杭锦旗地区上古生界盒1段厚层砂体疏导能力综合评价

2016-06-25孙晓

石油地质与工程 2016年1期

关键词：鄂尔多斯盆地综合评价

孙　晓

(中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006)

杭锦旗地区上古生界盒1段厚层砂体疏导能力综合评价

孙晓

(中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006)

摘要：下石盒子组盒1段厚层砂体是杭锦旗地区重要的疏导体系，解剖了盒1段6条主河道砂体发育特征，分析了影响油气运移控制因素，优选了砂体疏导能力评价参数，建立了疏导能力解释模型，运用地质-数学模型综合评价方法，评价优选了盒1段厚层砂体优势疏导体系,并结合源岩和圈闭发育特征,对天然气成藏的有利区进行预测。结果表明,东部河道整体呈现出规模大、疏导能力强特征，向西河道规模及疏导能力逐渐减弱；北部什股壕区带及南部十里加汗区带中东部是天然气成藏与分布的有利区。

关键词：鄂尔多斯盆地；杭锦旗地区；上古生界；盒1段；疏导能力；综合评价

1区域构造

杭锦旗探区位于鄂尔多斯盆地北部，横跨伊盟隆起和伊陕斜坡两大一级构造单元，总面积为9 805 km2。根据基底顶面起伏、盖层发育情况以及构造形态特征，可划分为乌兰格尔凸起、公卡汉凸起、杭锦旗断阶、伊陕斜坡及天环坳陷五个次一级构造单元，又依据构造单元、断层分布、成藏条件和勘探程度共划分为8个勘探区带，作为勘探部署和评价的基本单元(图1)。

图1　杭锦旗地区构造及勘探区带分布

杭锦旗地区泊尔江海子断裂以北源岩不发育，黄华[1]通过对烃源岩分布、对比天然气碳同位素以及区内构造特征研究认为，北部浩绕召和什股壕区带具有异地天然气运移成藏的特征，疏导体系在油气运移成藏中起非常着重要作用。该区上古生界二叠系下石盒子组盒1段发育最广泛，砂体最厚，河道规模最大，分布稳定，连通性好，是杭锦旗地区天然气运移成藏的重要的疏导通道。

目前，杭锦旗地区尚未开展过盒1段厚层砂体疏导能力研究，对砂体天然气疏导能力认识尚不清楚，有必要对盒1砂体疏导能力进行评价优选，建立盒1段厚砂体疏导能力综合评价方法，评价出优势疏导运移体系。

2地质综合对比法

根据盒1段砂体展布方向、井控程度、勘探结果，重点解剖盒1段段厚砂体6条主河道(图2)。分别对比了主河道规模、砂地比、测井特征、夹层个数、最大夹厚、岩石类型、孔隙类型、孔隙度、渗透率、排驱压力、均值半径、沉积相等，采用地质-测井综合评价方法，精细刻画了6条河道疏导体系特征，综合评价了盒1段六条主河道的疏导能力[2-3]。

通过盒1段6条主河道地质特征主要参数对比(表1)，可以初步对其疏导能力进行综合评价。总体来看东边三条河道疏导能力优于西边河道，①②③河道发育冲积扇沉积环境，这一沉积特征决定了东部三条河道砂地比发育，最高可达到66%，④⑤⑥河道发育冲积平原辫状河沉积环境，砂地比相对较低；从测井相特征来看，①②③条河道为微齿箱型、微齿-光滑箱型，反映了沉积过程中物源充足、水动力稳定条件下快速堆积或环境稳定的沉积；④⑤⑥河道为微齿箱型、齿化箱型+钟形特征，反映了水动力强但不稳定，强弱频繁交替的特征；从夹层个数来看，除①河道外，其它基本一致，稍有区别的是最大夹厚东边三条河道相对较薄，其中②河道最薄，砂体在横向上分布较连续，西边三条河道相对较厚，砂体主要通过相互叠置，保持在空间上连续分布，一定程度上了削弱了砂体疏导层的疏导能力。

图2　杭锦旗地区盒1段砂体展布图

表1　盒1段六条主河道砂体地质特征参数综合对比评价

单纯从地质特征来看，综合评价结果为②河道疏导能力最强，其次为③、①河道。

3疏导能力评价法

3.1数学模型

砂体疏导天然气能力的强弱除与天然气本身性质有关外,还取决于砂体本身的渗滤特征。天然气密度和黏度越小，砂体厚度越大，渗透率越高，越容易发生天然气通过砂体的渗滤作用，即砂体疏导天然气能力越强；反之，则越弱。砂体疏导天然气能力的计算公式为

Ti= Ki·ρi·Hi/μi

(1)

式中：Ti——第i个评价单元砂体疏导天然气能力评价参数；Ki——第i个评价单元砂体的渗透率；Hi——第i个评价单元砂体的厚度；ρi——第i个评价单元砂体内的天然气密度；μi——第i个评价单元砂体内的天然气黏度。

由式(1)可以看出，Ti不仅可以反映天然气本身性质(ρi、μi)对砂体疏导天然气能力的影响，而且可以反映砂体的渗滤特征(Hi、Ki)对砂体疏导天然气能力的影响，因此Ti是评价砂体疏导天然气能力的一个综合评价指标。

