鄂爾多斯盆地東緣A區塊盒8段儲層特征

徐　猛　馬少妍

（中聯煤層氣有限責任公司太原分公司，山西　太原　030000）

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鄂爾多斯盆地東緣A區塊盒8段儲層特征

徐猛馬少妍

（中聯煤層氣有限責任公司太原分公司，山西太原030000）

摘要鄂爾多斯盆地東緣二疊系下石盒子組盒8段儲層為A區塊較為有利的致密砂巖氣儲層，該儲層以辮狀河三角洲亞相沉積為主。縱向上該段儲層具多期砂體疊置、橫向連片發育的特點。結合構造、沉積、儲層特征以及成巖作用分析結果發現：①該段沉積環境穩定，構造傾角近水平，最大主應力方向近東西向。②古水流方向指示為南東及南向，推測物源方向為盆地北部。③以巖屑石英砂與巖屑砂巖為主，磨圓以次圓為主，分選中等，以顆粒式膠結為主，為典型的致密型儲層。④孔隙度介于4％～10％，平均值為9.32％，滲透率值73％小于0.5 mD，主要介于0.01～0.5 mD，同時實驗表明砂巖粒度大小與孔滲性成正比，其中盒8段底部發育含礫粗砂巖，物性相對較好。⑤儲集空間類型以殘余粒間孔、粒間溶孔及粒內溶孔為主。⑥溶蝕作用對于儲層發育起到建設性作用，而壓實作用及膠結作用往往使儲層物性變差。⑦盒8段試氣效果顯著，綜合分析認為盒8段為該區較為有利的勘探層系。

關鍵詞致密砂巖氣鄂爾多斯盆地東緣盒8段儲層特征主控因素

修訂回稿日期：2016-03-18

0　引言

致密砂巖氣占據中國天然氣探明儲量的半壁江山，其中鄂爾多斯盆地為我國致密砂巖氣的主要開發基地之一，隨著十多年來非常規開發技術的應用，已成功開發蘇里格、大牛地、米脂、神木等大型氣田。與盆地中心地帶相比，盆地東緣尤其是晉西撓褶帶天然氣勘探進展較為緩慢，勘探程度低，地質認識不充分，加上該區域經構造抬升后，地質條件相對復雜，對該區上古生界天然氣的相關研究較少。為此，筆者針對鄂爾多斯盆地東緣A區塊進行整理分析、研究相關資料，獲得了一定的成果認識，對于盆地東緣今后的勘探開發具有一定的參考意義。

1　區域概況

鄂爾多斯盆地東緣A區塊位于盆地東緣的晉西撓褶帶西緣，勘探面積約3 000 km2，地理位置主要位于呂梁市境內。目前該區正處于勘探期。受盆地大構造及沉積環境影響，地層產狀整體較為平緩，傾角基本小于1°，主要發育有幅度較小的鼻狀構造。上古生界主要目的層為石炭系本溪組，二疊系太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組及石千峰組，同時淺部地層三疊系也具有一定的勘探潛力；發育曲流河、三角洲前緣等沉積，儲層孔隙度普遍低于10％，滲透率小于1 mD，屬典型致密型砂巖儲層［1］。

受晚石炭世至早二疊世的海陸過渡相影響，研究區本溪組8+9號煤系地層與山西組4+5號煤系地層為該區主要的烴源巖層系，具有厚度大（4+5號煤系地層厚度范圍為1.3～8.0 m，均值為4.0 m，8+9號煤系地層厚度范圍為2.0～17.0 m，均值為7.2 m），埋深適中，廣覆式生烴的特點。

通過前期勘探實鉆資料及試氣成果表明，下石盒子組盒8段為該區極具勘探潛力的層段，該段砂體厚度范圍為13.9～43.7 m，平均厚度為25.2 m。氣層厚度范圍為0～16.8 m，平均厚度為6.6 m。該套砂體具有“單砂體厚度薄，非均質性強，低孔低滲”的特點［2-3］。受當時沉積河道擺動影響，全區砂體厚度分布不均，砂體相對較厚且物性較好的區域為致密砂巖氣富集“甜點區”。

