子洲氣田北部上古氣藏儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究

王 曄，李 婧，史嬋媛，郝 龍

（1.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018；3.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

根據(jù)鄂爾多斯盆地的地質(zhì)演化史及現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造特征，將其劃分為伊盟隆起、伊陜斜坡、渭北隆起、晉西撓褶帶、天環(huán)坳陷和西緣逆沖帶六個(gè)構(gòu)造單元。其中伊陜斜坡占據(jù)盆地中部的主要區(qū)域，范圍約9.0×104km2。巖基起伏甚小，沉積蓋層傾角平緩，現(xiàn)今構(gòu)造面貌為向西傾斜的平緩單斜，傾角不到1°，以發(fā)育鼻狀構(gòu)造為特征。

子洲氣田位于鄂爾多斯盆地東部，屬于伊陜斜坡構(gòu)造單元。其范圍北起佳縣，南至清澗，東到吳堡，西抵麒參1 井，面積約7 950 km2；研究區(qū)子洲北部范圍北起米9 井，南至榆76 井，東抵米26 井，西達(dá)臺(tái)4 井，面積約4 191 km2。

表1 子洲氣田地層劃分表

1 地層劃分與對(duì)比

子洲氣田地層的劃分主要依據(jù)為地層中煤層的分布、砂體的沉積旋回規(guī)律以及灰?guī)r的分布，自下而上將地層劃分為奧陶系馬家溝組、石炭系本溪組及二疊系太原組、山西組、石盒子組及石千峰組等。其中，山西組山2 段及石盒子組盒8 段為研究區(qū)主力含氣層段（見表1）。

在研究區(qū)選取特征明顯的井作標(biāo)準(zhǔn)井，聯(lián)結(jié)成貫穿研究區(qū)的近東西向和近南北向連井對(duì)比剖面，并以砂層組為單元建立了研究區(qū)層序地層對(duì)比格架。

研究區(qū)上古（盒8、山1、山2）地層分布穩(wěn)定，厚度相當(dāng)，平均厚度158 m，其中盒8 平均54 m，山1 平均51 m，山2 平均53 m。

2 沉積相類型及其特征研究

通過區(qū)域沉積背景研究，子洲北部上古山2、盒8段均屬三角洲平原-三角洲前緣沉積，沉積相標(biāo)志顯示山2～盒8 期沉積環(huán)境由溫暖潮濕逐漸向季節(jié)性干旱氣候轉(zhuǎn)變。

盒8上主要為雜色泥巖、灰色-深灰色泥巖，深色泥巖中可見保存完好的植物碎片，反映了季節(jié)性干旱-半干旱的氣候條件，沼澤相不甚發(fā)育。

盒8下主要為灰色-深灰色泥巖，僅在工區(qū)北部的部分井可見雜色泥巖。深灰色泥巖中通常富含植物碎片，顯示出氣候濕潤(rùn)-半干旱，沼澤相較發(fā)育。

山2 段以深色泥巖為主，富含碳化植物莖桿化石，局部發(fā)育炭質(zhì)泥巖及煤線；黑色泥巖中可見黃鐵礦，指示出還原性沉積環(huán)境。說明該沉積時(shí)期氣候溫暖潮濕，沼澤相發(fā)育（見圖1）。

通過沉積相剖面特征研究發(fā)現(xiàn)，子洲北部山2 期子洲氣田北部為三角洲平原亞相，主要發(fā)育分流河道及洪泛沼澤微相；本部為三角洲前緣亞相，主要發(fā)育水下分流河道及分流間灣微相。盒8 期子洲氣田北部為三角洲平原亞相，主要發(fā)育分流河道及間灣洼地微相；本部為三角洲前緣亞相，主要發(fā)育水下分流河道及分流間灣微相。

