苏里格气田东二区山西组砂岩　储层特征及主控因素分析*

2016-09-07王若谷廖友运

西安科技大学学报 2016年3期

关键词：溶孔粒间里格

王若谷，廖友运，尚　婷，王　妍

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710069；2.中国煤炭地质总局航测遥感局，陕西西安 710054；3.西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065)

苏里格气田东二区山西组砂岩储层特征及主控因素分析*

王若谷1，廖友运2，尚婷1，王妍3

储层特征；控制因素；山西组；苏里格气田东二区

2.AerophotogramrntryandRemoteSensingofChinaCoal，Xi’an710054,China；

3.CollegeofPetroleumEngineering，Xi’anShiyouUniversity，Xi’an710065,China)

0　引　言

1　区域地质背景

苏里格气田东二区行政区域隶属内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗和陕西省榆林市榆阳区境内，区域构造横跨鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部和伊盟隆起南部(图1)。早二叠晚期，受海西构造活动的影响，鄂尔多斯盆地由海相、海陆交互相逐渐向陆相转变，陆地面积扩大，物源充沛[5-6]。区内山西组地层厚度约80 m，自下而上可分为山2和山12段，两段厚度相当，各约35～45 m，并可进一步根据沉积旋回将这两段各自划分出3个小层。由于靠近北部物源区，苏里格气田东二区晚古生代山西期发育一套在冲积平原背景下的曲流河相沉积，砂体呈细窄条带状南北向展布，边滩砂体反复叠置，可作为良好的储集空间。沉积早期古气候温暖湿润，河道间河漫沼泽发育，山2段煤层层数多，累积厚度大；晚期古气候开始由温暖湿润向季节性干旱过渡，山1段不再发育区域性的厚煤层，仅见较薄的煤线。山西组气田储集层条件复杂，河道砂体虽大面积连片分布，但多非有效砂岩，气层呈薄层多段产出，储层有效厚度薄，分布范围局限。

图1　苏里格气田东二区区域位置图Fig.1　Location map of the East Ⅱ block of Sulige Gas Field

2　储集层特征

2.1岩石学特征

据393个砂岩样品的薄片鉴定资料分析，按成分-成因分类标准[7-8]，区内山西组总体以岩屑砂岩(45.55%)、岩屑石英砂岩(35.67%)和少量的石英砂岩(19.08%)为主。砂岩储层的碎屑成分中石英含量最高，平均体积分数77.51%；其次为岩屑，体积分数变化范围大，分布于1.21%～61.73%，平均22.33%；长石含量很少，体积分数多不足1.00%.

表1　苏里格气田东二区山西组砂岩碎屑颗粒成分含量统计

图2　苏里格气田东二区山西组砂岩类型图Fig.2　Classification of Shanxi sandstone in the East Ⅱ block of Sulige Gas Field

2.2孔隙类型及特征

根据铸体薄片、扫描电镜资料，苏里格气田东二区山西组面孔率多不大于4%，孔隙类型包括残余粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔及晶间孔，裂缝孔隙较少发育。粒内溶孔主要为岩屑溶孔，长石溶孔仅部分井点可见。常见孔隙组合类型以晶间孔-溶孔组合为主(图3(a)，3(b))。不同类型孔隙组成的储集空间，物性差别很大。残余粒间孔粒径较大(图3(c))，直径可达30～100 μm，对渗透率贡献大，多发育于石英含量较高、杂基含量低的石英砂岩中。粒间溶孔是沿颗粒边缘发生溶蚀作用，若颗粒本身及周缘填隙物均被溶蚀，形成的孔隙直径可大于200 μm，若与残余粒间孔相连通(图3(d))，可作为良好的储集空间。粒内溶孔多为孔径较小岩屑中的易溶矿物选择性溶蚀形成的筛状溶孔(图3(e))，孔径小，对渗透率贡献差[9-11]。晶间孔发育于高岭石及部分伊利石晶体间，孔径小，多不大于5 μm，喉道细窄，即使与溶孔等较大孔隙相连，也不易形成有利的储集空间。