1.1構造特征

受區域內紫金山構造影響，全區整體為北部埋深淺南部埋深大，呈階梯式下沉，受印支期區域擠壓應力作用，A區塊逆斷層較為發育，特別是靠近紫金山構造斷層較為發育，并呈輻射狀向外擴散［4-5］。同時利用井壁崩落法（圖1a）及鉆井誘導裂縫法（圖1b）研究A區塊的地應力方向，認為該區塊現今最大主應力方向為東西向展布，但部分井鉆探分析后發現其最大主應力方向為南北向展布，可能受局部構造影響，主應力方向發生反轉，具體原因有待后續加強研究［6］。

圖1　現今地應力方向研究圖

1.2沉積環境

下石盒子組主要受半氧化環境的陸相河道沉積影響，多見分流河道及分流間灣，整體沉積環境較為穩定，地層特征上主要表現為水平層理及平行層理［7］。利用傾角測井資料微細處理技術和電成像傾角測井資料研究A區塊盒8段古水流方向認為：古水流方向指示為南東向及南向（圖2中右半邊藍色蝌蚪尾部的指向為古水流方向），推測物源方向為盆地北部地區，電成像結果顯示該段普遍發育大型板狀交錯層理，電性特征主要表現為鐘型及箱型［8］。巖性以淺灰色含礫石英砂巖、灰綠色泥質粉砂巖及灰色泥巖為主，盒8段砂巖主要以含礫石英砂巖為主，并含有一定的巖屑。分選度較好，顆粒呈次圓狀，泥質膠結。

圖2　古水流方向研究圖

1.3成藏組合

盒8段儲層具典型中成藏組合特征（下石盒子組），生儲蓋組合配置良好，距下部烴源巖層系（4+ 5號煤系地層）較近，該套煤系地層含氣量可達4～21 m3/t，生烴強度可達（10.0～16.0）×108m3/km2，具就近運移聚集條件。其上部上石盒子組泥巖厚度可達200 m，且全區均有覆蓋，起到極好的封蓋作用。盒8段砂體具有單套砂體薄，縱向上多套砂體疊置的特點，同時受紫金山構造影響，縱向上多有裂縫發育，從而形成裂縫性儲層，與孔隙性儲層在空間上疊置分布，增大了天然氣的聚集空間［9］。

2　儲層特征

2.1巖石學特征

對于致密砂巖，巖性往往控制物性，物性控制含氣性［10］。因此，巖性識別是儲層評價的關鍵環節。圖3a為A區塊北部盒8段碎屑組分三角圖，根據常規薄片鑒定、粒度分析及巖心觀察等手段認定巖性以巖屑石英砂巖與巖屑砂巖為主，碎屑顆粒以石英為主，粒徑大小分布在0.15～1.4 mm。磨圓以次圓為主，分選性中等，石英次生加大作用明顯（圖3b），主要為顆粒接觸式膠結與孔隙式膠結，顆粒之間排列致密，填隙物多見泥質及硅質，其次為方解石及鐵質，接觸方式為線—凹凸式為主，為該區較為典型的致密型儲層。

圖3　盒8段巖石學特征研究圖

2.2物性特征

據試驗資料表明：盒8段孔隙度主要介于4％～10％，平均值為9.32％，該段滲透率73％小于0.5 mD，主要介于0.01～0.5 mD，具典型致密儲層特點，同時實驗表明砂巖粒度大小與孔滲性成正比（圖4a、4b），石英含量同樣與孔滲性成正相關性，其中盒8段底部發育含礫粗砂巖，物性相對較好。

圖4　粒度中值與孔隙度、滲透率相關性圖

2.3儲集空間特征

儲集空間決定了含氣量的高低，它對氣體的運移、保存至關重要［11］。通過對盒8段掃描電鏡分析、巖石薄片鏡下觀測認為：儲集空間類型以殘余粒間孔、粒間溶孔及粒內溶孔為主（圖5a、5b）。受石炭—二疊紀早成巖階段地層壓實作用影響，大部分原生粒間孔隙受損，僅殘留部分粒間孔（圖5c），但大量粒間溶孔及粒內溶孔的出現說明盒8段儲層接受了后期次生作用主要是溶蝕作用的改造，逐漸改善了儲集空間，從而有利于氣體儲集［12］。同時裂隙孔的發育證明盒8段存在一定的微裂縫，對于孔隙間的溝通起到一定的積極作用。2.4儲層分類評價

