苏里格气田苏147水平井整体开发区盒8下段储层精细描述*

2013-01-10李进步王继平张志刚

天然气勘探与开发 2013年1期

郝骞李进步王继平王龙张志刚

(1.中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心 2.中国石油长庆油田分公司低渗透油气田勘探开发国家工程实验室)

0 引言

苏147水平井整体开发区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北部(图1)，面积约600km2，是长庆油田分公司加快苏里格气田开发步伐、提高开发效率的重点建设区块。区内发育二叠系石盒子组盒8下段大型缓坡辫状河三角洲岩性圈闭气藏，该气藏具有生烃强度大、天然气储量丰富、有效储层分布隐蔽性极强等特点。在整体低孔、低渗、低丰度、储层非均质性极强的地质条件下，精细描述水平井整体开发区盒8下段微幅构造、沉积微相和储层物性特征，明确适宜部署水平井整体开发的有利区带，这对于加深气藏认识、实现气田快速上产和长期稳产具有重要的意义。

1 微幅构造精细刻画

1.1 构造总体特征

在西倾单斜背景上发育多排鼻状构造，鼻隆—鼻凹呈东—西向分布，鼻隆幅度约10～20m，鼻宽约2～3km，构造坡降为每百米1～3m，局部地区受到小断层影响而使微幅构造产生变化。

1.2 微幅构造组合样式

通过统计大量开发井实钻数据，认为盒8下段发育4种鼻状微幅构造组合样式(图2)：图2a表现为枢纽发散，在鼻隆上发育次级鼻状构造；图2b表现为枢纽收敛，鼻隆消失，鼻凹部位发育小型盆状构造；图2c构造起伏大，表明层间发育小断层；图2d显示鼻状构造枢纽分叉，派生出新一组鼻状构造。

图1 研究区位置示意图

图2 微幅构造组合样式

天然气富集区与微幅构造密切相关，准确刻画微幅构造的起伏程度及分布样式，对水平井部署、准确预测水平段靶点深度及水平段地质导向都具有重要的指导作用。局部微幅构造起伏较大可能为小断层错动所致，若部署井位，将会给钻探工程实施和水平井地质导向带来极大困难，因此鼻状微幅构造平缓的区域是水平井部署的有利部位。

2 沉积微相精细识别及砂体展布特征分析

盒8下段发育辫状河三角洲沉积体系，在三角洲平原中划分出主河道、次河道、堤岸和河漫4种沉积亚相。通过统计大量开发井砂厚数据，精细描述测井相及细致观察岩心沉积特征，识别出河床滞留沉积、心滩、河道充填、次河道充填、河道边缘、废弃河道、天然堤、决口扇、河漫洼地、河漫滩、河漫沼泽等沉积微相，其中辫状河心滩(图3)是最有利沉积微相。

2.1 沉积微相精细识别

(1)沉积学标志

•颜色

录井岩屑及岩心观察表明，盒8下段砂岩以浅灰(白、绿)色为主，泥岩多见杂色、灰绿色、褐色及棕色。杂色泥岩常与灰绿色泥岩互层，反映沉积时期水位变化频繁，推测沉积物暴露，为干旱气候三角洲平原沉积环境。

•岩石类型及结构

岩石薄片分析表明，盒8下段砂岩以岩屑石英砂岩(含量>51%)和石英砂岩(含量25%～32%)为主，分选性、磨圆度中等，细砾岩成分主要为石英岩、燧石及变质岩，并含大量同生泥砾，说明盒8下段为近源陆上快速堆积沉积物。

•粒度特征

粒度分析表明，盒8下段砂岩以粗砂和中砂为主，粒度累计曲线以两段式为主，跳跃搬运为主要阶段，三段式(滚动、跳跃和悬浮段)仅在个别样品中可见。这两种粒度概率曲线较多存在于河流相和三角洲相河道砂中。

图3 辫状河心滩沉积特征综合图(SX97-76井)

(2)古生物标志

盒8下段动物化石罕见，砂泥岩中常见丰富的炭化植物茎干、植物叶片及其印模。此外，孢粉包括石松纲、真蕨纲和种子蕨纲等半湿地和旱地植物化石。植物碎片局部富集可形成煤线，甚至形成薄煤层，而煤层在盒8下段不发育。

(3)测井相标志

GR与岩石泥质含量密切相关，可较好地反映沉积旋回和区分岩性。通过精细描述GR幅度、形态、顶底接触关系、光滑度及组合特征，建立取心段岩电对应关系，可确定不同成因类型沉积微相的测井响应模式。

