延長氣田子長區塊山西組儲層特征研究

石芳惠，趙靖舟 （西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安710065）

孫建峰 （陜西延長石油 （集團）有限責任公司研究院，陜西 西安710069）

胡林楠 （西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安710065）

上古生界山西組是延長氣田主力產層之一，具有氣層多、厚度大等優點。子長區塊是延長氣田最新的拓展區塊，其位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡南部，南部與延長氣田試驗區相接，西臨杏子川油田，面積約1700km2，氣藏主要分布在山1段中下部和山2段下部［1］。勘探結果顯示，子長區塊山西組有較好的天然氣勘探前景，2009年分別在Y131井山1段和Y145井山2段分別獲得了6.1×104m3／d、26×104m3／d的無阻流量，其后又有多口井獲得了工業氣流，但該區仍未投入大規模開發。主要原因在于對儲層物性的認識不深入，對儲層物性的控制因素缺乏準確認識。下面，筆者從巖石學特征、孔隙類型和物性特征分析子長區塊山西組儲層特征，并結合沉積作用、巖性組分和成巖作用分析儲層物性的影響因素，探討低滲透砂巖優質儲層的形成規律，以期為下一步子長區塊氣田工業化開發提供依據。

1 儲層特征

鄂爾多斯盆地山西組屬于陸相河流－三角洲沉積體系［2］，表現為北部為物源供給區、南部為淺湖、中部為碎屑入湖區 （河流、三角洲）的沉積格局［3］。該研究區山西組時期以三角洲前緣沉積為主，期間局部地區有短暫的河漫沼澤沉積環境，其儲集層巖性受沉積物源和沉積作用控制明顯。區內山西組砂體縱向和橫向大面積疊合，同時取心井的巖心觀察顯示巖性以灰色、深灰色細礫巖、細砂巖、粉砂質泥巖為主，局部發育薄煤層。根據巖性縱向旋回的變化，將山西組自上而下分為山1段和山2段，每段內部再各分為3個砂層。

1.1 巖石學特征

1）巖石類型 通過鑄體薄片和巖石薄片分析，發現山西組砂巖中長石組分含量整體較少，長石含量最高只有3%。山西組山1段砂巖類型以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主，而山2段砂巖類型以巖屑砂巖為主，其次為巖屑石英砂巖與石英砂巖，其中石英砂巖含量明顯高于山1段。巖屑主要包括巖漿巖巖屑、變質巖巖屑、沉積巖巖屑和白云母等類型且以沉積巖巖屑為主，其次為鈣化碎屑和變質巖巖屑。

2）填隙物組分及特征 利用鑄體薄片、掃描電鏡對子長區塊山西組407個樣品進行填隙物特征分析，統計結果如表1所示。由表1可知，山1段和山2段的填隙物總含量差距不大，山1段平均為16.5%、山2段平均為18.4%。但各小層的含量和組分存在明顯的差異，山2段3砂層填隙物含量最低（12.1%），山1段3砂層 （14.7%）和山1段1砂層 （15.4%）也較低，而山2段1砂層、山2段2砂層和山1段2砂層填隙物含量較高；山2段儲層鐵質和硅質膠結明顯弱于山1段儲層，而山2段高嶺石膠結略強于山1段儲層；山1粘土礦物雜基含量高，碳酸鹽和硅質膠結物含量較高，凝灰質充填較嚴重。從填隙物的含量和組分來看，山2段3砂層和山1段3砂層為最有利小層。

表1 子長區山西組砂巖填隙物組分表

1.2 儲集空間特征

1）殘余粒間孔 殘余粒間孔是指位于顆粒之間未被充填或半充填的孔隙，其反映了砂質沉積物在沉積歷史中被填隙物充填的程度［4－5］。該研究區山西組殘余粒間孔孔隙直徑一般為0.03～0.50mm，孔隙分布很不均一、外形不規則且非均質性較強烈（見圖1 （a））；填隙物多為薄膜式膠結的綠泥石，此外有再生式膠結的石英與長石加大邊和孔隙式充填的綠泥石、方解石、石英、高嶺石及黃鐵礦等。