圖5　盒8段儲集空間特征圖

據已有研究成果，對該區盒8段儲層綜合分析認為其儲層類型主要以孔隙型為主，主要分以下兩類。

Ⅰ類儲層。巖性為石英砂巖與粗—中粒巖屑石英砂巖，發育少量晶間微孔及殘余粒間孔。孔滲性較好，孔隙度大于10％，滲透率大于1.0 mD，排驅壓力基本小于0.5 MPa，這類儲層基本位于區塊“甜點區”。

Ⅱ類儲層。巖性為粗—中粒巖屑石英砂巖與巖屑砂巖，殘余粒間孔、粒間溶孔較為發育，同時殘余粒間孔占據了一定的比例，孔隙度多集中于8％～10％，滲透率普遍集中于0.5～1.0 mD，排驅壓力分布在0.5～1.0 MPa，這類儲層廣覆于區塊內，為該區的主要產層。

3　主控因素

影響致密型儲層發育特征的主要因素包括構造、沉積環境和成巖作用［13］。構造擠壓作用對于儲層的影響是具有兩面性的：一方面可使儲層更加致密化；另一方面可產生裂縫改善儲層物性［14］。從目前對該區塊的研究來看，沉積環境與成巖作用影響更大。

3.1沉積環境的影響

沉積環境的作用主要表現在宏觀上控制砂體展布，微觀上控制儲層物性［15］。A區塊盒8段主要發育辮狀河三角洲亞相，由于河道擺動頻繁，造就砂體縱向疊置，橫向連片發育的特點，區內砂體較厚區域主要位于分流河道處。由于分流河道水動力大，攜砂能力強，經過長時間的搬運，雜基被搬運至離物源更遠的區域，較為粗大的顆粒逐漸沉積在分流河道處，且分選性較好，從而整體上顆粒空間更多，物性更好。

3.2成巖作用的影響

受成巖作用影響，碎屑巖成分及結構發生不同程度的變化，對盒8段儲層影響顯著的成巖作用包括壓實、膠結及溶蝕作用。

早期的壓實作用是盒8段儲層致密的主要因素，研究發現該段儲層多呈縫合線接觸，顆粒呈定向排列，特別是部分軟性碎屑顆粒受壓實作用影響擠壓充填至孔隙中，使孔隙空間變小，物性變差。

膠結作用是導致物性變差的另一因素，實驗分析發現盒8段膠結物以黏土礦物、硅質和碳酸鹽為主，硅質膠結主要為石英次生加大，碳酸鹽膠結物多以交代物充填孔隙，堵塞吼道，增強儲層非均質性，造成儲層物性變差。黏土礦物伊利石因自身結構造成孔喉堵塞，而綠泥石的環邊生長效應可抑制石英次生加大作用，從而在一定程度上保護粒間孔隙。

溶蝕作用對物性起到一定的改善作用。溶蝕作用使粒間孔中的膠結物溶解及部分易溶礦物局部溶蝕，從而提高了儲層的孔滲性，A區塊盒8段儲層多發育該類孔隙。

4　結論

1）A區塊盒8段砂體縱向上疊置、橫向上連片發育。物源來自盆地北部地區。

2）盒8段儲層巖性以巖屑石英砂及巖屑砂巖為主，具次磨圓度、分選性適中、低孔低滲的特點，石英含量高、顆粒大且對應較好的物性。儲層孔喉分選性較好，但孔喉半徑較小，后期需大規模壓裂可有效改善孔隙連通性。儲集空間以溶蝕粒間孔及粒內溶孔為主。Ⅰ類儲層主要發育在甜點區，Ⅱ類儲層為該區目前的主力產氣層。

3）控制儲層發育的主要因素為沉積相與成巖作用，其中分流河道為砂體發育較厚，物性較好部位。壓實及膠結作用使儲層物性變差，而溶蝕作用起建設性作用。

4）A區塊盒8段有利儲層多發育在砂體厚度大，粒度粗，溶蝕作用強的分流河道，從試氣結果看，位于主河道上的幾口井壓裂試氣效果明顯，A區塊盒8段砂巖儲層在未經壓裂的情況下，自然產能可達6 000～50 000 m3/d，經壓裂改造后無阻流量可達8 000～130 000 m3/d，顯示良好的勘探潛力。

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（編輯：盧櫟羽）

文獻標識碼：B

文章編號：2095-1132（2016）02-0030-05

doi：10. 3969/j. issn. 2095-1132. 2016. 02. 008

作者簡介：徐猛（1986-），碩士，助理工程師，從事地質研究工作。E-mail：xumeng4@cnooc.com.cn。