延长气田上古生界气藏储层特征综合研究

李 浩，陈占军，任战利，王 力，林 进，李 云，何 剑

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司 研究院，陕西 西安 710075；2.西北大学 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069；3.陇东学院 能源工程学院，甘肃 庆阳 745000； 4.陕西延长石油(集团)有限责任公司 油气勘探公司，陕西 延安 716000)



延长气田上古生界气藏储层特征综合研究

李 浩1，2，陈占军2，3，任战利2，王 力1，林 进4，李 云4，何 剑4

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司 研究院，陕西 西安 710075；2.西北大学 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069；3.陇东学院 能源工程学院，甘肃 庆阳 745000； 4.陕西延长石油(集团)有限责任公司 油气勘探公司，陕西 延安 716000)

通过对延长气田上古生界本溪组、山西组山2段与山1段、石盒子组盒8段储层的砂岩类型、岩屑组分、粒度分布、孔隙类型、孔喉结构、物性分布等进行综合分析，探讨延长气田上古生界气藏储层的特征。研究结果表明：①目的储集层段主要为石英砂岩、石英岩屑砂岩与岩屑石英砂岩；②碎屑组分以石英为主，其次为岩屑，仅有少量长石；③储层碎屑骨架颗粒主要为中砂，其次为粗砂，粉砂与砾石颗粒较少；④储层孔隙度普遍小于10%，渗透率主要介于(0.005～0.23)×10-3μm2，为致密型储层；⑤储层层内与层间的非均质强。将该区储层按物性特征划分为4类：优质储层，良好储层，差储层及非有效储层。

上古生界天然气藏；储层特征；延长气田；鄂尔多斯盆地

李浩，陈占军，任战利，等.延长气田上古生界气藏储层特征综合研究[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2016，31(4):8-13.

LI Hao,CHEN Zhanjun,REN Zhanli,et al.Comprehensive study on characteristics of upper Paleozoic gas reservoirs in Yanchang Gasfield [J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(4):8-13.

引　言

鄂尔多斯盆地是我国陆上大型含油气盆地，其上古生界天然气资源丰富，经过多年的勘探，已发现苏里格、榆林、大牛地等大型气田[1-3]，勘探成果显示盆地气藏呈大面积连片分布之势[4-9]，但不同区带内主力含气层位有所差别，气藏特征也复杂迥异[7,10-12]。为顺应开发建产的实际要求，需对具体区块进行有针对性的研究，从而准确辨明具体气田的气藏特征，更好地为生产服务。

上述气田多集中在盆地北部地区，近年来延长石油集团在盆地南部发现了延长气田(图1)，延长气田勘探起步较晚，2006年，随着延气2井的成功钻探，才拉开延长气田大规模勘探的序幕。从2009年开始，延长气田天然气储量逐年递增，目前探明天然气储量5 519亿m3，显示了良好的天然气勘探前景。但该区天然气地质基础研究薄弱，没有对气藏储层特征开展过系统研究，从而制约了该区更深层次的勘探工作。本文在砂岩类型、岩屑组分、粒度分布、孔隙类型、孔喉结构、物性分布等特征的研究基础上，对延长气田上古生界气藏储层特征进行深入分析。研究成果不但有助于深化对该区储层特征的认识，而且对进一步研究延长气田天然气运聚成藏特征及天然气勘探开发工作提供参考依据。

图1　研究区地理位置Fig.1　Geographical location of the study area

1　岩石学特征

1.1砂岩类型与岩屑组分

根据延长气田96口井2 200余块常规薄片和铸体薄片的鉴定结果，统计了4个层段的碎屑成分、填隙物组分、粒度和分选磨圆等特征 (表1,图2)。

表1　研究区盒8—本溪组砂岩成分均值Tab.1　Average mass fraction of sandstone components from He 8 member to Benxi Formation in the study area

图2　研究区盒8-本溪组砂岩成分三角图Fig.2　Triangle graph of sandstone components from He 8 member to Benxi Formation in the study area

分析结果表明，上古生界砂岩主要有3种类型：石英砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑砂岩。不同层段砂岩类型存在一定差异，本溪组以石英砂岩为主，石英类成分均值为89.7%；山2段主要是石英砂岩和岩屑石英砂岩；山1段则以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主；盒8段以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主。本溪组沉积时期为潮坪环境，物源区因受到波浪、潮汐等的冲刷、筛选作用，石英成分高，岩石类型相对较好[13]。山2段、山1段和盒8段受北部物源区母岩成分的影响，其岩屑成分增加[4-15]。

