劉 嘉

（中國(guó)石化華北油氣分公司采氣一廠，河南 鄭州 450006）

0 引言

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地東北部，具有層系多、儲(chǔ)層薄、圈閉幅度低且含氣性隱蔽、同層單井產(chǎn)量變化大的特點(diǎn)，導(dǎo)致其動(dòng)用難度較大，也制約了天然氣的勘探與開(kāi)發(fā)。大28 井區(qū)位于大牛地氣田北部，主力含氣層為二疊系山西組、下石盒子組［1-2］，2012 年12 月開(kāi)始部署井位，10 年間共投產(chǎn)139 口井，其中水平井126 口，正處于局部調(diào)整建產(chǎn)階段。下石盒子組一段盒1-1 亞段發(fā)育辮狀河相沉積，為低壓、低滲透致密砂巖儲(chǔ)層，有效砂體厚度薄、規(guī)模小、寬度大、多層疊合［3-5］，呈透鏡狀零星分布在大段致密砂巖中，單砂體分布規(guī)律不清，導(dǎo)致氣層連通性差、鉆遇率低，影響新井達(dá)產(chǎn)效果。筆者針對(duì)大28 井區(qū)盒1-1 亞段儲(chǔ)層縱向疊置關(guān)系復(fù)雜、橫向巖性變化大、平面非均質(zhì)性強(qiáng)的問(wèn)題，結(jié)合巖心、測(cè)井資料進(jìn)行小層地層對(duì)比，建立巖—電響應(yīng)模板，分析小層沉積微相縱向疊置及平面特征，厘清單砂體空間展布規(guī)律，以期為加密開(kāi)發(fā)井網(wǎng)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大牛地氣田處于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北東段，表現(xiàn)為向南西緩傾的單斜構(gòu)造，傾角小于1°［6］。天然氣資源量為8 237 × 108m3，上古生界提交天然氣探明儲(chǔ)量4 545.6×108m3，現(xiàn)已進(jìn)入綜合調(diào)整開(kāi)發(fā)階段［7］。大28 井區(qū)位于大牛地氣田北部，占地面積729.6 km2，探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量為737.6×108m3，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量559.5×108m3，截至2021年12月，累計(jì)天然氣產(chǎn)量為17.7 × 108m3，采出程度為3.2%。大28 井區(qū)主力開(kāi)發(fā)層系為下石盒子組盒1段，與盒2段以紫紅色桃花狀泥頁(yè)巖相隔，發(fā)育陸相辮狀河沉積體系，氣候干旱，北部物源持續(xù)抬升，構(gòu)造活動(dòng)加強(qiáng)，河流向南快速推進(jìn)［1，8］，水體流速快，砂體厚度大，內(nèi)部疊置關(guān)系復(fù)雜，近南北向展布，巖性為灰色中—粗巖屑石英砂巖，孔隙類(lèi)型以殘余粒間孔、粒間溶孔為主，分選中等，平均孔隙度為9.5%，滲透率為0.5 mD，為典型陸相致密砂巖儲(chǔ)層，油氣近源聚集［9-10］。盒1 段儲(chǔ)層可以劃分為盒1-1、盒1-2、盒1-3 三個(gè)砂層組，盒1-1 亞段以灰色厚層中—粗砂巖為主，砂體厚度穩(wěn)定；盒1-2亞段發(fā)育灰色薄層中砂巖，局部砂體發(fā)育，砂體厚度差異較大；盒1-3 亞段以泥巖為主，全區(qū)廣泛分布，為明顯的標(biāo)志層。其中，盒1-1亞段以沉積旋回為依據(jù)，可進(jìn)一步細(xì)分為盒1-1-1、盒1-1-2兩個(gè)小層組，二者厚度相當(dāng)，盒1-1-1小層巖性以灰白色含礫中—粗砂巖為主，底部礫石無(wú)規(guī)則排列，粒度向上變細(xì)，表現(xiàn)出正韻律特征；盒1-1-2小層巖性以灰色細(xì)砂巖、粉砂巖為主，水平層理發(fā)育。

