韓興剛， 肖 峰， 張 偉， 張 珂， 劉莉莉， 岳 君， 李志超

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司蘇里格氣田研究中心，陜西 西安 710018；2.低滲透氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018；3.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100)

辮狀河沉積儲(chǔ)層小層精細(xì)劃分對(duì)比?
——以蘇里格氣田蘇X加密井區(qū)為例

韓興剛1,2， 肖 峰1,2， 張 偉1,2， 張 珂3， 劉莉莉1,2， 岳 君1,2， 李志超1,2

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司蘇里格氣田研究中心，陜西 西安 710018；2.低滲透氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018；3.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100)

辮狀河沉積形成的砂體具有單層厚度大，橫向變化快的特點(diǎn)，垂直物源方向上井間砂體對(duì)比連續(xù)性較差，常規(guī)分層方法難以對(duì)小層進(jìn)行細(xì)分對(duì)比。本次研究結(jié)合蘇里格氣田蘇X加密區(qū)氣藏開(kāi)發(fā)實(shí)際，確定了小層細(xì)分層的基本原則，并以Miall的河流相構(gòu)型理論為依據(jù)，明確了單一心灘沉積微相為合理的細(xì)分層級(jí)次。最后，結(jié)合精細(xì)地質(zhì)研究成果，分別從巖心、測(cè)井、及旋回性方面論證了小層細(xì)分標(biāo)志，將盒8下1、盒8下2小層分別劃分為3個(gè)細(xì)層，單個(gè)細(xì)層厚度大約為5 m，有利于氣藏的合理開(kāi)發(fā)。

辮狀河；蘇里格氣田；小層細(xì)分；河流相

對(duì)于低滲透氣藏來(lái)說(shuō)，精細(xì)劃分開(kāi)發(fā)小層是進(jìn)行沉積微相、砂體儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、氣藏精細(xì)地質(zhì)建模及數(shù)值模擬的基礎(chǔ)，同時(shí)，也可以合理控制氣藏生產(chǎn)，有利于氣井的長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)。辮狀河沉積砂體垂向上以厚層砂巖發(fā)育為主，縱向上砂巖比例相對(duì)較高，但由于河道頻繁擺動(dòng)、交叉匯合和遷移，砂體的橫向(垂直物源)變化速率快，垂直物源方向井間砂體對(duì)比連續(xù)性較差，給小層細(xì)分帶來(lái)了很大難度，常規(guī)的小層細(xì)分方法在該地區(qū)的應(yīng)用效果較差[1]。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者主要是以層序地層學(xué)理論為依據(jù)進(jìn)行層位劃分，并按照需求將地層劃分為不同級(jí)次的單元[2]。這種分層方法首先需要選定標(biāo)準(zhǔn)井，然后將測(cè)井資料與巖心資料結(jié)合，確定相對(duì)明顯的界面特征，再對(duì)其他井進(jìn)行統(tǒng)一細(xì)分。但有時(shí)這些特征在測(cè)井曲線(xiàn)上表現(xiàn)不明顯，使得分割點(diǎn)難以取舍，給分層帶來(lái)了困難[3]。鑒于此，有學(xué)者提出了層序地層學(xué)與沉積學(xué)相結(jié)合的層位細(xì)分方法，該方法要求必須搞清砂體的成因，并考慮砂體的沉積過(guò)程及地層等時(shí)性，這在一定程度上提高了細(xì)分層的精度，但對(duì)于橫向變化快的辮狀河儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，細(xì)分層仍然面臨較大的困難[4]。本次研究綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段，尋找小層細(xì)分的標(biāo)志，對(duì)小層進(jìn)行多角度精細(xì)劃分，方便下一步的油藏精細(xì)描述研究及開(kāi)發(fā)過(guò)程中生產(chǎn)井措施調(diào)整。

1 研究區(qū)概況

蘇里格氣田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)和陜西省境內(nèi)，構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡北部中帶，是中國(guó)陸上最大的氣田[5]。蘇X加密區(qū)位于蘇里格氣田北部，面積約20 km2，是目前蘇里格氣田先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)井網(wǎng)密度最大的井區(qū)。氣藏上古氣層主要分布在下二疊統(tǒng)下石盒子組的盒8上段和盒8下段，以及山西組的山1段，其中盒8下為主力氣層，為一套辮狀河沉積砂體，儲(chǔ)層巖性以中-粗粒巖屑石英砂巖和細(xì)-中粒巖屑砂巖為主，以巖屑溶孔、晶間孔等次生孔隙為主，儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)，屬于低孔—低滲致密砂巖氣藏[6]。

