楊文杰，胡明毅，李弘林，元 懿

(1. 長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100； 2. 長江大學(xué) 非常規(guī)油氣省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430100)

1 研究背景

本次研究區(qū)域?yàn)樗蛇|盆地徐家圍子斷陷北部宋站地區(qū)，最新鉆探均顯示該區(qū)沙河子組具有良好的油氣勘探潛力?？碧皆缙趯υ搮^(qū)的研究主要集中在營城組，而對沙河子組的研究較為薄弱，由于沙河子組埋藏深、儲層較為致密，過去一直作為深層重要的烴源巖研究[1]。隨著研究區(qū)勘探進(jìn)程的不斷深入，沙河子組致密砂礫巖氣藏開始成為重要的接替領(lǐng)域。為了更好的指導(dǎo)該區(qū)后續(xù)的開發(fā)進(jìn)程，重點(diǎn)對沙河子組的儲層砂體特征開展研究。

宋站地區(qū)沙河子組屬于斷陷湖盆沉積，通過前期的相關(guān)研究[2-3]，認(rèn)為區(qū)內(nèi)主要發(fā)育辮狀河三角洲與扇三角洲沉積體系，并將沙河子組劃分為4個(gè)三級層序，不同層序時(shí)期砂礫巖體均較發(fā)育。根據(jù)現(xiàn)有的巖心、薄片和測井解釋資料以及前人相關(guān)研究，認(rèn)為研究區(qū)以致密砂礫巖儲層為主[4]。本文依據(jù)砂礫巖發(fā)育的沉積環(huán)境的差異，又將研究區(qū)砂礫巖儲層劃分為辮狀河三角洲砂礫巖儲層與扇三角洲砂礫巖儲層，兩種沉積環(huán)境下的儲層砂體在沉積規(guī)模、巖石結(jié)構(gòu)、物性以及含氣性等方面均具有不同的特征。

2 儲層巖石學(xué)特征

研究區(qū)砂礫巖儲層巖石類型主要有礫巖和砂巖兩大類，兩種巖性在不同的沉積環(huán)境中所具有的巖石學(xué)特征也有所差異，現(xiàn)根據(jù)研究區(qū)的沉積相認(rèn)識成果對區(qū)內(nèi)不同儲層類型的巖石學(xué)特征予以分析。

2.1 辮狀河三角洲砂礫巖

該儲層巖石在研究區(qū)最為發(fā)育，其中礫巖沉積較砂巖沉積又更為普遍，礫巖主要發(fā)育在辮狀河三角洲前緣平原亞相中，礫石大小主要以中—細(xì)礫巖為主，少量發(fā)育粗礫巖。辮狀河三角洲礫石以次棱角狀—次圓狀為主，分選和磨圓整體較好，礫石可見定向排列的特征，具有砂質(zhì)支撐和多粒級支撐結(jié)構(gòu)(見圖1a)。通過巖石薄片觀察和鑒定，礫石成分中含有大量的火山巖巖石，主要是來自沙河子組下部火山巖中的凝灰?guī)r、粗面巖、安山巖或流紋巖等，同樣，也含有部分變質(zhì)巖和沉積巖成分。

辮狀河三角洲砂巖儲層主要是發(fā)育在辮狀河三角洲前緣亞相中，巖石類型以含礫砂巖和粗砂巖為主，細(xì)砂巖和粉砂巖發(fā)育較少，該環(huán)境下發(fā)育的砂巖粒度比正常三角洲砂巖粗，規(guī)模也更大(見圖1b)。通過對辮狀河三角洲砂巖的薄片分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)巖石成分具有近源沉積的特征，砂巖類型主要為巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖和巖屑砂巖，石英砂巖不發(fā)育。

2.2 扇三角洲砂礫巖

在斷陷湖盆中扇三角洲砂礫巖也是一種十分重要的儲層巖石，區(qū)內(nèi)發(fā)育的大套厚層砂礫巖沉積是扇三角洲沉積的典型標(biāo)志，鉆井試氣表明該類砂體可以作為有利儲集層。扇三角洲礫巖在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育較厚，沉積厚度最大的部分超過100 m，該環(huán)境中的礫巖礫石大小混雜，常見粗礫沉積，分選和磨圓較辮狀河三角洲前緣均較差，礫石以棱角狀—次棱角狀為主(見圖1c)，雜基中泥質(zhì)含量較高且多為雜色，扇三角洲礫巖成分以泥巖巖屑、火山巖巖屑或變質(zhì)巖巖屑為主，表明其成熟度較低。