通過沉積相平面分布特征研究發(fā)現(xiàn)，子洲北部山2、盒8 沉積相南北分異性明顯，從山2 到盒8 表現(xiàn)出河進(jìn)湖退特征。

3 砂體及有效砂體展布特征

3.1 砂體平面展布特征

子洲氣田北部山23段砂體發(fā)育南北向及北西-南東向，有效砂體局部發(fā)育，單井平均有效砂體厚度大，但有效砂體展布面積有限。砂帶中部有效砂體厚度在9 m～18 m 不等。

盒8 段砂體整體厚度較大（5 m～30 m）,有效砂體發(fā)育，研究區(qū)中部的有效砂體厚度可達(dá)10 m，但平面非均質(zhì)性強(qiáng)。

盒8下段單井平均有效砂體厚度小。主要由3 條近南北向展布的砂體構(gòu)成，砂帶中部有效砂體的厚度在2 m～7 m 不等。

盒8上段單井平均有效砂體厚度小，砂體寬度較小。主要由3 條近南北向展布的砂體構(gòu)成，砂帶中部有效砂體的厚度在2 m～8 m 不等。

3.2 砂體剖面特征

通過砂體剖面特征研究發(fā)現(xiàn)，垂直物源方向上連續(xù)性較差，砂體多呈孤立狀或垂向疊置狀分布；順物源方向上砂體連通性較好，砂體疊置方式多樣。

圖1 子洲北部巖心圖

圖2 研究區(qū)山23段砂巖分類圖

圖3 研究區(qū)盒8 段砂巖分類三角圖

山23段砂體多呈厚層塊狀或垂向疊置型，單砂體厚度在2.5 m～6 m，最大可達(dá)近10 m。

盒8 段砂體多發(fā)育北部和中部，單砂體厚度在4.5 m～10 m，局部厚度可達(dá)40 m。

4 儲(chǔ)層特征

砂巖儲(chǔ)集性能的好壞直接受其物質(zhì)組分和結(jié)構(gòu)的影響，其不僅影響原始孔隙的發(fā)育，并在很大程度上影響成巖變化。因此，砂巖儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征是研究成巖變化及孔隙結(jié)構(gòu)因素的主要依據(jù)，砂巖的巖石學(xué)特征是控制砂巖成巖作用的內(nèi)在因素，其作用不僅表現(xiàn)在砂巖的水巖反應(yīng)上，而且體現(xiàn)在砂巖的壓實(shí)作用上。在一定的成巖背景下，它決定著砂巖成巖作用的速率和規(guī)模，從而影響了砂巖的孔隙演化。這種控制作用是通過砂巖的碎屑組分和結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)性質(zhì)不同而表現(xiàn)出來的。

通過研究區(qū)鉆井巖心和野外露頭剖面樣品的巖石薄片、鑄體薄片、陰極發(fā)光、掃描電鏡分析，對(duì)研究區(qū)山2、盒8 段砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行了巖石學(xué)特征研究。

4.1 巖石學(xué)特征

氣田北部山23砂巖主要巖石類型為石英砂巖及巖屑石英砂巖，巖性明顯不如本部；盒8 砂巖主要巖石類型為巖屑石英砂巖及巖屑砂巖，與本部差異不大（見圖2）。砂巖中石英含量最高，巖屑次之，長(zhǎng)石含量很低，填隙物總體含量較高。巖屑以變質(zhì)巖巖屑為主（見圖3）。

4.2 物性特征

子洲氣田北部?jī)?chǔ)層致密，物性差于本部及榆林南，優(yōu)于神木。山23段，孔隙度主要分布2 %～8 %，滲透率主要分布0.01 mD～0.5 mD。盒8 段，孔隙度主要分布在4 %～6 %，滲透率主要分布在0.01 mD～0.5 mD（見圖4、圖5）。

4.3 孔隙結(jié)構(gòu)

