历年来，中国测井学者对低阻油层的定义是不统一的。有的将同一油水系统内油层与纯水层的电阻率比值大小考虑，有的从油层电阻率的绝对值大小考虑，还有的从低阻油层形成的内外影响因素加以考虑等等^[1-4]。以曾文冲、欧阳健为代表的学者对中国渤海湾、塔里木，鄂尔多斯等多个盆地的低阻砂岩油气藏成因机理进行了大量研究。这些重要成果主要针对低阻油层微观机理的认识，认为高束缚水是引起储层低阻的原因^[5-6]。也有学者从宏观的角度分析，认为低幅度构造是形成低阻油层的主要原因^[7-9]。这些成果无一例外都是针对砂岩油气藏低阻成因的分析，鲜见有关碳酸盐岩油气藏低阻成因的研究报道。

中东叙利亚A 油田是世界罕见的低阻碳酸盐岩油藏，储层特征与国内外常见的上千、万欧姆米电阻率的高阻碳酸盐岩油藏有很大区别，储层电阻率仅有0.50∼5.00 Ω·m，油层电阻率甚至在3.00 Ω·m以下，与水层电阻率相近，给测井油水识别带来了很大的困难。

笔者以A 油田J 组为研究对象，宏观和微观研究相结合。从宏观地质背景出发，分析构造和沉积因素对形成低阻碳酸盐岩油层的控制作用；利用多项岩石物理实验资料解释低阻油层的本质，从孔隙结构、束缚水饱和度、地层水矿化度、黏土矿物等多方面分析油层低阻成因机理。

1 储层基本特征

叙利亚A 油田是位于西阿拉伯盆地Sinjar 隆起西部倾末端的一个裂缝性碳酸盐岩油藏。研究区构造演化经历了3 个阶段：晚白垩世到古新世末的抬升剥蚀期，始新世早期到渐新世末期的拗陷阶段，中新世早期到现今的盆地反转期。主力目的层J 组沉积时，A 油田处于碳酸盐岩缓坡环境，整个沉积时期水体相对较深，并受到南北挤压构造运动，发生褶皱变形，储层裂缝十分发育。J 组的岩性以粒泥灰岩、泥灰岩为主，上部见泥粒灰岩。储集空间主要为生物体腔孔、晶间孔和裂缝，但原生孔隙只有通过微裂缝沟通，才能成为有效的孔隙类型。统计研究区1 245 个岩芯物性数据，孔隙度平均24.6%，平均渗透率小于1.00 mD，为中高孔-特低渗型储层。

J 组储层电阻率普遍小于5.00 Ω·m，一般在1.00∼3.00 Ω·m。A-360 井1 424.2∼1 434.9 m 段电阻率平均1.63 Ω·m，试油日产油367.0 bbl（1 bbl=159 L），含水2.7%，是典型的低阻油层（图 1）；A-391井在1 231.6∼1 243.7 m 段电阻率平均1.98 Ω·m，试油日产油1.6 bbl，含水98.9%，是典型的水层（图 2），可见该地区油层、水层的电阻率绝对值极为相近。为了正确评价油藏，突破制约测井流体解释精度的瓶颈，须弄清A 油田油层低电阻率成因。

2 碳酸盐岩低阻油层成因机理分析

研究发现，A 油田碳酸盐岩低阻油层的形成是宏观地质背景和微观岩石物理特征共同作用的结果。低幅度构造、弱水动力沉积是形成低阻油层的地质背景；高束缚水饱和度、高地层水矿化度、黏土附加导电作用以及导电矿物是形成低阻油层的内因。

2.1 低幅度构造对低阻油层的影响

A 油田是受构造控制的裂缝性油藏，构造运动不仅控制了地层、断层的展布及发育规律，而且对油气的运移、聚集具有重要的影响。储层在油气充注过程中，由于构造幅度低，油水分异作用差，有效驱替力小，仅有小部分储层空间被油气充填，地层水仍然占据了大量的孔隙，导致储层的油气饱和度远远小于含水饱和度，在电阻率测井上表现为绝对值较低。

按照毛管压力理论与油气成藏理论^[10]，在油水界面会产生附加的压力差p_c，即毛细管压力，成藏过程就是驱替力克服毛细管压力的过程。当油占据储集空间中可进入的最大孔隙，则

${{p}_{p}}={{p}_{c}}=\Delta \rho \times g\times H=\frac{2\sigma \cos \theta }{r}$

(1)

