低电阻率砂岩油气层的测井饱和度计算新模型

砂岩油气层饱和度模型很多,常用的有阿尔奇公式、印尼公式、西门杜公式、沃克斯曼斯密斯公式、双水模型等,这些模型在砂岩油气层饱和度计算方面发挥了关键作用。低电阻率砂岩油气层由于存在低电阻率现象,目前饱和度模型无法有效计算饱和度。通过分析低电阻率油气层形成的原因,认为水的分布即连通状态是影响储层电阻率的主要因素。在有效孔隙中少量分布的水与亲水岩石孔喉内壁水构成了网状导电网络,在高孔隙度和高矿化度储层条件下导致储层电阻率降低。通过研究油气层中少量水的高导电性现象,建立了等效水导电性影响因子,修改了常用的饱和度计算模型;该模型解决了原来常用饱和度模型无法描述少量水产生的高导电性问题,可提高低电阻率砂岩含油气饱和度计算结果,进而增加砂岩油气层计算储量规模。     

歧口凹陷内因低电阻率油气层饱和度定量评价方法

歧口凹陷碎屑岩储层中发育大量内因低电阻率油气层。埋深在2 500m以下的内因低电阻率油气层主要受黏土附加导电性和孔隙结构共同控制,埋深在2 500m以上的内因低电阻率油气层主要受复杂孔隙结构引起的高束缚水饱和度控制。饱和度定量计算公式中的关键参数m、n值与低电阻率油气层主控因素关系密切;对黏土矿物附加导电型低电阻率油气层其阳离子交换容量、孔隙结构和地层水矿化度是控制m、n变化的3个最重要因素;岩性细、高束缚水饱和度型低电阻率油气层其孔隙结构、地层水矿化度是控制m、n变化的2个最重要因素。针对以上2种内因低电阻率油气层类型分别建立了相应的m、n值计算方法,实现了连续可变m、n值的低电阻率油层饱和度定量计算。     

鄂尔多斯盆地西南地区油气富集与储层演化史

针对鄂尔多斯盆地西南地区三叠系延长组致密油富集成藏特征与储层致密演化之间的关系,充分分析包裹体宿主矿物成岩序列和均一温度,认为石英加大边中包裹体形成于早白垩世中晚期生排烃高峰期,含铁碳酸盐中包裹体为早白垩世晚期充注产物。基于该认识,结合现今储层孔隙发育特征、毛管压力特征,探讨成藏期储层古物性、孔喉毛细管力、地层过剩压力等分布特征,分析各成藏期物性、孔喉压力与油藏关系,结果表明:烃类主要充注在孔渗相对优良的储层中,但2次充注期物性控制因素略有差异,早白垩世中—晚期储层尚未致密,早白垩世晚期含铁碳酸盐胶结物发育,储层致密,物性变差,含铁碳酸盐是储层致密主因;分析异常压力特征,认为长7油层组优质烃源岩欠压实作用和生烃增压共同产生异常高压,为低渗透储层油气大规模运移的主要动力。     

玛湖凹陷二叠系风城组全油气系统成藏机理

准噶尔盆地西部玛湖凹陷风城组勘探揭示了常规—非常规油气有序共生特征。通过精细解剖玛湖凹陷风城组油藏特征,结合储集层宏微观分析及生产资料,剖析全类型油藏成藏机制。结果表明,全油气系统中常规油、致密油和页岩油有序成藏,核心为“源储耦合”以及储集层孔喉结构对油气的“动态封闭”成藏。致密储集层和页岩储集层在成岩早期为中—大孔喉的常规储集层,烃类浮力成藏;成岩中—后期演化为微米—纳米孔喉,浮力作用减弱,毛细管力增强,与烃源岩“相邻或一体”的储集层烃类持续发生初次或微运移,直至生排烃形成的源储压差与微米—纳米孔喉形成的毛细管力达到动态平衡,形成“自封闭”的连续型非常规油气聚集。常规储集层孔喉结构对烃类产生的毛细管力远小于浮力作用,需外部条件“他封闭”,形成圈闭中的油气聚集。总体表现为储集层孔喉结构的时空演化与油气生—排—运—聚的动态耦合。     

毛细管力是油(气)初次运移的动力吗?

