引言

低阻油气层是指与水层电阻率差异小、含烃特征不明显的油气层，随着低幅度构造油气藏和岩性油气藏的广泛勘探，低阻油气层逐渐成为中国各大油田每年增储上产的主力^[1-4]。在南海海域近30年的勘探历程中，已在北部湾盆地涠西南凹陷新近系发现低幅构造背景低阻油气藏^[5]，在珠江口盆地文昌A凹陷和莺歌海盆地乐东区的新近系、古近系发现粉—细砂岩低阻油气藏^{[6, 7]}，近期北部湾盆地乌石凹陷新发现一套低阻油藏，与已发现的前述油气藏低阻成因机理有所不同，针对该区展开低阻油层成因机理研究对乌石凹陷后续开发具有重要指导意义。

乌石凹陷是南海西北海域北部湾盆地南部拗陷东部的一个次级构造单元，是新生代形成的具有“南断北超”结构特征的箕状凹陷，其东南依流沙凸起，北邻企西隆起，西部及西南部以流沙凸起与海头北凹陷和迈陈凹陷相隔(图 1)。乌石凹陷东区古近系始新统流沙港组是在古新统长流组半地堑基础上的继承性沉积，处在湖盆扩张阶段，沉降量大于沉积物供给量，其中流沙港组三段处在湖盆快速张裂初期，水体较浅，以滨浅湖相沉积为主，在凹陷边界处发育粗粒的冲积扇和扇三角洲沉积体系^[8-12]。

乌石X油田位于乌石凹陷东区构造反转隆起带，为一个被断裂复杂化的断块构造，流沙港组为其主要含油气层段，其中，流三段(L3段)发育一套砂砾岩储层，高、低阻油层并存，流体性质识别困难。本文从低阻油层形成机理着手，通过铸体薄片、扫描电镜、核磁和压汞等资料分析，排除泥浆侵入、导电矿物、地层水矿化度对电阻率的影响，确定微观孔隙结构复杂导致的高束缚水饱和度是区域低阻油层形成的根本原因，为乌石凹陷同类成因的低阻油层的流体性质识别与储层评价奠定良好基础。

1 储层岩石学与物性特征

研究区古近系始新统流沙港L3段发育北东向物源的扇三角洲前缘沉积储层，储集岩岩性复杂，砂岩粒度较粗，以砂砾岩和含砾砂岩为主(图 2)，矿物组成以多晶石英为主，次为单晶石英和钾长石，砂岩分选中—差为主，磨圆度为次棱—次圆状，表现为颗粒支撑的点—线状接触，孔隙式—压嵌式胶结为主，结构成熟度较低。

区域上高阻、低阻油层并存，高阻区孔隙度主要分布在7.3%$\sim$19.9%，平均为16.5%，渗透率分布在0.10$\sim$1 491.00 mD，平均为175.60 mD，物性整体呈中孔中渗特征；低阻区孔隙度主要分布在3.5%$\sim$21.8%，平均为16.4%，渗透率分布在0.02$\sim$264.50 mD，平均为13.90 mD，物性整体呈中孔低—特低渗的特征(图 3)。

2 电阻率特征

统计测试与测压取样证实的油、水层电阻率，发现研究区发育高阻油层，电阻率大于10.0 $\Omega$$\cdot$m，电阻率增大系数大于3，同时也发育低阻油层，其电阻率主体分布在4.0$\sim$8.0 $\Omega$$\cdot$m(图 4)，水层电阻率略偏低，主要分布在3.0$\sim$6.0 $\Omega$$\cdot$m，电阻率增大系数一般在1.5$\sim$2.5，油层与水层电阻率差异较小(图 5)，存在交叉现象，高阻、低阻油层共存，给测井解释油水层带来了很大困难，因此，研究油层电阻率差异的成因机理就显得至关重要。

3 电阻率偏低成因分析

导致油层电阻率偏低的因素包括工程、构造和地质成因^[13-17]，工程成因包括泥浆侵入和测量仪器分辨率，构造成因主要是指构造幅度对油气成藏动力的影响^[18]，地质成因包括黏土矿物阳离子附加导电性、导电矿物、地层水矿化度、束缚水饱和度等。本文主要从泥浆侵入、黏土矿物含量及种类、导电矿物、地层水矿化度和束缚水含量5个方面，分析研究区L3段电阻率偏低的影响因素。

