苏里格气田苏20井区储层宏观非均质性研究

2017-09-12杜凡

石油化工应用 2017年8期

关键词：小层井区质性

杜凡

（西北大学地质学系，陕西西安 710069）

苏里格气田苏20井区储层宏观非均质性研究

杜凡

（西北大学地质学系，陕西西安 710069）

储层非均质性是制约油气田开发的关键因素，研究出储层非均质性是油气田前期目的层位钻取以及中后期压裂、注水开发具有重要的指导作用。苏20井区位于苏里格气田中部偏西地区，气田已经进入开发的瓶颈阶段，通过对主力层位盒8段，与山1段层内（韵律和夹层）、层间（砂地比、渗透率、隔层）和平面非均质性三个方面的研究，主力层位均表现出较强的非均质性，其中盒8下段非均质性相对较弱，是井区产气的优势层位。

非均质性；砂地比；渗透率；苏20井区

苏里格气田位于苏里格庙地区，属于鄂尔多斯盆地陕北斜坡北部地区，范围大致北抵内蒙古鄂托克后旗的敖包加汗，西至内蒙古鄂托克前旗、东起乌审旗的桃利庙、南至陕西定边县的安边，勘探面积约为两万平方千米。苏20井区位于苏里格气田中部偏西，研究区面积约500平方千米。

二叠系下石盒子组盒8段兼顾山西组山1段是该地区产气主力层位，为一套以石英砂岩为主的，伴有岩屑石英砂岩。砂岩粒径多以中粗粒、粗粒结构为主，分选较差，胶结方式为再生式－孔隙式胶结[1，2]。通过测井曲线反映，主力砂层是通过多期叠置形成，总体具有较强非均质性，因而寻找相对较好储层尤为重要[3，4]。

1 层内非均质性

指单个砂层内部垂向上的变化，它是控制水淹厚度以及气水波及系数的主控地质因素，主要研究内容是：垂向韵律性、沉积构造的垂向变化、层内夹层、层内渗透率非均质程度及垂直渗透率与水平渗透率比值等[5]。

1.1 垂向韵律性

根据岩心观察和综合录井资料表明（见图1），本区目的层具有多种韵律模式。本井区以复合韵律为主，次之为正、反韵律。正韵律是指垂向上砂体自上而下逐渐变粗，自然伽马与自然电位均呈钟型，反韵律则是自上而下砂体逐渐变细，自然伽马与自然电位呈漏斗型；复合韵律又可分为正复合韵律，正反复合及反复合韵律等三类。多种韵律模式的出现主要受辫状河道带沉积过程所控制，主要由于河道带的摆动迁移对砂体的影响，各时期砂体的厚度变化很大、保留不完整，平面上砂体大面积连片分布，侧向具多种接触方式，以多层式纵向迭加为主，粒度粗、细砂岩均有分布。

苏20井具有垂向韵律复杂的特点。无论是岩性还是电性或者是物性，均表现出复杂的韵律组合，是复合韵律的典型表达。

苏20井代表井区主体部位，其盒8下1底部，从岩性与沉积构造以及电测曲线可看出两三期多期砂体叠置；从物性看，均表现在由低孔渗薄夹层分隔的无规律特点，在这类最佳的储层中，复合韵律层的出现就大大的增加了层内垂向非均质性。

1.2 沉积构造垂向变化特征

本区常见的沉积构造以平行层理、斜层理、槽状交错层理为主。其中以平行层理和交错层理为多见。山1段一般以水平层理与板状交错层理为主；盒8段常见两种组合层理模式：第一种主要是由水平层理到斜层理的过渡，主要分布在盒8上段，第二种主要由于河流水动力条件变强的缘由，由水平层理到交错层理的过渡。其中，在心滩沉积环境下以块状层理为主；板状交错层理主要分布在中细砂岩中，为辫状河河道砂坝下沉积，顶部有平行层理；河道充填一般发育小型的平行层理和交错层理；波状砂纹层理为溢岸沉积类型。

图1 苏20井岩性、电性、物性韵律特征图

1.3 夹层及分布

层内夹层是指位于砂层内部的非渗透层或低渗透层。夹层对地下流体的运移有阻挡或者隔绝作用。本区目的层夹层可分为岩性夹层和物性夹层两类。

岩性夹层主要由泥岩和砂质泥岩夹层构成，在河道填积、决口扇微相常见；物性夹层是指孔渗特低的岩性夹层，本区主要有泥质砂岩、粉砂岩及各类含泥质较多的细、中砂岩等，在心滩、河道填积、河底滞流沉积及决口扇相中部均有发育[6－8]。