一般认为,在油气的二次运移过程中,由于孔隙结构的变化,当连续油(气)相后端曲率半径大于前端时毛细管力是油气运移的阻力,而当连续油(气)相后端曲率半径小于前端时毛细管力是油气运移的动力;毛细管力总是趋向于使非润湿相占据较大的孔隙空间。在浮力、水动力和毛细管力的共同作用下,油(气)呈间歇性运动,这在物理模拟实验中已得到证实。实际上,在毛细管中存在着3种毛细管力。第一、二种方向与毛细管延伸方向平行,第三种垂直于毛细管管壁并指向非润湿相;第三种毛细管力主要起增大非润湿相与孔喉壁之间的摩擦阻力的作用,在孔喉较粗的介质(如储集层)中该类毛细管力常常被忽略。油气要发生运移,则沿前进方向上的动力必须超过该方向上的毛细管阻力和摩擦阻力。现在有一种观点,认为在油气从烃源岩向储层的初次运移过程中,毛细管力是重要的动力,因而在水润湿的条件下,油、气相会在毛细管力作用下自动地由小孔隙和细喉道向较大、较粗的孔隙和喉道内运动。本文从毛细管现象的本质入手对这一问题进行了分析,发现烃源岩和运载层中不同种类的毛细管力的作用有很大区别:在运载层中,因为孔隙喉道较粗,第一、二类毛细管力起主要作用,第三类毛细管力的作用常常被忽略;而在烃源岩中,由于毛细管半径全面缩小,第三类毛细管力与第一、二类相比急剧增大,导致摩擦阻力剧增,从而成为烃源岩排烃的主要阻力。“毛细管力是排烃动力”这一观点是忽视烃源岩中起决定作用的第三种毛细管力而得出的错误认识。通过对泥页岩孔隙结构的研究,作者提出了泥页岩中的孔隙主要是“死孔隙”的观点,而烃源岩的排烃则主要是通过微裂隙的突发涌流,微裂隙的开启或产生及涌流的发生则都与激烈的突发构造运动有关。      

鄂尔多斯盆地镇北油田延长组低渗透储层成因及油气运移特征

低渗透储层具有孔隙结构复杂和毛细管阻力大等特点,油气在其中运移的动力、路径以及运移方向是低渗透储层油气成藏研究的关键。以鄂尔多斯盆地镇北油田为例,通过岩石显微薄片分析、扫描电镜能谱分析、原油含氮化合物油气运移示踪分析、砂岩含油饱和度变化特征等,分析了延长组低渗透储层的成因、油气运聚时期的储层物性以及油气在低渗透储层中的运移特征。结果表明,该区延长组储层受沉积和成岩作用的影响在油气大规模运移之前就已经形成低渗透储层,岩石中存在的大量软颗粒以及特殊的同生软颗粒是形成低渗透储层的根本原因;油气侧向运移距离短,裂缝、微裂缝为主要运移通道,在异常压力作用下油气具有幕式快速运移的特征。     

塔河油田三叠系低阻油气层测井评价

塔河油田南部盐体覆盖区三叠系碎屑岩区域陆续发现一批低幅度构造、岩性圈闭油气藏,储层类型多样,既有高阻、低阻油气层,还有高阻水层。储层电性高低除受物性、含液性影响外,还明显受控于岩性变化的影响。低阻油气层的最大特点是与邻近水层电阻率值接近,难于识别。文中在岩心分析资料、地层水和核磁实验分析等资料的基础上分析了塔河油田三叠系油气储层的成因．发现黄铁矿在工区只是局部分布,且质量分数较少,因此可排除其导致低阻的可能,而地层水矿化度高、岩性细（粉砂、黏土质量分数高）、束缚水饱和度高、黏土附加导电性及储层岩性圈闭幅度小等因素是造成其油层电阻率低的主要原因、因此,采用岩性系数（黏土质量分数或泥质质量分数和阳离子交换浓度）、孔隙结构系数（孔喉半径）及电阻率值和电阻率侵入剖面可以识别低阻油层,并通过岩心分析资料和核磁实验数据标定,得到一系列如平均孔喉半径、阳离子交换计算及饱和度等参数模型,其应用于实际,取得了较好效果。     

