刘彦成 罗宪波 蒋曙鸿 康 凯 何新荣 冉兆航 李云婷

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452； 2.中海油研究总院 北京 100028）

渤海X油田位于渤中凹陷北部石臼坨凸起的西南端，生产层位为新近系明化镇组和馆陶组，砂岩厚度达500 m。然而，在实际生产中发现电阻率较高的储层段射孔生产后含水率较高，含水上升速度较快。研究表明，储层岩石特征是影响电阻率高低的决定性因素［1-2］；储层岩石润湿性控制着流体在孔隙喉道中的分布，进而影响着储层岩石的导电特性［2-4］。笔者通过岩心分析资料系统地分析了渤海X油田高电阻率高含水储层特征，具体包括孔隙度、渗透率、岩石矿物成分、孔喉尺寸、孔喉分布、储层岩石的润湿性等。在此基础上，研究了润湿性对测井解释成果的影响，基于经典的Archie理论模型和油田矿场实践提出了一种测井解释的新方法，并成功应用于X油田上返补孔调整和Y油田储量复算中。

1 渤海X油田高阻高含水储层特征分析

1.1 储层岩石特征

通过测量孔隙度、渗透率及分析岩石样品的矿物成分，发现渤海X油田明化镇组储层岩石矿物成熟度低（表1、图1），胶结物粘土矿物的含量控制着储层的质量，孔隙度在18%～35%，算术平均值为30%；水平气测渗透率在120～4 500 mD，几何平均值为1 850 mD。

图2为X油田A井储层岩石铸体薄片示意图，可以看出：该井储层岩石分选性总体上较好，孔隙发育及连通性好，孔径一般为0.15～0.30 mm；局部发育粘土矿物，呈团块状、蜂窝状或填隙状；岩石颗粒为次棱—次圆状，个别为棱角状，彼此为点接触或呈游离状，疏散分布，个别石英见有次生加大现象。

表1 渤海X油田A井明化镇组储层岩石矿物成分Table 1 Reservoir rock mineral composition of Minghuazhen Formation of well A in X oilfield，Bohai sea

图1 渤海X油田A井明化镇组储层岩石矿物成分三角图Fig.1 Triangle diagram of reservoir rock mineral composition of Minghuazhen Formation of well A in X oilfield，Bohai sea

图2 渤海X油田A井储层岩石铸体薄片示意图（深度1 100 m）Fig.2 Thin section image of well A in X oilfield，Bohai sea（depth on 1 100 m）

图3为X油田A井储层岩石电镜扫描示意图，可以看出：岩样全貌胶结疏松，孔隙连通性好，粒间孔隙发育，岩样颗粒表面局部存在溶蚀；粘土矿物主要发育高岭石，呈鳞片状及蠕虫状结构，以分散质点式包裹于颗粒表面并充填于粒间孔隙处。

1.2 储层微观孔隙结构特征

大量研究表明，储层微观孔隙结构与驱油效率关系密切［5-10］。为了定量研究储层微观孔隙结构，进而认识储层孔喉网络对电测曲线的影响，采用定压力注入汞的方法获得了X油田明化镇组储层岩石毛管压力曲线（图4）以及进汞饱和度柱状图及渗透率贡献值累积曲线（图5）。从图4可以看出，该油田明化镇组储层的驱油效率受储层的润湿性影响较大，油润湿储层的驱油效率偏低，水润湿储层的驱油效率较高。从图5可以看出，该油田明化镇组储层岩石孔喉尺寸分布范围在0.025～40.000 μm，表现出高渗特征。

图3 渤海X油田A井储层岩石电镜扫描示意图（深度1 100 m）Fig.3 The scanning electron microscope image of well A in X oilfield，Bohai sea（depth on 1 100 m）

图4 渤海X油田A井压汞法毛管压力曲线Fig.4 Mercury injection capillary pressure curve of well A in X oilfield，Bohai sea

图5 渤海X油田A井进汞饱和度柱状图及渗透率贡献值累积曲线Fig.5 Mercury saturation histogram and accumulated permeability contribution curve of well A in X oilfield，Bohai sea

1.3 储层岩石润湿性特征

通过Amott方法获取渤海X油田储层岩石的润湿性，结果见表2。可以看出，该油田高电阻率储层在Amott方法测试的润湿性上表现为油润湿，而低电阻率储层表现为强水润湿，这表明润湿性控制着多孔介质内的流体分布。在油润湿的储层中，岩石颗粒被油膜包裹，水以分散状聚集于大孔隙中，阻碍了导电离子间的自由扩散，导电网络受阻，储层岩石电阻率测试结果偏高。当这部分油润湿的储层射孔投产后，大孔隙中的流体渗流阻力小，优先参与流动，导致该类储层投产初期含水率较高。相反，在强水润湿储层中，当油聚集在储层岩石之后，水相充填于小的孔隙喉道中形成连续的水膜附着于孔喉网络中，矿物离子可以在水相中自由扩散，导电网络发达，相同含油饱和度下储层岩石测试电阻率结果偏低，挖潜潜力容易被忽略。

表2 渤海X油田Amott润湿指数测试结果表Table 2 Test results of Amott wettability index in X oilfield，Bohai sea