式中：p_p—驱替力，MPa；

p_c—毛管压力，MPa；

H—油柱高度，m；

Δρ—油水密度差，g/cm³；

g—重力加速度，g=9.8 m/s²；

σ—界面张力，MPa；

θ—润湿接触角，（°）

r—孔隙喉道半径，μm。

从公式（1）可以推算，毛管压力p_c 与界面张力σ、润湿接触角θ 以及孔隙喉道半径r 密切相关。当界面张力和润湿接触角相同时，孔隙喉道半径越大则毛管压力值越小，油气充注孔隙需要的驱替力p_p也越小^[11]。因此，根据油气运移的特点，油气总是先向孔隙半径大、毛管阻力小的大孔道储层运移，而岩石中相对细小的孔道则由于驱动力与毛管阻力不匹配，油气很难将地层水驱替，地层水依旧占据大量的孔隙空间，成为束缚水，从而导致低幅度油藏的含油丰度比较低。储层中的高束缚水降低了储层电阻率，形成低阻油层。

因此，含油饱和度低是这类低阻油层形成的岩石物理原因之一，而其背后的地质成因则是油藏构造幅度低。试油证明这类油藏在构造相对高部位仍有较高的含水量，油层电阻率绝对值甚至低于1.00 Ω·m，与围岩和临近水层的电阻率非常接近。

2.2 弱水动力沉积对低阻油层的影响

储层电阻率是骨架电阻率和流体电阻率的总和，沉积水动力条件影响了储层电阻率高低。在碳酸盐岩沉积环境中，强水动力条件下沉积的储层骨架电阻率高，弱水动力条件下沉积的储层骨架电阻率相对低；当储层的孔渗结构简单时，流体电阻率基本为单一流体的电阻率，当孔渗结构复杂时，流体电阻率为复合流体电阻率，束缚水大量存在，造成储层电阻率值较低。

区域资料研究表明，A 油田从晚白垩世到古近纪经历了开阔陆棚到局限台地沉积，以缓坡相为主（图 3），整体处于一个深水环境。在弱水动力沉积条件下，沉积的岩性以粒泥灰岩、泥灰岩为主，不仅岩石颗粒细微，且水动力的微弱变化，引起灰岩和泥质的百分含量互为高低，甚至出现灰、泥薄互层沉积，岩性结构与孔渗结构十分复杂，束缚水饱和度高，储层电阻率普遍在5.0 Ω·m 以下。

临区B 油田沉积环境为台地边缘（图 4），主要发育滩相和滩间相，位于正常浪基面以上，强水动力的环境形成高能量的颗粒灰岩滩，主要岩性颗粒灰岩的填隙物少，岩性结构和孔隙结构相对简单，含油饱和度普遍高，测量储层电阻率普遍在50.0 Ω·m 以上。

2.3 高束缚水饱和度对低阻油层的影响

A 油田低幅度构造和弱水动力特征决定了J 组储层是一个低含油饱和度油藏，储集空间被大量的束缚水占据。为了确定低阻油层束缚水饱和度的大小，在J 组做了大量的核磁共振及压汞分析实验研究。以A-1P 和A-2P 井实验分析数据为例，当T2 截止值取46 ms 时，10 个核磁共振实验测试得到束缚水饱和度最小63.53%，最大89.72%，平均73.68%。对同样的样品做了压汞实验，测得束缚水饱和度最小51.63%，最大78.50%，平均62.73%。两个实验得出的束缚水饱和度值虽然有小的差异，但是均表明J 组油层具有很高的束缚水饱和度，平均达到60.00% 以上（表 1）。

分析造成J 组储层高束缚水饱和度的原因，主要有以下两个：

（1）岩石颗粒微细，水膜厚度大。储层岩性主要是粒泥灰岩、泥灰岩，扫描电镜下可以看到岩石颗粒主要由极为微细的颗石藻、有孔虫等钙质超微化石组成（图 5），这些超微化石存在众多的晶间孔及原生体腔孔，且比表面积大，大量的地层水被其吸附，造成地层束缚水饱和度高。此外，水膜厚度大小与束缚水饱和度高低有重要关系，水膜均匀分布在岩石颗粒表面，厚度越大，束缚水饱和度越高。国内普通砂岩油气层的水膜厚度普遍在0.030∼0.050 μm，而J 组水膜厚度实验表明该地区油层平均水膜厚度达到0.136 μm，造成了研究区碳酸盐岩油层束缚水饱和度远远高于普通砂岩油气层。

（2）孔隙结构复杂，孔喉半径细小。J 组为弱水动力条件沉积，储层岩石颗粒非常细微，且存在一定量的黏土矿物，形成了复杂的孔隙结构。55 块压汞数据分析孔喉半径分布在0.050∼0.400 μm（图 6），峰值小于0.100 μm，整体偏小，且具有微孔和小孔两种孔隙，以微孔为主。微孔的大量存在，使得油气在驱替地层水过程中的毛管阻力增大，毛管中的地层水很难被驱替干净，大量遗留在微小孔喉中，造成储层束缚水饱和度非常高^[12]。

