子洲地区段致密砂岩储层特征与气水分布的相关性研究

王晓梅,冶生龙,周 锴,张子羽

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院,陕西 西安 710065;2.中国石油华北油田分公司 勘探开发研究院,河北 任丘 062552)

伴随着一百多年来油气勘探程度的提高,油气勘探的目标由构造向隐蔽、中浅层向深层、常规向非常规油气藏类型转变。致密储层是当今油气勘探开发领域的热点,不管是致密砂岩还是碳酸盐岩,致密储层的孔隙度和渗透率都很低,储层非均质性强。国外的大绿河盆地,国内的塔里木盆地塔河油田奥陶系油藏、四川盆地须家河组气藏、鄂尔多斯盆地中生界油藏和上古生界气藏等致密储层中,气(油)藏内没有统一的气(油)水界面,均具有气水分布规律复杂的特征[1-3]。为了高效开发致密储层,迫切需要搞清楚研究区气水分布的特征及油气富集的规律。

鄂尔多斯盆地是典型的致密储层为主的含油气盆地。长期以来,鄂尔多斯盆地致密储层的气水分布研究受到学者的普遍重视,研究主要集中在致密砂岩气(油)的类型、分布特征、成因机制和控制因素等方面[4-8]。于红岩等研究认为，鄂尔多斯盆地西北部奥陶系马家沟组致密砂岩储层复杂的气水分布规律，宏观上主要受古地貌与成岩作用控制,微观上主要受储集层的孔喉结构、连通性及源储间输导关系控制[9];张威等研究认为，鄂尔多斯盆地杭锦旗地区十里加汗区带下石盒子组 1 段圈闭动力和储层非均质性展布共同控制气水分布[10];唐建云等研究认为，子长油田枣湾区长 4+5、长 6 储层油水分布受沉积相、微观孔隙结构、岩性、裂缝与物性、低鼻状构造等多重因素的控制[11];徐文杰等研究认为，子洲地区储层砂体条件、储层条件和构造特征是山西组山2段地层水分布的主要控制因素[12]。总体说来,前人关于致密储层气水分布控制因素的研究,几乎涵盖了各种成藏地质要素。

图1 研究区位置图

1 地质背景

2 储层特征

2.1 典型的低孔低渗孔隙-裂缝双重介质

图2 子州地区段砂岩储层孔渗关系图

图3 子州地区段储层孔隙度、渗透率分布直方图

2.2 储层微观孔隙结构特征非均质性强

图4 子州地区段砂岩储层压汞曲线分类图

表1 子州地区段储层微观孔隙结构特征

4种类型储层微观孔隙结构呈现有规律的变化,随着中值喉道半径逐渐减小,最大进汞饱和度、分选系数、孔隙度和渗透率等物性参数也有规律地减少。其中,Ⅰ类储层物性好而分选性差,分析认为，Ⅰ类储层主要为主河道砂体底部的粗粒岩石,水动力条件强,因而岩石的分选性反而差于Ⅱ类储层和Ⅲ类储层。

3.1 气田范围内含气饱和度较高

图5 子州气田段储层含气饱和度频率分布

3.2 由多个岩性圈闭群构成的不连续气层

鄂尔多斯盆地东部山西期早期发育海相浅水三角洲，是不同时期三角洲朵体在侧向上相互叠置而成，具有典型的“同层不同期”特征[14]。砂体的成因特征决定了在经历了强烈的成岩作用后,顺物源方向砂体之间连续性变差,天然气赋存在不同的岩性圈闭群砂体中,气层分布不连续,形成互相分隔的多个压力系统。

图6 子洲气田段压力系统划分示意图[20-21]

3.3 地层水分布相对集中,以局部边底水和透镜体水为主

图7 Y44井段边底水气水分布

图8 Y47井段透镜水体东西向和南北向剖面

4 储层特征与气水分布的相关性

4.1 气藏类型以岩性气藏为主

图9 子洲气田段渗透率和含气饱和度关系图

4.2 早成藏期天然气边致密边成藏

榆林气田和子州气田现今均以低孔低渗的岩性圈闭群气藏为主，气藏内没有统一的气水界面，研究普遍认为以近距离垂向运移为主。现今的气水分布格局，能够说明在成藏早期阶段存在过一定规模的侧向运移，同时盆地北部天然气逸散的存在亦为此提供了较充分的证据。鄂尔多斯盆地东北部出露经过天然气作用的延安组漂白砂岩和盆地北部白垩系油苗的地质露头。马艳萍等分析认为:该地区石炭—二叠纪和侏罗纪煤系地层Ro均小于0.5%,热演化程度均较低,天然气显然不是来自本地。综合应用岩石学、地球化学等手段研究表明,在后期改造过程中,盆地中北部气田中成熟度较高的上古生界天然气向北较高部位的伊盟隆起运移并发生了散失[27-28]。结合现今气水分布特征,认为在成藏早期阶段，子州气田和榆林气田存在一定规模的侧向运移,形成地层水主要集中在构造低部位的气水分布格局。在晚侏罗世—早白垩世的主成藏阶段,上古生界石英砂岩经历晚成岩阶段后岩性致密,演化为现今以多个岩性圈闭群存在的天然气互不连通的分布特征,地层水仍相对集中在气田南部等构造低部位。

5 结论

3)子州气田天然气高强度充注,含气饱和度分布较高,主要分布在60%～80%。气田可以划分为多个压力系统,储层非均质性强，由多个岩性圈闭群构成,气层呈不连续分布状态。气田内储层渗透率与含气饱和度明显正相关,气藏类型以典型的低渗透岩性气藏为主。