蘇77區塊山23段儲層特征及分類評價

齊婷婷，齊新隴，陸艷萍

（1.西南石油大學研究生院，四川成都 610500；2.新疆喀什市發展和改革委員會；3.中國石油測井公司油氣評價中心）

蘇77區塊位于鄂爾多斯盆地北部伊盟隆起與伊陜斜坡過渡帶，蘇里格氣田中區東北端，西部與S76區塊相接，東距巴漢淖6 km，北至加不沙以北2 km，南距烏審召1 km，東西寬23 km，南北長43 km，面積1012 km2。經過不斷勘探開發發現油氣儲量新的增長熱點是山23小層，打破了前人通常認為的主力產層（石盒子組盒8段和山西組山1段），儲層具有低孔隙度、低滲透率、低豐度、低壓力、高含水飽和度的特征［1］。

1 儲層基本特征

1.1 砂巖類型及組分

研究區山23段儲層主要巖性為含礫石英砂巖、粗粒石英砂巖和中－粗粒石英砂巖，以及少量的巖屑石英砂巖。根據區內薄片資料統計，砂巖具有石英含量高，巖屑含量低，基本不含長石以及成分成熟度高的特點。區塊儲集巖的碎屑成分組合以石英、隧石、石英巖等硬質組分為主，巖屑成分主要為隱晶巖、片巖、千枚巖、板巖、變質砂巖及云母等，填隙物成分有水云母、高嶺石、綠泥石、黃鐵礦及硅質等，其中石英含量65%～98%，平均含量89.17%；長石含量0～1%，平均含量0.057%；巖屑含量（0.5%～18%，平均含量2.071%，主要為變質巖巖屑和巖漿巖巖屑，另有少量沉積巖屑［2－4］。

1.2 巖石結構及填隙物特征

山23段儲集砂巖以中粗粒－粗粒結構為主，主要粒徑區間分布在0.35～1.50 mm。砂巖顆粒分選以中等為主，部分樣品中等－好，磨圓度主要為次圓狀－次棱角狀為主，少量次圓、次棱角狀。碎屑普遍具顆粒支撐，顆粒間多為點接觸，區塊填隙物主要為粘土礦物和硅質。粘土礦物有高嶺石、水云母、綠泥石等。儲集層段膠結物主要為硅質膠結，含量2.37%～2.49%，其形態和產狀各式各樣，有孔隙式充填、次生加大等，由于硅質膠結物難以溶解，后期的溶解作用難以產生次生孔隙，對儲層的物性影響較大。上述表明山23段砂巖沉積期有一個相對穩定的沉積環境，碎屑顆粒有一定分選磨圓，成分成熟度較高［5］。

1.3 儲層物性特征

收集并分析研究區塊9口井251個巖心資料，其孔、滲頻率分布如圖1、圖2所示。研究區物性較差，特別表現在滲透率方面。儲層孔隙度最大值15.95%，最小值2.2%，平均值為7.95%，頻率分布主體集中在6%～10%這個區間，占樣品總數的58.17%；滲透率值最大值2219×10－3μm2，最小值為0.01×10－3μm2，平均值為6.60×10－3μm2。滲透率頻率分布主體集中在（0.1～100）×10－3μm2，占樣品總數的70.69%，滲透率多數偏低，表明總體具低孔、低滲的分布特征［6－7］。

圖1 山23段孔隙度分布直方圖

圖2 山23段滲透率分布直方圖

圖3 山23段孔－滲交會圖

用山23段物性分析中孔滲配套的251個樣品的孔、滲數據制作交會圖（圖3）。結果顯示：一部分孔隙度在1%～10%，滲透率在（0.01～100）×10－3μm2，屬于低孔、低滲儲層；另一部分孔隙度值在10%～13%，滲透率大于100×10－3μm2，屬于低孔、高滲儲層。儲層孔滲關系具有正相關關系，且隨深度增加而減小。對于任一孔隙度值，滲透率有正負1～2個數量級的差異。結合前人的研究，認為造成這種差異的原因可能有以下2種原因：①分析樣品中存在細微裂縫；②有效孔隙度中包括了次生孔隙（次生孔隙與滲透率的相關性差）。