2 沉積構(gòu)造與微相識(shí)別

沉積構(gòu)造是指沉積巖在沉積作用和成巖過(guò)程中各個(gè)組分之間的空間排列［11］，大牛地氣田盒1 段沉積構(gòu)造豐富，總體表現(xiàn)為砂包泥的正粒序特征，結(jié)合自然伽馬（GR）典型曲線(xiàn)形態(tài)特征，識(shí)別出心灘、辮狀河道、泛濫平原共3種主力沉積微相。

2.1 沉積構(gòu)造

大牛地氣田盒1 段發(fā)育灰色中—粗巖屑石英砂巖，地層向上與盒2段以底礫巖為界（圖1a），地層向下與山2段以灰黑色粉砂質(zhì)泥巖為界（圖1b），山2段頂部表現(xiàn)為深灰色細(xì)砂巖夾灰色中砂巖，發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理。盒1段表現(xiàn)出砂包泥的正粒序結(jié)構(gòu)，巖性垂向序列依次表現(xiàn)為灰白色底礫巖（圖1c）、灰色含礫粗砂巖、淺灰色粗砂巖、淺灰色含礫中砂巖（圖1d）、灰色細(xì)砂巖與深灰色粉砂巖互層（圖1e）、棕色、雜色泥巖，發(fā)育底礫巖沖刷面、平行層理、槽狀交錯(cuò)層理、沙紋層理、水平層理等沉積構(gòu)造，局部存在泥質(zhì)粉砂巖薄夾層，盒1 段頂部可見(jiàn)灰黑色植物莖葉（圖1f），反映出強(qiáng)水動(dòng)力條件下的辮狀河沉積特征［12］。

圖1 大牛地氣田盒1段巖心照片

2.2 沉積微相

測(cè)井曲線(xiàn)形態(tài)能夠直接反映巖性垂向變化和砂體疊置關(guān)系，間接反映地層沉積環(huán)境［13］。結(jié)合露頭、巖心，優(yōu)選GR作為典型曲線(xiàn)，建立巖—電響應(yīng)模板，劃分大牛地氣田盒1段測(cè)井相。研究區(qū)測(cè)井曲線(xiàn)形態(tài)多樣，主要有微齒化箱形、平滑箱形、鐘形—齒化箱形、鋸齒狀、微鋸齒狀等（圖2）。參照曲線(xiàn)的幅度、光滑程度和齒中線(xiàn)的形態(tài)，識(shí)別出心灘、辮狀河道、泛濫平原共3 種主力沉積微相：①心灘以灰色粗粒沉積為主，正韻律，砂體厚度大，單期心灘厚度介于3～5 m，延伸寬度介于35～50 m，夾層厚度介于0.1～0.3 m，夾層泥巖形成滲流屏障，砂體遭受強(qiáng)水流沖刷形成大型槽狀、板狀交錯(cuò)層理，測(cè)井曲線(xiàn)呈箱形、齒化箱形、平滑箱形；②辮狀河道底部常見(jiàn)沖刷面，向上粒度變細(xì)，砂體厚度較薄，高能環(huán)境沉積，發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理、斜層理，測(cè)井曲線(xiàn)表現(xiàn)為鐘形，河道水體頻繁遷移，砂體內(nèi)部呈泛連通狀態(tài)，河道沉積具有較大的寬厚比，縱向上多個(gè)透鏡體相互疊置；③泛濫平原以棕色、雜色細(xì)粒沉積為主，均質(zhì)韻律，水動(dòng)力條件較弱，發(fā)育水平層理，測(cè)井曲線(xiàn)近于平直狀、微鋸齒狀。

