郝 騫 李進(jìn)步 王繼平 王 龍 張志剛

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心 2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室)

0 引言

蘇147水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北部(圖1)，面積約600km2，是長(zhǎng)慶油田分公司加快蘇里格氣田開(kāi)發(fā)步伐、提高開(kāi)發(fā)效率的重點(diǎn)建設(shè)區(qū)塊。區(qū)內(nèi)發(fā)育二疊系石盒子組盒8下段大型緩坡辮狀河三角洲巖性圈閉氣藏，該氣藏具有生烴強(qiáng)度大、天然氣儲(chǔ)量豐富、有效儲(chǔ)層分布隱蔽性極強(qiáng)等特點(diǎn)。在整體低孔、低滲、低豐度、儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)的地質(zhì)條件下，精細(xì)描述水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)盒8下段微幅構(gòu)造、沉積微相和儲(chǔ)層物性特征，明確適宜部署水平井整體開(kāi)發(fā)的有利區(qū)帶，這對(duì)于加深氣藏認(rèn)識(shí)、實(shí)現(xiàn)氣田快速上產(chǎn)和長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)具有重要的意義。

1 微幅構(gòu)造精細(xì)刻畫(huà)

1.1 構(gòu)造總體特征

在西傾單斜背景上發(fā)育多排鼻狀構(gòu)造，鼻隆—鼻凹呈東—西向分布，鼻隆幅度約10～20m，鼻寬約2～3km，構(gòu)造坡降為每百米1～3m，局部地區(qū)受到小斷層影響而使微幅構(gòu)造產(chǎn)生變化。

1.2 微幅構(gòu)造組合樣式

通過(guò)統(tǒng)計(jì)大量開(kāi)發(fā)井實(shí)鉆數(shù)據(jù)，認(rèn)為盒8下段發(fā)育4種鼻狀微幅構(gòu)造組合樣式(圖2)：圖2a表現(xiàn)為樞紐發(fā)散，在鼻隆上發(fā)育次級(jí)鼻狀構(gòu)造；圖2b表現(xiàn)為樞紐收斂，鼻隆消失，鼻凹部位發(fā)育小型盆狀構(gòu)造；圖2c構(gòu)造起伏大，表明層間發(fā)育小斷層；圖2d顯示鼻狀構(gòu)造樞紐分叉，派生出新一組鼻狀構(gòu)造。

圖1 研究區(qū)位置示意圖

圖2 微幅構(gòu)造組合樣式

天然氣富集區(qū)與微幅構(gòu)造密切相關(guān)，準(zhǔn)確刻畫(huà)微幅構(gòu)造的起伏程度及分布樣式，對(duì)水平井部署、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水平段靶點(diǎn)深度及水平段地質(zhì)導(dǎo)向都具有重要的指導(dǎo)作用。局部微幅構(gòu)造起伏較大可能為小斷層錯(cuò)動(dòng)所致，若部署井位，將會(huì)給鉆探工程實(shí)施和水平井地質(zhì)導(dǎo)向帶來(lái)極大困難，因此鼻狀微幅構(gòu)造平緩的區(qū)域是水平井部署的有利部位。

2 沉積微相精細(xì)識(shí)別及砂體展布特征分析

盒8下段發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，在三角洲平原中劃分出主河道、次河道、堤岸和河漫4種沉積亞相。通過(guò)統(tǒng)計(jì)大量開(kāi)發(fā)井砂厚數(shù)據(jù)，精細(xì)描述測(cè)井相及細(xì)致觀察巖心沉積特征，識(shí)別出河床滯留沉積、心灘、河道充填、次河道充填、河道邊緣、廢棄河道、天然堤、決口扇、河漫洼地、河漫灘、河漫沼澤等沉積微相，其中辮狀河心灘(圖3)是最有利沉積微相。

2.1 沉積微相精細(xì)識(shí)別

(1)沉積學(xué)標(biāo)志

?顏色

錄井巖屑及巖心觀察表明，盒8下段砂巖以淺灰(白、綠)色為主，泥巖多見(jiàn)雜色、灰綠色、褐色及棕色。雜色泥巖常與灰綠色泥巖互層，反映沉積時(shí)期水位變化頻繁，推測(cè)沉積物暴露，為干旱氣候三角洲平原沉積環(huán)境。

