周淑娟

(中國(guó)石化華北油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450006)

隨著天然氣勘探開發(fā)程度的深入，低孔、低滲的致密砂巖儲(chǔ)層成為很多學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)，這類儲(chǔ)層可以作為天然氣的良好儲(chǔ)集體，形成致密砂巖氣藏。致密砂巖氣藏在國(guó)內(nèi)外很多盆地中均有發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)最為典型的是鄂爾多斯盆地[1-3]。本次研究在儲(chǔ)層的沉積特征、巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間類型、孔隙結(jié)構(gòu)以及儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)等方面[4]，對(duì)獨(dú)貴圈閉盒1段儲(chǔ)層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為獨(dú)貴圈閉的勘探開發(fā)提供地質(zhì)指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

杭錦旗地區(qū)獨(dú)貴圈閉位于鄂爾多斯盆地北部，構(gòu)造單元上位于伊陜斜坡與伊盟隆起結(jié)合部，北依公卡漢凸起，二疊系下石盒子組盒1段是該圈閉的主要含氣層段，平面上砂體受近南北走向的辮狀水道控制，總體呈南北向連續(xù)寬緩的條帶狀展布，是典型的巖性圈閉(圖1)。

獨(dú)貴圈閉下石盒子期由于北部物源區(qū)快速隆升，陸源碎屑物質(zhì)供給充足，近物源區(qū)主要發(fā)育沖積扇沉積，表現(xiàn)為河道較直、河床不固定、心灘發(fā)育為特點(diǎn)，形成的砂體具有縱向厚度大、分布廣的特征[5]。獨(dú)貴圈閉盒1期儲(chǔ)集砂體發(fā)育在河道主體部位，儲(chǔ)層砂體的空間展布與河道走向基本一致，單井厚度一般在25～40 m，縱向上砂巖段可以劃分出3～4個(gè)沉積旋回，每個(gè)沉積旋回均為下粗上細(xì)的正旋回(圖1)。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

通過研究區(qū)內(nèi)取心井的巖心觀察和薄片的鑒定資料的統(tǒng)計(jì)分析[6]，獨(dú)貴圈閉下石盒子組盒1段儲(chǔ)層的巖性以粗粒巖屑砂巖為主，其次為含礫粗—中粒長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑石英砂巖(圖2～3)。其中占比最高的為巖屑砂巖，所占比例為77%，粒度主要為含礫粗粒、粗粒。

圖1 獨(dú)貴圈閉構(gòu)造位置及生儲(chǔ)蓋組合

圖2 獨(dú)貴圈閉盒1段主要巖石類型

圖3 獨(dú)貴圈閉盒1段砂巖碎屑物組分三角形圖

2.2 儲(chǔ)層孔隙類型

鑄體薄片觀察表明，獨(dú)貴圈閉盒1段儲(chǔ)集巖孔隙類型以粒間溶孔為主，粒內(nèi)溶孔次之，發(fā)育少量的晶內(nèi)微孔和微裂縫(圖4、表1)，總面孔率為0.1%～5.5%。粒間余孔和粒間溶孔面孔率平均值較大，為1.96%，占總面孔率的70.5%；其次為晶間微孔、晶內(nèi)微孔，面孔率平均值為1.08%，占總面孔率的14.2%；粒內(nèi)溶孔面孔率平均值為0.2%，占總面孔率的12.1%。原生孔隙經(jīng)過壓實(shí)和膠結(jié)作用后仍然保留下來的為殘余粒間孔，多分布在巖屑石英砂巖中，石英含量高有利于原生孔隙的保存，孔隙呈三角狀或多角狀，大小在50～200 μm。次生孔隙多分布在巖屑砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖中，根據(jù)次生孔隙分布的位置和大小可以分為粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔和鑄模孔。粒內(nèi)溶孔以長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔為主，巖屑粒內(nèi)溶孔次之，呈孤立狀或蜂窩狀等，單片光下孔隙間多含有泥質(zhì)或黏土礦物殘余，孔隙大小分布在20～50 μm；粒間溶孔是不穩(wěn)定礦物溶蝕形成的，有利于原生孔隙的擴(kuò)大，與孔隙接觸的顆粒邊界不規(guī)則，多呈港灣狀，當(dāng)不穩(wěn)定礦物被完全溶蝕時(shí)形成的超大孔隙則為鑄?？?。裂縫根據(jù)成因可分為構(gòu)造縫、破裂縫和溶蝕縫，通常呈彎曲狀，偶有分枝現(xiàn)象。微裂縫的發(fā)育可以有效提升儲(chǔ)層的滲透能力，這也是常規(guī)在孔隙度較低的砂巖中具有較高的滲透率值的直接原因。