2 河流相小層細(xì)分的原則

河流相砂體橫向連續(xù)性差，垂直河流流向的地層對(duì)比標(biāo)志不明顯，細(xì)分小層時(shí)容易產(chǎn)生串層。另外，對(duì)于單層厚度較大的河流相儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，其在垂直流向方向上應(yīng)該呈現(xiàn)頂平底凸的特點(diǎn)，與臨井其他類(lèi)型薄砂體對(duì)比時(shí)容易切穿砂體[7]。因此，河流相儲(chǔ)層細(xì)分小層時(shí)要明確砂體的類(lèi)型及沉積過(guò)程，分析砂體是單期河道沉積而成,還是多期河道疊加沉積而成，才能劃分出相對(duì)合理的細(xì)層，指導(dǎo)氣藏開(kāi)發(fā)[8]。

2.1 地層沉積的間斷面要連續(xù)

圖1 砂體間的不連續(xù)夾層

2.2 砂體間的高程差要結(jié)合沉積過(guò)程分析

辮狀河沉積形成的砂體具有明顯的厚度變化，心灘砂體中心的厚度較大，往兩邊逐漸減薄，最終尖滅于泥巖層中，所以河道的規(guī)模與砂體的延展性有直接關(guān)系，河道規(guī)模大，砂體橫向延伸范圍廣；河道規(guī)模小，橫向的延伸范圍就小。所以，利用等高程法分層時(shí)一定要明確河道沉積的規(guī)模，確定河道沉積的邊界；同一河道沉積的巖石頂面應(yīng)是等時(shí)的，底部會(huì)出現(xiàn)略微向下凸起的趨勢(shì)[10]，此時(shí)分層應(yīng)充分考慮河道砂體形態(tài)，不要將細(xì)層界線(xiàn)穿插于單個(gè)心灘內(nèi)部。如臨井對(duì)比時(shí)，雖砂體雖厚度差別不大，但可能是兩條河道沉積砂體，彼此并不連通(見(jiàn)圖2)。

辮狀河沉積形成的砂體厚度一般較大，縱向上呈多期心灘疊狀態(tài)，對(duì)于這類(lèi)砂體而言，由于其厚層較大，缺少泥巖夾層標(biāo)志，可借助等高程切片法進(jìn)行小層細(xì)分，將處在兩個(gè)等時(shí)面之間的砂體劃分為同一單砂體[11]。如圖3所示的蘇SX-J2井的單井相描述圖上可以看出，該井盒8下2小層的砂體連續(xù)，縱向上呈現(xiàn)多期心灘疊加而成，因此，劃分細(xì)層時(shí)要選擇心灘疊加面，縱向上將厚層砂體進(jìn)行劈分。

3 河流相小層細(xì)分級(jí)次

辮狀河沉積儲(chǔ)層劃分的級(jí)次取決于砂體的成因及疊置關(guān)系，對(duì)于低滲透氣田來(lái)說(shuō)，一般將儲(chǔ)層劃分到單期砂體級(jí)別相對(duì)比較合理。分析Miall的河流構(gòu)型分級(jí)方案(見(jiàn)圖4a)，并結(jié)合研究區(qū)的鉆井取心、地質(zhì)錄井及測(cè)井資料，在蘇里格蘇X加密區(qū)辮狀河儲(chǔ)層內(nèi)可以識(shí)別出5級(jí)構(gòu)型界面(復(fù)合辮流帶、單砂體、單一心灘、層系組及紋層)，分別對(duì)應(yīng)Miall構(gòu)型界面的5～1級(jí)。其中構(gòu)型界面的3～5級(jí)界面較易識(shí)別(見(jiàn)圖4b)，追蹤對(duì)比意義較大，其他級(jí)次的界面識(shí)別難度大或無(wú)識(shí)別意義[12,13]。

結(jié)合蘇里格氣田開(kāi)發(fā)實(shí)際，本文細(xì)層大致位于構(gòu)型界面的4級(jí)，層序界面級(jí)別為VII級(jí)，地層單位級(jí)別為細(xì)分層，即微相級(jí)單砂體，沉積單元屬于單一心灘(包含心灘落淤層)或單期河道充填砂體(見(jiàn)表1)。