?巖石類型及結(jié)構(gòu)

巖石薄片分析表明，盒8下段砂巖以巖屑石英砂巖(含量>51%)和石英砂巖(含量25%～32%)為主，分選性、磨圓度中等，細(xì)礫巖成分主要為石英巖、燧石及變質(zhì)巖，并含大量同生泥礫，說(shuō)明盒8下段為近源陸上快速堆積沉積物。

?粒度特征

粒度分析表明，盒8下段砂巖以粗砂和中砂為主，粒度累計(jì)曲線以兩段式為主，跳躍搬運(yùn)為主要階段，三段式(滾動(dòng)、跳躍和懸浮段)僅在個(gè)別樣品中可見(jiàn)。這兩種粒度概率曲線較多存在于河流相和三角洲相河道砂中。

圖3 辮狀河心灘沉積特征綜合圖(SX97-76井)

(2)古生物標(biāo)志

盒8下段動(dòng)物化石罕見(jiàn)，砂泥巖中常見(jiàn)豐富的炭化植物莖干、植物葉片及其印模。此外，孢粉包括石松綱、真蕨綱和種子蕨綱等半濕地和旱地植物化石。植物碎片局部富集可形成煤線，甚至形成薄煤層，而煤層在盒8下段不發(fā)育。

(3)測(cè)井相標(biāo)志

GR與巖石泥質(zhì)含量密切相關(guān)，可較好地反映沉積旋回和區(qū)分巖性。通過(guò)精細(xì)描述GR幅度、形態(tài)、頂?shù)捉佑|關(guān)系、光滑度及組合特征，建立取心段巖電對(duì)應(yīng)關(guān)系，可確定不同成因類型沉積微相的測(cè)井響應(yīng)模式。

在盒8下段識(shí)別出主河道、心灘、河道邊緣、次河道、廢棄河道、天然堤、決口扇、河道間漫灘和洼地等沉積微相的GR特征。辮狀河道心灘微相GR為低值厚箱狀；曲流河道邊灘微相GR呈低值(25 API～30API)箱狀，但厚度相對(duì)心灘小些；主河道充填砂巖微相GR為箱狀或鐘狀，其GR值(30API～40API)略高于心灘和邊灘；廢棄河道GR為帽形，底部低值表征正常河道，帽形上部曲線表征含泥砂巖廢棄河道；主河道邊緣GR為梳狀，指示河道砂與河間泥呈指狀穿插；次河道邊緣GR為圣誕樹(shù)形；決口扇的GR為指狀或漏斗狀。

2.2 砂體展布特征

(1)砂體垂向疊置特征

盒8下段辮狀河三角洲平原河道攜礫砂質(zhì)較多，懸浮質(zhì)細(xì)粒較少，河流以底載荷為主，連井剖面中呈“砂包泥”樣式分布。辮狀河道垂向下切及側(cè)向侵蝕能力較強(qiáng)，砂礫質(zhì)在河床中快速堆積，不斷形成新分流河道，并在主河道側(cè)向不斷遷移推進(jìn)。在同一期辮狀河沉積中，河道砂與心灘壩砂體通過(guò)侵蝕面及側(cè)積面相互疊置、連通，構(gòu)成同期沉積復(fù)合體，在平面上呈毯狀分布。不同期辮狀河沉積，因河道頻繁擺動(dòng)、遷移和下切，導(dǎo)致砂體垂向逐期疊加，側(cè)向拼接，易形成大型辮狀河疊置砂體。在這種因河道分散、匯聚，河流破壞與建設(shè)作用共存，致使不同期次、不同級(jí)次河道砂與不同規(guī)模心灘砂垂向疊加、橫向拼接，形成了大面積分布的疊置復(fù)合儲(chǔ)集層(圖4)。