安岳-威东地区须家河组低渗、低阻油气层形成机理

安岳～威东地区须家河组低渗储层中普遍发育低阻油气层,其成因类型多样、识别难度大。针对这一问题,利用岩心分析化验资料,结合低阻油气层测井响应特征,综合分析认为,造成该地区低渗低阻油气层的主要因素为:①高不动水饱和度;②高地层水矿化度;③低幅度构造背景引起气水分异差;④复杂的孔隙结构造成油气运移对地层水驱替不彻底,残留大量地层水。此外,局部富集导电矿物和钻井液侵入进一步降低了油气层的电阻率。弄清了低渗背景下发育的低阻油气层形成机理,探索出低阻变化规律及其与储层物性之间的关系,为准确识别和评价低阻油气层提供有利的依据,这也为下一步勘探开发奠定可靠的地质基础。     

含油气盆地砂岩目的层油气富集主控因素与基本模式——以渤海湾盆地南堡凹陷新近系砂岩油气藏为例

随着油气勘探开发难度越来越大,探究油气富集的主控因素并建立地质模式对于提高勘探成效具有重要的现实意义。以渤海湾盆地南堡凹陷为例,采用统计分析法研究了822口探井中8520个砂岩目的层段油气富集程度的影响因素与变化特征。分析表明,含油气目的层的孔渗结构、毛细管压力差以及周边源岩的排烃条件是影响油气富集的关键要素。源岩的排烃提供了物质基础,目的层的孔渗结构决定了容积空间,毛细管压力差是油气运移聚集的关键动力,三者缺一不可。在3种要素联合作用下,油气的富集程度随埋藏深度增大呈现出规律性变化。在初始埋藏阶段,目的层的孔隙空间大,但由于内、外毛细管压力差太小且源岩供烃量不足而不利于油气富集;在中等埋深阶段,源岩供烃充足,目的层的孔隙空间较大,内、外毛细管压力差大而有利于油气富集;在埋深较大阶段,源岩供烃潜力减弱,目的层的孔隙空间小,内、外毛细管压力差低,油气富集程度变差;在埋深非常大的阶段,源岩供烃潜力枯竭,目的层中束缚水的饱和度达100%,内、外毛细管压力差消失,油气不能富集成藏。油气的富集模式从机制上解释了高孔渗目的层不一定富集油气、低孔渗目的层有时能够高度富集油气的地质现象,为复杂条件下评价和优先钻探目标提供了新思路和新方法。     

砂岩储集层孔隙结构与油气运聚的关系

在Pittman提供的方法基础上,提出了砂岩储层孔隙结构参数“峰点孔喉半径”(r峰)的新概念,并明确了其物理意义.研究了砂岩储层孔隙结构与油气运聚关系,结果表明,汞饱和度小于20%范围内的参数都与油气二次运移有关,而汞饱和度大于30%的孔隙结构参数是与油气聚集成藏有密切关系.在大庆长垣以西地区的扶杨油层的实际应用表明,在齐家—古龙凹陷周边,峰点孔喉半径为0.13～1.5μm的储层是油气成藏的有利地区.     

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文章从油气藏形成机理出发，分析了油气藏中孔隙结构和聚集驱动力对原始饱和度形成所起的作用。油气在驱动力的作用下，首先在构造顶部较大的孔隙喉道相连接的大孔隙中聚集，随着油气柱高度的增加（即驱动力的增加），油气才能进一步进入较小的孔隙喉道中，油藏中距自由水界面越高，油气饱和度则越大。据此，建立了油气藏高度和孔隙物性参数与气藏饱和度的关系，进而可对油气藏饱和度进行预测。经实际应用并用毛管压力资料和核磁实验资料获得的饱和度进行对比，饱和度的平均误差在1%以内。该方法还可用于缺少电阻率测井资料或电阻率曲线受井眼和泥浆侵入严重影响而无法使用等情况的饱和度预测中。     

一个低电阻率油气藏的测井评价

根据J油田大量岩芯分析资料,应用油藏流体分布理论和毛管压力计算方法,研究该油田低电阻率油气层的形成原因认为:地层水矿化度高(多数>20万ppm);微细孔隙发育,束缚水含量高;粘土矿物含量高且分布在碎屑颗粒表面等是形成低电阻率油气层的主要原因.一般常规测井评价时,对这种低电阻率油气层容易误释而丢弃.依据油气藏流体分布原理,应用毛管压力方法计算原始含油饱和度,可准确地识别出这种低电阻油气层,并可预测其产能.     