1.2粒度分析

盒8段、山1段、山2段、本溪组储层主要为中砂和粗砂，其次为细砂、粉砂和黏土，粒度概率累积曲线大多为三段式，以跳跃总体和悬浮总体为主。线段的斜率较小，说明分选程度较低，跳跃颗粒和悬浮颗粒之间的交截点Φ值大都在2.5～3.5范围内。盒8段和山1段储集砂岩以中—粗粒结构为主，山2段储集砂岩以中—粗粒结构为主，本溪组储集砂岩以中—粗粒结构为主，少量砾石结构(图3)。

图3　研究区主要含气层段粒度分布直方图Fig.3　Particle size distribution histogram of major gas-bearing layers in the study area

2　孔隙类型与孔喉结构

2.1孔隙类型

4个层段主要发育原生粒间孔、次生溶孔、晶间孔和微裂隙4类孔隙。其中以次生溶孔和晶间孔为主，原生粒间孔在孔隙构成中居于次要地位(图4)。研究区原生孔隙主要为碎屑颗粒被绿泥石、伊利石薄膜或衬边所包裹后的剩余原生粒间孔隙；粒间溶孔形态不规则，外形呈港湾状，孔径大小和分布不均匀；常与长石、岩屑溶孔等伴生，并被细小的溶蚀缝连通起来；晶间孔孔隙的大小及分布不均匀。

图4　研究区孔隙类型Fig.4　Pore types in the study area

2.2孔隙结构及储层分类

根据前人和邻区研究成果，综合延长气田气层资料、砂体特征、孔渗参数等因素，按压汞曲线形态特征和压汞定量参数，结合相应的岩心与薄片观察分析，按孔隙类型及结构组成将延长气田上古生界砂岩储层类型划分为4类(表2、图5)：Ⅰ类储层以粗砂岩为主，主要发育粒间孔-溶孔,孔隙度一般大于8%，单层有效厚度一般在6 m以上，天然气产能较高，射孔测试的天然气无阻流量多数高于4×104m3/d，属于优质储层，在研究区盒8-本溪组相对较少。Ⅱ类储层为中砂、中细砂岩，主要发育溶孔-晶间孔，孔隙度6%～8%，单层有效厚度一般为4～6 m，天然气产能相对较高，射孔测试的天然气无阻流量多为(2～4)×104m3/d，属于较好的储层，在研究区盒8—本溪组分布相对较广。Ⅲ类储层为细砂岩，主要发育晶间孔，孔隙度4%～6%，单层有效厚度相对较薄，一般在2～4 m，射孔测试的天然气无阻流量多为(0.2～2.0)×104m3/d，天然气产能相对较低，一般发育分流河道侧缘、天然堤和决口扇等沉积微相，总体属于较差的储层，在研究区盒8—山西组的分布相对较广。Ⅳ类储层岩性为粉-细砂岩，为微孔型，连通性差，孔喉小且分选性差，孔隙度较低，多在4%以下，单层有效厚度相对较薄，一般在2 m以下，一般发育天然堤外侧的分流间湾、河道及河道边缘的致密沙坝，往往为干层或低产水层，少数可获得低产气流。

研究发现，目的层段储层的物性、分类与沉积部位、成岩作用具有一定对应关系：Ⅰ、Ⅱ类储层由于主要分布于河道中部，溶蚀作用发育相对强烈；Ⅲ、Ⅳ类储层的溶蚀作用相对不发育，而Ⅳ类储层主要发育于河道侧翼。

表2　研究区储层分类标准Tab.2　Reservoir classification standard for the study area

图5　研究区毛管压力曲线类型和喉道特征Fig.5　Capillary pressure curve types and throat features in the study area

3　储层物性特征

3.1储层物性

研究区各段储层之间的孔隙度和渗透率相差不大，物性分布范围基本一致(图6,图7)。孔隙度的分布范围为0.08%～14.22%，主体集中在2%～9%；渗透率分布范围为(0.002～58.82)×10-3μm2，主体集中在(0.01～0.20)×10-3μm2，为致密储层(表3)。各层段储层孔渗基本正相关，但并不严格，即相同的孔隙度未必对应相同或相近的渗透率值，反之亦然。该特征可能暗示了不同区带或不同砂体之间成岩作用的大环境相似，但具体的强度稍有差异(图8)。研究发现渗透率数据中存在少数极大值。根据岩心、铸体、薄片鉴定资料进行分析，发现这些渗透率极大值可能是由裂缝造成的。对比取心段实测物性数据，孔隙度平均值与中值差别不大，而渗透率平均值却远大于中值，所以认为研究区渗透率中值更好地反映实际渗透率值。

