松辽盆地宋站地区沙河子组储层砂体特征与分布预测

杨文杰，胡明毅，李弘林，元 懿

(1. 长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100； 2. 长江大学 非常规油气省部共建协同创新中心，湖北 武汉 430100)

1 研究背景

本次研究区域为松辽盆地徐家围子断陷北部宋站地区，最新钻探均显示该区沙河子组具有良好的油气勘探潜力。勘探早期对该区的研究主要集中在营城组，而对沙河子组的研究较为薄弱，由于沙河子组埋藏深、储层较为致密，过去一直作为深层重要的烃源岩研究[1]。随着研究区勘探进程的不断深入，沙河子组致密砂砾岩气藏开始成为重要的接替领域。为了更好的指导该区后续的开发进程，重点对沙河子组的储层砂体特征开展研究。

宋站地区沙河子组属于断陷湖盆沉积，通过前期的相关研究[2-3]，认为区内主要发育辫状河三角洲与扇三角洲沉积体系，并将沙河子组划分为4个三级层序，不同层序时期砂砾岩体均较发育。根据现有的岩心、薄片和测井解释资料以及前人相关研究，认为研究区以致密砂砾岩储层为主[4]。本文依据砂砾岩发育的沉积环境的差异，又将研究区砂砾岩储层划分为辫状河三角洲砂砾岩储层与扇三角洲砂砾岩储层，两种沉积环境下的储层砂体在沉积规模、岩石结构、物性以及含气性等方面均具有不同的特征。

2 储层岩石学特征

研究区砂砾岩储层岩石类型主要有砾岩和砂岩两大类，两种岩性在不同的沉积环境中所具有的岩石学特征也有所差异，现根据研究区的沉积相认识成果对区内不同储层类型的岩石学特征予以分析。

2.1 辫状河三角洲砂砾岩

该储层岩石在研究区最为发育，其中砾岩沉积较砂岩沉积又更为普遍，砾岩主要发育在辫状河三角洲前缘平原亚相中，砾石大小主要以中—细砾岩为主，少量发育粗砾岩。辫状河三角洲砾石以次棱角状—次圆状为主，分选和磨圆整体较好，砾石可见定向排列的特征，具有砂质支撑和多粒级支撑结构(见图1a)。通过岩石薄片观察和鉴定，砾石成分中含有大量的火山岩岩石，主要是来自沙河子组下部火山岩中的凝灰岩、粗面岩、安山岩或流纹岩等，同样，也含有部分变质岩和沉积岩成分。

辫状河三角洲砂岩储层主要是发育在辫状河三角洲前缘亚相中，岩石类型以含砾砂岩和粗砂岩为主，细砂岩和粉砂岩发育较少，该环境下发育的砂岩粒度比正常三角洲砂岩粗，规模也更大(见图1b)。通过对辫状河三角洲砂岩的薄片分析发现，研究区岩石成分具有近源沉积的特征，砂岩类型主要为岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩，石英砂岩不发育。

2.2 扇三角洲砂砾岩

在断陷湖盆中扇三角洲砂砾岩也是一种十分重要的储层岩石，区内发育的大套厚层砂砾岩沉积是扇三角洲沉积的典型标志，钻井试气表明该类砂体可以作为有利储集层。扇三角洲砾岩在研究区内发育较厚，沉积厚度最大的部分超过100 m，该环境中的砾岩砾石大小混杂，常见粗砾沉积，分选和磨圆较辫状河三角洲前缘均较差，砾石以棱角状—次棱角状为主(见图1c)，杂基中泥质含量较高且多为杂色，扇三角洲砾岩成分以泥岩岩屑、火山岩岩屑或变质岩岩屑为主，表明其成熟度较低。

扇三角洲砂岩岩性多为含砾砂岩和粗砂岩，砂岩粒度普遍较粗，主要发育在扇三角洲前缘亚相或突发性沉积的末期，该类型砂岩和辫状河三角洲砂岩的岩石学特征总体上具有相似性，但是扇三角洲砂岩储层中所含的砾石主要为次棱角状，砂岩中所夹泥岩层颜色更深，多为黑色或灰黑色(见图1d)。

(a)辫状河三角洲砾岩，达深14井，3 503.86 m；(b)辫状河三角洲砂岩，达深6井，3 451.14 m；

3 物性特征

通过对研究区沙河子组134个样品的观察分析，研究区砂砾岩储层属于低孔—低渗类型，其孔隙度值分布在1.1%～8.9%，且主要分布范围为2%～6%，平均孔隙度为4.2%；其渗透率值分布在0.004×10-3～10.1×10-3μm2，且主要分布范围为0.01×10-3～1×10-3μm2，平均渗透率为0.32×10-3μm2。研究区储层物性总体较差，部分可达致密砂岩气范畴[5]，因此，针对该类型的储层通常需要进行压裂改造。

