川西致密碎屑岩低电阻率气层成因分析与测井识别

徐炳高，李阳兵，季凤玲，王志文

（中石化西南石油工程有限公司测井分公司，四川 成都 610100）

0 引 言

马井－什邡地区构造位置位于新场背斜构造与马井背斜构造之间的向斜中，过去重点针对川西新场、马井等背斜构造开展了大量的勘探工作，取得了丰富的勘探成果，而对于向斜低构造位置没有足够重视，长期以来为勘探空白区。随着勘探工作深入，提出了四川盆地“满盆含砂、满坳含气”观点，勘探工作逐渐向向斜低部位的马井－什邡地区开展，发现了众多高产井，取得了勘探重大突破。然而，构造低部位含气响应特征与构造高部位有显著差异，主要是储层电阻率低，发育低电阻率气层，因此，对于马井－什邡地区测井评价的关键是建立低电阻率气层的测井识别方法技术。

一般认为，储层电阻率与围岩（泥岩）电阻率接近或不大于邻近水层电阻率的2倍就视为低电阻率油气层。马井－什邡地区蓬莱镇组泥岩电阻率一般小于10Ω·m，水层电阻率在4～9Ω·m之间，因此将电阻率小于15Ω·m的蓬莱镇组含气储层定义为低电阻率气层，尤其指电阻率在8～12Ω·m的储层。

1 低电阻率气层成因分析

根据相关文献成果［1－4］，结合该区具体特点，对马井－什邡地区低电阻率气层的成因进行了分类总结（见表1），马井－什邡地区低电阻率储层成因主要有以下8个方面影响。

表1 低电阻率储层成因分类

1.1 岩石粒度

马井－什邡地区蓬莱镇组砂岩以细粒结构为主，并广泛发育粉砂岩。黏土矿物及粉砂岩含量与粒度关系密切。通过压汞等实验证实，孔隙度与孔喉半径具较好的相关性；砂岩孔喉半径普遍小于0.5μm，对应细－微孔喉储层。通常，随着岩石粒度变细，黏土含量增加，孔喉变小，物性变差；毛细管排驱压力增大，气不易进入微孔隙中，从而导致含气储层电阻率降低。

1.2 束缚水含量高

通过岩心密闭取心分析研究，该区块含水饱和度为30%～70%，平均为44.68%，为典型的高含水饱和度储层。压汞分析砂岩孔喉半径普遍小于0.5μm，为细－微孔喉储层。通过毛细管压力实验分析，束缚水饱和度随泥质含量的增大而增大，并随地层的孔隙结构复杂程度而增加。因此，该区普遍发育的细粉砂岩储层中束缚水饱和度高。

1.3 砂泥岩薄互层

蓬莱镇组存在较多砂泥岩薄互层，在自然伽马曲线上表现为低幅度指状或者齿状，反映出砂岩中频繁夹有泥岩薄层或泥质条带，从而造成局部低电阻率。典型特征如MJ102井JP22储层（见图1），对1 370～1 382 m井段进行加砂压裂测试获得了1.732 4×104m3／d产能。

1.4 黏土类型对电阻率的影响

根据前人研究结果，泥质地层中蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石等活性黏土矿物成分具有岩石附加导电作用，其附加导电性随阳离子交换能力的大小而有所不同，它们之间的阳离子交换能力大小关系为蒙脱石＞伊利石＞绿泥石＞高岭石。

图1 MJ102井1 365～1 387 m井段测井曲线图

对于川西气田蓬莱镇组，根据X射线衍射检测的31块岩样分析结果显示，黏土的主要成分为伊利石和绿蒙混层，且地层水矿化度低，有利于阳离子交换。因此，该区黏土矿物的附加导电尽管可能导致储层电阻率降低，但影响程度很低，并非导致储层低电阻率的主要原因。

1.5 导电矿物的影响

根据薄片观测结果，蓬莱镇组砂岩中含少量的特殊矿物，一般氧化铁小于0.5%，云母小于5%（基本为1%），导电矿物如黄铁矿、黑云母尽管很少，但偶有出现，是该地区形成低电阻率储层的次要原因之一。如MJ22井井深1 438.35～1 438.46 m段岩心描述见黄铁矿晶体，颗粒大小为5 mm×25 mm。测井曲线显示为低电阻率，测井解释中充分考虑到导电矿物的影响，解释为低电阻率气层。

1.6 地层水矿化度对电阻率的影响

水样分析显示该地区地层水矿化度为16 482～48 660 mg／L，水型以CaCl2为主，含少量的Na2SO4、MgCl2，属于中等矿化度地层水，其变化范围不大，对储层电阻率有一定影响，但影响程度较低。因此，地层水矿化度高低不是该地区蓬莱镇组形成低电阻率气层的原因。

1.7 裂缝的影响

裂缝的发育可能导致储层电阻率降低，该区钻井蓬莱镇组偶有裂缝发育，如 MJ18井的1 942～1 500 m井段岩心取心，显示在井深1 494.2 m附近低角度裂缝发育，裂缝面平整，偶有泥质及有机质充填，测井曲线反映在岩心裂缝发育处双侧向电阻率曲线呈指状降低（见图2），说明裂缝的发育导致了电阻率降低。大量资料显示，该区蓬莱镇组裂缝不发育，主要为孔隙性储层，因而，由于裂缝造成的储层低电阻率的情况比较少见。

1.8 低构造位置的影响

马井－什邡地区位于新场背斜构造与马井低幅度背斜构造之间的向斜构造部位，构造位置较低，次生气藏中部分储层油气充满程度低，从而形成低电阻率气层或气水同层。

综上所述，马井－什邡地区蓬莱镇组发育低电阻率气层的主要影响因素是岩石粒度细、束缚水含量高、砂泥岩薄互层及低幅度构造，次要影响因素是黏土矿物的附加导电性、部分储层存在导电矿物和低角度裂缝。