2 沉積特征

蘇里格氣田山23段儲層整體處于潮濕沼澤背景下距物源有一定距離的砂質辮狀河沉積體系，下部河道的限制性相對較強，上部向較干旱氣候轉化，河道擺動性增強。根據巖心和測井相分析可識別的最主要微相類型，并結合對有效儲層研究的需要，主要劃分出心灘、河道充填、河床滯留、決口扇、洪泛沼澤以及洪泛平原沉積微相。

據山23段測井資料的巖－電轉換對比關系分析，以GR配合RT的測井相分析結果，與取心井段的巖性組合和沉積相序列的分析結果對比良好。研究區塊以GR和SP曲線為代表的測井相類型有以下幾種。

高能水道心灘：沉積物源豐富，沉積速率快，以粗砂巖相為主，自然電位呈光滑的中－高幅鐘形或箱形。自然伽馬為較平滑的中－高幅箱形，底部為突變接觸。

低能水道心灘：水動力條件相對較弱，整體粒度有所下降，自然電位呈現光滑的中－低幅箱形或鐘形，自然伽馬為箱形夾低幅度齒化小尖峰。

河道充填沉積：河道充填物粒度較細，以中細砂巖為主，內部常有泥質夾層，單層厚度較薄，自然電位中－低幅箱形或鐘形，自然伽馬和視電阻率均較高，自然伽馬表現為中－低幅齒化箱形和鐘形曲線的疊加。

河床滯留沉積：砂體常沉陷于下伏泥巖層中，含礫巖，泥質含量低。自然電位常呈較光滑的箱形和鐘形，底部一般為突變接觸，自然伽馬表現為箱形。

洪泛沼澤沉積：主要由灰黑色泥巖、碳質泥巖和煤組成，與下伏心灘砂體呈巖性和巖相漸變關系，自然電位曲線形態相對平直，自然伽馬表現為中－高幅指形。

研究區山23段的GR、SP測井曲線主要為鐘形、齒化鐘形、箱型和齒化箱型，反應沉積物供應量豐富，沉積速率快，河道水動力較強，河道的下切侵蝕能力也較強。心灘微相是儲層段最有利的沉積相帶，是氣體的有利富集區。

3 成巖作用對儲層物性的影響

沉積之后，碎屑組分、成巖作用及其差異成為儲層物性及其分布規律的主要控制因素。經歷了深埋藏、漫長演化的本區二疊系地層成巖作用十分復雜，研究區成巖作用處于晚成巖B－C期，有機質已經處于高成熟－過成熟階段，Ro達到1.0%～l.75%之間。其中壓實壓溶作用和硅質膠結作用是導致儲層致密的主要原因，溶蝕作用對改善儲層起決定性作用。

3.1 壓實壓溶作用

壓實作用是使巖石向著致密化方向發展的主要因素之一，本區主要發育機械壓實（又稱物理壓實）作用［8］。壓實效果與碎屑組分有關：石英顆粒的抗壓能力最強，長石次之，巖屑最低。山23段儲層巖性以石英砂巖為主，壓實作用使剛性組分呈鑲嵌狀、鋸齒狀及縫合線狀接觸，并在此過程中提供了大量的硅質，為硅質加大提供了一定的物質基礎。軟組分如千枚巖、片巖、板巖等，在壓力下形變，呈假雜基充填孔隙，形成以微孔為特征的致密儲層，嚴重影響了儲層的孔滲性，呈隨軟組分含量的增加滲透率降低的明顯趨勢［6］。壓實作用對原生孔隙產生不可逆的破壞，研究表明該區石英砂巖的壓實損失的孔隙度達22.57%。壓實作用造成顆粒間的原生粒間孔減小，儲層段原生粒間孔占總面孔率的18.73%。