扇三角洲砂巖巖性多為含礫砂巖和粗砂巖，砂巖粒度普遍較粗，主要發(fā)育在扇三角洲前緣亞相或突發(fā)性沉積的末期，該類型砂巖和辮狀河三角洲砂巖的巖石學(xué)特征總體上具有相似性，但是扇三角洲砂巖儲層中所含的礫石主要為次棱角狀，砂巖中所夾泥巖層顏色更深，多為黑色或灰黑色(見圖1d)。

(a)辮狀河三角洲礫巖，達(dá)深14井，3 503.86 m；(b)辮狀河三角洲砂巖，達(dá)深6井，3 451.14 m；

3 物性特征

通過對研究區(qū)沙河子組134個(gè)樣品的觀察分析，研究區(qū)砂礫巖儲層屬于低孔—低滲類型，其孔隙度值分布在1.1%～8.9%，且主要分布范圍為2%～6%，平均孔隙度為4.2%；其滲透率值分布在0.004×10-3～10.1×10-3μm2，且主要分布范圍為0.01×10-3～1×10-3μm2，平均滲透率為0.32×10-3μm2。研究區(qū)儲層物性總體較差，部分可達(dá)致密砂巖氣范疇[5]，因此，針對該類型的儲層通常需要進(jìn)行壓裂改造。

通過對研究區(qū)礫巖和砂巖的物性特征展開研究，發(fā)現(xiàn)砂巖儲層和礫巖儲層在物性方面也有所不同。在孔隙度方面，砂巖孔隙度區(qū)間在1.1%～8.9%，平均為4.6%，礫巖孔隙度區(qū)間在1.1%～8.2%，平均為4.1%；在滲透率方面，砂巖滲透率區(qū)間在0.005×10-3～1×10-3μm2，礫巖滲透率區(qū)間在0.004×10-3～10.1×10-3μm2，總體上這兩種巖性的物性特征相差較小，砂巖儲層物性較礫巖儲層略好。此外，不同沉積環(huán)境下的巖石物性也存在差異，在孔隙度方面，辮狀河三角洲前緣水下分支河道孔隙度最好，平均孔隙度為6.7%，而扇三角洲平原辮狀河道孔隙發(fā)育最差，平均為2.8%；在滲透率方面，辮狀河三角洲平原分支河道滲透率最好，平均滲透率為0.46×10-3μm2，而辮狀河三角洲前緣分支河道最低，平均滲透率為0.13×10-3μm2。因此，不同沉積環(huán)境下的儲層砂體物性特征表現(xiàn)為辮狀河三角洲砂體明顯優(yōu)于扇三角洲砂體。

4 含氣性特征

通過對研究區(qū)35口井的含氣性資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)砂礫巖儲層普遍含氣，其中宋深9H井日產(chǎn)氣量可達(dá)20×104m3。研究區(qū)儲層的巖性主要為礫巖和砂礫巖，部分為砂巖儲層，通過對各含氣層段的沉積相進(jìn)行解釋，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)辮狀河三角洲和扇三角洲相都可以作為研究區(qū)的有效儲層發(fā)育相帶。此外，通過對比含氣層段砂礫巖厚度以及日產(chǎn)氣量，發(fā)現(xiàn)含氣層段越厚，日產(chǎn)氣量一般越高。例如，宋深2井低產(chǎn)氣層所對應(yīng)的巖性為砂礫巖，最大連續(xù)沉積厚度小于10 m，日產(chǎn)氣2 426 m3；達(dá)深3井低產(chǎn)氣層所對應(yīng)儲層巖性也主要為砂礫巖，其最大連續(xù)沉積厚度達(dá)30 m，日產(chǎn)氣量則為34 624 m3，這說明砂巖厚度是控制產(chǎn)氣能力即儲層優(yōu)劣的一個(gè)關(guān)鍵要素。

5 測井參數(shù)響應(yīng)特征

由于宋站地區(qū)沙河子組鉆井資料相對較少，儲集砂體平面分布非均質(zhì)性較強(qiáng)，因此，明確不同巖性測井響應(yīng)特征，建立地震反演等方法檢測的結(jié)果與測井解釋結(jié)果之間的聯(lián)系，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)研究區(qū)儲層砂體分布的預(yù)測。