2 低电阻率气层识别

2.1 基于沉积微相识别

低电阻率气层岩性一般为细砂岩、粉砂岩、泥质砂岩等岩性，砂岩颗粒细，泥质含量重，为弱水动力条件下沉积而成，沉积微相属于滨浅湖砂坝。自然伽马及双侧向曲线可以对该微相类型进行识别。自然伽马值较纯砂岩层偏高，通常大于65 API，电阻率值偏低；与上下泥岩围岩渐变接触。在沉积微相识别基础上开展低电阻率储层识别。

图2 MJ18井1 485～1 510 m井段测井曲线图

2.2 基于测井响应的含气响应特征识别

低电阻率气层的测井响应特征见表2，它与常规电阻率储层有一定差别，主要表现为自然伽马相对较高，电阻率较低，其他测井响应特征相近。

另外，最直观判别低电阻率气层的方法是利用中子孔隙度曲线的挖掘效应［5］。低电阻率储层识别的难点在于气水差异识别，而对于气水差异最敏感的曲线为侧向电阻率曲线和中子孔隙度曲线，电阻率曲线对于低电阻率储层的气水差异判别效果很差，或者说基本没有作用。而中子曲线受到天然气挖掘效应作用显著，与造成储层低电阻率的其他因素没有关系，因而，利用中子与声波时差曲线重叠的方式，可以非常直观识别低电阻率气层（见图3）。

表2 低电阻率气层与常规气层对比识别表

图3 MP15井典型低电阻率气层段曲线图

2.3 利用可动水饱和度识别

低电阻率气层主要与束缚水饱和度高关系密切，包括砂泥岩互层、粒度变细等因素都可以归结为束缚水饱和度较高的因素，而储层是否产水与可动水饱和度有关，低电阻率气层表现为高束缚水饱和度，束缚水饱和度与总饱和度接近，可动水极低。

判别低电阻率气层的关键是准确计算出总含水饱和度（Sw）与束缚水饱和度（Swi），其中总饱和度计算根据不同含水饱和度条件下的实验样品电阻率分析结果，计算出a、b、m、n饱和度参数值，利用阿尔奇公式计算得出总含水饱和度；而束缚水饱和度的计算依据压汞分析的岩心束缚水饱和度与自然伽马、电阻率等测井曲线信息建立回归关系得出。

在总含水饱和度与束缚水饱和度计算基础上计算出可动水饱和度，进而按照以下方法对储层含气性进行判别。

气层Sw≈Swi，Swd＝Sw－Swi≈0

气水同层Swd＝Sw－Swi＝0～10%

水层Swd＝Sw－Swi＞10%

为显示方便，通常利用Sw与Swi重叠的方式显示含有可动水的多少，当重叠的面积较大时，显示可动水含量高（见图4）。SF3井蓬莱镇组JP22砂体为较典型的水层，具有低自然伽马、低密度、相对低电阻率、高声波、高中子、双侧向／微球电阻率负差异、自然电位负异常特征。从可动水分析看，总饱和度远远大于束缚水饱和度，二者的重叠面积较大，反映出含可动水明显，经测试，产气0.101 2×104m3／d，产水3.0 m3／d。

图4 SF3井蓬莱镇组可动水分析法处理成果图（JP22）

当Sw与Swi重叠面积较小，或者二者基本重合，表明储层含可动水很低或者不含可动水。图5为SF10井蓬莱镇组JP61砂体，具有一定低电阻率特征，测井响应特征为相对较高自然伽马、低中子、较低密度、低电阻率、高声波、双侧向／微球电阻率差异不明显、自然电位呈一定负异常。从可动水分析看，该储层段基本不含可动水，以束缚水为主，经测试产气0.854 8×104m3／d。

3 低电阻率储层分布规律

图5 什邡10井蓬莱镇组可动水分析法处理成果图（JP61）

图6 JP31砂组低电阻率气层厚度等值线分布图

图7 JP31砂组沉积微相分布图

4 结 论

（1）川西马井－什邡地区蓬莱镇组普遍发育低电阻率气层，属于低构造背景条件下特殊的气藏类型。

（2）造成马井－什邡蓬莱镇组储层低电阻率的原因众多，主要影响因素是岩石粒度细、束缚水含量高、砂泥岩薄互层及低幅度构造，次要影响因素是黏土矿物的附加导电性、部分储层存在导电矿物和低角度裂缝。

（3）对于低电阻率气层的识别评价，在沉积微相分析基础上，开展测井响应特征研究，重点利用中子孔隙度挖掘效应以及可动水饱和度指标对气层进行判别。

（4）低电阻率储层分布受沉积微相控制，处于滨浅湖沙坝微相区。

［1］ 司马立强，吴丰，赖未蓉，等.广安地区须家河组低阻气层形成机理 ［J］.天然气工业，2007，27（6）：12－14.

［2］ 张海涛，任战利，时卓，等.苏里格气田东区低阻气层成因机理分析 ［J］.西北大学学报：自然科学版，2011，41（4）：663－668.

［3］ 傅涛，黄科，杨斌.川中充西地区须四段低阻气层测井识别研究 ［J］.内江科技，2011（12）：135－136.

［4］ 郭振华，赵彦超.大牛地气田致密砂岩气藏低阻气层成因分析 ［J］.石油天然气学报，2007（3）：246－249.

［5］ 陈必孝，徐炳高.川西洛带气田蓬莱镇组气藏储层含气性识别与气水差异分辨 ［J］.天然气工业，2002（4）：27－30.