鄂尔多斯盆地东缘A区块盒8段储层特征

2016-06-20马少妍

天然气技术与经济 2016年2期

关键词：粒间物性砂体

徐　猛　马少妍

（中联煤层气有限责任公司太原分公司，山西　太原　030000）

鄂尔多斯盆地东缘A区块盒8段储层特征

徐猛马少妍

（中联煤层气有限责任公司太原分公司，山西太原030000）

摘要鄂尔多斯盆地东缘二叠系下石盒子组盒8段储层为A区块较为有利的致密砂岩气储层，该储层以辫状河三角洲亚相沉积为主。纵向上该段储层具多期砂体叠置、横向连片发育的特点。结合构造、沉积、储层特征以及成岩作用分析结果发现：①该段沉积环境稳定，构造倾角近水平，最大主应力方向近东西向。②古水流方向指示为南东及南向，推测物源方向为盆地北部。③以岩屑石英砂与岩屑砂岩为主，磨圆以次圆为主，分选中等，以颗粒式胶结为主，为典型的致密型储层。④孔隙度介于4％～10％，平均值为9.32％，渗透率值73％小于0.5 mD，主要介于0.01～0.5 mD，同时实验表明砂岩粒度大小与孔渗性成正比，其中盒8段底部发育含砾粗砂岩，物性相对较好。⑤储集空间类型以残余粒间孔、粒间溶孔及粒内溶孔为主。⑥溶蚀作用对于储层发育起到建设性作用，而压实作用及胶结作用往往使储层物性变差。⑦盒8段试气效果显著，综合分析认为盒8段为该区较为有利的勘探层系。

关键词致密砂岩气鄂尔多斯盆地东缘盒8段储层特征主控因素

修订回稿日期：2016-03-18

0　引言

致密砂岩气占据中国天然气探明储量的半壁江山，其中鄂尔多斯盆地为我国致密砂岩气的主要开发基地之一，随着十多年来非常规开发技术的应用，已成功开发苏里格、大牛地、米脂、神木等大型气田。与盆地中心地带相比，盆地东缘尤其是晋西挠褶带天然气勘探进展较为缓慢，勘探程度低，地质认识不充分，加上该区域经构造抬升后，地质条件相对复杂，对该区上古生界天然气的相关研究较少。为此，笔者针对鄂尔多斯盆地东缘A区块进行整理分析、研究相关资料，获得了一定的成果认识，对于盆地东缘今后的勘探开发具有一定的参考意义。

1　区域概况

鄂尔多斯盆地东缘A区块位于盆地东缘的晋西挠褶带西缘，勘探面积约3 000 km2，地理位置主要位于吕梁市境内。目前该区正处于勘探期。受盆地大构造及沉积环境影响，地层产状整体较为平缓，倾角基本小于1°，主要发育有幅度较小的鼻状构造。上古生界主要目的层为石炭系本溪组，二叠系太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组，同时浅部地层三叠系也具有一定的勘探潜力；发育曲流河、三角洲前缘等沉积，储层孔隙度普遍低于10％，渗透率小于1 mD，属典型致密型砂岩储层［1］。

受晚石炭世至早二叠世的海陆过渡相影响，研究区本溪组8+9号煤系地层与山西组4+5号煤系地层为该区主要的烃源岩层系，具有厚度大（4+5号煤系地层厚度范围为1.3～8.0 m，均值为4.0 m，8+9号煤系地层厚度范围为2.0～17.0 m，均值为7.2 m），埋深适中，广覆式生烃的特点。

通过前期勘探实钻资料及试气成果表明，下石盒子组盒8段为该区极具勘探潜力的层段，该段砂体厚度范围为13.9～43.7 m，平均厚度为25.2 m。气层厚度范围为0～16.8 m，平均厚度为6.6 m。该套砂体具有“单砂体厚度薄，非均质性强，低孔低渗”的特点［2-3］。受当时沉积河道摆动影响，全区砂体厚度分布不均，砂体相对较厚且物性较好的区域为致密砂岩气富集“甜点区”。