圖4 盒8下段連井剖面圖

(2)砂體平面展布特征

盒8下段沉積時(shí)期，盆地北部物源供給充足，發(fā)育粗粒辮狀河三角洲平原河道沉積，區(qū)內(nèi)自北向南發(fā)育3～4條辮狀河分流河道(圖5)：

西部地區(qū)發(fā)育2條辮狀河分流河道，沿S48-13-*—S47-12-*井區(qū)發(fā)育1條辮狀河分流河道，砂地比為0.56～1.0；沿S48-12-*—S158井區(qū)發(fā)育1條辮狀河分流河道，砂地比為0.58～0.97。特別是S47-10-*井—S158井河道匯合處砂體富集，河道寬度達(dá)10km以上，厚度達(dá)15～30m，心灘十分發(fā)育。中部地區(qū)發(fā)育1條辮狀河分流河道，方向?yàn)檠豐48-16-*—S47-15-*井區(qū)，砂地比為0.57～0.8。中部河道和西部相比，河道變窄，砂體疊置厚度為10～20m，心灘欠發(fā)育。東部地區(qū)發(fā)育1條辮狀河分流河道，方向?yàn)檠豐48-12-*—M6井區(qū)，砂地比為0.34～0.58。東部河道砂疊置厚度及展布范圍明顯較西、中部河道砂小，說(shuō)明盒8下段沉積時(shí)期物源主要來(lái)自工區(qū)西北方向。

圖5 盒8下段砂體等厚圖

盒8下段有效儲(chǔ)層最大厚度可達(dá)15m(S48-17-*井)，有效儲(chǔ)層厚度>9m的高值區(qū)主要發(fā)育在中西部地區(qū)，分布于S48-17-*—SX97-*井區(qū)、S48-17-*—S48-19-*井區(qū)、S47-2-*—S47-12-*井區(qū)、S48-20-*井區(qū)、S47-9-*—S47-17-*井區(qū)。此外在S48-13-*井、S48-13-*井、S48-16-*井附近及東部地區(qū)也有零星分布(圖6)。

圖6 盒8下段有效儲(chǔ)層等厚圖

3 盒8下段儲(chǔ)層特征

3.1 巖石學(xué)特征

(1)碎屑成分及特征

巖石薄片分析表明，盒8下段碎屑顆粒以石英(86.57%)、巖屑(9.26%)為主，次為長(zhǎng)石(2.95%)及高嶺石(1.22%)。巖屑組分以中淺變質(zhì)片巖(6.58%)、火成巖巖屑(3.76%)和云母巖屑(1.25%)為主，膠結(jié)類型主要為孔隙-次生加大式和孔隙-壓嵌式。

(2)填隙物成分及特征

盒8下段儲(chǔ)層填隙物類型主要有粘土礦物、硅質(zhì)、鐵方解石等。粘土礦物主要為高嶺石、伊利石及綠泥石膜，高嶺石含量相對(duì)較多，其膠結(jié)物分布于碎屑顆粒間或顆粒溶蝕孔中，在陰極射線下發(fā)亮藍(lán)色光(圖7a)。綠泥石含量較少，呈薄膜狀膠結(jié)，能抑制石英次生加大，使部分原生孔隙得以保存。伊利石通常呈纖維狀與自生石英或高嶺石充填各類溶蝕孔隙(圖7b)。硅質(zhì)膠結(jié)普遍存在，因其難以溶解，后期溶解作用較難產(chǎn)生次生孔隙，對(duì)儲(chǔ)層物性影響較大。

圖7高嶺石及伊利石鏡下特征

(a 粒間被泥質(zhì)和高嶺石充填，單偏光×100，S62,1(41/80)，盒8下1；b 纖維狀伊利石膠結(jié)物，掃描電鏡，S157,1(48/134)，盒8下2)

3.2 儲(chǔ)層成巖作用

孔隙演化與儲(chǔ)層成巖作用密切相關(guān)，通過(guò)對(duì)巖心和薄片觀察、掃描電鏡及陰極發(fā)光試驗(yàn)分析，認(rèn)為盒8下段成巖作用有壓實(shí)、壓溶作用、(硅質(zhì)、碳酸鹽、高嶺石等)膠結(jié)作用、交代作用等。