据夹层密度和夹层频率统计（见表1），7个小层中有1个小层的夹层平均密度大于0.4，占14.3%，有5个小层平均密度在0.35，占71.3%，其中1个小层无夹层。6个小层的夹层密度平均为0.36，说明密度较大，夹层厚度超过砂岩厚度的1/3。

6个小夹层频率范围值在0.18～0.29，平均0.22，平均每4米多储层就出现1个夹层，反映夹层分布普遍，非均质性严重。

1.4 层内渗透率非均质性程度

层内渗透率非均质程度常用渗透率变异系数kb，渗透率突进系数kt，渗透率级差kj，以及垂直渗透率和水平渗透率比值等来反映储层非均质程度[9]。

表1 夹层密度、夹层频率统计表

（1）渗透率变异系数（见表2和表3）。

（3）渗透率级差：kj=kmax/kmin，级差接进于 1，储层越均质。

表2 渗透率非均质性评价指标表

根据渗透率非均质性评价指标（见表2），从表3中可以看出：盒8段与山1段有明显的差异，盒8中盒8上2与盒8下2显示较强非均质性，其三个参数处于临界值附近，这充分表明了多期叠置的特点，在山1段，各小层均表现相对较弱的非均质性，尤其以山12最为突出，变异系数与突进系数分别为0.55与2.95，都位于临界值之下，显示良好储层特征。

2 层间非均质性

层间非均质性是指储层垂向上各砂层变化的规律性，主要包括沉积旋回性（韵律性）、分层系数、砂岩系数（砂地比）。

2.1 沉积旋回性

据岩心剖面及岩心观察，本区目的层主要为一套正旋回沉积，与本区辫状河沉积相是一致的。但由于心滩增生迁移的复杂性，局部地区也出现反旋回和正反复合旋回。

沉积旋回通常由几个沉积韵律层组成，反映一个时期沉积环境特性的变化过程。在一个沉积过程，各阶段沉积的砂体，均会因为沉积环境的变化，而使其性质各异，这就必然造成较强的层间非均质性，如泥质含量变化，会导致层与层之间物性有变化。

在苏20井区，从选出65个井层泥质含量、孔隙度、渗透率参数作图，表现出盒8上－盒8下－山1旋回性特点（见图2），盒8下1处于旋回发育的变化期，砂卸载量大，泥质相对减少，与其他层对比层间差异较大，这一点在小层物性均值图中也很明显（见图3）。

表3 层内非均质性参数统计表

图2 苏20井区层组间物性的旋回性变化图

图3 苏20井区小层间物性均值旋回性变化图

2.2 砂岩系数

砂层总厚与地层总厚的比值。反映砂岩发育程度。从砂岩系数分布图及表可见（见表4、图4）盒8段砂地比高，其中以盒8下1最高；山1段砂地比比盒8段小，特别是山13小层。

表4 砂岩系数统计表

2.3 分层系数

分层系数表示层系内砂层的层数。即钻遇砂层总数/井数的比值。分层系数越大，层间非均质性越严重。统计表明（见图5），盒8段分层系数明显大于山1段，非均质性较强，层内中以盒8上2与盒8下2相对较小。

2.4 层间隔层及分布特征

椐岩心资料及物性分析资料表明，本区目的层隔层岩性主要为泥岩及特低渗透层砂质泥岩和压实致密的粉砂岩。隔层厚度较大，单层最大厚度可达30 m，一般5 m～10 m。隔层分布受泛滥平原相控制。此外，决口扇和废弃河道的细粒沉积有时也形成隔夹层。

根椐隔层的厚度、连续性和延伸规模可将隔层分为三类：（1）区域性隔层：单层厚度大于10 m，延伸远，分布广，连续性强，该类型主要分布在本区山11～山12段，其次是盒8下2段；（2）井间隔层：单层厚度小于10 m，可在多井间对比，仅在井间范围内起分隔作用,主要分布在盒 8上段、盒 8下1段及山 13段；（3）不稳定隔层：厚度一般在2 m～5 m，仅在单砂层之间起分隔作用。