布在砂岩中。随其厚度增加，可以由层状泥质逐渐演变为泥质夹层，乃至形成砂泥岩间互型储层。对于这类储层，单砂层电阻率实际上并不低；但由于受到电测井仪器分辨率的限制，电阻率实际测量结果必然受到低阻围岩的影响，而明显降低。导致油水层电阻率差异急剧减少，与由其他因素导致的低阻并无明显差异。
3 低阻储层油水层的测井识别研究
3.1 利用常规测井资料识别低阻储层
3.1.1 “无侵线法”流体识别技术
在一定的淡水鉆井液条件下，致密层、纯泥岩层不受钻井液侵入的影响，而油层则表现为减阻侵入，水层表现为增阻侵入。用短电极读出的视电阻率代表侵入带电阻率（横坐标），用长电极读出的视电阻率代表真电阻率（纵坐标），做二者的交会图版，致密层、纯泥岩层的点落在45°线上（理论值），这条直线即无侵线。无侵线上的侵入带电阻率与真电阻率相等；无侵线右下侧为增阻侵入区，反映水层；左上侧为减阻侵入区，反映油层。据此可以识别储集层流体性质。
由于0.5m电位电阻率曲线和感应电阻率曲线受厚度和围岩的影响小，对于薄层（厚0.5～2m）还可互为补偿，因此一般选用这两条曲线建立交会图版，判断油水层的侵入性质（尤其是低电阻率油层）。具体制作过程为：以0.5m电位电阻率为横坐标，以深感应电阻率为纵坐标，读取致密层、纯泥岩层（无侵点）的深感应电阻率和0.5m电位电阻率，作二者的交会图版，得到无侵线。油层的0.5m电位电阻率值小于深感应电阻率值，读出的点落在无侵线上方，水层的0.5m电位电阻率值大于深感应电阻率值，读出的点落在无侵线下方。 由于该方法利用的是钻井液侵入特性，应注意其应用条件：淡水钻井液，且钻井液电阻率与地层水电阻率差异要适当，差异太小致使水层的增阻侵入不明显，差异太大致使油层表现为增阻侵入；其次，钻井液侵入不能太深，否则会影响原状地层的电性响应。另外，应用该方法时，要充分考虑地质综合研究，对油藏特性有深入认识，对不同井、不同储集层要分别处理[3]。
3.1.2 曲线形态量化识别技术
实际生产中，识别特殊层的最好方法莫过于根据曲线形态判断储层，下面介绍两种曲线形态量化识别低阻油水层的方法。
（1）饱满系数法（RAD）
根据二次函数理论，函数y=ax2+bx+c的图像是一个抛物线，抛物线的开口方向是由二次项系数a的符号决定的，a<0时开口向上，a>0时开口向下。开口的大小是由|a|的大小决定的，|a|越大，开口越小，抛物线越饱满；|a|越小，开口越大，抛物线越平缓，将RAD=a称为饱满系数。
通过对测井曲线电性特征的分析认为，|a|越大，电阻率曲线越饱满，储层越有可能是油层，反之越有可能为水层。利用测井曲线进行储层划分后，对于每个储层进行切比雪夫曲线拟合得到饱满系数RAD，利用RAD的符号和大小可以判别油水层。
（2）椭圆度法（RAT）
椭圆方程的一般表示形式为x2/a2+y2/b2=1，2a为椭圆长轴（横轴）之长，2b为椭圆短轴（纵轴）之长。令RAT=2a /2b=a /b，称之为椭圆度。RAT>1时，横轴大于纵轴，椭圆在横向上越扁；RAT<1时，横轴小于纵轴，椭圆在纵向上越扁。通过将自然电位曲线与电阻率曲线刻度后重叠发现，在渗透层二者可以构成一个近似的椭圆形，分析椭圆的形态发现：一般情况下RAT越大，储层越有可能是油层；RAT越小则更可能为水层。利用RAT的大小也可以判断油水层。用曲线形态量化识别技术识别低阻油层，需要注意：这是一个经验性的方法，首先需要对实际地区低阻油层的测井响应特征进行分析，只有从大量的测井曲线形态分析中，发现水层和油层有不同的响应特征，才可用曲线形态定量技术来识别低阻油层。
3.1.3束缚水饱和度一含水饱和度交会图分析法
由油、气、水两相或三相流体在地层孔隙中的渗流理论，地层含水饱和度SW和地层束缚水饱和度Swi，可用来判别地层产油或产水。
l）当SW=Swi，地层只产油，即为油层。实际应用中，SW與Swi相近；对厚度大、含油饱和度高的油气层，往往会出现SW
4 结 语
（1）低阻储层形成的内在因素有微孔发育引起的高束缚水含量、粘土附加导电、油水层地层水矿化度高。在研究低阻储层的成因机理时，通过岩石物理实验，一些储层可能同时存在几方面的成因机理，这时在对储层定量评价时，应抓住主要的成因机理。
（2）泥浆侵入的机理研究是低阻油层成因机理研究的一个很重要的部分，目前国内对双侧向/双感应的泥浆侵入的测井响应特征进行了数值模拟，并反演出冲洗带电阻率、地层真电阻率。但目前国内对阵列感应泥浆侵入的测井响应特征数值模拟有待进一步研究。
参考文献：
[1] 黄质昌，黄新平，冷洪涛，等.东营凹陷DX176块低电阻率油层评价技术[J].测井技术，2010，34（5）：457-461.
[2] 张晓明，王晓红，郑秀臣，等.铁边城地区深层低电阻率油层成因及测井识别技术[J].测井技术，2010，34（4）：360-364.
[3] 中国石油勘探与生产分公司.低阻油气藏测井评价技术及应用[M].北京：石油工业出版社，2009.