米脂气田盒8 段优势储层研究及钻井有利区域评价

杜支文 高吉宏 蒋婷婷 吴海红 王超 王泓波 赵旭

1. 中国石油长庆油田分公司第二采气厂；2. 任丘市智科石油技术有限公司

米脂气田位于鄂尔多斯盆地东部，主力生产层为山2 段，盒8 段为次主力生产层。盒8 段构造特征整体为西南倾东北抬的宽缓斜坡，坡度小于5°，中部存在一坡度相对较缓的平台区，NE 向存在一批垂直斜坡走向的低幅度“鼻隆”构造；储层平均埋藏深度2 284~2 334 m，单层有效厚度小，一般为3.1~3.5 m；储层非均质性强，属于低孔特低渗储层，孔隙度一般为6%~10%，平均6.85%；渗透率一般为(0.15~0.7)×10-3μm2，平均值为0.29×10-3μm2，属特低渗砂岩储层［1］。本次研究范围约2 200 km2，中西部已投入开发，资料较丰富；东部与北部井控程度较低，是本区寻找优质储量、布钻优选井位、加快产能建设的有利区。

烃源岩与储层“甜点”叠合部位的动力圈闭最容易富集油气而形成非常规油气藏［2］。米脂地区生油层主要为上古生界山西组二段、太原组和本溪组 3 套烃源岩(图1)，且具有“广覆式”分布特点［3］，广覆式气源岩与砂体交互，在紧邻烃源岩的上覆层盒8 段，可形成下生上储气藏［3］；盒8 段相对高渗砂体为优势储层，致密砂岩或泥岩可形成有效盖层和侧向封堵层，两者组合，形成岩性圈闭或优势储层的物性圈闭［4］；烃源岩层在生成气源时产生超压，纵向上通过裂缝向盒8 段充注，形成气藏；气源在充注时，优选物性相对较好的储层(毛管阻力小、充注启动压力小、地层水容易排替) 优先充注成藏［5］；受充注程度和气水重力分异的影响，构造平台区和“鼻隆”构造区的优势砂体含气丰度更高［6］。

在气源不充足的情况下，致密砂岩储层气藏成藏过程具有储层选择性，即物性较好的优势砂岩储层优先富集成藏，物性较差的致密砂岩层捕获气源的能力较差。长庆油田米脂气田盒8 段气藏具有这样的特征，钻井资料揭示即使在构造、沉积部位较好的主河道砂体，虽然砂体厚度较大，但多不含气，只有少数物性较好的储层含气丰富。

分析认为，沉积微相研究虽然能够起到优选砂体的作用，但由于存在纵向尺度大、岩心资料少、约束参数少(大多选用典型曲线形态、砂岩厚度、砂地比等参数)等缺陷，无法准确描述优势含气储层，造成钻探位置优选不够精准。本次研究采用了地层纵向缩小研究尺度(由原来的两段研究细分为四段研究)，并通过岩心压汞实验分析，寻找到了优势储层的微观划分方法，并引入到了沉积微相的砂体评价中，从而更准确地描述了优势储层的平面分布特征，结合气藏工程合理开发对策研究，优选出了一批有利井位，实施效果较好。

1 沉积微相研究

1.1 精细地层对比

米脂地区盒8 段原分为上、下两段进行地质认识，分析认为，两段分层尺度偏大，砂体展布特征在平面成图时容易被平均值掩埋，因此需要进一步进行精细地层划分：优选具代表性的钻井，分析盒8 段区域及局部特征；在一级旋回控制下，确定盒8 段顶、底界面；在二级旋回控制下，确定盒8 上、下界面；在三级旋回控制下，进一步细分小层；建立骨干剖面等时地层格架，通过骨干剖面的闭合，外推到全区。共完成了全区417 口井的盒8 段4 个小层划分，奠定了本区构造、砂体、沉积、储层研究的资料基础。