(1)壓實(shí)和壓溶作用

早期機(jī)械壓實(shí)作用造成原生孔隙大量喪失，成巖晚期則表現(xiàn)為壓溶作用。壓實(shí)壓溶作用愈強(qiáng)，損失的孔隙愈多，是砂巖儲(chǔ)集性能變差的主要原因。機(jī)械壓實(shí)作用表現(xiàn)為火山巖巖屑、千枚巖、云母等塑性巖屑的扭曲變形和假雜基化及其定向或半定向排列；壓溶作用表現(xiàn)為成巖晚期個(gè)別石英碎屑間呈縫合線接觸，縫合線接觸不僅使孔隙度減小，還會(huì)釋放出硅質(zhì)流體，為石英自生加大硅質(zhì)膠結(jié)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2)膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是指從孔隙溶液中沉淀出礦物質(zhì)，將松散的沉積物固結(jié)起來(lái)的作用。盒8下段填隙物在碎屑顆粒間沉淀析出，或以顆粒次生加大，或以相互交代以及交代碎屑顆粒等形式出現(xiàn)，占據(jù)砂巖孔隙空間，降低孔隙度和滲透率，形成致密儲(chǔ)層。

(3)交代作用

交代作用是指礦物之間的替換作用，相對(duì)于其它成巖作用，其對(duì)儲(chǔ)層孔隙影響較小。盒8下段交代作用主要為高嶺石交代長(zhǎng)石，方解石交代碎屑顆粒。

3.3 儲(chǔ)層物性及非均質(zhì)性特征

(1)巖心物性分析

據(jù)7口正鉆井62塊巖心的物性測(cè)試數(shù)據(jù)得知，盒8下段孔隙度在1.03%～14.00%之間，平均值為7.14%，滲透率在0.010～12.217 mD之間，平均值為0.656 mD。另?yè)?jù)30口開(kāi)發(fā)井281個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)井物性解釋數(shù)據(jù)得知，盒8下段孔隙度在0.21%～14.13%，平均為6.88%，滲透率在0.160 ～12.562 mD之間，平均為0.857 mD。相對(duì)巖心物性測(cè)試，測(cè)井解釋選點(diǎn)更多，解釋成果更全面，總體上盒8下段物性較差，為特低孔特低滲致密儲(chǔ)層。

(2)儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征

?垂向非均質(zhì)性

儲(chǔ)層垂向非均質(zhì)性與砂體疊置方式及連通性密切相關(guān)，通過(guò)對(duì)盒8下段小層砂體精細(xì)解剖，認(rèn)為砂體垂向上以多層式、側(cè)向連接式及孤立式3種方式疊置(圖8)，多層式及側(cè)向連接式是主要的疊置方式(圖9)，孤立式在工區(qū)東部有少量分布。

?平面非均質(zhì)性

河道砂之間的連通程度和連通方式，是儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性研究的重要方向。分析儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性，可通過(guò)密集鉆井的測(cè)井曲線對(duì)比來(lái)估算砂體連通性，也可參照艾倫(1978)提出的河道密度臨界值來(lái)預(yù)測(cè)河流砂體連通程度。裘亦楠等(1987)根據(jù)中國(guó)湖盆的實(shí)際資料，對(duì)艾倫的臨界值作了補(bǔ)充修改：當(dāng)?shù)貙訖M剖面中河流砂厚占地層厚度的50%以上，砂體垂向及平面連通性較好；當(dāng)?shù)貙訖M剖面中河流砂厚占地層厚度的30%以下，砂體為孤立分布。結(jié)合本區(qū)的實(shí)際情況，從西南部和北部盒8下1、盒8下2沉積相平面圖可知(圖10、圖11)，鉆井較密、開(kāi)發(fā)程度較高的地區(qū)砂體連片發(fā)育，多數(shù)井的砂/地比普遍較高(比值>0.5)，表明這些地區(qū)儲(chǔ)層連通性較好?？傮w上，盒8下段辮狀河道寬，河床側(cè)向遷移頻繁，砂體較厚(厚度>34m)，砂∕地比值高,砂體在平面上呈大面積連片式毯狀分布，連通性較好。

