神府地區太1段沉積特征及對氣藏的控制作用

段長江，高計縣，王凱蕓，吳 鵬，孫文舉

（1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300457；2.中聯煤層氣有限責任公司，北京 100011；3.中國石油東方地球物理公司裝備服務處，河北涿州 072751）

“微相控儲，巖性控藏”的理念一直是鄂爾多斯盆地神府地區氣藏勘探開發工作的指導思想，近年來，鄂爾多斯盆地神府地區的致密氣藏勘探開發實現了重大突破，提交探明儲量700×108m3，日產量5×104m3。鄂爾多斯盆地東緣上古生界致密砂巖氣藏含氣層位多，勘探潛力大，是油氣增儲上產的重要區域[1-3]。目前，鄂爾多斯盆地東緣神府地區太原組砂巖段已鉆獲多口氣井，部分井見工業氣流[4]，該致密氣主要來源于太原組砂巖；然而，前期該區煤田鉆孔資料揭示較少，神府地區沉積環境和致密氣藏發育特征一直存在爭議，太原組砂巖發育范圍存在較大的不確定性，導致勘探開發難度不斷增大、工程風險不斷提高。同時，不同成因砂體的沉積模式和空間展布形態差別大，砂體成因類型認識不清，增加了厘定沉積期次及精確刻畫其空間展布形態的難度；不同沉積期次砂體的儲層發育特征和優質砂體平面展布特征分歧較大，急需明確優勢沉積微相和致密氣富集及產量的關系。

本文利用神府地區新鉆探的23口井的鉆井、巖心、測井資料和滿覆蓋三維地震資料，對太原組太1段開展沉積期次精細劃分及致密氣藏發育主控因素的研究工作，確定優勢砂體的平面展布范圍，分析致密氣成藏的主控因素，對該區下一步油氣滾動勘探和高效開發工作具有積極的作用。

1 地質背景

神府地區位于鄂爾多斯盆地東緣[5]，晉西撓褶構造帶北端，東鄰黃河，地處陜西省神木縣境內，面積約495 km2（圖1）。上古生界斷層比較發育，但普遍規模不大，構造以南北走向為主。研究區地層自下而上為石炭系本溪組、二疊系太原組和山西組、下石盒子組、上石盒子組及石千峰組[6]。本區上古生界多套地層呈現規模性成藏，其中，太原組具有近源成藏的特點[7]，是研究區主要的含氣層位，自上而下劃分為太1段和太2段。

圖1 鄂爾多斯盆地東緣神府氣田構造位置及井位分布

2 沉積微相特征

2.1 沉積微相劃分

神府地區太原組-山西組沉積期處于海盆向內陸轉化的過渡時期，沉積環境由濱淺海相轉變為海陸過渡相[8-9]，該期沉積特征表現為潮坪-障壁-瀉湖沉積體系逐漸向三角洲沉積體系轉化；物源來自西北部華北地塊基底的隆升[10]，三角洲沉積體系自北西向南東展布，區內主要發育曲流河三角洲前緣和曲流河三角洲平原亞相沉積，沼澤沉積特別發育，以陸源碎屑為主的含煤建造為特色。

神府地區太原組太1段氣層縱橫向變化很大，以層組為單位劃分的沉積微相展布特征尋找優勢砂體的方法已經難以滿足開發需求。本文綜合層序地層學和沉積學原理，在精細地層對比的基礎之上，將太原組太2段、太1段分別劃分出3個沉積期次，太1段自下而上分別是太11、太12和太13亞段。其中，太11亞段沉積時期水動力較弱，砂體極不發育，主要發育分流間灣微相；太12亞段沉積期，砂體較為發育，主要發育水下分流河道微相；太13亞段沉積期砂體相較于太12亞段明顯減少，僅個別井零星發育，主要發育分流間灣和沼澤微相，煤層較發育[11]（圖2）。

圖2 神府地區太原組太1段S4-1D井單井綜合柱狀圖

2.2 平面相展布特征

本次研究采用“鉆井約束、地震預測”的方法，太1段沉積期在三角洲前緣亞相中主要識別出兩條大型的復合水下分流河道，走向呈近南北向，由于多期分流河道復合疊置，砂體厚度較大且連片分布，最寬可達4 km，最厚可達22.5 m。在S8、S9及S30等井區砂體較不發育，以泥質沉積為主，主要發育沼澤微相（圖3）。