2.3孔喉结构特征

创新科技管理体制机制。协助相关司局继续指导做好科研机构的分类改革，加强非营利性科研机构建设，协调有关部门，努力解决转企改制科研机构的遗留问题。健全完善人才培养、选拔和任用机制，造就一批具有世界前沿水平的科技领军人才和创新团队。继续加强水利科技管理机构自身建设。

核磁共振岩心分析实验可获得弛豫时间(T2)这一重要的物理量，T2谱代表了岩石内孔隙半径的分布情况。当孔喉半径小到一定程度时，其中的流体将被毛管力或粘滞力所束缚而无法流动，此时对应的T2值称为T2截止值[12-14]。

图3　苏里格气田东二山西组砂岩储层孔隙类型及其组合显微照片Fig 3　 Pore types micrograph of Shanxi reservoir in the East Ⅱ block of Sulige Gas Field (a)晶间孔-粒间溶孔组合(Z51-1井，2 975.61 m，单×100)　(b)晶间孔-岩屑溶孔组合，岩屑颗粒完全被溶蚀(Z51-2井，2 972.32 m，单×100)　(c)残余粒间孔(Z24井，3 001.29 m，单×40)　(d)粒间孔-粒间溶孔组合(S77井，3 012.73 m，单×100)　(e)燧石颗粒粒内溶孔(Z51-3井，2 960.35 m，单×100)　(f)高岭石晶间孔(Z9井，3 016.68 m，单×40)

2.4储层物性特征

图4　苏里格气田东二区山西组饱和水状态下典型核磁共振T2谱Fig.4　Distribution of NMR T2 spectra in the water-saturated state of the Shanxi formation in the East Ⅱ block of Sulige Gas Field段　(b)山西组(除段)

图5　苏里格气田东二区山西组砂岩孔隙度与渗透率关系图Fig.5　Relationship between porosity and permeability of the Shanxi formation in the East Ⅱ block of Sulige Gas Field (a)山西组(除段)段

3　储层控制因素

3.1物源及母岩性质

物源对储层物性的影响突出表现在以下2点：①物源影响沉积体系的空间展布格局，从而进一步控制了高渗储层的展布范围。鄂尔多斯盆地苏里格气田晚古生代物源来自于北部的阴山古陆，受控于物源方向，研究区山西组砂体呈近南北向交织状展布，河道分流、汇合作用频繁。②源区母岩的性质决定了砂岩的类型及其成分成熟度，导致其孔喉结构各不相同，从而进一步控制了储层物性[15-16]。盆地北缘阴山古陆母岩类型为太古界花岗岩及花岗片麻岩，在山西组沉积早期，气候温暖湿润，风化作用强烈，不稳定的长石和岩屑物质被改造贻尽，形成了区内以石英砂岩为主，残余粒间孔较发育的储层特征，物性好；随着气候逐渐向季节性干旱过渡，不稳定的岩屑组分亦被保留下来，造成山西组晚期多以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主，晶间孔-岩屑溶孔较发育的储层特征，储层物性明显与山西组早期存在显著差异。因此，山西组储层中发育残余粒间孔的石英砂岩是相对优质的储集岩石类型。

3.2沉积微相

表2　苏里格气田东二区段不同沉积微相砂体储层物性特征

3.3成岩作用

3.3.1压实、压溶作用

3.3.2胶结作用

研究区视胶结率分布范围24.0%～99.1%，平均42.5%，胶结率变化范围大，绝大多数处于较强或强胶结状态。常见的胶结作用包括粘土矿物胶结、硅质胶结和碳酸盐胶结。统计结果显示，区内粘土矿物含量较高(7.6%～12.79%)，多以高岭石和伊利石为主，大量的高岭石和伊利石以书页状或毛发状充填孔隙或降低孔喉连通性，破坏储层物性；部分析出型高岭石结晶粗大，其间的晶间孔可作为一定的储集空间。其中碳酸盐胶结物以方解石、铁方解石为主。硅质和碳酸盐胶结物各类胶结物多占据孔隙甚至交代、胶结矿物颗粒，破坏储层物性。

3.3.3溶解作用

4　结　论

4)储层发育主控因素分析表明，物源和沉积环境共同决定了储层的展布格局及砂岩骨架成分；压实作用、粘土矿物、碳酸盐和大量的硅质胶结是造成该区低孔、特低渗的主要原因，溶解作用是改善砂岩孔隙的重要因素。相对优质储层多出现在石英含量高的粗粒边滩砂体中。

References

[1]何自新，费安琦，王同和．鄂尔多斯盆地演化与油气[M]．北京：石油工业出版社，2003．

HE Zi-xin，FEI An-qi，WANG Tong-he.Evolution and oil gas in Ordos Basin[M].Beijing：Petroleum Industry Press，2003.