圖2 大牛地氣田盒1段測(cè)井相—巖石相模式圖

3 沉積微相縱橫向與平面特征

在巖心相觀察、測(cè)井相解釋的基礎(chǔ)上，明確巖石成分、結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造等特征，建立單井相模板，選取主干剖面，分小層對(duì)比大28 井區(qū)盒1-1 亞段沉積微相縱橫向展布規(guī)律與平面分布特征。

3.1 單井沉積微相特征

通過(guò)建立測(cè)井相—巖石相模板，結(jié)合沉積構(gòu)造與沉積微相特征，識(shí)別單砂體，確定單井縱向沉積結(jié)構(gòu)。大28 井區(qū)盒1 段發(fā)育辮狀河相，儲(chǔ)層分為盒1-1、盒1-2、盒1-3三個(gè)砂層組，盒1-1亞段以灰色厚層中— 粗砂巖為主，砂體厚度可達(dá)25 m，以心灘、辮狀河道微相為主；盒1-2亞段發(fā)育灰色薄層中砂巖，多見(jiàn)泥巖夾層，砂體厚度介于10～15 m，以辮狀河道、河道邊緣微相為主；盒1-3亞段以泥巖為主，沉積厚度不超過(guò)10 m，為泛濫平原沉積微相。盒1-1 亞段可分為兩個(gè)小層，二者以沉積旋回為界，盒1-1-1 小層發(fā)育高幅度箱形、鋸齒狀辮狀河道、鐘型心灘，盒1-1-2小層發(fā)育疊合型心灘（圖3）。

圖3 大牛地氣田大28井區(qū)盒1段沉積微相綜合柱狀圖

3.2 沉積微相縱橫向特征

結(jié)合砂體疊置關(guān)系、地層沉積厚度劃分單砂體沉積微相連井剖面，加強(qiáng)儲(chǔ)層剖面對(duì)比的可靠性與預(yù)測(cè)性。辮狀河道橫向遷移頻繁，發(fā)育期次不同，后期河道多次沖刷，剝蝕前期河道沉積，在地層垂向上表現(xiàn)出明顯的層次性，砂體疊置類(lèi)型有孤立型、疊加型和切疊型［14］。大28 井區(qū)盒1-1 亞段砂體厚度穩(wěn)定，表現(xiàn)為垂向、側(cè)向疊加，單期砂體保存完整，剝蝕不明顯，厚層泥質(zhì)沉積較少，常見(jiàn)細(xì)粒薄層分隔。測(cè)井曲線(xiàn)組合形態(tài)呈階梯狀，GR回返較少，砂體韻律性較為完整。

聯(lián)絡(luò)測(cè)線(xiàn)AA′跨越DPH-75井、D28-1井、D28-5井、D41井、DPH-52井共5口井，呈北東—南西向展布，順物源方向。盒1-1-1小層縱向上兩期河道保存完整，北部河道縱向砂體疊置，南部河道縱向存在泥質(zhì)沉積，泥巖厚度介于2.5～4.0 m。一期河道橫向延伸18 km，北部主力微相為心灘，心灘中部砂厚5 m，DPH-75 井、D28-1 井含氣性好，發(fā)育氣層，泥質(zhì)含量介于10%～15%，GR值介于55～70 API；向南砂體減薄，主力微相演變?yōu)檗p狀河道，砂厚3 m，最南部發(fā)育典型鋸齒狀辮狀河道組合模式，含氣性較好，DPH-52 井解釋為差氣層，泥質(zhì)含量為10.3%，GR值為70 API。二期河道橫向延伸15 km，表現(xiàn)為復(fù)合型心灘，心灘中部砂厚為4 m，DPH-75井、D28-1 井含氣性好，發(fā)育氣層，泥質(zhì)含量為6.8%，GR值介于45～60 API，向南砂體略有減薄，泥質(zhì)含量增多，超過(guò)15%。盒1-1-2小層縱向上同樣發(fā)育兩期河道，中部沉積細(xì)粒薄夾層，厚度為1 m，橫向整體連通。一期河道橫向延伸18 km，主力微相為辮狀河道，砂厚2.6～3.4 m，北部表現(xiàn)為高能辮狀河道組合，D28-1 井氣層發(fā)育、泥質(zhì)含量為11%、GR值為53 API，向南砂厚略有減薄，向河道邊緣演變。二期河道橫向延伸19 km，主力微相為心灘，砂厚3.6～5.3 m，DPH-75 井、D28-1 井北部含氣性好，發(fā)育氣層，泥質(zhì)含量介于12%～15%，GR值介于55～60 API，向南厚度穩(wěn)定，但泥質(zhì)含量增多，物性變差，DPH-52井氣層不發(fā)育（圖4）。