1.1构造特征

受区域内紫金山构造影响，全区整体为北部埋深浅南部埋深大，呈阶梯式下沉，受印支期区域挤压应力作用，A区块逆断层较为发育，特别是靠近紫金山构造断层较为发育，并呈辐射状向外扩散［4-5］。同时利用井壁崩落法（图1a）及钻井诱导裂缝法（图1b）研究A区块的地应力方向，认为该区块现今最大主应力方向为东西向展布，但部分井钻探分析后发现其最大主应力方向为南北向展布，可能受局部构造影响，主应力方向发生反转，具体原因有待后续加强研究［6］。

图1　现今地应力方向研究图

1.2沉积环境

下石盒子组主要受半氧化环境的陆相河道沉积影响，多见分流河道及分流间湾，整体沉积环境较为稳定，地层特征上主要表现为水平层理及平行层理［7］。利用倾角测井资料微细处理技术和电成像倾角测井资料研究A区块盒8段古水流方向认为：古水流方向指示为南东向及南向（图2中右半边蓝色蝌蚪尾部的指向为古水流方向），推测物源方向为盆地北部地区，电成像结果显示该段普遍发育大型板状交错层理，电性特征主要表现为钟型及箱型［8］。岩性以浅灰色含砾石英砂岩、灰绿色泥质粉砂岩及灰色泥岩为主，盒8段砂岩主要以含砾石英砂岩为主，并含有一定的岩屑。分选度较好，颗粒呈次圆状，泥质胶结。

图2　古水流方向研究图

1.3成藏组合

盒8段储层具典型中成藏组合特征（下石盒子组），生储盖组合配置良好，距下部烃源岩层系（4+ 5号煤系地层）较近，该套煤系地层含气量可达4～21 m3/t，生烃强度可达（10.0～16.0）×108m3/km2，具就近运移聚集条件。其上部上石盒子组泥岩厚度可达200 m，且全区均有覆盖，起到极好的封盖作用。盒8段砂体具有单套砂体薄，纵向上多套砂体叠置的特点，同时受紫金山构造影响，纵向上多有裂缝发育，从而形成裂缝性储层，与孔隙性储层在空间上叠置分布，增大了天然气的聚集空间［9］。

2　储层特征

2.1岩石学特征

对于致密砂岩，岩性往往控制物性，物性控制含气性［10］。因此，岩性识别是储层评价的关键环节。图3a为A区块北部盒8段碎屑组分三角图，根据常规薄片鉴定、粒度分析及岩心观察等手段认定岩性以岩屑石英砂岩与岩屑砂岩为主，碎屑颗粒以石英为主，粒径大小分布在0.15～1.4 mm。磨圆以次圆为主，分选性中等，石英次生加大作用明显（图3b），主要为颗粒接触式胶结与孔隙式胶结，颗粒之间排列致密，填隙物多见泥质及硅质，其次为方解石及铁质，接触方式为线—凹凸式为主，为该区较为典型的致密型储层。

图3　盒8段岩石学特征研究图

2.2物性特征

据试验资料表明：盒8段孔隙度主要介于4％～10％，平均值为9.32％，该段渗透率73％小于0.5 mD，主要介于0.01～0.5 mD，具典型致密储层特点，同时实验表明砂岩粒度大小与孔渗性成正比（图4a、4b），石英含量同样与孔渗性成正相关性，其中盒8段底部发育含砾粗砂岩，物性相对较好。

图4　粒度中值与孔隙度、渗透率相关性图

2.3储集空间特征

储集空间决定了含气量的高低，它对气体的运移、保存至关重要［11］。通过对盒8段扫描电镜分析、岩石薄片镜下观测认为：储集空间类型以残余粒间孔、粒间溶孔及粒内溶孔为主（图5a、5b）。受石炭—二叠纪早成岩阶段地层压实作用影响，大部分原生粒间孔隙受损，仅残留部分粒间孔（图5c），但大量粒间溶孔及粒内溶孔的出现说明盒8段储层接受了后期次生作用主要是溶蚀作用的改造，逐渐改善了储集空间，从而有利于气体储集［12］。同时裂隙孔的发育证明盒8段存在一定的微裂缝，对于孔隙间的沟通起到一定的积极作用。2.4储层分类评价