[2]何自新，付金华，席胜利，等．苏里格大气田成藏地质特征[J]．石油学报，2003，24(2)：6-12．

HE Zi-xin，FU Jin-hua，XI Sheng-li，et al.Geological features of reservoir formation of Sulige Gas Field[J].Acta Petrolei Sinica，2003，24(2)：6-12.

[3]杨仁超，王秀平，樊爱萍，等．苏里格气田东二区砂岩成岩作用与致密储层成因[J]．沉积学报，2012，30(1)：111-119．

YANG Ren-chao，WANG Xiu-ping，FAN Ai-ping，et al.Diagenesis of sandstone and genesis of compact reservoirs in the East Ⅱ Part of Sulige Gas Field，Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica，2012，30(1)：111-119.

[4]李义军，樊爱萍，李浮萍，等．苏里格气田二叠系砂体储集性能及其控制因素[J]．特种油气藏，2009，16(6)：12-14．

LI Yi-jun，FAN Ai-ping，LI Fu-ping，et al.Reservoir properties and control factors of Permian sands in Sulige Gas Field，Ordos Basin[J].Special Oil & Gas Reservoirs，2009，16(6)：12-14.

[5]郭英海，刘焕杰．陕甘宁地区晚古生代沉积体系[J]．古地理学报，2000，2(1)：19-30．

GUO Ying-hai，LIU Huan-jie.The late Palaeozoic depositional systems of Shaanxi-Gansu-Ningxia area[J].Journal of Palaeogeography，2000，2(1)：19-30.

[6]陈全红．鄂尔多斯盆地上古生界沉积体系及油气富集规律研究[D]．西安：西北大学，2007．

CHEN Quan-hong.Research on sedimentary systems and hydrocarbons enrichment of the Upper Palaeozoic of the Ordos Basin[D].Xi’an：Northwest University，2007.

[7]蒋凌志，顾家裕，郭彬程．中国含油气盆地碎屑岩低渗透储层的特征及形成机理[J]．沉积学报，2004，22(1)：13-18．

JIANG Ling-zhi，GU Jia-yu，GUO Bin-cheng.Characteristics and Mechanism of low permeability clastic reservoir in Chinese petroleum basin[J].Acta Sedimentologica Sinica，2004，22(1)：13-18.

[8]赵澄林，朱筱敏．沉积岩石学[M]．北京：石油工业出版社，2001．

ZHAO Cheng-lin，ZHU Xiao-min.Sedimentary petrology[M].Beijing：Petroleum Industry Press，2001.

[9]应凤祥，杨式升，张敏，等．激光扫描共聚焦显微镜研究储层孔隙结构[J]．沉积学报，2002，20(1)：75-79．

YING Feng-xiang，YANG Shi-sheng，ZHANG Min，et al.Application of laser scanning confocal microscope to the measurement of pore texture in reservoirs[J].Acta Sedimentologica Sinica，2002，20(1)：75-79.

[10]周灿灿，刘堂晏，马在田，等．应用球管模型评价岩石孔隙结构[J]．石油学报，2006，27(1)：92-96．

ZHOU Can-can，LIU Tang-yan，MA Zai-tian，et al.Evaluation of pore structure using sphere-cylinder model[J].Acta Petrolei Sinica，2006，27(1)：92-96.

[11]徐守余，李红南．储集层孔喉网络场演化规律和剩余油分布[J]．石油学报，2003，24(4)：48-53．

XU Shou-yu，LI Hong-nan.Evolvement of reservoir pore-throat-net and remaining oil distribution[J].Acta Petrolei Sinica，2003，24(4)：48-53.