表1 杭錦旗地區(qū)獨(dú)貴圈閉盒1段孔隙類型及特征劃分表

圖4 獨(dú)貴圈閉盒1段儲(chǔ)層孔隙類型鑄體薄片

2.3 儲(chǔ)層物性特征

儲(chǔ)層的滲流能力受儲(chǔ)層物性特征的影響，其中儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率是表征儲(chǔ)層物性的主要參數(shù)[7-12]。通過對(duì)獨(dú)貴圈閉盒1段338個(gè)巖樣分析，盒1段砂巖孔隙度為1.3%～16.7%，平均為8.9%，主要分布區(qū)間是5%～15%，其中孔隙度大于5%的樣品其孔隙度的平均值為9.7%；滲透率為(0.07～3.3)×10-3μm2，平均0.52×10-3μm2，主要分布區(qū)間為(0.15～1.2)×10-3μm2，其中滲透率大于0.15×10-3μm2的樣品的平均值為0.9×10-3μm2。從孔隙度—滲透率散點(diǎn)分布圖上可以看出，砂巖粒度與孔隙度和滲透率有較好的正相關(guān)關(guān)系，92%粗砂巖和含礫粗砂巖孔隙度大于5%；同時(shí)孔隙度增加，滲透率增大，孔隙度與滲透率成正比例對(duì)數(shù)關(guān)系，相關(guān)性較好(圖5)，擬合公式為：

K=0.129 3e0.161 1Φ，R2=0.622 2.

從物性特征看，獨(dú)貴圈閉盒1段砂巖儲(chǔ)層是低孔隙度—特低滲透率儲(chǔ)層。

圖5 獨(dú)貴圈閉盒1段儲(chǔ)層孔隙度和滲透率關(guān)系

2.4 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

研究孔隙結(jié)構(gòu)的方法主要包括毛細(xì)管壓力間接測(cè)定法、鑄體薄片和電鏡掃描等直接觀察法以及數(shù)字巖心法。其中壓汞法是利用毛細(xì)管壓力間接測(cè)定儲(chǔ)集巖孔隙結(jié)構(gòu)的常用方法之一，其曲線形態(tài)、排驅(qū)壓力、中值壓力等特征參數(shù)能夠較好地反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的空間分布特征[13]。根據(jù)壓汞曲線的特征參數(shù)可將獨(dú)貴圈閉盒1段的毛管壓力曲線分為3類(圖6)。

Ⅰ類毛管壓力曲線呈現(xiàn)凹函數(shù)形態(tài)，中間出現(xiàn)緩坡平臺(tái)段，且平臺(tái)高度較低，說明進(jìn)汞壓力較低，巖心分選性好，孔隙喉道結(jié)構(gòu)均質(zhì)。排驅(qū)壓力小于0.6 MPa，中值壓力小于4 MPa。

Ⅱ類毛管壓力曲線較I類略陡，沒有平臺(tái)段，孔喉分布略粗歪度，排驅(qū)壓力為0.6～1.5 MPa，中值壓力為4～25 MPa。

Ⅲ類毛管壓力曲線呈現(xiàn)凸函數(shù)形態(tài)，位于右上方，孔隙喉道分選差，略細(xì)歪度，排驅(qū)壓力大于1.5 MPa，中值壓力大于25 MPa。