图5　盒8段储集空间特征图

据已有研究成果，对该区盒8段储层综合分析认为其储层类型主要以孔隙型为主，主要分以下两类。

Ⅰ类储层。岩性为石英砂岩与粗—中粒岩屑石英砂岩，发育少量晶间微孔及残余粒间孔。孔渗性较好，孔隙度大于10％，渗透率大于1.0 mD，排驱压力基本小于0.5 MPa，这类储层基本位于区块“甜点区”。

Ⅱ类储层。岩性为粗—中粒岩屑石英砂岩与岩屑砂岩，残余粒间孔、粒间溶孔较为发育，同时残余粒间孔占据了一定的比例，孔隙度多集中于8％～10％，渗透率普遍集中于0.5～1.0 mD，排驱压力分布在0.5～1.0 MPa，这类储层广覆于区块内，为该区的主要产层。

3　主控因素

影响致密型储层发育特征的主要因素包括构造、沉积环境和成岩作用［13］。构造挤压作用对于储层的影响是具有两面性的：一方面可使储层更加致密化；另一方面可产生裂缝改善储层物性［14］。从目前对该区块的研究来看，沉积环境与成岩作用影响更大。

3.1沉积环境的影响

沉积环境的作用主要表现在宏观上控制砂体展布，微观上控制储层物性［15］。A区块盒8段主要发育辫状河三角洲亚相，由于河道摆动频繁，造就砂体纵向叠置，横向连片发育的特点，区内砂体较厚区域主要位于分流河道处。由于分流河道水动力大，携砂能力强，经过长时间的搬运，杂基被搬运至离物源更远的区域，较为粗大的颗粒逐渐沉积在分流河道处，且分选性较好，从而整体上颗粒空间更多，物性更好。

3.2成岩作用的影响

受成岩作用影响，碎屑岩成分及结构发生不同程度的变化，对盒8段储层影响显著的成岩作用包括压实、胶结及溶蚀作用。

早期的压实作用是盒8段储层致密的主要因素，研究发现该段储层多呈缝合线接触，颗粒呈定向排列，特别是部分软性碎屑颗粒受压实作用影响挤压充填至孔隙中，使孔隙空间变小，物性变差。

胶结作用是导致物性变差的另一因素，实验分析发现盒8段胶结物以黏土矿物、硅质和碳酸盐为主，硅质胶结主要为石英次生加大，碳酸盐胶结物多以交代物充填孔隙，堵塞吼道，增强储层非均质性，造成储层物性变差。黏土矿物伊利石因自身结构造成孔喉堵塞，而绿泥石的环边生长效应可抑制石英次生加大作用，从而在一定程度上保护粒间孔隙。

溶蚀作用对物性起到一定的改善作用。溶蚀作用使粒间孔中的胶结物溶解及部分易溶矿物局部溶蚀，从而提高了储层的孔渗性，A区块盒8段储层多发育该类孔隙。

4　结论

1）A区块盒8段砂体纵向上叠置、横向上连片发育。物源来自盆地北部地区。

2）盒8段储层岩性以岩屑石英砂及岩屑砂岩为主，具次磨圆度、分选性适中、低孔低渗的特点，石英含量高、颗粒大且对应较好的物性。储层孔喉分选性较好，但孔喉半径较小，后期需大规模压裂可有效改善孔隙连通性。储集空间以溶蚀粒间孔及粒内溶孔为主。Ⅰ类储层主要发育在甜点区，Ⅱ类储层为该区目前的主力产气层。

3）控制储层发育的主要因素为沉积相与成岩作用，其中分流河道为砂体发育较厚，物性较好部位。压实及胶结作用使储层物性变差，而溶蚀作用起建设性作用。

4）A区块盒8段有利储层多发育在砂体厚度大，粒度粗，溶蚀作用强的分流河道，从试气结果看，位于主河道上的几口井压裂试气效果明显，A区块盒8段砂岩储层在未经压裂的情况下，自然产能可达6 000～50 000 m3/d，经压裂改造后无阻流量可达8 000～130 000 m3/d，显示良好的勘探潜力。

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（编辑：卢栎羽）