[12]Yakov V.A practical approach to obtain primary drainage capillary pressure curves from NMR core and log data[J].Petrophysics，2003，42(4)：334-343．

[13]何雨丹，毛志强，肖立志，等．核磁共振T2分布评价岩石孔径分布的改进方法[J]．地球物理学报，2005，48(2)：373-378．

HE Yu-dan，MAO Zhi-qiang，XIAO Li-zhi，et al.An improved method of using NMR T2distribution to evaluate pore size distribution[J].Chinese Journal of Geophysics，2005，48(2)：373-378.

[14]刘堂宴，马在田，傅容珊．核磁共振谱的岩石孔喉结构分析[J]．地球物理学进展，2003，18(4)：737-742．

LIU Tang-yan，MA Zai-tian，FU Rong-shan.Analysis of rock pore throat structure spectra[J].Oil Geophysical Prospecting，2003，18(4)：737-742.

[15]罗静兰，魏新善，姚泾利，等．物源与沉积相对鄂尔多斯盆地北部上古生界天然气优质储层的控制[J]．地质通报，2010，29(6)：811-820．

LUO Jing-lan，WEI Xin-shan，YAO Jing-li，et al.Provenance and depositional facies controlling on the Upper Paleozoic excellent natural gas-reservoir in northern Ordos Basin，China[J].Geological Bulletin of China，2010，29(6)：811-820.

[16]刘锐娥，黄月明，卫孝锋，等．鄂尔多斯盆地北部晚古生代物源区分析及其地质意义[J]．矿物岩石，2003，23(3)：82-86.

LIU Rui-e，HUANG Yue-ming，WEI Xiao-feng，et al.Analysis of provenance of Late Paleozoic in the northern Ordos Basin and its geological significance[J].Journal of Mineralogy and Petrology，2003，23(3)：82-86.

[17]McKay J L，Longstaffe F J，Plint A G.Early diagenesis and its relationship to depositional environment and relative sea-level fluctuations(Upper Cretaceous Marshybank Formation，Alberta and British Columbia)[J].Sedimentology，1995，42(1)：161-190.

[18]Stonecipher S A.Applied sandstone diagenesis-practical petrographic solutions for a variety of common exploration，development，and production problems[J].SEPM Short Course，2000，50：143.

[19]Worden R H，Burley S D.Sandstone diagenesis：the evolution of sand to stone[C]//Burley S D，Worden R H，eds.Sandstone Diagenesis：Recent and Ancient.International Association of Sedimentologists，Reprint Series，2003.

[20]Dill H G，Khishigsuren S，Melcher F，et al.Facies-related diagenetic alteration in lacustrine-deltaic red beds of the paleogene Ergeliin zoo Formation(Erdene Sum area，S.Gobi，Mongolia)[J].Sedimentary Geology，2005，181(1-2)：1-24.

[21]Beard D C，Weyl P K.Influence of texture on porosity and permeability of unsolidated sand[J].AAPG Bulletin，1973，57(2)：349-369.

[22]席明利，罗顺社，吕奇奇，等．冯地坑-洪德地区延长组长8-长4+5致密砂岩储层特征[J]．西安科技大学学报，2015，35(1)：1-8.

XI Ming-li，LUO Shun-she，LV Qi-qi，et al.Sandstone reservoir features of the Chang 8 and Chang 4+5 members in the Yanchang Formation of Fengdikeng-hongde area[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2015，35(1)：1-8.

[23]于珺，付明义，吴海燕，等．富县北部地区侏罗系延9砂岩储层特征[J]．西安科技大学学报，2014，34(1)：11-15.

YU Jun，FU Ming-yi，WU Hai-yan，et，al.Characteristics of Yan 9 sandstone reservoir in northern Fuxian Area[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2014，34(1)：11-15.

Controlling factors and characteristics of sandstone reservoir of Shanxi Formation in the East Ⅱ Block of Sulige Gas Field

WANG Ruo-gu1，LIAO You-yun2，SHANG Ting1，WANG Yan3

(1.ResearchInstituteofYanchangPetroleum(Group)Co.,Ltd.，Xi’an710069,China；