圖3 神府地區太原組太1段振幅屬性圖和沉積相平面展布特征

在此基礎之上，進一步刻畫太1段內部太11、太12和太13亞段沉積期沉積微相平面展布特征。結果表明，太11亞段沉積期，河道整體規模較小，寬度不超過1 km，分流間灣分布廣（圖4a）；太12亞段沉積期，河道整體最為發育，其中，西部水下分流河道整體寬度大于1 km，中部水下分流河道整體寬度大于2 km，相對于太11亞段沉積期，分流間灣面積減小（圖4b）；太13亞段沉積期，沉積格局發生改變，海水大范圍退去，三角洲前緣面積大幅減小，三角洲向海推進幾乎停滯，三角洲平原面積大幅增加，呈現“大平原、小前緣”的沉積格局。構造格局相對穩定，物源供給不足，與西部相比，中部水下分流河道整體相對較窄，最寬1 km左右，整體以沼澤沉積為主，廣泛發育煤層，形成區域內優質的烴源巖和蓋層（圖4c）。

圖4 神府地區太1段各亞段沉積微相平面展布特征

3 致密氣藏的控制因素

3.1 多源供烴保障氣源充注

鄂爾多斯盆地東緣上古生界處于海陸變遷過渡的轉換地帶[12]，環境濕潤，氣候潮濕，適宜高等植物的生長。本溪組、太原組和山西組均發育煤層和暗色泥巖，形成盆地東部廣覆式生烴的煤系烴源巖[13]。在神府地區，本溪組、太原組和山西組的煤系烴源巖厚度分別為13～26 m、2～20 m和7～34 m[2]，其中本溪組頂部8+9號煤和山西組下部4+5號煤為主力烴源巖[14-15]，干酪根類型以Ⅲ型為主，為天然氣的主要母質。兩套煤系烴源巖在研究區穩定發育，為太原組太1段提供上充下注的兩套層外遠源供烴體系。如前文所述，太原組太13亞段沉積期，研究區地層整體露出水面，沼澤微相發育分布廣泛，煤系地層厚度3～6 m，形成該區層內近源供烴體系[16-17]。同時，煤系地層生烴過程產生異常高壓，一方面保證了下部氣藏的充注，另一方面阻止下伏煤系地層的天然氣向上逸散，形成了有效的區域性蓋層，保障了氣藏的近源充注與后期保存。

3.2 優勢相帶構成儲層格架

沉積微相對儲層發育具有關鍵的控制作用[18-19]，不同的沉積微相類型控制了砂體的空間展布特征。結合沉積相研究、測井解釋和生產數據顯示，水下分流河道為優勢砂體富集相帶，且具有較好的油氣顯示。作為三角洲前緣的“大動脈”，水下分流河道是三角洲向湖推進的主要通道，在水流牽引的主流線上，碎屑物質分選好，磨圓度高，顆粒間雜基相對較少，利于形成優質儲層。研究顯示，在兩條主力水下分流河道發育的基礎之上，研究區太1段主要發育兩套骨架砂體，分別是西部骨架砂體和中部骨架砂體。

太11亞段沉積期，西部骨架砂體厚1～2 m，中部骨架砂體厚2～4 m，氣層最大厚度為2.06 m（圖5a）；太12亞段沉積期，西部骨架砂體厚1～5 m，北部厚層砂體可見氣層，中部骨架砂體整體厚度大于2 m，最厚處大于10 m，是研究區最主要的氣層聚集發育段（圖5b）；太13亞段沉積期，西部骨架砂體基本未變，中部骨架砂體明顯減薄、收縮變窄，相對于太12亞段而言厚度明顯減薄，僅在S7和S2-3D井發育（圖5c），反映了水動力減弱和物源供給不足的沉積背景。

圖5 神府地區太原組太1段骨架砂體與氣層發育匹配關系

由于太原組太1段物源供給及水動力條件不穩定，砂體擺動頻繁，決定了氣藏沿河道帶分布的特征。在沉積微相的控制下，水下分流河道砂體是天然氣聚集和優勢成藏的主要因素，同時，由于水下分流河道的頻繁擺動，研究區太1段的含氣性在平面上呈現區帶分布不均的特點。

4 結論

（1）神府地區太原組太1段主要發育水下分流河道、分流間灣和沼澤微相，其中，水下分流河道較為發育，構成該期的沉積骨架，控制了全區的砂體發育規模。太11亞段沉積期，骨架砂體厚度主要發育在中部，整體厚2～4 m；太12亞段沉積期，骨架砂體厚度主要發育在中部，整體厚度大于10 m，西部骨架砂體厚1～5 m；太13亞段沉積期，受到水動力減弱和物源供給不足的影響，中部骨架砂體明顯減薄、收縮變窄。

（2）層外遠源和層內近源的多源供烴保障了氣藏穩定充注，太11亞段層內煤系烴源巖具有供烴和封擋保存的雙重作用；水下分流河道控制了砂體展布，水下分流河道砂體和煤系地層的耦合發育共同控制了致密氣藏的富集與保存。