蘇里格氣田蘇20井區儲層宏觀非均質性研究

2017-09-12 09:41:48杜凡

石油化工應用 2017年8期

杜凡

（西北大學地質學系，陜西西安 710069）

杜凡

（西北大學地質學系，陜西西安 710069）

儲層非均質性是制約油氣田開發的關鍵因素，研究出儲層非均質性是油氣田前期目的層位鉆取以及中后期壓裂、注水開發具有重要的指導作用。蘇20井區位于蘇里格氣田中部偏西地區，氣田已經進入開發的瓶頸階段，通過對主力層位盒8段，與山1段層內（韻律和夾層）、層間（砂地比、滲透率、隔層）和平面非均質性三個方面的研究，主力層位均表現出較強的非均質性，其中盒8下段非均質性相對較弱，是井區產氣的優勢層位。

非均質性；砂地比；滲透率；蘇20井區

蘇里格氣田位于蘇里格廟地區，屬于鄂爾多斯盆地陜北斜坡北部地區，范圍大致北抵內蒙古鄂托克后旗的敖包加汗，西至內蒙古鄂托克前旗、東起烏審旗的桃利廟、南至陜西定邊縣的安邊，勘探面積約為兩萬平方千米。蘇20井區位于蘇里格氣田中部偏西，研究區面積約500平方千米。

二疊系下石盒子組盒8段兼顧山西組山1段是該地區產氣主力層位，為一套以石英砂巖為主的，伴有巖屑石英砂巖。砂巖粒徑多以中粗粒、粗粒結構為主，分選較差，膠結方式為再生式－孔隙式膠結[1，2]。通過測井曲線反映，主力砂層是通過多期疊置形成，總體具有較強非均質性，因而尋找相對較好儲層尤為重要[3，4]。

1 層內非均質性

指單個砂層內部垂向上的變化，它是控制水淹厚度以及氣水波及系數的主控地質因素，主要研究內容是：垂向韻律性、沉積構造的垂向變化、層內夾層、層內滲透率非均質程度及垂直滲透率與水平滲透率比值等[5]。

1.1 垂向韻律性

根據巖心觀察和綜合錄井資料表明（見圖1），本區目的層具有多種韻律模式。本井區以復合韻律為主，次之為正、反韻律。正韻律是指垂向上砂體自上而下逐漸變粗，自然伽馬與自然電位均呈鐘型，反韻律則是自上而下砂體逐漸變細，自然伽馬與自然電位呈漏斗型；復合韻律又可分為正復合韻律，正反復合及反復合韻律等三類。多種韻律模式的出現主要受辮狀河道帶沉積過程所控制，主要由于河道帶的擺動遷移對砂體的影響，各時期砂體的厚度變化很大、保留不完整，平面上砂體大面積連片分布，側向具多種接觸方式，以多層式縱向迭加為主，粒度粗、細砂巖均有分布。

蘇20井具有垂向韻律復雜的特點。無論是巖性還是電性或者是物性，均表現出復雜的韻律組合，是復合韻律的典型表達。

蘇20井代表井區主體部位，其盒8下1底部，從巖性與沉積構造以及電測曲線可看出兩三期多期砂體疊置；從物性看，均表現在由低孔滲薄夾層分隔的無規律特點，在這類最佳的儲層中，復合韻律層的出現就大大的增加了層內垂向非均質性。

1.2 沉積構造垂向變化特征

本區常見的沉積構造以平行層理、斜層理、槽狀交錯層理為主。其中以平行層理和交錯層理為多見。山1段一般以水平層理與板狀交錯層理為主；盒8段常見兩種組合層理模式：第一種主要是由水平層理到斜層理的過渡，主要分布在盒8上段，第二種主要由于河流水動力條件變強的緣由，由水平層理到交錯層理的過渡。其中，在心灘沉積環境下以塊狀層理為主；板狀交錯層理主要分布在中細砂巖中，為辮狀河河道砂壩下沉積，頂部有平行層理；河道充填一般發育小型的平行層理和交錯層理；波狀砂紋層理為溢岸沉積類型。

圖1 蘇20井巖性、電性、物性韻律特征圖

1.3 夾層及分布

層內夾層是指位于砂層內部的非滲透層或低滲透層。夾層對地下流體的運移有阻擋或者隔絕作用。本區目的層夾層可分為巖性夾層和物性夾層兩類。

巖性夾層主要由泥巖和砂質泥巖夾層構成，在河道填積、決口扇微相常見；物性夾層是指孔滲特低的巖性夾層，本區主要有泥質砂巖、粉砂巖及各類含泥質較多的細、中砂巖等，在心灘、河道填積、河底滯流沉積及決口扇相中部均有發育[6－8]。