圖2 等高程法分層原則Fig.2 The hierarchical principle of strata by using the method of isobaths

圖3 蘇SX-J2井盒8下2小層多期心灘疊加厚層的分層界線(xiàn)

4 河流相小層細(xì)分標(biāo)志

4.1 單層厚度標(biāo)志

蘇里格氣田蘇X加密區(qū)主要產(chǎn)氣層為辮狀河沉積形成的粗砂巖，砂體主要以心灘疊置發(fā)育為主要特征，巖心觀察和高分辨率層序地層研究成果表明：研究區(qū)砂巖儲(chǔ)層單期河道砂體厚度一般在2～4 m之間，垂向上具多期疊置發(fā)育特征，但橫向連續(xù)性較差[14]。研究區(qū)平均地層厚度約為16.69 m，主力層盒8的厚度相對(duì)較大，基本都在平均厚度以上(見(jiàn)圖5)，可以劃分為3個(gè)細(xì)層，單個(gè)細(xì)層的厚度約為5 m，對(duì)于氣藏開(kāi)發(fā)相對(duì)比較合理。

圖4 蘇X加密區(qū)辮狀河構(gòu)型級(jí)次及單井識(shí)別

構(gòu)型級(jí)別Architecturalrank沉積單元級(jí)別Sedimentaryunits’rank層序級(jí)別Sequencerank地層單位Stratigraphicunit8級(jí)復(fù)合沉積體系III亞段7級(jí)多期沉積疊加體IV油組(砂組)6級(jí)復(fù)合辮狀河道(沖刷面底界)V小層5級(jí)單期河道VI單砂體4級(jí)單一心灘VII細(xì)分層(微相砂體)3級(jí)心灘增生體VIII/2級(jí)層系組IX/1級(jí)層系及紋層X(jué)/

圖5 蘇X加密區(qū)盒8下亞段兩個(gè)小層厚度統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 The thickness of the two layers of H8x in SuX area

表1為蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段兩個(gè)小層的分層參數(shù)統(tǒng)計(jì)表，從表中可以看出：兩個(gè)層的平均單砂體厚度大約為3.91 m，小層平均砂體厚度約為8.29 m，平均單井單層砂體個(gè)數(shù)為2.29個(gè)，理論上可以進(jìn)行三分，但部分小層界線(xiàn)需要切穿砂體(見(jiàn)表2)。

表2 蘇X加密區(qū)盒8下亞段兩個(gè)小層的分層參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 The dividing sequence parameters of the two layers of H8x in the encryption area of SuX

Note:①Single layer；②Total sands thicknoss；③The number of san bodies；④Mean thickness of single sond bidy；⑤Mean thickness of sand bidies；⑥Mean thickness of this layer；⑦M(jìn)ean thickness of sand bodies of single well in a layer；⑧Mean number of sand bodies of single well in a layer

從研究區(qū)井的實(shí)際分層過(guò)程來(lái)看，盒8下1、盒8下2兩個(gè)層的單砂體厚度相對(duì)較大，砂體間的泥巖夾層分布頻率不高，單從測(cè)井或?qū)有蛏线M(jìn)行小層細(xì)分難度較大，需要充分結(jié)合巖心資料、砂體構(gòu)型研究及旋回性特征，明確砂體間的界面特征，建立統(tǒng)一的分層對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，要結(jié)合沉積微相研究成果對(duì)每個(gè)厚層砂體的成因及疊加關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)分析，總結(jié)砂體接觸規(guī)律，開(kāi)展多方向砂體延展特征對(duì)比，對(duì)全區(qū)井進(jìn)行小層細(xì)分。

4.2 巖心分層標(biāo)志

精細(xì)的巖心觀察與分析能夠提取各種典型沉積相標(biāo)志信息，如巖石顏色、巖石類(lèi)型、碎屑顆粒結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造等。同時(shí)，結(jié)合取心井段的典型測(cè)井曲線(xiàn)特征分析，可以從微觀上進(jìn)行沉積旋回識(shí)別，如河道沖刷面、心灘疊置面、落淤層等，為小層細(xì)分提供指導(dǎo)[15]。蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段為辮狀河沉積，巖心觀察顯示，該段泥巖比例小，河道疊置現(xiàn)象明顯，4級(jí)構(gòu)型界面較清晰，可以識(shí)別出心灘之間的疊置界面和河道底部的沖刷界面(見(jiàn)圖6)。對(duì)研究區(qū)內(nèi)及相鄰區(qū)域16口井的巖心巖心統(tǒng)計(jì)得出，這兩個(gè)小層三分井占有效取心井?dāng)?shù)的90%。