1.2 沉积微相剖面识别

米脂地区盒8 段为三角洲平原亚相沉积，包括主河道、分流河道、分流间湾3 种微相(图2)。主河道的测井响应特征：自然电位曲线为负异常箱形，伽马曲线负异常明显，电阻率曲线正异常明显，单层厚度较大，泥质含量较小。分流河道的测井响应特征：自然电位曲线为负异常指状或钟形，伽马曲线负异常明显，电阻率曲线正异常明显，单层厚度中等，泥质含量较小。分流间湾的测井响应特征：自然电位曲线为负异常不明显，伽马曲线负异常幅度较低，电阻率曲线正异常不明显，经常有薄层尖峰或齿状，单层厚度较小，泥质含量较高或为泥岩层。

图 2 米脂气田米148 井、米149 井、榆52 井盒8 段沉积微相剖面图Fig. 2 Sedimentary microfacies section of He-8 Member in Well Mi 148, Well Mi 149, Well Yu 52 of Mizhi Gasfield

1.3 沉积微相平面识别

准确判断盒8 段主河道沉积砂体的平面展布是本区沉积微相研究的关键，为此，采用以下方法。

第一步首先粗化纵向研究尺度，分盒8 上和盒8 下2 个层段统计、编绘砂岩等厚图，以此判断区域上砂体的整体展布特征，避免一开始就细分层系反而造成在平面上不容易把握。由编绘的图件可判断米脂地区盒8 段的上、下段具有一定继承性，砂体向东南呈条带状展布，物源主要来自NW 方向。

第二步采用优势相编图法，分别编制4 个小层的砂岩等厚图和砂地比图，小层编制过程参考对应大层的砂体展布规律，避免出现多解性或随意勾绘，确保小层砂岩预测的准确性。

从盒8 下段两期砂体平面分布特征来看，盒8 下2段较盒8 下1段发育，反映出正旋回沉积特征；砂体呈北西向条带状展布，具有一定继承性，反映出盒8 段沉积时历经了较频繁河道变迁；从盒8 上段两期砂体平面分布特征来看，盒8 上2段较盒8 上1段发育，反映出正旋回沉积特征；砂体呈北西向条带状展布，具有一定继承性。

通过各小层砂地比平面分布图，开展了以下研究：(1)储层评价，用于判别储层发育情况，砂地比值越大储层发育越好。盒8 上1段、盒8 下1段南部砂地比值比北部略大，显示南部储层比北部储层发育。盒8 上2段、盒8 下2段南部砂地比值与北部相当，显示南部储层与北部储层均较为发育。总体来看，盒8 上2段、下2段储层比盒8 上1段、下1段储层发育，盒8 下段储层比盒8 上段储层发育。(2)判断物源，砂地比值由小变大的方向，可能是物源方向。从盒8 段各小层砂地比平面分布图上可以看出，砂地比值由北东-南西向逐渐变大，可以判断物源方向为北东方向。(3)根据砂地比值，分析沉积相平面展布，划分沉积微相类型。查阅相关资料，确定米脂气田沉积微相类型划分标准，砂地比值在0.3 以下代表分流间弯，在0.3~0.5 之间代表分流河道，在0.5 以上代表主河道。

第三步在垂直砂体方向选择典型井编制沉积相剖面(图2)，通过剖面图进一步明确各个河道的剖面特征，确认河道平面走向的合理性。

第四步根据各层的砂岩等厚图、砂地比图、剖面图，结合单井的测井相控制，确认主河道展布特征，以主河道为控制，逐次向外勾绘分流河道和分流间湾，完成各层沉积微相图(图3)编绘工作，达到钻井揭示的砂岩特征与平面的完全匹配。

图 3 米脂气田米67 井区盒8 下2 沉积微相图Fig. 3 Sedimentary microfacies map of second sublayer of lower He-8 Member in Mizhi Gasfield

由盒8 段各小层沉积微相图分析可知，盒8 段上、下两段均为正旋回沉积，即盒8 下2的砂体比盒8 下1的砂体发育，盒8 上2的砂体比盒8 上1的砂体发育，主河道继承性较好，分支河道平面摆动频繁。钻井证实富含气井主要位于主河道微相，但又有很多井钻遇主河道或分流河道没有发现气层。