圖4 大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段聯(lián)絡(luò)測(cè)線(xiàn)AA′沉積微相剖面圖

主測(cè)線(xiàn)a 跨越DPH-87 井、DPH-78 井、D28-5井、DPH-48 井、DPT-20 井共5 口井，近東西向展布，垂直物源方向，砂體疊置較為復(fù)雜，含氣性差異較大。盒1-1-1小層縱向上發(fā)育兩期河道，橫向連通性較好，偶有間斷，尤其是底部砂體，呈泛連通狀態(tài)。一期河道橫向延伸13 km，西部心灘規(guī)模較大，三套砂體縱向疊置，總體砂厚為6.6 m，橫向延伸5 km，DPH-78井含氣性好，發(fā)育氣層，泥質(zhì)含量為6.5%，GR值介于45～60 API；向東演變?yōu)檗p狀河道微相，砂體厚度減薄至1.7～2.8 m，橫向連通性較好，延伸范圍為9 km，DPH-48 井、DPT-20 井東部發(fā)育差氣層，泥質(zhì)含量介于7.5%～9.0%，GR值為60 API。二期河道橫向延伸14 km，砂體厚度變化較大，為1.5～3.0 m，中部砂體厚，向兩側(cè)減薄，而中部厚層砂體部位物性差，泥質(zhì)含量高達(dá)30%，D28-5井測(cè)井解釋為干層。兩側(cè)薄層砂體部位物性好，泥質(zhì)含量介于7.8%～10.0%，GR值為55 API，DPH-78井、DPT-20 井氣層發(fā)育。盒1-1-2 小層縱向上同樣發(fā)育兩期河道，砂體疊置關(guān)系更為復(fù)雜。一期河道表現(xiàn)為辮狀河道沉積，東部砂體基本穩(wěn)定延伸10.6 km，砂厚介于2.1～2.4 m，氣層發(fā)育部位泥質(zhì)含量為9.1%，DPH-78 井GR值為55 API，差氣層發(fā)育部位泥質(zhì)含量為15%，DPT-20 井GR值介于70～75 API。二期河道縱向疊置兩套砂體，總體砂厚3.5～4.7 m，橫向延伸14 km；西部主力微相為心灘，砂厚4.3～4.7 m，橫向延伸5 km，含氣性較好，泥質(zhì)含量為7.3%，DPH-78 井GR值為50 API；向東演變?yōu)檗p狀河道微相，砂厚3.5～3.7 m，橫向范圍擴(kuò)至9 km，東部整體含氣程度較高，泥質(zhì)含量介于8.2%～13.0%，DPH-48井、DPT-20井GR值介于57～70 API（圖5）。

圖5 大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段主測(cè)線(xiàn)a沉積微相剖面圖

參考連井剖面分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣層在心灘向辮狀河道沉積微相演變區(qū)域，受水流沖刷影響，砂質(zhì)更純，泥質(zhì)含量低于15%，GR值介于45～70 API，儲(chǔ)層物性更好，含氣程度更高。

3.3 沉積微相平面特征

相同地質(zhì)時(shí)期的河道沉積，砂體中間厚兩側(cè)薄，不同地質(zhì)時(shí)期的河道沉積，砂體兩邊厚中間薄。結(jié)合沉積背景、砂體走向、寬度及其空間展布，精細(xì)刻畫(huà)單砂體沉積相圖、砂厚等值線(xiàn)圖，增加沉積相圖的可信度。