在盒8下段识别出主河道、心滩、河道边缘、次河道、废弃河道、天然堤、决口扇、河道间漫滩和洼地等沉积微相的GR特征。辫状河道心滩微相GR为低值厚箱状；曲流河道边滩微相GR呈低值(25 API～30API)箱状，但厚度相对心滩小些；主河道充填砂岩微相GR为箱状或钟状，其GR值(30API～40API)略高于心滩和边滩；废弃河道GR为帽形，底部低值表征正常河道，帽形上部曲线表征含泥砂岩废弃河道；主河道边缘GR为梳状，指示河道砂与河间泥呈指状穿插；次河道边缘GR为圣诞树形；决口扇的GR为指状或漏斗状。

2.2 砂体展布特征

(1)砂体垂向叠置特征

盒8下段辫状河三角洲平原河道携砾砂质较多，悬浮质细粒较少，河流以底载荷为主，连井剖面中呈“砂包泥”样式分布。辫状河道垂向下切及侧向侵蚀能力较强，砂砾质在河床中快速堆积，不断形成新分流河道，并在主河道侧向不断迁移推进。在同一期辫状河沉积中，河道砂与心滩坝砂体通过侵蚀面及侧积面相互叠置、连通，构成同期沉积复合体，在平面上呈毯状分布。不同期辫状河沉积，因河道频繁摆动、迁移和下切，导致砂体垂向逐期叠加，侧向拼接，易形成大型辫状河叠置砂体。在这种因河道分散、汇聚，河流破坏与建设作用共存，致使不同期次、不同级次河道砂与不同规模心滩砂垂向叠加、横向拼接，形成了大面积分布的叠置复合储集层(图4)。

图4 盒8下段连井剖面图

(2)砂体平面展布特征

盒8下段沉积时期，盆地北部物源供给充足，发育粗粒辫状河三角洲平原河道沉积，区内自北向南发育3～4条辫状河分流河道(图5)：

西部地区发育2条辫状河分流河道，沿S48-13-*—S47-12-*井区发育1条辫状河分流河道，砂地比为0.56～1.0；沿S48-12-*—S158井区发育1条辫状河分流河道，砂地比为0.58～0.97。特别是S47-10-*井—S158井河道汇合处砂体富集，河道宽度达10km以上，厚度达15～30m，心滩十分发育。中部地区发育1条辫状河分流河道，方向为沿S48-16-*—S47-15-*井区，砂地比为0.57～0.8。中部河道和西部相比，河道变窄，砂体叠置厚度为10～20m，心滩欠发育。东部地区发育1条辫状河分流河道，方向为沿S48-12-*—M6井区，砂地比为0.34～0.58。东部河道砂叠置厚度及展布范围明显较西、中部河道砂小，说明盒8下段沉积时期物源主要来自工区西北方向。

图5 盒8下段砂体等厚图

盒8下段有效储层最大厚度可达15m(S48-17-*井)，有效储层厚度>9m的高值区主要发育在中西部地区，分布于S48-17-*—SX97-*井区、S48-17-*—S48-19-*井区、S47-2-*—S47-12-*井区、S48-20-*井区、S47-9-*—S47-17-*井区。此外在S48-13-*井、S48-13-*井、S48-16-*井附近及东部地区也有零星分布(图6)。

图6 盒8下段有效储层等厚图

3 盒8下段储层特征

3.1 岩石学特征

(1)碎屑成分及特征

岩石薄片分析表明，盒8下段碎屑颗粒以石英(86.57%)、岩屑(9.26%)为主，次为长石(2.95%)及高岭石(1.22%)。岩屑组分以中浅变质片岩(6.58%)、火成岩岩屑(3.76%)和云母岩屑(1.25%)为主，胶结类型主要为孔隙-次生加大式和孔隙-压嵌式。

(2)填隙物成分及特征

盒8下段储层填隙物类型主要有粘土矿物、硅质、铁方解石等。粘土矿物主要为高岭石、伊利石及绿泥石膜，高岭石含量相对较多，其胶结物分布于碎屑颗粒间或颗粒溶蚀孔中，在阴极射线下发亮蓝色光(图7a)。绿泥石含量较少，呈薄膜状胶结，能抑制石英次生加大，使部分原生孔隙得以保存。伊利石通常呈纤维状与自生石英或高岭石充填各类溶蚀孔隙(图7b)。硅质胶结普遍存在，因其难以溶解，后期溶解作用较难产生次生孔隙，对储层物性影响较大。

图7高岭石及伊利石镜下特征

(a 粒间被泥质和高岭石充填，单偏光×100，S62,1(41/80)，盒8下1；b 纤维状伊利石胶结物，扫描电镜，S157,1(48/134)，盒8下2)

3.2 储层成岩作用

孔隙演化与储层成岩作用密切相关，通过对岩心和薄片观察、扫描电镜及阴极发光试验分析，认为盒8下段成岩作用有压实、压溶作用、(硅质、碳酸盐、高岭石等)胶结作用、交代作用等。