由此可见，沉积微相研究虽然能够突出主要砂体的平面展布特征，但由于沉积微相好的部位不一定物性好，以此沉积微相图不能满足标定井位的需要，需进一步深化优势储层的展布研究。

2 优势储层研究

优势储层是指在相同气源注入压力情况下，能够优先捕获气源并富集成藏的砂体。优质储层不但具有单层厚度较大、砂岩较粗、岩石类型较好的沉积相带优势，而且具有孔渗条件较好、启动压力较小、毛管阻力较小、排替地层水能力较强的特征［7-9］。

本次优势储层研究思路是：在测井解释、取心及实验分析基础上，对储层渗流特征进行评价；利用多参数聚类分析法，建立储层分类标准；以沉积微相为约束，进行储层分类划分。

2.1 储层微观特征分析

通过对本区盒8 段299 个岩心实验样本分析，孔隙度最大值为12.09%，最小值为3.29%，平均值为6.85%，标准偏差为1.6；气相渗透率最大值为1.32×10-3μm2，最小值为0.06×10-3μm2，平均值为0.29×10-3μm2，标准偏差为0.2。

通过压汞实验分析(图4)，可看到不同物性的岩样排驱压力、饱和中值压力、喉道半径中值、最大汞饱和度、退汞效率等明显不同；通过对喉道半径中值r50，发现盒8 段储层孔隙结构差异大、孔喉窄小，喉道中值半径为0.01~0.7 μm，平均值为0.11 μm。

图 4 米脂气田盒8 段岩心毛管压力Fig. 4 Capillary pressure of cores of He-8 Member in Mizhi Gasfield

为了反映喉道大小分布集中程度，对孔喉分选系数SP进行统计(图5)，喉道分选性差异较大，按SP＜0.35 为分选极好、SP=0.84~1.4 为分选中等、SP＞3 为分选极差的分类标准， 21.1%的岩样分选较好，59.2% 的岩样分选一般，19.7% 的岩样分选极差。

图 5 米脂地区盒8 段典型岩样进汞退汞实验对比Fig. 5 Comparison of mercury feeding and withdrawal experiment of typical rock samples of He-8 Member in Mizhi area

储层孔喉半径和分选系数不同反映了储层物性差异，这些差异影响了储层储集和渗流性能，通过典型岩样分析，能够清楚地看到不同储层渗流特征。1 号岩样储层物性相对较好，孔隙度13.5%，渗透率2.83×10-3μm2，分选系数2.01，中值半径0.41 μm，中值压力5.38 MPa，排驱压力0.41 MPa；2 号岩样储层物性相对较差，孔隙度3.1%，渗透率0.08×10-3μm2，分选系数1.35，中值半径0.07 μm，中值压力10.58 MPa，排驱压力1.65 MPa。两者对比可以发现，1 号储层排驱压力和中值压力明显较小，起渗流作用的为较大孔喉，2 号储层排驱压力和中值压力较大，起渗流作用的主要为小孔喉。两者排驱压力和中值压力均呈倍数关系，很显然，相同成藏背景下，1 号储层具有优先捕获气源的能力，因此，1 号岩样为优势储层。

2.2 优势储层划分标准研究

为了更好地表达储层微观特征，在表征岩石物理特征研究中引入了3 个参数［10-11］：标准化孔隙度(Φz)；储层品质指数(RQI)，表征储层渗流能力，其值越大，储层渗流能力越强；反映储层物性和孔隙结构特征的综合参数(FZI)。计算公式为

在利用IBM SPSS 数学统计分析软件进行分析时，结合Φ、K、最大进汞饱和度、退汞效率参数，采用迭代分析和聚类分析方法［12］，聚类储层为优势储层、一般储层和差储层3 类［13］。