根據(jù)研究區(qū)沙河子組沉積特征，結(jié)合研究需要，利用測井?dāng)?shù)據(jù)分析了研究區(qū)泥巖、砂礫巖、煤層以及火山巖測井響應(yīng)特征。研究區(qū)內(nèi)不同巖性的測井響應(yīng)表現(xiàn)為：泥巖層具有高伽馬值、高聲波時(shí)差值、低密度的特征；砂礫巖一般為較低值，聲波時(shí)差中等，高密度特征，砂礫巖含流體后，聲波時(shí)差增大，密度減小，伽馬值也有小幅度增大，砂巖干層深側(cè)向電阻率與淺側(cè)向電阻率之差幾乎為零，砂巖水層為深側(cè)向電阻率小于淺側(cè)向電阻率值，砂巖含油氣之后深側(cè)向電阻率大于淺側(cè)向電阻率，用深淺電阻率之差的方法可以較快地識別儲層含流體的特性；沙河子組煤層較薄，測井曲線識別煤層主要是根據(jù)高聲波時(shí)差值、低密度值與低伽馬值的特點(diǎn)來識別煤層；火山巖一般為較低伽馬值，低聲波時(shí)差值、高密度的特征。總體上看，儲集體砂礫巖測井響應(yīng)特征與其他巖性響應(yīng)特征存在較大差異。

6 儲層砂體預(yù)測方法

為了對全區(qū)儲層砂體進(jìn)行有效的預(yù)測，在測井參數(shù)響應(yīng)特征分析的基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用地震屬性分析和波阻抗反演技術(shù)對研究區(qū)砂體展布進(jìn)行預(yù)測[6-7]。根據(jù)研究對砂礫巖體預(yù)測的需求，通過對比多種地震屬性優(yōu)選出均方根振幅(RMS)屬性作為最佳屬性，該屬性可以相對較好的反映地層巖性特別是砂礫巖體的平面展布特征刻畫較為清晰。同時(shí)，通過波阻抗反演來預(yù)測沙河子組砂巖厚度與砂地比，最終得到每個(gè)層序時(shí)期內(nèi)的砂巖厚度和砂地比的平面展布圖，為了保證反演的可靠性，通過對井點(diǎn)砂礫巖厚度的統(tǒng)計(jì)和分析，發(fā)現(xiàn)波阻抗反演預(yù)測砂礫巖厚度與單井實(shí)際厚度誤差普遍小于6%，且砂礫巖厚度越大預(yù)測的結(jié)果越準(zhǔn)確，說明砂礫巖厚度預(yù)測結(jié)果具有較高的可信度。

在儲層特征的分析的基礎(chǔ)上，認(rèn)為沉積相和砂礫巖體厚度是有利儲層劃分的關(guān)鍵參數(shù)，因此，以辮狀河三角洲和扇三角洲作為有利儲層發(fā)育相帶，在砂體厚度參數(shù)的控制下，建立了研究區(qū)不同級別儲層的分類標(biāo)準(zhǔn)。將沙河子組各層序時(shí)期砂礫巖厚度大于100 m區(qū)域劃分為Ⅰ類儲層發(fā)育區(qū)，砂礫巖厚度在80～100 m區(qū)域?yàn)棰蝾悆影l(fā)育區(qū)，砂礫巖厚度小于80 m區(qū)域?yàn)棰箢悆影l(fā)育區(qū)，湖相沉積區(qū)為非儲層發(fā)育區(qū)，最終確定了研究區(qū)沙河子組各層序時(shí)期不同級別儲層分布預(yù)測(見圖2)。

圖2 沙河子組SQ4時(shí)期儲層分布預(yù)測

7 結(jié) 論

1)研究區(qū)儲層類型主要為低孔低滲的砂礫巖儲集體，并依據(jù)砂體沉積環(huán)境，可以分為辮狀河三角洲礫巖、辮狀河三角洲砂巖、扇三角洲礫巖、扇三角洲砂巖等4類儲層砂體。

2)不同儲層砂體在巖石學(xué)和物性特征方面均具有不同特征，總體上砂巖儲層物性要稍好于礫巖儲層，辮狀河三角洲儲層物性好于扇三角洲平原儲層，且儲層砂體發(fā)育厚度是控制儲層質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

3)在儲層特征和沉積相展布分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合砂礫巖厚度反演成果，對沙河子組有利儲集砂體發(fā)育區(qū)帶進(jìn)行了預(yù)測，并確定了研究區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層發(fā)育的不同區(qū)帶，其中Ⅰ類儲層為最有利區(qū)帶。