3.1 泥浆侵入

研究区所有探井电阻率测量均采用中海油服EWR-DGR-ALD-CTN随钻测井系列，地层暴露时间较短，随钻与电缆电阻率差异值统计发现两者差异较小，平均小于0.5 $\Omega$$\cdot$m，泥浆侵入对油层电阻率影响较小。

3.2 黏土矿物阳离子交换能力

3口井16个岩芯、11口井137个岩屑样品全岩分析结果表明，研究区黏土矿物含量平均为6.6%(表 1)，黏土矿物含量较低，且以阳离子附加导电能力较弱的伊利石为主，平均含量为43.6%(表 2)，电阻率随黏土矿物含量增加的变化规律不明显(图 6)，黏土矿物的阳离子附加导电不是影响研究区储层电阻率的主要因素。

3.3 导电矿物

统计10口井132个样品铸体薄片导电矿物含量，发现微含菱铁矿样品16个，微含黄铁矿样品10个，整体上导电矿物发育较少，对研究区储层电阻率影响较小。

3.4 地层水矿化度

研究区水分析资料均不同程度地存在水样不纯的问题，矿化度分析结果误差较大，选取9口井纯水层，利用阿尔奇公式反算纯水层地层水矿化度，发现流三段纯水层矿化度分布在7 000$\sim$8 000 mg/L，矿化度较淡，不会导致储层电阻率偏低。

3.5 束缚水饱和度

束缚水是指一定生产压差下储层孔隙中不可流动的水，可分为岩石颗粒表面被吸附的薄膜滞水和毛细管孔隙中的毛管滞水，束缚水体积的增加丰富储层导电网络，必然会使储集层导电能力提高。

对5口井16个岩芯核磁实验样品、40个毛管压力实验样品实验数据进行分析发现，高阻区油层束缚水饱和度小于42%，低阻区油层束缚水饱和度分布在45% $\sim$75%(图 7)，同时束缚水饱和度与电阻率交会图显示(如图 8)，当束缚水饱和度在20%$\sim$50%时，随着束缚水饱和度升高，电阻率呈明显降低趋势，束缚水含量对储层电阻率影响较大，当束缚水饱和度大于50%，束缚水含量对储层电阻率影响较小，表明束缚水饱和度是控制研究区发育高阻油层或低阻油层的主要影响因素。

4 高束缚水饱和度微观成因分析

束缚水饱和度高低的主要影响因素包括岩性与泥质含量、孔隙结构、成藏动力。南海北部珠江口盆地琼海凸起，南海西北部莺歌海乐东区新近系、古近系发现的低阻油气藏，岩性细，以泥质粉砂岩、粉—细砂岩为主，粒度中值平均约0.05 mm，泥质含量平均约20%，束缚水饱和度大于50%，属于岩石颗粒表面吸附大量薄膜滞水导致的高束缚水饱和度低阻储层，北部湾盆地涠西南凹陷新近系发现的低阻油藏，构造闭合幅度在31.3$\sim$34.5 m，成藏动力较弱，油水分异差，含油饱和度较低，电阻率偏低，属于低幅低阻油藏。乌石X油田低阻油层岩性以砂砾岩、含砾砂岩为主，粒度中值平均约1.10 mm，泥质含量平均约6.6%，岩石颗粒表面薄膜水含量较少，此外研究区断块构造的闭合幅度均大于100.0 m，属于高幅构造，成藏动力充足，排除岩性与成藏动力对研究区高束缚水饱和度的影响，针对砂砾岩微观孔隙结构展开精细评价，分析孔隙结构与束缚水和饱和度的关系^[19-26]。

4.1 储集空间类型

10口井132个铸体薄片观察表明，研究区L3段孔隙类型多样，尺寸相差悬殊，孔径分布不均。其中，高阻区以原生粒间孔为主(图 9a)，为孔径分布在5.0$\sim$100 μm的小孔，占总孔隙体积的60%以上，其次为长石溶孔、铸模孔等次生溶蚀孔隙，孔隙整体连通性较好；低阻区发育粒间孔、铸模孔、粒间溶孔等多种孔隙类型，整体属于原生、次生混合孔隙组合类型，其中，长石强烈溶蚀形成铸模孔(图9b)，为孔径分布在128.1$\sim$ 285.7 μm的中孔，占总孔隙体积的30%$\sim$55%，原生粒间孔占总孔隙体积的20%$\sim$60%，为小于100.0 μm的小孔，此外，长石粒内溶孔、杂基溶孔、高岭石微晶溶孔等发育，约占总孔隙体积的20%，次生溶孔孔径较大，但连通性较差，对储层渗流性能意义不大。