據夾層密度和夾層頻率統計（見表1），7個小層中有1個小層的夾層平均密度大于0.4，占14.3%，有5個小層平均密度在0.35，占71.3%，其中1個小層無夾層。6個小層的夾層密度平均為0.36，說明密度較大，夾層厚度超過砂巖厚度的1/3。

6個小夾層頻率范圍值在0.18～0.29，平均0.22，平均每4米多儲層就出現1個夾層，反映夾層分布普遍，非均質性嚴重。

1.4 層內滲透率非均質性程度

層內滲透率非均質程度常用滲透率變異系數kb，滲透率突進系數kt，滲透率級差kj，以及垂直滲透率和水平滲透率比值等來反映儲層非均質程度[9]。

表1 夾層密度、夾層頻率統計表

（1）滲透率變異系數（見表2和表3）。

（3）滲透率級差：kj=kmax/kmin，級差接進于 1，儲層越均質。

表2 滲透率非均質性評價指標表

根據滲透率非均質性評價指標（見表2），從表3中可以看出：盒8段與山1段有明顯的差異，盒8中盒8上2與盒8下2顯示較強非均質性，其三個參數處于臨界值附近，這充分表明了多期疊置的特點，在山1段，各小層均表現相對較弱的非均質性，尤其以山12最為突出，變異系數與突進系數分別為0.55與2.95，都位于臨界值之下，顯示良好儲層特征。

2 層間非均質性

層間非均質性是指儲層垂向上各砂層變化的規律性，主要包括沉積旋回性（韻律性）、分層系數、砂巖系數（砂地比）。

2.1 沉積旋回性

據巖心剖面及巖心觀察，本區目的層主要為一套正旋回沉積，與本區辮狀河沉積相是一致的。但由于心灘增生遷移的復雜性，局部地區也出現反旋回和正反復合旋回。

沉積旋回通常由幾個沉積韻律層組成，反映一個時期沉積環境特性的變化過程。在一個沉積過程，各階段沉積的砂體，均會因為沉積環境的變化，而使其性質各異，這就必然造成較強的層間非均質性，如泥質含量變化，會導致層與層之間物性有變化。

在蘇20井區，從選出65個井層泥質含量、孔隙度、滲透率參數作圖，表現出盒8上－盒8下－山1旋回性特點（見圖2），盒8下1處于旋回發育的變化期，砂卸載量大，泥質相對減少，與其他層對比層間差異較大，這一點在小層物性均值圖中也很明顯（見圖3）。

表3 層內非均質性參數統計表

圖2 蘇20井區層組間物性的旋回性變化圖

圖3 蘇20井區小層間物性均值旋回性變化圖

2.2 砂巖系數

砂層總厚與地層總厚的比值。反映砂巖發育程度。從砂巖系數分布圖及表可見（見表4、圖4）盒8段砂地比高，其中以盒8下1最高；山1段砂地比比盒8段小，特別是山13小層。

表4 砂巖系數統計表

2.3 分層系數

分層系數表示層系內砂層的層數。即鉆遇砂層總數/井數的比值。分層系數越大，層間非均質性越嚴重。統計表明（見圖5），盒8段分層系數明顯大于山1段，非均質性較強，層內中以盒8上2與盒8下2相對較小。

2.4 層間隔層及分布特征

椐巖心資料及物性分析資料表明，本區目的層隔層巖性主要為泥巖及特低滲透層砂質泥巖和壓實致密的粉砂巖。隔層厚度較大，單層最大厚度可達30 m，一般5 m～10 m。隔層分布受泛濫平原相控制。此外，決口扇和廢棄河道的細粒沉積有時也形成隔夾層。

根椐隔層的厚度、連續性和延伸規模可將隔層分為三類：（1）區域性隔層：單層厚度大于10 m，延伸遠，分布廣，連續性強，該類型主要分布在本區山11～山12段，其次是盒8下2段；（2）井間隔層：單層厚度小于10 m，可在多井間對比，僅在井間范圍內起分隔作用,主要分布在盒 8上段、盒 8下1段及山 13段；（3）不穩定隔層：厚度一般在2 m～5 m，僅在單砂層之間起分隔作用。