3.2 膠結作用

研究區膠結作用發育，主要由硅質膠結、粘土礦物膠結等，在壓實作用背景下，對進一步降低儲層物性。

硅質作用：硅質膠結物是本區儲層普遍存在的自生膠結物，含量0%～9%，平均值為2.48%，一般以次生石英加大形式產出，呈共軸生長狀態，向粒間孔中心擴散并占據部分粒間孔隙，石英砂巖中可完全充滿粒間孔隙，硅質在壓實致密的砂巖中通常起堵塞粒間孔的作用。同時，由于粒間孔被硅質充填后，相應地增加了骨架顆粒強度，在一定程度上抑制了壓實作用的強度。總的來說硅質膠結物的含量越高，儲層物性越差。

高嶺石充填作用：研究區蝕變高嶺石呈不完全蝕變狀或完全蝕變狀泥質組分，且多保留泥質殘余或在巖石中交代長石，成分已完全轉化為高嶺石的形式出現，而大量自型較好呈蠕蟲狀的淀高嶺石，充填于次生粒間孔內。蝕變高嶺石和淀高嶺石形成于不同的成巖時期，蝕變高嶺石形成于前埋藏早期，淀高嶺石形成于埋藏成巖階段，早期蝕變形成的高嶺石由于發育大量的晶間孔而對儲層具有建設性作用，而淀高嶺石與泥巖屑、長石的溶蝕作用共存，堵塞充填溶蝕作用造成的部分次生孔隙，不利于次生溶孔的保存。

3.3 溶蝕作用

溶蝕作用是形成次生孔隙、改善儲層物性的主要成巖作用。山23段儲集砂巖中被溶解的礦物質包括碎屑顆粒和自生礦物兩大類，被溶蝕的碎屑顆粒主要有巖屑（火山巖、變質巖巖屑）及少量的長石。被溶蝕自生礦物有自生膠結物或交代礦物，這些被溶解的礦物質在成巖過程中只要有合適的地球化學條件、溫度、壓力及足夠長時間的作用過程，它們都會發生不同程度溶解，產生次生孔隙或改造原有的孔隙。

4 儲層孔隙結構特征及分類評價

4.1 孔隙類型

山23段砂巖的孔隙類型以粒間孔、溶孔和晶間孔為主，部分井發育微裂縫。根據收集到的薄片鑒定資料統計分析得出：區塊山23段砂巖的孔隙類型中粒間溶孔占總面孔率的40.18%，粒間孔占總面孔率的18.73%，晶間孔占總面孔率的38.19%，微裂縫占總面孔率的0.90%（圖4）。孔隙組合類型主要有：晶間孔－溶孔、溶孔－晶間孔、粒間－晶間－溶孔、晶間－粒間－溶孔。

圖4 山23段孔隙類型餅狀圖

4.2 孔隙結構分類評價

根據研究區塊各小層壓汞樣品統計，并按照王允誠教授非正態概率分布的數學方法進行處理，其毛管壓力曲線特征參數與孔隙結構參數為：孔隙度均值7.41%，滲透率均值4.60×10－3μm2，排驅壓力均值1.13 MPa，中值壓力均值13.24 MPa，喉道中值半徑均值0.54μm，分選系數均值2.38，歪度均值－0.12，最大進汞飽和度均值87.13%，退出效率均值40.07%，可以看出儲層物性差，排驅壓力值高，孔喉分選、連通性較差，最大進汞飽和高但退出效率低。

地質綜合研究依據儲層巖性、物性、孔隙結構參數特征值及相關關系，將研究區塊山23段儲層劃分為4類：

Ⅰ類儲層：巖性以石英砂巖、巖屑石英砂巖為主，發育少量殘余粒間孔、巖屑溶孔和高嶺石晶間孔，平均孔隙半徑、喉道半徑明顯大于其他儲層。毛管壓力曲線呈略向左下凹的陡坡狀，曲線有明顯的平臺。此類儲層具有較好的物性，孔隙度大于10%，滲透率1.0×10－3μm2，排驅壓力小于0.5 MPa，中值壓力小于7.5 MPa，進汞飽和度大于85%，退出效率大于40%。可以看出其排驅壓力小、孔喉連通性好、退汞效率高，根據王允誠、邸世祥分類評價標準，只能算中上等儲層。

