鄂尔多斯盆地L区块石盒子组4段致密砂岩气藏地质—工程甜点预测与评价

魏志鹏 施瑞生 王 辉

中海油田服务股份有限公司油田生产事业部

0 引言

山西省鄂尔多斯盆地致密砂岩气藏虽然勘探开发潜力巨大，但存在储层非均质性强、厚度薄（储层厚度1～5 m）、物性差（平均渗透率1 mD）、裂缝发育无规律等问题，常规射孔生产难以实现较大的产能。储层压裂改造可以大幅提高单井产能，实现经济有效的开发，是该地区致密砂岩气藏储层开发的重要手段。如何有效地寻找地质和工程 双甜点”是决定储层压裂改造成功的因素之一，通过预测储层的地质和工程 双甜点”参数分布、圈定储层改造有利区至关重要[1-5]。本文利用 双甜点”预测技术，优化水平井轨迹，提高储层改造效果，有效开发目的层致密气储量，完善技术方案，为实现低渗致密气经济有效的开发积累经验和提供技术保障[6-8]。

1 地质概况

L区块位于鄂尔多斯盆地东北部伊陕斜坡东段、晋西挠褶带西缘，总面积约为2 620 km2，平面上较平缓无大的起伏，纵向上构成了下部（本溪组—山西组）、中部（下石盒子组）和上部（上石盒子组—石千峰组）3套成藏组合（图1）。研究区发现以致密砂岩气藏为主的气田，面积约120 km2，是一平缓的单斜构造，工区现共有探井16口，本次研究层位为盒4段，以粉细砂岩及泥岩沉积为主，垂向上发育三角洲平原分支河道微相和分支河道间微相叠置的特征，分支河道自然伽马曲线呈钟型、箱型，分支河道间自然伽马曲线以平直型为主，局部发育陆上天然堤微相。

图1 鄂尔多斯盆地L区块构造位置及H4段储层发育图

2 地质甜点预测

2.1 储层砂体预测

地质统计学反演方法是一种基于模型的反演，它采用的马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法是一种基于全局最优技术进行地质统计学求解的方法。初始模拟结果出发，利用MCMC算法，模拟出多个波阻抗曲线，通过分析合成地震记录与实际地震剖面相关性，确定合理的储层参数。反演出空间上的波阻抗体及岩性体[9]。

由于本区井位分布较均匀，井控密度足够大，地震构造起伏较平缓，地层无明显缺失，适用于以变差函数为核心的地质统计学测井约束反演。此种方法应用在本地区效果较好，能够大幅度提高储层分辨率，最大分辨率达到5 m。研究区共16口资料齐全的井，选取13口井参与反演，3口井作为验证井，储层反演结果表明，验证井A11、A14预测砂体与实际钻遇砂体吻合率达到85%以上（图2）。从该区预测砂体厚度等值图可知（图2），区域储层主要呈北西南东向分布，平均厚度大于8 m，西南部零星发育透镜状小砂体，平均厚度大于6 m，整体连续性较差砂体呈坨状发育的特征。

图2 鄂尔多斯盆地L区块波阻抗与孔隙度交会图

2.2 孔隙度预测

本研究区孔隙度和波阻抗存在比较好的负相关性，相关性好（图3），因此，可以利用地质统计学反演得到的波阻抗岩性数据体，通过协克里金模拟算法得到区域性的孔隙度数据。协克里金是克里金插值算法的有力扩展，通过首要属性及相关属性的变差图，构建它们之间的互变差图，定义它们之间的相关程度[10]。

图3 鄂尔多斯盆地L区块含气性储层频谱对比图

协克里金是二元的，可表示成井点数据和地震数据的线性组合形式，即

式中Z*（μ0）为μ0位置估计值 ；Z*（μxi）为在位置μxi上的井点数据采样值，λxi为其相应的加权系数；Y（μyk）为在位置μyk上的地震数据采样值 ；λyk为其相应的加权系数。

从协克里金法孔隙度展布结果来看其与钻井吻合度较好（图2），且平面上A1井、A15井附近孔隙度较大，A5井和A14井范围内孔隙度较小（图2），通过与实际钻井孔隙度曲线与孔隙度剖面对比，发现协克里金法预测孔隙度总体误差较小，最大误差仅有2.6%，说明协克里金方法预测本区孔隙度精度是可行的。

根据研究区孔隙度平面分布图可知，研究区物性分布整体呈北西南东向分布，中部A7井附近较为致密，物性较差。A6井东南部和西南部A13井区附近局部物性较好。

2.3 含气性预测

通过区域地震频谱分析，本地区含气性预测可以采用能量衰减方法（图4）。其主要原理是地震波通过含气地层能量的衰减远远较通过含油或含水地层的衰减大，主要表现在分析时窗内高频成分被吸收的特点。通过对能量谱的衰减的估算，用频率在典型的能量谱内定量表示频率的吸收效应。通过振幅中的衰变模型来确定频率吸收效应的量，用于分析频率屏蔽区的频率特性，用来进行含气储层预测。

