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低阻油成因的微观机理问题有一些比较成熟的解释,比如高—极高的地层水矿化度、低地层水矿化度区粘土矿物附加导电作用、高束缚水含量、高分散粘土含量甚至是岩石骨架导电影响等等。但是对于不同油田而言,造成这种微观机理的宏观因素却不尽相同,即便是有些油田低阻油层的一个或几个影响因素相同,但不同油田之间明显存在一些不同的影响因素,而在宏观上的成因则更不相同。
本论文的研究区是近源的碎屑岩沉积,沉积物的改造不充分,地层水为中—中高矿化度,因此从沉积环境的角度来探讨低阻油形成和分布规律有很大的可行性。本文依据测井沉积学原理,收集整理了大量的沉积相地质成因标志资料和测井曲线资料,对地质相标志和测井相标志分别进行分析,综合这两种相标志得出各种沉积微相的综合识别标志,在单井上和平面上研究各个含油小层的沉积微相分布情况。然后研究低阻油层的电性特征和低阻油小层的电阻率平面分布特征。在沉积微相分布和低阻油层电性特征及电阻率分布特征这两个结论的基础上,以各低阻油小层为单位,对比分析两者之间的关系,研究沉积环境对低阻油层的形成和分布有怎样的控制作用以及这种控制作用的机理。本论文依据上述研究思路和方法所取得的研究成果主要有以下四个方面:
一、根据研究区(王集地区)的实际情况,总结出适合该地区的沉积微相综合研究方法,由此得到研究区沉积微相类型及其识别标志。
本文所收集到的具有沉积相成因标志的地质资料包括岩石学及矿物特征、沉积岩的颜色、碎屑沉积物颗粒结构(粒度分析资料)、垂向沉积序列(录井及部分岩心资料)和砂体分布特征(小层砂体划分及厚度资料),这些是几种常用的沉积环境的物理成因标志。根据对研究区沉积环境的这几种物理成因标志的分析以及已有的区域沉积相研究成果,推断研究区是属于辫状河三角洲的水下沉积环境,按照沉积体系及相组合模式,研究区目标层位为中等坡度近源辫状河三角洲沉积,为中强以下的牵引流沉积,以水下沉积作用为主。该地区目标层位为三角洲前缘亚相和前三角洲亚相,前者主要包括水下分流河道、河口坝(包括远砂坝)和前缘席状砂三种微相,后者主要为前三角洲泥。
根据测井沉积学原理,不同测井曲线特征反映不同的沉积环境。本文分析了研究区测井曲线形态特征,它是指示沉积环境的重要测井相标志,测井曲线的形态特征包括幅度、形状、接触关系以及次级形态,本文分别阐述了它们对沉积环境的指示意义。
以测井相标志分析为主线,地质相标志分析为约束条件,建立了研究区水下分流河道、水下分流河口坝(包括远砂坝)、前缘席状砂和前三角洲四种沉积微相的综合识别标志。
二、依据上述建立的沉积微相类型及其识别标志,在点(单井)和面(小层)上研究沉积微相的分布情况。
结合取心、录井和测井资料,综合分析各个目标层段(小层)的岩性、岩石的粒度、颜色、分选性、泥质含量、垂向沉积序列、砂体的形态以及分布等,从而得出了单井的指定层段的沉积微相。油组砂体百分含量图可以反映古水流的方向及变化特征,研究区古水流方向在目标层位的几个不同时期有继承性也有一定的变化,总体趋势为北东向南西、东向西,对区域小层的沉积微相分布的研究有重要的指导作用。根据所建立的沉积微相解释模型及单井分析结果,结合平面岩石岩性、粒度、重矿、测井响应特征、轻重矿物组合及砂体的平面分布特征及其变化规律,研究区域小层的沉积微相分布情况,重点分析了研究区含油面积分布较广泛的几个小层(主要是核三段Ⅰ-Ⅲ油组)的沉积微相分布。
三、分析了研究区低阻油层的电性特征,并对含低阻油的各个主要小层,取其深电阻率的峰值作平面等值线图,调查同一个小层内低阻油的分布位置和面积。
油层电性特征的分析结论是,研究区存在许多电阻率值不高的油层,但是这些低电阻率值的油层电阻率值的变化范围很大,从几个Ω·m到几十个Ω·m变化不等,因此研究区的低阻油层电阻率值低的这个特征并没有共性和统一标准,不是该地区低阻油的主要特征。电阻率接近或低于邻近水层的电阻率的油层是研究区广泛存在的低阻油层,是该地区低阻油层的主要特征。不仅电阻率接近或低于邻近水层的电阻率,而且其电阻率值也很低的低阻油层是研究区内解释难度最大的典型低阻油层。
王集地区低阻油层分布广泛、构造较稳定的区域为泌242断块和Ⅲ号断块。对各个主要低阻油小层,取其深电阻率的峰值作平面等值线图,据此调查了同一个小层内典型低阻油层的分布范围。
四、在沉积微相和低阻油层电性特征及分布的研究结论基础上,对这两者之间的外在相关关系和内在影响机理进行了讨论。
无论是沉积微相研究还是低阻油分布研究,均是以各个主要含油小层为单位进行的,这就将沉积微相和低阻油分布一一对应起来,对两者进行对比研究。在平面分布关系上,电阻率峰值小于50Ω·m且接近或低于邻近水层的电阻率的低阻油层,其沉积环境一般为前缘席状砂或远砂坝沉积;电阻率峰值大于50Ω·m且小于100Ω·m或者略大于100Ω·m,并且接近或低于邻近水层的电阻率的低阻油层,其沉积环境一般为河口坝沉积,少数为前缘席状砂沉积。在垂向分布关系上,低阻油层的沉积环境以能量较低的远砂坝和席状砂沉积为主,若与之邻近的水层的沉积环境是以能量较高的河口坝和水下分流河道沉积为主,则低阻油层的电阻率接近或低于这些邻近水层的电阻率。
由分布关系的研究可见,研究区低阻油层存在于能量低的席状砂和远砂坝沉积的地层中,沉积环境控制了该地区低阻油的形成和分布。再依据该地区部分岩心分析资料,这种控制作用的微观机理有如下解释:
研究区低阻油层区的沉积环境大都是远砂坝及前缘席状砂,沉积能量低使得岩石中泥质含量增加,而泥质含有粘土矿物,这使得沉积岩中粘土矿物含量相对增高,使得粘土附加导电作用加强;泥质的增多,粘土矿物将整个岩石的孔隙系统复杂化,构造了较发育的微孔隙网络而导致束缚水含量增大,增强了低阻油层的导电性:沉积能量低的远砂坝及前缘席状砂,砂层的泥质夹层增多,一方面使其有效层厚度变薄,造成有效层段的电阻率减小,另一方面它的电阻率低于有效层,从而使整层的视电阻率下降,造成油层低阻;根据王集地区沉积相的分析结果,王集地区的沉积特点是以物理风化为主,对近源母岩强烈侵蚀,入湖后快速堆积,而且形成堆积和成岩以后的蚀变作用弱,在这种沉积特点下,砂岩成熟度较低,长石类矿物的含量相对较高,而在一定情况下,含油储层电阻率随长石含量的增大而减小,这是研究区形成低阻油层的又一个原因。