3.2主要参数

(1)砂体渗透率(Ki)：一方面用化验分析的砂岩渗透率实测值，另一方面未化验分析的主要通过砂岩实测渗透率与孔隙度之间的关系，砂岩孔隙度与声波时差之间的关系，求出砂体渗透率。

(2)砂体厚度(Hi)：对于研究区有探井的评价单元，可以通过钻井剖面直接统计得到；对于没有探井的评价单元，可根据地震资料确定城子河组砂体厚度。

(3)天然气黏度(μi)：μi越小，天然气越易流动。μi可由经验公式求出：

μi=-2.603 41×10-5Ti+4.469 11×10-4Pi+

1.672×10-2

(2)

式中：pi——压力：Ti——温度。

另外也可以利用试气报告中气体组分，通过计算软件计算求出。当天然气组分中含氮量较高时，用经验公式求取天然气黏度更为真实可靠。

(4)天然气密度(ρi)：可由经验公式求出：

ρi=-3.405-0.015 Pi+0.172Ti

(3)

也可以在试气报告中直接查取或者通过输入天然气组分利用计算软件计算求出。

求取的部分探井数据如表2、表3。

将各井求取的疏导能力数值上到对应井上，结合主河道展布特征，结果表明，数值点的分布与主河道展布方向吻合较好。结合河道的规模等，对6条主河道进行对比评价：②河道规模最大，砂体疏导能力值也较高，砂体疏导能力最强；③河道规模稍差，砂体疏导能力值中等，砂体疏导能力稍差；①河道砂体疏导能力值最高，但考虑到河道规模较小，砂体疏导能力有一定局限，应该列为下步关注探索区；依据⑤河道河道规模和砂体疏导能力值，⑤河道砂体疏导能力可以排第四位，砂体疏导能力最弱的依次是④、⑥河道。

表2　计算软件法计算天然气动力黏度及疏导能力

表3　经验公式法计算天然气动力黏度及疏导能力

4疏导速度评价法

天然气疏导速度是指在一定压差作用下、在一定时间内天然气通过疏导层渗滤运移量的相对大小。其大小受到疏导动力(源储剩余压差)、疏导层本身渗透率倾角、天然气流动黏度和疏导距离等多种因素的影响[2]，在相同条件下，天然气疏导速度越大，运移聚集量越大，聚集效率越高。砂体疏导速度计算公式为：

(4)

式中：V——天然气疏导速度，m/s；K——疏导层渗透率，10-3μm2；△p——天然气疏导动力，可用源储剩余压差来反映，Pa；α——疏导层倾角，(°)，可通过气藏剖面直接量取；μ——天然气动力黏度，利用温度和压力计算求得，Pa·s；h——天然气疏导距离，可用源岩和圈闭之间的垂直距离表示，m。

(1)疏导层倾角：沿主河道展布方向采用海拔对齐方式做连井剖面，横跨断裂剖面的断距与倾角均以实际为准，由此可以直接量取疏导层倾角。

(2)源储压差：成藏期源储剩余压力差是指天然气在成藏关键时刻气源的供烃剩余压力与圈闭储层孔隙流体剩余压力之间的差值。这一源储剩余压力差是天然气从烃源岩通过疏导通道进入圈闭最主要的动力，源储压差大小与埋藏深度关系较为密切。

对杭锦旗地区源储压差尚未进行过深入研究，可以借用大牛地气田相同埋深源储压差值进行类比计算。大牛地气田气藏一般埋深在2 500～3 000 m时，源储压差一般为20～30 MPa；杭锦旗地区东边三条河道盒1段埋深一般小于3 000 m, 源储压差以取值25MPa较为合理；西边河道盒1段埋深3 000～3 500 m，源储压差取值30 MPa较为合理。

根据杭锦旗地区疏导特征资料，首先统计其天然气疏导层渗透率值、倾角、源圈垂直距离，再利用气藏所处的温度压力资料，由前面介绍的方法求取天然气黏度，利用给定的源储压差，最后根据式(1)对天然气的疏导速度进行计算(表4)。由表4可以看出，6条主河道天然气疏导速度大小具有差异性，中国大中型气田天然气聚集效率与天然气疏导速度之间具有较好的正相关关系[4-5]，充分反映了运移条件对天然气聚集成藏的具有一定作用。

杭锦旗地区盒1段疏导体系以冲积扇、冲积平原辫状河道砂体为主，储层物性较好，砂体分布稳定，连通性较好。经计算盒1段厚层含砾岩砂体的疏导速率最高，其次中层粗砂岩，薄层砂岩比较差，粉砂岩完全可以忽略不计。通过计算杭锦旗地区6条主河道砂体的平均疏导速度，发现⑥河道疏导速度最小，③河道疏导速度相对最大，这可能与盒1段沉积环境关系较为密切相关(表4)。

5综合评价优选

结合源岩成熟度、勘探成果、勘探效益等多因素影响，综合地质评价法、疏导能力评价法、疏导速度评价法，对盒1段厚砂体6条主河道进行对比评价，优选出了优势疏导体系，为有利区带评价奠定基础(表5)。