通过对研究区砾岩和砂岩的物性特征展开研究，发现砂岩储层和砾岩储层在物性方面也有所不同。在孔隙度方面，砂岩孔隙度区间在1.1%～8.9%，平均为4.6%，砾岩孔隙度区间在1.1%～8.2%，平均为4.1%；在渗透率方面，砂岩渗透率区间在0.005×10-3～1×10-3μm2，砾岩渗透率区间在0.004×10-3～10.1×10-3μm2，总体上这两种岩性的物性特征相差较小，砂岩储层物性较砾岩储层略好。此外，不同沉积环境下的岩石物性也存在差异，在孔隙度方面，辫状河三角洲前缘水下分支河道孔隙度最好，平均孔隙度为6.7%，而扇三角洲平原辫状河道孔隙发育最差，平均为2.8%；在渗透率方面，辫状河三角洲平原分支河道渗透率最好，平均渗透率为0.46×10-3μm2，而辫状河三角洲前缘分支河道最低，平均渗透率为0.13×10-3μm2。因此，不同沉积环境下的储层砂体物性特征表现为辫状河三角洲砂体明显优于扇三角洲砂体。

4 含气性特征

通过对研究区35口井的含气性资料进行统计分析，发现研究区砂砾岩储层普遍含气，其中宋深9H井日产气量可达20×104m3。研究区储层的岩性主要为砾岩和砂砾岩，部分为砂岩储层，通过对各含气层段的沉积相进行解释，进而发现辫状河三角洲和扇三角洲相都可以作为研究区的有效储层发育相带。此外，通过对比含气层段砂砾岩厚度以及日产气量，发现含气层段越厚，日产气量一般越高。例如，宋深2井低产气层所对应的岩性为砂砾岩，最大连续沉积厚度小于10 m，日产气2 426 m3；达深3井低产气层所对应储层岩性也主要为砂砾岩，其最大连续沉积厚度达30 m，日产气量则为34 624 m3，这说明砂岩厚度是控制产气能力即储层优劣的一个关键要素。

5 测井参数响应特征

由于宋站地区沙河子组钻井资料相对较少，储集砂体平面分布非均质性较强，因此，明确不同岩性测井响应特征，建立地震反演等方法检测的结果与测井解释结果之间的联系，可以实现对整个研究区储层砂体分布的预测。

根据研究区沙河子组沉积特征，结合研究需要，利用测井数据分析了研究区泥岩、砂砾岩、煤层以及火山岩测井响应特征。研究区内不同岩性的测井响应表现为：泥岩层具有高伽马值、高声波时差值、低密度的特征；砂砾岩一般为较低值，声波时差中等，高密度特征，砂砾岩含流体后，声波时差增大，密度减小，伽马值也有小幅度增大，砂岩干层深侧向电阻率与浅侧向电阻率之差几乎为零，砂岩水层为深侧向电阻率小于浅侧向电阻率值，砂岩含油气之后深侧向电阻率大于浅侧向电阻率，用深浅电阻率之差的方法可以较快地识别储层含流体的特性；沙河子组煤层较薄，测井曲线识别煤层主要是根据高声波时差值、低密度值与低伽马值的特点来识别煤层；火山岩一般为较低伽马值，低声波时差值、高密度的特征。总体上看，储集体砂砾岩测井响应特征与其他岩性响应特征存在较大差异。

6 储层砂体预测方法

为了对全区储层砂体进行有效的预测，在测井参数响应特征分析的基础上，充分应用地震属性分析和波阻抗反演技术对研究区砂体展布进行预测[6-7]。根据研究对砂砾岩体预测的需求，通过对比多种地震属性优选出均方根振幅(RMS)属性作为最佳属性，该属性可以相对较好的反映地层岩性特别是砂砾岩体的平面展布特征刻画较为清晰。同时，通过波阻抗反演来预测沙河子组砂岩厚度与砂地比，最终得到每个层序时期内的砂岩厚度和砂地比的平面展布图，为了保证反演的可靠性，通过对井点砂砾岩厚度的统计和分析，发现波阻抗反演预测砂砾岩厚度与单井实际厚度误差普遍小于6%，且砂砾岩厚度越大预测的结果越准确，说明砂砾岩厚度预测结果具有较高的可信度。

在储层特征的分析的基础上，认为沉积相和砂砾岩体厚度是有利储层划分的关键参数，因此，以辫状河三角洲和扇三角洲作为有利储层发育相带，在砂体厚度参数的控制下，建立了研究区不同级别储层的分类标准。将沙河子组各层序时期砂砾岩厚度大于100 m区域划分为Ⅰ类储层发育区，砂砾岩厚度在80～100 m区域为Ⅱ类储层发育区，砂砾岩厚度小于80 m区域为Ⅲ类储层发育区，湖相沉积区为非储层发育区，最终确定了研究区沙河子组各层序时期不同级别储层分布预测(见图2)。

图2 沙河子组SQ4时期储层分布预测

7 结 论

1)研究区储层类型主要为低孔低渗的砂砾岩储集体，并依据砂体沉积环境，可以分为辫状河三角洲砾岩、辫状河三角洲砂岩、扇三角洲砾岩、扇三角洲砂岩等4类储层砂体。

2)不同储层砂体在岩石学和物性特征方面均具有不同特征，总体上砂岩储层物性要稍好于砾岩储层，辫状河三角洲储层物性好于扇三角洲平原储层，且储层砂体发育厚度是控制储层质量的关键因素。

3)在储层特征和沉积相展布分析的基础上，结合砂砾岩厚度反演成果，对沙河子组有利储集砂体发育区带进行了预测，并确定了研究区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层发育的不同区带，其中Ⅰ类储层为最有利区带。