(1)压实和压溶作用

早期机械压实作用造成原生孔隙大量丧失，成岩晚期则表现为压溶作用。压实压溶作用愈强，损失的孔隙愈多，是砂岩储集性能变差的主要原因。机械压实作用表现为火山岩岩屑、千枚岩、云母等塑性岩屑的扭曲变形和假杂基化及其定向或半定向排列；压溶作用表现为成岩晚期个别石英碎屑间呈缝合线接触，缝合线接触不仅使孔隙度减小，还会释放出硅质流体，为石英自生加大硅质胶结提供了物质基础。

(2)胶结作用

胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出矿物质，将松散的沉积物固结起来的作用。盒8下段填隙物在碎屑颗粒间沉淀析出，或以颗粒次生加大，或以相互交代以及交代碎屑颗粒等形式出现，占据砂岩孔隙空间，降低孔隙度和渗透率，形成致密储层。

(3)交代作用

交代作用是指矿物之间的替换作用，相对于其它成岩作用，其对储层孔隙影响较小。盒8下段交代作用主要为高岭石交代长石，方解石交代碎屑颗粒。

3.3 储层物性及非均质性特征

(1)岩心物性分析

据7口正钻井62块岩心的物性测试数据得知，盒8下段孔隙度在1.03%～14.00%之间，平均值为7.14%，渗透率在0.010～12.217 mD之间，平均值为0.656 mD。另据30口开发井281个测点的测井物性解释数据得知，盒8下段孔隙度在0.21%～14.13%，平均为6.88%，渗透率在0.160 ～12.562 mD之间，平均为0.857 mD。相对岩心物性测试，测井解释选点更多，解释成果更全面，总体上盒8下段物性较差，为特低孔特低渗致密储层。

(2)储层非均质性特征

•垂向非均质性

储层垂向非均质性与砂体叠置方式及连通性密切相关，通过对盒8下段小层砂体精细解剖，认为砂体垂向上以多层式、侧向连接式及孤立式3种方式叠置(图8)，多层式及侧向连接式是主要的叠置方式(图9)，孤立式在工区东部有少量分布。

•平面非均质性

河道砂之间的连通程度和连通方式，是储层平面非均质性研究的重要方向。分析储层平面非均质性，可通过密集钻井的测井曲线对比来估算砂体连通性，也可参照艾伦(1978)提出的河道密度临界值来预测河流砂体连通程度。裘亦楠等(1987)根据中国湖盆的实际资料，对艾伦的临界值作了补充修改：当地层横剖面中河流砂厚占地层厚度的50%以上，砂体垂向及平面连通性较好；当地层横剖面中河流砂厚占地层厚度的30%以下，砂体为孤立分布。结合本区的实际情况，从西南部和北部盒8下1、盒8下2沉积相平面图可知(图10、图11)，钻井较密、开发程度较高的地区砂体连片发育，多数井的砂/地比普遍较高(比值>0.5)，表明这些地区储层连通性较好。总体上，盒8下段辫状河道宽，河床侧向迁移频繁，砂体较厚(厚度>34m)，砂∕地比值高,砂体在平面上呈大面积连片式毯状分布，连通性较好。

图8 河道砂垂向叠置方式

图9 盒8下段砂体多层式叠置和侧向连接式分布

4 水平井有利开发区综合筛选

通过微幅构造精细刻画，沉积微相精细识别，砂体空间展布分析及储层储集性能精细描述，制定出水平井整体开发区盒8下段有利储集区域筛选原则：

(1)微幅构造平缓，坡降在15m/km之内；

(2)辫状河道亚相展布区为评价区，心滩微相展布区为有利评价区；

图10 西南部盒8下2沉积相平面图

图11 北部盒8下1沉积相平面图

(3)有效储层厚度>2m为开发区，有效储层厚度>6m为中等有利开发区，有效储层厚度>9m为最有利开发区；

(4)开发井产量高，水平井轨迹方向与河道展布方向一致。

在盒8下段有利区带中划分出①、②、③3个区带，每个区带中又进一步细分出一般、中等和最有利区3个层面来评价(图12)：①区带面积最大(约198km2)，该区有效储层厚度均>4m，其中有效储层>6m为中等有利区(面积约123km2)，有效储层>9m为最有利区(面积约28km2)，分布于区带北部及中部地区，心滩连片，厚度较大。②区带面积约143km2，该区有效储层厚度均>3m，其中有效储层>6m为中等有利区(面积约89km2)，有效储层>9m为最有利区(面积约25km2)，分布于区带中部及南部地区。③区带面积约126km2，该区带内多数井区的有效储层厚度均<3m，有效储层>6m为中等有利区(面积约12km2)，分布于区带北部地区。