毛细管力在非常规油气藏开发中的作用及应用

相对于常规油气藏而言，非常规油气藏储层岩石孔喉尺度小、毛细管力作用突出，极大地影响油气勘探与开发。对于常规油气藏的研究，通常忽略毛细管力效应，但是对于页岩油气与煤层气等自生自储的非常规储层，其纳米孔隙发育，润湿性、毛细管力及其相渗特征的研究还存在难点。通过结合地质成藏理论和开发过程渗流理论，以致密油、煤层气和页岩油气为例，阐明了毛细管力在非常规油气成藏及开发中的作用及应用。同时，进一步刻画了油藏原始条件下油水多种分布关系及对应的流体压力分布特征，借此可以分析评价注水（气）过程润湿相与非润湿相流体渗流机理及非润湿相的卡断尺度，为二次采油、三次采油参数设计提供理论依据；通过评价高有机质含量（TOC）的煤层气储层，发现其多呈现水湿特征，强极性的水分子与孔隙介质少数极性官能团的结合力要比甲烷与孔隙有机质结合力高几倍到几十倍，而润湿角测量与毛细管力测量均体现了极性与非极性吸引力的作用，因此尽管煤层气储层有机质含量远高于无机质，但是其分子间作用力较弱导致润湿性更倾向于水湿；区别于煤层气，页岩气储层无机质体积分数远大于有机质体积分数，由于无机质孔隙原始条件多为水湿，因此该类储层多为水湿；页岩油岩石组成尽管与页岩气类似，但是由于油相具有复杂的组成，其中的表面活性物质将会影响储层的润湿性，据此影响储层的毛细管力；由于页岩油要比页岩气流动困难，渗流阻力大，但是页岩油的油水毛细管力又小于页岩气的气水毛细管力，因此需要对二者量化计算评价。     

毛细管力在非常规油气藏开发中的作用及应用

相对于常规油气藏而言，非常规油气藏储层岩石孔喉尺度小、毛细管力作用突出，极大地影响油气勘探与开发。对于常规油气藏的研究，通常忽略毛细管力效应，但是对于页岩油气与煤层气等自生自储的非常规储层，其纳米孔隙发育，润湿性、毛细管力及其相渗特征的研究还存在难点。通过结合地质成藏理论和开发过程渗流理论，以致密油、煤层气和页岩油气为例，阐明了毛细管力在非常规油气成藏及开发中的作用及应用。同时，进一步刻画了油藏原始条件下油水多种分布关系及对应的流体压力分布特征，借此可以分析评价注水（气）过程润湿相与非润湿相流体渗流机理及非润湿相的卡断尺度，为二次采油、三次采油参数设计提供理论依据；通过评价高有机质含量（TOC）的煤层气储层，发现其多呈现水湿特征，强极性的水分子与孔隙介质少数极性官能团的结合力要比甲烷与孔隙有机质结合力高几倍到几十倍，而润湿角测量与毛细管力测量均体现了极性与非极性吸引力的作用，因此尽管煤层气储层有机质含量远高于无机质，但是其分子间作用力较弱导致润湿性更倾向于水湿；区别于煤层气，页岩气储层无机质体积分数远大于有机质体积分数，由于无机质孔隙原始条件多为水湿，因此该类储层多为水湿；页岩油岩石组成尽管与页岩气类似，但是由于油相具有复杂的组成，其中的表面活性物质将会影响储层的润湿性，据此影响储层的毛细管力；由于页岩油要比页岩气流动困难，渗流阻力大，但是页岩油的油水毛细管力又小于页岩气的气水毛细管力，因此需要对二者量化计算评价。     