圖8 河道砂垂向疊置方式

圖9 盒8下段砂體多層式疊置和側(cè)向連接式分布

4 水平井有利開(kāi)發(fā)區(qū)綜合篩選

通過(guò)微幅構(gòu)造精細(xì)刻畫(huà)，沉積微相精細(xì)識(shí)別，砂體空間展布分析及儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能精細(xì)描述，制定出水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)盒8下段有利儲(chǔ)集區(qū)域篩選原則：

(1)微幅構(gòu)造平緩，坡降在15m/km之內(nèi)；

(2)辮狀河道亞相展布區(qū)為評(píng)價(jià)區(qū)，心灘微相展布區(qū)為有利評(píng)價(jià)區(qū)；

圖10 西南部盒8下2沉積相平面圖

圖11 北部盒8下1沉積相平面圖

(3)有效儲(chǔ)層厚度>2m為開(kāi)發(fā)區(qū)，有效儲(chǔ)層厚度>6m為中等有利開(kāi)發(fā)區(qū)，有效儲(chǔ)層厚度>9m為最有利開(kāi)發(fā)區(qū)；

(4)開(kāi)發(fā)井產(chǎn)量高，水平井軌跡方向與河道展布方向一致。

在盒8下段有利區(qū)帶中劃分出①、②、③3個(gè)區(qū)帶，每個(gè)區(qū)帶中又進(jìn)一步細(xì)分出一般、中等和最有利區(qū)3個(gè)層面來(lái)評(píng)價(jià)(圖12)：①區(qū)帶面積最大(約198km2)，該區(qū)有效儲(chǔ)層厚度均>4m，其中有效儲(chǔ)層>6m為中等有利區(qū)(面積約123km2)，有效儲(chǔ)層>9m為最有利區(qū)(面積約28km2)，分布于區(qū)帶北部及中部地區(qū)，心灘連片，厚度較大。②區(qū)帶面積約143km2，該區(qū)有效儲(chǔ)層厚度均>3m，其中有效儲(chǔ)層>6m為中等有利區(qū)(面積約89km2)，有效儲(chǔ)層>9m為最有利區(qū)(面積約25km2)，分布于區(qū)帶中部及南部地區(qū)。③區(qū)帶面積約126km2，該區(qū)帶內(nèi)多數(shù)井區(qū)的有效儲(chǔ)層厚度均<3m，有效儲(chǔ)層>6m為中等有利區(qū)(面積約12km2)，分布于區(qū)帶北部地區(qū)。

圖12 盒8下段儲(chǔ)層評(píng)價(jià)圖

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)微幅構(gòu)造呈東—西向鼻隆—鼻凹相間排列，鼻隆幅度10～20m，鼻寬2～3km，構(gòu)造坡降每百米1～3m，水平井部署的有利構(gòu)造部位是鼻狀微幅構(gòu)造平緩區(qū)域。

(2)盒8下段有效儲(chǔ)層發(fā)育，辮狀河三角洲平原底載荷型河道在地層剖面中呈“砂包泥”樣式，河道砂與心灘壩砂體通過(guò)侵蝕面及側(cè)積面相互疊置、連通，平面上構(gòu)成毯狀沉積復(fù)合體，垂向上河道下切、疊加、拼接，形成大型辮狀河疊置砂體。

(3)沉積控制儲(chǔ)層分布范圍，心灘和邊灘是最好的儲(chǔ)集砂巖，其次是河床滯留細(xì)礫巖和主河道充填砂巖。通過(guò)微幅構(gòu)造精細(xì)刻畫(huà)，沉積微相精細(xì)識(shí)別，砂體空間展布分析及儲(chǔ)層非均值性解剖，針對(duì)盒8下段制定出有利儲(chǔ)集區(qū)域篩選原則并細(xì)化層次綜合評(píng)價(jià)。

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