图4 鄂尔多斯盆地L区块盒4段地质甜点预测剖面及平面图

从含气性高频衰减属性结果来看，结合已知探井含气性对比，A15和A7井盒4段气测效果较好（图4e），在预测图上也表现出较强的频率衰减特征，A8井目的层钻井气测效果较差，在预测图上也表现出较差的频率衰减特征，整体上含气性预测与实钻井对比吻合性较高，说明此种方法在本地区预测含气性效果较好。

整体上工区含气富集区主要分布在东部和中部区域，呈近南北向条带分布，西部A3—A9—A6—A13井条带附近也存在一条含气富集条带。

3 工程甜点预测

3.1 天然裂缝预测

钻井和生产均表明，裂缝是影响该地区致密气产量和钻井质量的关键因素，一方面裂缝发育改善了致密砂岩的储集条件；另一方面有利于后期对致密砂岩的压裂改造，形成网状缝。因此，裂缝（断层）的预测有着非常重要的意义。研究表明，若裂缝纵向延伸长度大于地震数据分辨率，即1/4波长（本区约等于15 m），通过叠后地震数据及其属性预测是行之有效的方法。

本次研究利用斯伦贝谢公司Petrel软件的蚂蚁体算法能够预测本区块纵向上延伸长度大于15 m裂缝的发育特征。蚂蚁体是为了更好突出显示断层、裂缝等地震数据体不连续部分的一种地震属性体。在探测不连续的断层或者裂缝时，采取类似蚂蚁觅食系统的追踪方法来进行追踪断层或者裂缝，该算法在显示断裂方面具有较好的作用。

预测结果显示，研究区A15井区裂缝发育程度较高，A8井区裂缝发育程度较低，预测结果与实钻井吻合效果较好，区域裂缝主方向为北西南东向（图 5a）。

3.2 脆性指数预测

脆性指数差异决定了形成网状裂缝的完善程度，脆性越大，越容易形成网状裂缝，而脆性越小，意味着更好的塑性特征，形成网状裂缝的可能性越小，且一定程度上阻碍了网状裂缝的扩展，因此，致密砂岩的脆性指数对压裂产生的次生裂缝支撑效果影响极大[11-12]。脆性指数的评价方法主要有两种：基于矿物组分含量的脆性指数和基于岩石力学参数的脆性指数。本区域脆性预测是通过Rickman提出的采用杨氏模量与泊松比计算岩石脆性的数学方程。计算杨氏模量和泊松比的平均值来得到脆性系数。脆性指数有如下计算公式[13]：

式中IB表示脆性指数，E表示杨氏模量，Pa；μ表示泊松比。其中杨氏模量和泊松比是通过叠前地震弹性反演所得到的。

通过得到的地层脆性指数数据体，沿盒4段提取脆性指数剖面和平面展布图（图5b），从图中可以看出砂岩的脆性指数明显高于泥岩，整体脆性分布同样呈北西南东向，脆性好的砂岩主要位于A15井东南部，局部脆性指数超过45%，有利于后期储层压裂改造。

图5 鄂尔多斯盆地L区块盒4段工程甜点预测平面图

4 甜点综合评价

笔者在致密砂岩储层中优选出砂体厚度大、孔隙度好、含气性高、地层脆性好、裂缝发育程度高的区域作为甜点区[14-16]，并按照本地区实际钻井测试情况划分了Ⅰ类甜点区、Ⅱ类甜点区、Ⅲ类甜点区（表 1）。

表1 鄂尔多斯盆地L区块H4层甜点综合评价标准表

通过模糊数学的算法赋予每个参数的权重，建立L区块致密砂岩气藏甜点综合预测平面分布图（图6），红色区域为Ⅰ类甜点区，紫色是Ⅱ类甜点区，其他区域为非甜点区。其中，Ⅰ类甜点区，是最有利的开发甜点区，建议优先开发 ；Ⅱ类甜点区是相对有利的开发甜点区，建议作为开发接替区 ；Ⅲ类区各项指标均较低，建议选择性开发。

图6 鄂尔多斯盆地L区块盒4段甜点综合评价图

5 应用效果分析

选取新完钻的A9井和A15验证预测结果的可靠性，该两口井位于预测Ⅰ类甜点区内，A9井获得6.2 104m3/d的测试产量，A15井平均测试产量16.2 104m3/d。综合分析所有井产量与预测甜点对比结果所示，预测甜点区分布趋势与生产结果吻合（表 2）。

表2 鄂尔多斯盆地L区块产量与预测结果对比表

6 结论

1）鄂尔多斯盆地L区块天然气储量巨大，但储层致密，储层压裂改造是开发低渗气藏的重要手段，而确定地质和工程的双 甜点”发育区是储层改造成功的关键。

2）通过地质统计学反演储层预测技术提高了储层纵向和横向分辨率。基于井震结合的脆性指数预测技术，得到工程甜点有利区，并指导了半缝长、加沙量及施工排量等压裂参数优化。

3）通过耦合地质和工程参数，得到储层改造 双甜点”的预测结果，根据该结果设计的井轨迹实现砂岩的100%钻遇率，且预测结果与实钻和压裂效果吻合较好，证实该技术的可靠性。