陆梁油田白垩系低阻油层的地球化学识别

低阻油气层是指油气层的电阻率指数小于3.0,含水饱和度大于50%,或者说油气层的电阻率小于本油区正常油气层电阻率的下限值,这类油气层在我国很多油田均有发现。因引起低阻油气层的因素很多,如储层岩石中的导电矿物质量分数、储层孔隙结构、地层水矿化度及泥浆侵入程度等,给测井解释带来很多困难。以准噶尔盆地腹部陆梁油田白垩系油层为例,利用地球化学方法,如饱和烃色谱、沥青＂A＂质量分数、储层荧光及储层物性来识别油气层,它避开了上述因素的影响,只与储层流体的化学性质有关,可用于低阻油气层及薄油层的识别。     

根据油藏流体饱和度形成条件建立碎屑岩油层含油饱和度解释模型

电法测井受井身环境制约，对岩性成因的低电阻率油层含油饱和度评价常使用的Waxman-Smits以及双水模型的众多参数无法量化，而难以推广。影响含油饱和度的因素分别是油藏高度、岩石物性、孔隙结构和流体性质。从油藏流体饱和度形成条件入手，构造孔隙结构系数(孔隙度、渗透率及胶结系数的函数)，分析大港油田现有岩电资料及毛管压力分析资料．应用含油高度、油水密度差以及岩石物性等资料，建立了纯油层原始含油饱和度的统一解释图版。实践证明，该解释模型不仅适用于准确求取低电阻率岩性油藏的含油饱和度，也适用于研究非低电阻率碎屑岩油层含油饱和度。图5表1参4     

双孔隙介质砂岩储层测井响应特征及其油气意义

双孔隙介质砂岩储层孔隙结构复杂,其地层因素和孔隙度关系、电阻增大率和含水饱和度实验关系不符合典型的阿尔奇公式特征.测井响应特征中气、油、水层差异小.双孔隙介质储层具有发育的微孔隙网络和较大孔隙网络,微孔隙网络和大孔隙网络中具有2种性质的"双种水"特征,即束缚水、自由水和渗入水的混合液.相关分析认为,控制双孔隙介质储层特征的主要因素为沉积微相、成岩作用、地层水系统和流体动力特征,双孔隙介质砂岩储层具有良好的含油气性.     

四川盆地致密砂岩天然气成藏特征及规模富集机制

四川盆地川中地区须家河组致密砂岩气藏含水饱和度普遍较高。基于天然气地球化学分析测试数据和核磁共振高压充注模拟实验,研究了天然气运聚特征及气藏高含水机制。结果表明：①须家河组烃源岩—储层大面积交替叠置发育奠定了油气近距离聚集的基础,随烃源岩成熟度增高,天然气湿度系数变小、δ¹³C₁值增高,为近源成藏;②须家河组气藏含气饱和度主体分布在50%~65%之间,储集空间的主要孔隙半径为0.1~10 μm,相对大孔径占比越大,含气饱和度越高;③随充注压力增大,天然气在致密砂岩中由大孔径向小孔径空间“渐进式”聚集,并呈现出快速增加、缓慢增加和基本稳定的“三段式”充注特点,小压力驱动与相对大孔隙储集的耦合是川中地区须家河组天然气可以形成大中型气藏但含水饱和度高的主要原因。研究成果将为致密砂岩领域的拓展勘探提供理论技术支撑。     

含油(气)饱和度与油(气)运移的关系

油(气)在岩层中必须达到某一门限值(临界饱和度)才开始运移的观点并不正确。在输导层中,油气运移(二次运移)的主要条件是运移动力必须大于毛细管阻力和摩擦阻力。油气运移的动力由水动力和浮力提供,均与连续油(气)相长度有关,只要连续油(气)相长度足够长,油气就能发生运移。因此,输导层中的油(气)运移与含油(气)饱和度并不存在必然关系。盖层和烃源岩层基本上是无渗透性的,油(气)要发生渗漏和运移,必须要在连续油相两端形成10MPa以上的压差,在岩层内部仅靠剩余压力是无法达到的,所以只有突发事件才能使烃源岩中的油(气)发生运移(初次运移),与油(气)饱和度没有关系。在动力压差一定、孔隙结构和润湿性不变的储层中,水驱油最后可达到一个较稳定的残余油饱和度,但改变水驱条件(动力、孔隙等),则残余油饱和度亦必然发生变化。所以,油(气)是否能够运移,取决于连续油(气)相的长度,而不由含油(气)饱和度决定。