圖6 蘇T井盒8下2巖心特征界面

4.3 測(cè)井分層標(biāo)志

測(cè)井曲線(xiàn)最主要的應(yīng)用就是識(shí)別地層沉積的旋回性，如巖性突變、沉積韻律等現(xiàn)象都會(huì)在測(cè)井曲線(xiàn)中反映出不同的形態(tài)，從而可以比較直觀地判斷地層言行的變化和遞變關(guān)系[16]。對(duì)于層位細(xì)分來(lái)說(shuō)，最主要的標(biāo)志就是要尋找穩(wěn)定發(fā)育的泥巖段，在測(cè)井曲線(xiàn)上泥巖夾層一般表現(xiàn)出高伽瑪、低電位、尖峰狀高阻的特點(diǎn)[17]。

根據(jù)泥質(zhì)夾層的特征，可以大致劃分為三類(lèi)：Ⅰ類(lèi)夾層是指測(cè)井解釋砂層間的泥質(zhì)夾層，厚度gt;0.6 m，在測(cè)井曲線(xiàn)上回返幅度大而明顯，把砂體分為上下兩個(gè)自然解釋砂層。Ⅱ類(lèi)夾層是指在一個(gè)測(cè)井解釋砂層內(nèi)部?jī)蓚€(gè)有效厚度段之間的夾層，厚度一般gt;0.4 m。Ⅲ類(lèi)夾層是指有效厚度解釋段內(nèi)的夾層，厚度一般lt;0.4 m。研究得出：蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段盒8下1、盒8下2小層內(nèi)Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)夾層分布頻率先對(duì)較高，可以作為細(xì)層劃分界線(xiàn)(見(jiàn)圖7)。

圖7 蘇SX-J2井測(cè)井識(shí)別泥巖夾層界面特征Fig.7 The interface characteristics of interlayer by recognizing logging data in SuSX-J2

蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段兩個(gè)小層的三分分層標(biāo)志比較明顯，相鄰井之間都有一定的對(duì)比意義，但受河流相儲(chǔ)層橫向變化快的影響，距離較遠(yuǎn)的井難以進(jìn)行橫向?qū)Ρ取＝y(tǒng)計(jì)得出：研究區(qū)對(duì)比標(biāo)志明顯的井?dāng)?shù)大約有25口，約占總井?dāng)?shù)的85%左右。因此，研究區(qū)目的層段的盒8下1、盒8下2小層可以進(jìn)行三分(見(jiàn)圖8)。

圖8 蘇里格氣田蘇X加密區(qū)測(cè)井識(shí)別研究區(qū)三分特征及統(tǒng)計(jì)

4.4 旋回性分層標(biāo)志

河流相儲(chǔ)層的沉積旋回性與湖相、海相及三角洲相相比差別較大，旋回特征不明顯，常規(guī)的高分辨率層序地層學(xué)分析難以識(shí)別有效的旋回界面。本次研究采用最大熵譜分析技術(shù)，該方法適用于數(shù)據(jù)規(guī)則性差和噪聲較多的情況，可提高頻譜估計(jì)的分辨率。應(yīng)用此種方法對(duì)GR曲線(xiàn)進(jìn)行積分處理，將旋回信號(hào)放大，得到的INPEFA曲線(xiàn)可以比較明顯地指示地層旋回的變化特征。INPEFA曲線(xiàn)正趨勢(shì)表示水進(jìn)或者洪積階段，負(fù)趨勢(shì)代表水退階段[18](見(jiàn)圖9)。蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段盒8下1、盒8下2兩個(gè)層的細(xì)分層界線(xiàn)都位于最大熵譜分析曲線(xiàn)的左尖峰處，是水退的標(biāo)志，一般代表著多期沖刷的疊加界面，與沉積相界面及層序地層界面相對(duì)應(yīng)。因此，這四個(gè)層的三分界線(xiàn)位置比較合理。

圖9 蘇里格氣田蘇X加密區(qū)積分處理GR曲線(xiàn)旋回性特征Fig.9 The cycle characteristics of GR curve in the encryption area of SuX using the method of integral processing