大28 井區(qū)盒1-1 亞段發(fā)育辮狀河沉積相（圖6a、6b），中部為多期砂體疊置的主河道方向，河道寬度接近10 km，砂體沉積厚度普遍超過(guò)4 m，心灘側(cè)向疊置寬度介于0.5～0.8 km，長(zhǎng)度介于2～5 km，砂厚超過(guò)6 m，密集分布，灘頭迎水面遭受侵蝕，灘尾背水面順流加積［15］，兩側(cè)水體能量減弱，砂體厚度減薄、尖滅，河道邊界明顯。越過(guò)泥巖沉積的泛濫平原，向東、西方向出現(xiàn)次級(jí)辮狀河道，規(guī)模小，厚度小，心灘較為孤立。在不同小層中，同一井位處的微相也存在差異，主要受河道遷移改道、水動(dòng)力沉積能量的影響，砂體成片展布，非均質(zhì)性強(qiáng)。

圖6 大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段沉積微相及砂體厚度圖

大28 井區(qū)盒1-1-1 小層（圖6c、6d），辮狀河沉積相，主力微相為心灘、辮狀河道，高能水動(dòng)力條件下物源向南遷移。北部?jī)蓷l河道匯集成主河道，河道向南延伸寬度逐漸減小，砂厚穩(wěn)定，粗粒沉積，心灘沿河道走向分布。河道邊界沉積能量減弱，厚度明顯減薄。東、西兩側(cè)以泛濫平原泥質(zhì)沉積相隔，發(fā)育次級(jí)河道，心灘孤立，砂體厚度減薄。大28 井區(qū)盒1-1-2 小層（圖6e、6f），基本延續(xù)了前期古地理環(huán)境和沉積特征，發(fā)育辮狀河沉積相，主力微相為心灘、辮狀河道。北部?jī)蓷l河道略向南發(fā)育后匯集成主河道，靠近河道邊部心灘規(guī)?？s小，泛濫平原面積擴(kuò)大，東、西兩側(cè)次級(jí)河道略向西遷移，心灘較為孤立，砂厚進(jìn)一步減薄。

4 結(jié)論

1）大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段發(fā)育辮狀河沉積相，結(jié)合巖心觀察結(jié)果與GR典型曲線(xiàn)形態(tài)，建立巖—電響應(yīng)模板，識(shí)別出辮狀河道、心灘、泛濫平原共3類(lèi)主力微相。

2）大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段細(xì)分為盒1-1-1、盒1-1-2兩個(gè)小層，縱向上共發(fā)育4期河道，心灘與辮狀河道多套砂體疊置，單期砂體保存完整，剝蝕不明顯，河道多次沖刷導(dǎo)致厚層泥質(zhì)沉積較少，局部發(fā)育細(xì)粒薄夾層。橫向上砂體延伸范圍大，保持在14～18 km，表現(xiàn)為心灘向辮狀河道演變。平面上砂體沿物源向南連片推進(jìn)，主河道位置不變，具有中部厚、兩側(cè)薄的特征，北部砂體更為發(fā)育，以粗粒沉積為主，為典型近源高能辮狀河道沉積。

3）大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段砂體疊置規(guī)律復(fù)雜，厚度與含氣性存在明顯差異，其中，心灘有效砂厚可以超過(guò)6.5 m，辮狀河道有效砂厚低于4 m。氣層在心灘與辮狀河道微相中均可發(fā)育，尤其是在二者演變區(qū)域，受水流沖刷影響，砂質(zhì)更純，泥質(zhì)含量低于15%，GR值介于45～70 API，砂體物性更好，含氣程度更高，可以作為后期開(kāi)發(fā)、措施井位部署的參考依據(jù)。