2 Archie公式修正

2.1 Archie公式存在的问题

利用Archie公式［11-12］可以预测储层岩石的含水饱和度，进而计算储层岩石的含油饱和度，具体公式为

式（1）中：RT为岩石样品在不同含油饱和度下的电阻率，Ω·m；RO为100%含水时岩石样品电阻率，Ω·m；Sw为储层岩石的含水饱和度，f；n为储层岩石的饱和度指数，f。

然而，Archie公式没有考虑储层岩石的润湿性对饱和度指数n的影响。矿场实践中发现，对于水润湿和油润湿的储层，应用同一饱和度指数n值时会引起油水层的误判，无法准确地解释储层的含油性，具体表现为在水润湿储层中解释的含油饱和度偏低，而在油润湿储层中解释的含油饱和度偏高。图6为渤海X油田不同湿润性下储层岩石电阻率与含水饱和度关系图，可以看出相同含水饱和度下水润湿储层岩石的电阻率偏低，而油润湿储层岩石的电阻率偏高，这给该油田测井下限值的确定带来一定的难度。因此，有必要对Archie公式进行修正，考虑储层岩石润湿性对测井解释结果的影响。

图6 渤海X油田不同润湿性下电阻率与含水饱和度关系Fig.6 Diagram of resistivity vs.water saturation under different wettability in X oilfield，Bohai sea

2.2 Archie公式润湿性修正

基于渤海X油田16块岩心室内实验评价结果，建立了该油田储层岩石润湿指数Iw与饱和度指数n的关系曲线（图7）。从图7可以看出，该油田储层岩石润湿指数Iw与饱和度指数n在半自然对数坐标中满足很好的线性关系，即

利用公式（2）可以准确预测Archie公式中的饱和度指数n值：水润湿时，润湿指数Iw值变化范围从0.1到1，饱和度指数n值变化范围从2.71到0.85，变化幅度相对较大，对测井解释结果有一定的影响；中性润湿时，润湿指数Iw值变化范围从-0.1到0.1，饱和度指数n值变化范围从3.51到2.71，变化幅度最小，对测井解释结果影响较小；油润湿时，润湿指数Iw值变化范围从-0.1到-1，饱和度指数n值变化范围从3.51到11.23，变化幅度最大，对测井解释结果产生较大的影响。

图7 渤海X油田储层岩石饱和度指数与润湿指数关系Fig.7 Diagram of saturation index vs.wettability index in X oilfield，Bohai sea

基于图7中岩心实验数据的分析结果，将Archie公式修正为

3 实例应用

渤海X油田X-1井于2005年10月投产，钻遇明化镇组砂岩储层，分析认为该层段与取心层段馆陶组的电测“四性”接近，该层段的含油性解释可以借用馆陶组岩心获得的饱和度指数值（n=1.8），代入Archie公式计算储层的含油饱和度，初期解释射孔层位的含水饱和度在15%～30%。利用退汞效率计算的束缚水饱和度在10%～20%，表明该井射孔段的自由水饱和度在5%～10%。然而，射孔后该井含水快速上升到70%，平均产油量不到10 m3／d，生产效果较差，表明Archie公式中饱和度指数n的取值没有真实地反映地层电阻率与含水饱和度的关系。

后期调整中，通过分析周边井相同层位（明化镇组）的矿场取心资料，利用Amott方法分析岩心的润湿性为偏油润湿，将润湿指数Iw代入式（3）中求取修正后的饱和度指数n值，结果表明明化镇组射孔段n=4.5，并且发现测井解释电阻率低于15Ω·m时计算含水饱和度为55%，远高于n=1.8时获取的含水饱和度，因此重新解释为含水油层，与初期含水上升速度快、生产效果不理想较为吻合。后期下返馆陶组（n=1.8），射孔层位计算的含水饱和度在25%～28%，与补孔后生产初期含水只有10%的油藏动态较为吻合（图8）。

此外，利用该方法对渤海Y油田老井复查，对A16W水源井的低阻油层补孔后实现日增油100 m3（图9），含水率不到20%。后期结合岩心分析和实际补孔动态资料，在该油田采用“定性与定量相结合”的研究思路来获取储层岩石的润湿指数，即对已经取心测试的层位利用测试获取的润湿指数，对没有取心测试的层位利用类比原则确定储层岩石的润湿指数，最终将各个层位的润湿指数代入式（3）中，重新复查老井测井解释结果，取得了较好的实践效果。复算结果表明，Y油田具有低阻潜力，新增低阻石油地质储量近410万m3，测井下限也从6Ω·m下降到4Ω·m。

图9 渤海Y油田Y-A16W井补孔后生产动态曲线Fig.9 Dynamic production curve after reperforation of well Y-A16W in Y oilfield，Bohai sea

综上所述，本文提出的新的测井解释方法适用于油田后续调整和储量复算，对渤海相似油田的开发具有一定的参考意义。

4 结论与建议

1）通过建立润湿指数Iw与饱和度指数n的关系修正了经典的Archie公式，修正后的Archie公式能够准确预测储层的含油性。该方法已应用于X油田上返补孔和油田储量复算中，取得了较好的实践效果，表明该方法适用于油田后续调整中测井资料再评价与解释。

2）本文新方法中所用到的润湿指数来源于矿场取心资料，测试成本较高，在实际推广应用中存在一定的不足。为此，建议采用“定性与定量相结合”的研究思路来确定解释层位的润湿指数，结合物源、成藏规律、录井、岩心、相渗曲线以及储层岩性来综合类比目的层位与已测试层位的润湿指数。

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