束缚水的聚集可以较好地改善储层的导电性以降低其电阻率，容易形成低阻油层。在高束缚水饱和度情况下，四通八达的导电网络可导致储层电阻率大幅度降低，减小油层与水层的电性差异而形成低阻油气层^[13]。

A-2P-13、B-3P-3 的岩芯孔隙度分别为30.64% 和27.25%，但实测的深侧向电阻率分别为1.85 Ω·m 和81.10 Ω·m，数值大小差别很大。图 7 是A 油田J 组油层的岩芯样品A-2P-13 的压汞曲线图，图 8 是临近B 油田相同层位油层的岩芯样品B-3P-3 的压汞曲线图。

从压汞曲线来看，A-2P-13 岩芯孔喉半径小，峰值为0.073 5 μm，孔隙结构较差；而B-3P-3 储层的岩芯孔吼半径大，峰值不明显，主体大于0.735 0 μm，与A-2P-13 岩芯孔吼半径有数量级的差别。通过压汞数据分析，A-2P-13 和B-3P-3号岩芯对应的束缚水饱和度分别为62.24% 和20.97%。A-2P-13 号对应的储层表现为高束缚水饱和度的低阻油层，B-3P-3 号对应的储层表现为低束缚水饱和度的高阻油层。束缚水饱和度高低对储层电阻率的影响是显而易见的（表 2）。

2.4 高矿化度地层水对低阻油层的影响

储层流体导电能力大小主要取决于孔隙中的束缚水饱和度和地层水矿化度。地层水中存在大量游离的离子，在束缚水饱和度相同的情况下，地层水矿化度越高，离子浓度越大，其导电性越好。高矿化度地层水形成高导电网络，在相同地质条件下，使得油水层的电阻率界限变得模糊，含油层的电阻率大幅降低，形成低阻油层^[14-15]。

地层水分析资料表明，J 组地层水为CaCl2 型，水密度为1.108 g/cm³，pH 值在6∼7，平均总矿化度值超过150 000 mg/L，属于高矿化度型地层水（表 3）。地层水矿化度和地层电阻率呈明显的负相关关系，当地层水矿化度增大到200 000 mg/L 时，电阻率已经急剧降低到1.00 Ω·m 以下（图 9）。可见高矿化度地层水是导致油层电阻率降低的重要原因之一。

2.5 黏土矿物对低阻油层的影响

弱水动力条件下沉积的储层都会存在一定量的黏土。通常黏土矿物的类型、分布状态、填隙物含量以及黏土的阳离子交换能力都能影响储层的电阻率测量值。从阳离子交换能力来看，高岭石、绿泥石、伊利石、蒙脱石依次增大^[16]。因此，当黏土中含有较高含量的蒙脱石和伊利石矿物时，会产生较大的阳离子交换容量，即黏土附加导电性增强。

A 油田油藏为低能深水环境下的缓坡相沉积，黏土矿物对储层电阻率的影响不能忽视。分析J组储层的扫描电镜和X-衍射资料，黏土类型有伊蒙混层、伊利石、高岭石和绿泥石，其中伊蒙混层和伊利石平均含量均达到30% 以上（图 10），可以判断地层的附加导电能力较强，易形成低阻油层。此外，黏土矿物颗粒对水分子的吸附作用也能影响地层束缚水饱和度的大小，特别是伊蒙混层容易形成微孔隙，其间能吸附大量的地层水而形成束缚水^[17]，导致束缚水饱和度增高（图 11）。高含量的束缚水在油层中形成导电网络，使得油层电阻率降低。

2.6 导电矿物对低阻油层的影响

当储层的矿物组分中包含较多黄铁矿，并且以结核状、团块状等形式分布时，它对地层导电能力的提高作用不容忽视的^[18-19]。岩芯矿物组分资料表明，J 地层中的黄铁矿主要以分散状分布，少数以结核状分布，但其总含量不超过矿物组分总含量的1%，对侧向测井的影响并不明显。因此研究区导电矿物对电阻率的影响有限。

3 结论

（1）低幅度构造和弱水动力沉积在宏观上决定了J 组碳酸盐岩低阻油层的分布形势，是形成低阻油层的地质背景。

（2）J 组油层的平均含水饱和度高达60% 以上，地层水平均总矿化度值超过150 000 mg/L，高束缚水饱和度和高矿化度地层水是导致碳酸盐岩油层电阻率低的直接原因。

（3）黏土矿物良好的附加导电作用改善了J 组碳酸盐岩油层的导电能力；导电矿物由于含量较低，对油层电阻率的影响可以忽略不计。