Ⅱ類儲層：巖性以巖屑石英砂巖為主，發育巖屑溶孔和高嶺石晶間孔，微裂縫較發育，平均孔隙半徑、喉道半徑低于Ⅰ類儲層。毛管壓力曲線呈略向右上凸或略向左下凹的接近45°的斜坡狀，壓汞曲線具有一定斜率的平臺型。此類儲層孔隙度8%～10%，滲透率（0.5～1.0）×10－3μm2，排驅壓力0.5～1.0MPa，中值壓力7.5～15 MPa，最大進汞飽和度85%，退出效率大于30%。此類為中等產層，是研究區主要產層。

Ⅲ類儲層：巖性以巖屑石英砂巖為主，發育高嶺石晶間孔，可見巖屑溶孔，平均孔隙半徑、喉道半徑均低于Ⅰ、Ⅱ類儲層。毛管壓力曲線呈向右上凸的斜坡狀，壓汞曲線平臺斜率大，門檻壓力較高。此類儲層物性較差，孔隙度5%～8%，滲透率（0.1～0.5）×10－3μm2，排驅壓力1.0～2.5 MPa，中值壓力15～25 MPa，最大進汞飽和度大于75%，退出效率大于20%。此類為中低等產層。

Ⅳ類儲層：巖性以巖屑砂巖為主，巖屑蝕變高嶺石晶間孔發育，可見少量巖屑溶孔，平均孔隙半徑、喉道半徑均很低。毛管壓力曲線呈右上凸的斜坡狀，壓汞曲線平臺斜率比Ⅲ類儲層更大。此類儲層物性差，孔隙度小于5%，滲透率小于0.15×10－3μm2，排驅壓力大于2.5 MPa，中值壓力大于25 MPa，最大進汞飽和度小于60%，退出效率大于10%。此類為非儲層。

據研究區所有孔隙結構壓汞資料統計結果分析：研究區塊以Ⅱ類儲層為主。對儲層物性與孔喉大小及分布參數的關系研究發現：孔隙度、滲透率與排驅壓力、中值壓力呈負相關性，隨著排驅壓力、中值壓力減小，儲層物性均變好；與最大孔喉半徑、喉道中值半徑呈較好的正相關性，隨著最大孔喉半徑、喉道中值半徑增大，儲層物性變好，與最大進汞飽和度呈正相關，隨著最大進汞飽和度的增大，儲層物性變好。

5 結論

（1）蘇77區塊山23段儲集層主要為辮狀河沉積，沉積微相主要有高能水道心灘、低能水道心灘、河道充填、河床滯留和洪泛沼澤，其中心灘為最有利的沉積相帶。自然伽馬、自然電位主要表現為鐘形、箱形。

（2）研究區儲集巖性主要為石英砂巖，含少量的巖屑石英砂巖，碎屑顆粒的成分成熟度高，結構成熟度低。山23段孔隙度和滲透率較低，屬于典型的低孔低滲儲層，且滲透率隨著孔隙度的增大而增大，屬于典型的孔隙性儲層。

（3）成巖作用是影響儲集層物性的重要因素。壓實作用造成顆粒間的原生粒間孔減小，硅質含量與儲層物性具有較好的負相關性，高嶺石的充填具有雙重作用，溶蝕作用對儲層物性起到一定的改善作用。

（4）儲層段孔隙類型以粒間溶孔和晶間孔為主，根據儲層巖性、物性、孔隙結構參數特征值及相關關系將儲層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類儲層，其中Ⅱ類較發育，為好的含氣儲層段。

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