圖6 獨(dú)貴圈閉盒1段儲(chǔ)集層壓汞曲線分類

3 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)沉積相、巖性、測(cè)井相、物性和孔隙結(jié)構(gòu)特征，將獨(dú)貴圈閉盒1段儲(chǔ)集層段砂巖劃分為3類，分別為好儲(chǔ)層(Ⅰ類)、較好儲(chǔ)層(Ⅱ類)及差儲(chǔ)層(Ⅲ類)(表2)。

表2 獨(dú)貴圈閉盒1儲(chǔ)集巖分類評(píng)價(jià)

Ⅰ類儲(chǔ)層。沉積微相為辮狀水道，巖性主要為粗粒砂巖，測(cè)井相為光滑箱型，綜合解釋為氣層，孔隙類型是粒間余孔和粒內(nèi)溶孔，孔隙度大于10%，滲透率大于0.5×10-3μm2。毛管壓力曲線為Ⅰ類，孔喉分選性好較粗歪度，排驅(qū)壓力較低(小于0.6 MPa)，中值壓力較低(小于4 MPa)，綜合評(píng)價(jià)為好儲(chǔ)集層。在單井儲(chǔ)層厚度上，此類儲(chǔ)層是獨(dú)貴圈閉盒1段主要的儲(chǔ)集層，占比40%。

Ⅱ類儲(chǔ)層。沉積微相為辮狀水道，巖性為巖性為含礫粗、中粒砂巖，測(cè)井相為微齒化箱型，綜合解釋為氣層，孔隙類型以粒間、粒內(nèi)溶孔為主，孔隙度分布在5%～10%范圍內(nèi)，滲透率一般分布在0.15～0.5×10-3μm2。毛管壓力曲線呈對(duì)角型，為Ⅱ類，孔喉分選差，較粗歪度，排驅(qū)壓力在0.6～1.5 MPa內(nèi)，中值壓力在4～25 MPa內(nèi)，儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)為較好儲(chǔ)層，在單井儲(chǔ)層厚度上，此類儲(chǔ)層是占比30%。

Ⅲ類儲(chǔ)層。沉積微相為水道間，巖性為中粒砂巖及細(xì)粒砂巖，測(cè)井相為鋸齒狀箱型或鐘形，孔隙類型主要是粒內(nèi)溶孔和晶間微孔?？紫抖鹊托∮?%，滲透率小于0.15×10-3μm2。毛管壓力曲線為Ⅲ類壓汞曲線，孔喉分選差，細(xì)歪度，排驅(qū)壓力高于1.5 MPa，中值壓力高于25 MPa，為差儲(chǔ)層。

4 不同沉積相帶氣井產(chǎn)能及生產(chǎn)特征

受古地貌的影響，獨(dú)貴圈閉北部盒1段為沖積扇沉積，盒1段儲(chǔ)層分布受沖積扇辮狀水道沉積微相控制，從北向南依次發(fā)育沖積扇扇根、扇中和扇端3個(gè)不同的生產(chǎn)單元[14]。扇根區(qū)域沉積厚度大，由于距離物源較近，儲(chǔ)層以含礫粗—中砂巖為主，分選較差，以Ⅱ類儲(chǔ)層為主；扇中區(qū)域辮狀水道多期次疊合發(fā)育，物性好，以Ⅰ類儲(chǔ)層為主，氣層厚度大，連續(xù)性好；扇端區(qū)域砂體厚度減薄、沉積物粒度變細(xì)，不同期次河道連續(xù)型變差，主要為Ⅱ類、Ⅲ類儲(chǔ)層。沉積相水動(dòng)力特征不同，沉積儲(chǔ)層在粒度、巖石類型、孔隙結(jié)構(gòu)、物性等方面不同，氣井產(chǎn)能及生產(chǎn)特征存在差異。沖積扇扇根水平氣井平均無阻流量為9.5×104m3/d，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為3 272×104m3。扇中水平氣井平均無阻流量為15.8×104m3/d，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為5 039×104m3。扇端水平氣井平均無阻流量為11.8×104m3/d，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為3 995×104m3(圖7)。