圖1 山西組孔隙類型

2）粒間溶孔 粒間溶孔是指顆粒之間的填隙物被地下水溶解或碎屑顆粒邊緣被溶蝕而形成的孔隙［6］。該研究區方解石膠結物廣泛發育，受地層水溶解作用增強導致形成的粒間溶孔大小不等，形狀不規則，且在不同部位的分布也不盡相同，港灣狀溶蝕殘余結構在顆粒邊緣廣泛分布 （見圖1（b））；孔隙直徑一般為0.05～1.00mm，溶解組分主要為方解石、石英、巖屑和綠泥石化碎屑。

3）粒內溶孔 粒內溶孔是指砂巖中部分碎屑內部在埋藏成巖中發生部分溶解而產生的孔隙類型，多見于部分巖屑內，且與粒間溶孔相通，孔徑一般為0.02～0.10mm （見圖1（c））。

4）微裂隙 該研究區微裂隙主要存在2種類型：①顆粒間縫隙以及長石、云母碎屑的解理縫，其形成較早，分布普遍，對連通粒間孔隙與粒內孔隙起重要作用；②裂縫孔隙，是在構造應力的作用下巖性內部發生破裂而形成的次生孔隙 （見圖1（d）），其自身具有一定的儲集能力，在子長區塊發育較少且有較強的不均一性。

1.3 儲層物性特征

對子長區塊Y319、Y296等井山西組碎屑巖的孔隙度和滲透率進行實際測試，統計結果顯示山西組砂巖總體物性有著明顯的低孔低滲特征：孔隙度最小為0.15%，最高為11.8%，平均為6.2%，多數介于2.00%～8.00%；滲透率最小為0.01×10－3μm2，最高為101.3×10－3μm2，平均為0.52×10－3μm2，多數在0.9×10－3μm2以下。隨著深度、巖性和沉積微相的不同，物性差異明顯，整體上滲透率與孔隙度具有較好的正相關性，且不同的沉積微相正相關性略有差異（見圖2）。

圖2 山西組砂巖儲層孔隙度與滲透率關系圖

2 沉積特征

2.1 沉積構造及序列

延長氣田子長區塊山西組沉積時期以三角洲前緣相為主，曲流河廣泛發育 （見圖3），但在不同時期山西組內部不同時期沉積相平面展布有一定差異。山2段上部以薄層泥質粉砂巖、深灰色泥巖為主，下部以中－細粒石英砂巖為主，分選好，磨圓度以次圓居多，沉積構造以板狀層理、平行層理為主，反映了較強的水動力環境；山1段上部主要為深灰色泥巖與薄層泥質粉砂巖互層，自然伽馬曲線呈現弱齒化中－低幅指形，反映了水動力較弱的分流間灣沉積特征，其下部巖性為灰色泥巖、泥質粉砂巖為主，發育水平層理和楔狀層理，砂巖自然伽馬曲線呈現鋸齒形 （見圖4）。

圖3 山西組沉積相圖

圖4 山西組沉積序列圖 （Y106井）

2.2 粒度概率曲線

對部分井山西組巖石樣品進行粒度分析，顯示子長區內跳躍總體發育，斜率大、分選較好。以Y153井水下分流河道微相為例 （見圖5），粒度概率曲線基本呈現三段式結構，即由滾動總體、跳躍總體和懸浮總體組成，其中滾動總體含量越40%，跳躍總體含量越50%、而懸浮總體含量較低，巖性為粉砂巖和粉砂質泥巖。由于Y153井粒度概率曲線表現典型的三角洲水下分流河道下部沉積特征，說明該研究區水介質密度較大、水動力總體較強［7］。

圖6 Y153井水下分流河道粒度概率曲線

3 結 論

（1）延長氣田子長區塊儲層滲透率主要集中在 （0.01～0.9）×10－3μm2之間，以特低滲為主要特征。

（2）殘余粒間孔、粒間溶孔和外力作用下形成的微裂隙為延長氣田子長區塊主要的孔隙類型。

（3）延長氣田子長區塊有利儲層發育程度受水下分流河道中心砂體展布范圍、填隙物含量等因素的制約。