从静态聚类效果可以看出(图6)，Φ、K、Φz、RQI、进汞饱和度及退汞饱和度越高，FZI越低的样品，越容易聚集到优势储层单元；反之，则向差储层单元聚集，聚类效果较好，由此，可划分出本区盒8 段的储层分类标准(表1)。分类储层在渗流特征上具有一定的规律性：储层物性越好，排驱压力、中值压力越低，中值半径越大，最大进汞饱和度较高(表2)。

表 1 米脂地区盒8 段储层分类标准Table 1 Reservoir classification standard of He-8 Member in Mizhi area

表 2 不同类别储层压汞数据统计Table 2 Statistical mercury intrusion data of different types of reservoirs

引入综合评价参数：孔隙度×最大进汞饱和度×退汞饱和度，可以看出，优势储层的值明显较高(图7)，有利于储层捕获气源以及更高的采收率。

图 6 储层聚类效果图(Ⅰ类为优势储层，Ⅱ类为一般储层，Ⅲ类为差储层)Fig. 6 Reservoir clustering effect (Ⅰ: dominant reservoir, Ⅱ: fair dominant, Ⅲ: poor reservoir)

图 7 孔隙度和综合评价参数交汇图Fig. 7 Crossplot of porosity and comprehensive evaluation parameter

2.3 优势储层平面展布特征研究

根据储层分类标准，利用分层结果和测井解释结果，分层段计算、统计各口井的储层类别，将划分结果分别标定在对应层段的沉积微相图上，以沉积微相图为约束，结合钻井油气显示情况和测井含气解释结果，描绘各层的优势储层分布(图8)。

图 8 米脂气田米67 井区盒8 下2 储层分类Fig. 8 Reservoir classification of second sublayer of lower He-8 Member in Well Block Mi 67 of Mizhi Gasfield

这种研究方法，既体现了沉积微相对储层展布的控制作用，也表达清楚储层物性特征，把优势储层平面展布的位置描述得更准确，有利于井位优选与部署，有利于提高钻井成功率。

3 钻井有利区域评价和应用效果

由于本区盒8 段单层厚度较薄，针对一个小层实施钻探风险较大，即使发现气层，开发效果也往往较差，因此，多层系钻探是降低风险、提高开发效益的最好选择。为此，将4 个小层的优势储层进行叠合，利用叠合图优选各小层优势储层重叠位置最多的区域进行评价，结合周边钻井的油气显示情况和试采情况，综合论证优选井位。综合应用气藏工程评价、气藏数模研究及经济极限评价等方法，制定相适应的开发对策：优势储层为目标优选方向、合理井距600~800 m、采收率40%左右、单井极限累积产气量805×104m3，单井极限控制储量2 011×104m3，极限井网井距524 m、合理采气速度2%以下。

经综合评价，在米67 井区、米7-24 井区、米64 井区、米149 井区、洲26-36 井区部署井位20口，已经实施12 口，平均单井日产气量达1.0×104m3以上，效果较好。

4 结论

(1)在一个工区范围较大的区域研究沉积微相，先大层段研究，有利于掌控整体展布特征，后小层段研究，有利于精细描述砂体的主河道展布；实验证明，在相同气源注入压力背景下，优势储层优先捕获气源富集成藏；多参数评价储层，将储层分为三类，在相控的基础上描绘优势储层的展布，储层评价效果较好；优势储层多层叠合优选有利目标区。

(2)结合录井、测井解释、试采结果标定井位，能够有效降低风险、提高开发效益。根据有利区井位部署，结合气藏数模开展指标预测，日产气量可由目前的6.2×104m3升至28×104m3左右，15 年内平均日产气量20.9×104m3，对米脂气田上产提供了重要的技术支撑。通过本轮精细研究，认为本区盒8 段具备较好的评价、开发潜力。

(3)建议实施后，密切跟踪分析，并充分利用米脂气田地震资料，多角度、多手段开展储层预测及含气性预测，及时调整钻井方案，力争为鄂尔多斯盆地东部上产提供重要技术支撑。