4.2 喉道特征

高阻区储层发育缩颈型喉道(图 9c)，颗粒间的接触关系以线—点、点—线接触为主，埋深中等(约2 600 m)，压实作用中等，分选较好，陆源杂基和黏土矿物含量相对较少，孔喉组合整体以小孔—细喉型为主，微喉(< 1.0 μm)比例小于40%(如图 10)，孔隙连通性相对较好。低阻区储层发育片状、弯片状喉道，近物源低阻区埋深较浅，压实作用较弱(约2 300 m)，颗粒间的接触关系以点接触为主，离物源较近，杂基含量较多，堵塞喉道(图 9d)，较远物源低阻区，分选相对较好，杂基含量较少，但由于埋深较深(约3 000 m)，压实作用较强，颗粒间的接触关系以线接触、凹凸接触为主(图 9e)，低阻区储层孔喉组合整体以中孔—微喉型为主(图 9f)，微喉(< 1.0 μm)比例大于50%(如图 10)，孔隙连通性较差。

4.3 孔隙结构特征

5口井22个压汞样品、16个核磁样品分析表明，高阻区压汞曲线呈粗歪度单平台型(如图 11a)，排驱压力较低，平均为0.06 MPa，孔喉半径较大，以细喉为主，主要分布在2.0$\sim$20.0 μm(图 11c)，孔喉半径平均为4.4 μm，核磁$T_2$谱呈偏右宽峰或双峰型特征(图 11e)，显示储层具有喉道较粗、分选较好的特征；低阻区储层孔隙结构明显较高阻区偏差，压汞曲线呈偏细歪度双平台型(图 11b)，排驱压力较低，平均为0.38 MPa，孔喉半径较小，以微喉为主，主要分布在0.5$\sim$3.0 μm(图 11d)，孔喉半径平均为0.7 μm，核磁$T_2$谱呈偏左宽峰或多峰特征(图 11f)，显示储层具有喉道较细、分选较差的特征。

4.4 孔隙结构对束缚水的影响

选取6口井21个同时包含铸体薄片和毛管压力实验设计的岩芯样品，统计不同孔隙类型的束缚水饱和度，发现粒间孔为主的样品束缚水饱和度分布在15%$\sim$ 45%，铸模孔为主的样品束缚水饱和度分布在45%$\sim$75%(如图 12)，表明次生铸模孔发育程度与束缚水饱和度高低具有高度一致性。

分析5口井22个压汞样品束缚水饱和度与孔隙结构的定量关系，发现随着束缚水饱和度的增加孔喉半径平均值呈明显降低的趋势(如图 13)，表明研究区束缚水主要为毛细管孔隙中的毛管滞水，储层发育片状、弯片状微喉是其高束缚水饱和度的主要成因。

综上所述，研究区低阻油层的原生、次生孔混合孔隙—片状、弯片状微喉孔喉组合是其高束缚水饱和度的根本原因。

5 结论

(1) L3段高阻、低阻油层并存，通过低阻油层成因机理分析，发现泥浆侵入、导电矿物、地层水矿化度等对电阻率影响较小，同时高阻、低阻区束缚水含量差异较大，分界明显，且电阻率与束缚水饱和度呈负相关关系明显，高束缚水是油层电阻率偏低的主要影响因素。

(2) L3段低阻油层孔隙类型多样，以原生粒间孔与次生铸模孔为主，喉道狭窄，以片状、弯片状喉道为主，储层整体上孔隙发育较好，连通性较差。

(3) L3段低阻油层孔喉组合为原、次生混合孔—片状、弯片状微喉，孔隙结构较差，铸模孔越发育、喉道尺寸越窄，储层束缚水饱和度越高，复杂微观孔隙结构是储层高束缚水饱和度的根本原因。