子洲北部研究區(qū)孔隙類型以晶間孔為主，其次粒間孔及溶孔，局部發(fā)育微裂縫。氣田北部相對(duì)本部致密（見圖6）。

圖4 盆地東部不同區(qū)塊山23段孔隙頻率分布柱狀圖

圖5 盆地東部不同區(qū)塊山23段滲透率頻率分布柱狀圖

圖6 盆地東部不同區(qū)塊孔隙類型分布柱狀圖

研究區(qū)山23段孔隙組合類型多樣，溶孔-粒間孔和晶間孔-溶孔平面展布廣泛；盒8 段大面積發(fā)育微孔。壓汞曲線數(shù)據(jù)顯示：山23段微觀孔隙結(jié)構(gòu)較盒8段略好，但均表現(xiàn)出孔喉連通性較差，分選較差的特征（見圖7）。

對(duì)研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，山2 儲(chǔ)層內(nèi)部，山23儲(chǔ)層明顯優(yōu)于山22、山21儲(chǔ)層。山22、山21儲(chǔ)層孔喉小，具有排驅(qū)壓力低、中值壓力極高、中值半徑小的特點(diǎn)。粗歪度，孔喉分選差，孔隙喉道分布極不均勻。孔喉連通性較差。最大進(jìn)汞飽和度低，退汞效率低。

盒8 儲(chǔ)層內(nèi)部，盒8上、盒8下儲(chǔ)層物性相近。以小孔喉為主，具有排驅(qū)壓力較高、中值壓力低、中值半徑小等特點(diǎn)。孔喉分選較差，細(xì)歪度，孔隙喉道分布不均勻。孔喉連通性較差。

4.4 成巖作用

圖7 子洲氣田北部山23、盒8下、盒8上段壓汞曲線圖

圖8 子洲氣田成巖作用類型圖

圖9 子洲氣田北部地區(qū)不同巖性孔隙度演化模式圖

成巖作用是改造儲(chǔ)層性質(zhì)的一項(xiàng)重要作用，是指沉積物從埋藏以后至發(fā)生變質(zhì)作用之前所發(fā)生的流體與巖石相互作用的復(fù)雜地質(zhì)過程。

研究區(qū)成巖作用類型主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代作用、溶蝕作用等類型（見圖8）。

壓實(shí)、壓溶作用是儲(chǔ)層孔隙空間減少的重要作用，自生石英膠結(jié)堵塞了部分孔隙喉道，自生黏土礦物的膠結(jié)作用大大降低了儲(chǔ)集層的孔隙空間，溶解作用（溶蝕作用）有效地改善了儲(chǔ)集層物性（見圖9）。

5 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)及有利區(qū)篩選

根據(jù)研究區(qū)山2、盒8 砂巖的巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)、成巖作用、有效儲(chǔ)層等，并結(jié)合試氣資料，動(dòng)靜結(jié)合，以低孔、低滲氣層的評(píng)價(jià)為目標(biāo)，建立了山23、盒8有利儲(chǔ)層篩選標(biāo)準(zhǔn)（見表2、表3）。

根據(jù)有利儲(chǔ)層篩選標(biāo)準(zhǔn)，子洲氣田北部山2 段篩選Ⅰ+Ⅱ類有利區(qū)11 個(gè)，面積389.2 km2，估算地質(zhì)儲(chǔ)量237.4×108m3。其中Ⅰ類有利區(qū)5 個(gè)，面積117.8 km2。

盒8 段篩選Ⅰ+Ⅱ類有利區(qū)15 個(gè)，面積391.1 km2，估算地質(zhì)儲(chǔ)量207.3×108m3。其中Ⅰ類有利區(qū)7 個(gè)，面積110.1 km2。

子洲北部山2、盒8 段篩選Ⅰ+Ⅱ類疊合有利區(qū)面積699.6 km2，其中Ⅰ類有利區(qū)面積227.8 km2，估算地質(zhì)儲(chǔ)量444.7×108m3。預(yù)計(jì)可建產(chǎn)能8.0×108m3/a。

表2 子洲北部山23氣藏有利區(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)

表3 子洲北部盒8 氣藏有利區(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)