图6　研究区储层孔隙度分布直方图Fig.6　Reservoir porosity distribution histogram of the study area

图7　研究区储层渗透率分布直方图Fig.7Reservoir permeability distribution histogram of the study area

层位孔隙度/%渗透率/10-3μm2最小值最大值平均值中值最小值最大值平均值中值盒80.0815.574.544.220.00427.310.180.05山10.7113.964.604.280.0034.940.150.05山20.4713.085.194.550.00558.820.770.07本溪组0.5214.225.595.410.00456.632.150.23

图8　研究区储层孔隙度和渗透率交会图Fig.8　Cross-plot of reservoir porosity with permeability in the study area

3.2储层非均质性

根据前人的非均质性评价[16]，储层会不同程度地表现出较强的非均质性。盒8段至山2段层内为较均匀或不均匀，而本溪组完全为不均匀型。各层位的隔层包括本溪组的煤层夹薄层泥岩、灰岩，山2段广泛分布煤层和泥岩，山1段、盒8段为泥岩、粉砂质泥岩。分析认为目的层段层间非均质性级别为强(表4)。

表4　研究区储层非均质性统计Tab.4　Reservoir heterogeneity statistics of the study area

4　结　论

(1)研究区上古生界砂岩主要有3种类型：石英砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑砂岩，不同层段砂岩类型、岩屑组分、粒度存在一定差异。

(2)研究区上古生界储层主要发育原生粒间孔、次生溶孔、晶间孔和微裂隙4类孔隙。将储层进一步划分为4类：Ⅰ类储层主要发育粒间孔-溶孔；Ⅱ类储层主要发育溶孔-晶间孔；Ⅲ类主要发育晶间孔；Ⅳ为微孔型，连通性差，孔喉小且分选性差。

(3)研究区储层的孔隙度整体小于10%，渗透率主要介于(0.005～0.230)×10-3μm2，为致密型储层，且非均质性较强。因此，建议采取“边开发、边评价、逐步认识、不断完善”的滚动勘探开发方式，逐渐加深对气藏特征的认识，同时降低开发风险。

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责任编辑：王辉

Comprehensive Study on Characteristics of Upper Paleozoic Gas Reservoirs in Yanchang Gasfield

LI Hao1,2,CHEN Zhanjun2,3,REN Zhanli2,WANG Li1,LIN Jin4,LI Yun4,HE Jian4

(1.Research Institute,Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co.,Ltd.,Xi′an 710075,Shaanxi,China;2.State Key Laboratory of Continental Dynamics,Northwest University,Xi'an 710069,Shaanxi,China;3.College of Energy Engineering,Longdong University，Qingyang 745000,Gansu,China;4.Oil & Gas Exploration Company,Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co.,Ltd.,Yan'an 716000,Shaanxi,China)

Yanchang Gasfield is located in the south central of Ordos Basin.Although natural gas is abundant in this field,the research of Upper Paleozoic gas reservoir characteristics in the study area is relatively weak.The characteristics of Upper Paleozoic gas reservoirs in the study area are studied based on the analysis of the sandstone type,lithic composition,particle-size distribution,pore type,pore throat structure and physical property of upper Paleozoic Benxi Formation,Shan 2 member,Shan 1 member,He 8 member reservoirs in Yanchang Gasfield.The research results show:① The objective reservoirs mainly consist of quartz sandstone,quartz-lithic sandstone and lithic-quartz sandstone;② quartz is main lithic component,cuttings is secondly,and there is only a small amount of feldspar;③ reservoir skeleton particles are mainly medium sand,coarse sand is secondly,and silty sand and gravel are a little;④ the reservoirs are tight reservoir,their porosity is generally less than 10%,and their permeability mainly ranges(0.005～0.230)×10-3μm2;⑤ the reservoirs are featured with strongly intrastratal and interlayer heterogeneity.The reservoirs could be divided into four categories according to their physical property:high-quality reservoir,good reservoir,poor reservoir,and non-reservoir.

upper Paleozoic gas reservoir;reservoir characteristic;Yanchang Gasfield;Ordos Basin

A

2016-02-28

国家重大专项专题(编号：2011ZX05005-004-007HZ)；国家自然科学基金(编号：41372128)；西北大学大陆动力学国家重点实验室科技部专项经费资助

李浩(1986-)，男，博士，主要从事天然气地质综合研究。E-mail：hydrocarbons@163.com

10.3969/j.issn.1673-064X.2016.04.002

TE122；P618.13

1673-064X(2016)04-0008-06