圖7 不同生產(chǎn)單元產(chǎn)能及動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

選取生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)生產(chǎn)穩(wěn)定的氣井進(jìn)行歸一化分析，氣井生產(chǎn)階段分為3段，壓裂液返排階段、穩(wěn)產(chǎn)階段和遞減階段(表3)。扇根部分壓裂液返排階段平均單井日產(chǎn)氣2.9萬方，液氣比3.7，壓降速率為0.077 7 MPa/d；穩(wěn)產(chǎn)階段平均單井日產(chǎn)氣2.0×104m3，液氣比4.1，壓降速率為0.015 6 MPa/d；遞減階段平均單井日產(chǎn)氣1.6×104m3，液氣比5.5，壓降速率為0.006 6 MPa/d，遞減率為27.3%。扇中部分壓裂液返排階段平均單井日產(chǎn)氣3.9×104m3，液氣比1.0，壓降速率為0.038 4 MPa/d；穩(wěn)產(chǎn)階段平均單井日產(chǎn)氣3.0×104m3，液氣比1.2，壓降速率為0.012 3 MPa/d；遞減階段平均單井日產(chǎn)氣2.1×104m3，液氣比1.7，壓降速率為0.005 2 MPa/d，遞減率為23.4%。扇端部分壓裂液返排階段平均單井日產(chǎn)氣3.0×104m3，液氣比1.1，壓降速率為0.062 1 MPa/d；穩(wěn)產(chǎn)階段平均單井日產(chǎn)氣2.2×104m3，液氣比1.4，壓降速率為0.014 5 MPa/d；遞減階段平均單井日產(chǎn)氣1.8×104m3，液氣比1.6，壓降速率為0.005 8 MPa/d，遞減率為26.1%。通過對(duì)比不同沉積微相的水平氣井產(chǎn)能和生產(chǎn)規(guī)律，可以看出由于沖積扇扇中儲(chǔ)層物性好，砂體連片發(fā)育，非均質(zhì)性較其他好，沖積扇扇中氣井生產(chǎn)效果較扇根和扇端生產(chǎn)效果好。

表3 不同生產(chǎn)單元?dú)饩a(chǎn)數(shù)據(jù)

5 結(jié) 論

(1)獨(dú)貴圈閉盒1期砂體主要發(fā)育在沖積扇辮狀水道微相，巖性主要為(含礫)粗—中粒巖屑砂巖，儲(chǔ)集空間以粒間孔和溶蝕孔為主；屬于典型的低孔、低滲儲(chǔ)層。

(2)根據(jù)沉積相、巖性、測(cè)井相、物性和孔隙結(jié)構(gòu)特征，獨(dú)貴圈閉盒1段儲(chǔ)集層段砂巖劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，分別評(píng)價(jià)為好儲(chǔ)層、較好儲(chǔ)層及差儲(chǔ)層，在單井儲(chǔ)層厚度上，盒1段儲(chǔ)集巖Ⅰ類占40%，Ⅱ類占30%。

(3)受古地貌的影響，獨(dú)貴圈閉北部盒1段儲(chǔ)層分布受沖積扇辮狀河沉積相控制，從北向南依次發(fā)育沖積扇扇根、扇中和扇端3個(gè)不同的生產(chǎn)單元。其中沖積扇扇中儲(chǔ)層物性好，砂體連片發(fā)育，氣井生產(chǎn)效果好于扇根和扇端生產(chǎn)效果。