5 研究區(qū)小層細(xì)分成果

以精細(xì)地質(zhì)研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合蘇里格氣田蘇X加密區(qū)的開(kāi)發(fā)特征，以地層厚度統(tǒng)計(jì)為前提，對(duì)盒8下亞段兩個(gè)小層進(jìn)行了三分，分別從夾層發(fā)育、沉積韻律性、鉆井取心界面和測(cè)井曲線(xiàn)旋回變化特征變化等方面識(shí)別出了分層界面，盒8下1、盒8下2分別細(xì)分為3個(gè)單層，各單層間的分層界線(xiàn)比較明確(見(jiàn)表3)。

表3 蘇里格氣蘇X加密區(qū)細(xì)分層成果

Note:①Formation；②Member；③Sub-member；④Bed；⑤Single layer；⑥Mean thickness of single layer

從分層連井剖面圖上可以看出，研究區(qū)盒8下儲(chǔ)層三分成細(xì)層后的連井對(duì)比效果相對(duì)較好，分層界線(xiàn)基本統(tǒng)一，具有較好的臨井對(duì)比性(見(jiàn)圖10)。

圖10 蘇里格氣田蘇X加密區(qū)細(xì)分層連井對(duì)比圖

6 結(jié)論

(1)討論了蘇里格氣田蘇X加密區(qū)辮狀河儲(chǔ)層細(xì)分層的原則。一是劃分小層的砂體間泥巖夾層要連續(xù)穩(wěn)定分布，避免把落淤層當(dāng)作分層標(biāo)志；二是分層要緊密結(jié)合砂體的沉積過(guò)程，避免因?yàn)樯绑w間的高程差而切穿砂體。

(2)明確了蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下儲(chǔ)層合理的細(xì)分層級(jí)次。以Miall的河流相構(gòu)型理論為依據(jù)，結(jié)合研究其氣藏開(kāi)發(fā)實(shí)際，將小層細(xì)分的級(jí)次確定在單砂體微相級(jí)別，構(gòu)型界面的4級(jí)，層序界面的VII級(jí)，地層單位的微相單砂體級(jí)別，沉積單元上屬于單一心灘。

(3)明確了研究區(qū)的分層標(biāo)志，將盒8下1、盒8下2小層分別細(xì)分為3個(gè)細(xì)層。以精細(xì)地質(zhì)研究成果為基礎(chǔ)，分別從巖心、測(cè)井、及旋回性方面論證了研究區(qū)目的層段小層細(xì)分的標(biāo)志,并將盒8下1、盒8下2小層分別進(jìn)行了三分,單個(gè)細(xì)層厚度約為5 m。

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責(zé)任編輯 徐 環(huán)

StratigraphicDivisionandCorrelationofBraidRiverReservoir—AnExamplefromSuXDenseWellarea,SuligeGasFiled

HAN Xing-Gang1,2, XIAO Feng1,2, ZHANG Wei1,2, ZHANG Ke3, LIU Li-Li1,2,YUE Jun1,2, LI Zhi-Chao1,2

(1.Research Center of Sulige Gas Field, Changqing Oilfield Company, Petro China, Xi’an 710018, China; 2.Low Permwability Oil and Gas Field Exploration and Development National Engineering Laboratory, Petro China, Xi’an 710018, China； 3.College of marine Geosciences Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

The sand bodies of the braided river possess the feature of large thickness of single layer, changeable lithology horizontally as well as the bad continuity of sand bodies of inter-well on the section, which makes it is difficult to finish the work of subdivision and comparison of small layers by using the conventional subdivision method.Therefore, in this study, based on the actual gas reservoir development of SuX encryption area in the Sulige gas field, we confirmed the basic principles of subdivision in the study area. And then, according to the architectural theory of Miall’s fluvial facies, we understood the fact that it is reasonable to regard single mid-channel bar microfacies as the layer-subdividing order of the study area. Finally, based on the results of refined geological research, we proved the symbol of layer subdivision from the aspects of core, well logging, and cyclicity, and the H8x1, H8x2was subdivided into three thin layers, each single thin layer’s thickness is about 5 meters, which is conducive to the rational development of gas reservoirs.

braided river; Sulige gas field; reservoir subdivision; river facies

P618.13

A

1672-5174(2018)01-076-09

10.16441/j.cnki.hdxb.20160244

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國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51504143)資助

Supported by the National Natural Science Foundation of China(51504143)

2016-07-03；

2016-12-03

韓興剛 (1971-)，男，高級(jí)工程師，主要從事天然氣開(kāi)發(fā)研究工作。 E-mail: 895339598@qq.com