延安氣田上古生界山西組有效儲層識別與評價

李 浩

油氣田開發

延安氣田上古生界山西組有效儲層識別與評價

李 浩

（陜西學前師范學院，陜西 西安 710100）

通過分析延安氣田上古生界山西組含氣儲層巖性、物性、電性、含氣性與巖石相特征的多重對應與制約關系，利用主成分分析法，探討該區山西組有效儲層識別與評價方法。研究表明：山西組含氣砂巖儲層巖石相可分為純石英砂巖、高凝灰質雜基石英砂巖、富石英貧塑性巖屑砂巖、富塑性巖屑砂巖、碳酸鹽致密膠結砂巖五類；采用“權重”評價法，優選出儲層厚度、巖石相、有效孔隙度、含氣飽和度以及與滲透率參數五項儲滲能力分類評價指標定量評價，延安氣田山西組優質儲層和良好儲層主要發育于山23中，其他層段則為差儲層和非有效儲層。

延安氣田；上古生界；山西組；有效儲層識別；定量評價

延安氣田是鄂爾多斯盆地南部新探明的天然氣富集區，勘探潛力較大[1]。延安氣田上古生界砂巖儲層致密，非均質性較強，埋深大，成巖作用強烈，膠結類型多樣，普遍發育納米—微米級孔隙，束縛水含量高[2-3]，導致有效儲層與非儲層電性差異小，常規的“四性關系”不能滿足有效儲層識別的需要。因此，本文在“四性關系”分析參數的基礎上，引入能夠反映巖石成分、塑性和膠結類型的“巖石相”參數，綜合分析儲層巖性、物性、電性、含氣性與巖石相多重對應與制約關系，利用主成分分析法和“權重”評價法，探討延安氣田上古生界山西組有效儲層識別與評價方法。

1 地質背景

盆地山西期沉積環境是建立在繼承太原期陸表海沉積環境的背景上發展起來的，處于殘余陸表海—近海湖盆發育階段，大面積發育海陸過渡三角洲體系[4-5]。鉆井揭示，延安氣田上古生界山西組地層厚度一般為80～130 m，其中山2段厚28～72 m，山1段厚33～75 m，總體東厚西薄、北厚南薄。山2段以石英砂巖為主，孔隙度介于3.0%～10.0% 之間，滲透率主要分布在（0.01～1.0）×10?3μm2之間，平均含氣飽和度為62.5%；山1段以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主，孔隙度主要分布在1.0%～8.0%之間，滲透率主要分布在（0.01～0.5）×10?3μm2之間，平均含氣飽和度為49.1%[6-8]。

2 有效儲層識別

2.1 儲層“巖石相”類型劃分

根據砂巖組分和結構特征、物性和孔隙特征、成巖演化過程的差異，將山2段含氣儲層分為純石英砂巖、高凝灰質雜基石英砂巖、富石英貧塑性巖屑砂巖、富塑性巖屑砂巖、碳酸鹽致密膠結砂巖[9]；將山1段含氣儲層分為富石英貧塑性巖屑砂巖、富塑性巖屑砂巖、碳酸鹽致密膠結砂巖。

2.2 儲層“四性一特征”關系

分析延安氣田山西組儲層巖性、物性、電性、含氣性與巖石相特征多重對應與制約關系，建立儲層“四性一特征”關系，進一步識別出有效儲層特征。1）巖性較純、錄井有含氣顯示、物性較好，低伽馬、中低聲波時差，電阻率相對高值，深淺電阻率呈正差異或重合，且補償中子和聲波時差曲線（同向刻度）、電阻率曲線與聲波時差曲線（反向刻度）呈“鏡像變化”特征[10]。2）典型測井響應特征主要表現為低自然伽馬、中高負異常幅度自然電位、低中子、較高聲波、低密度、高電阻率。3）巖石相多為中-粗純石英砂巖和富石英低塑性巖屑砂巖，孔隙類型主要為粒間孔，還有部分粒間溶蝕孔及少量的高嶺石晶間孔。4）儲層物性好，孔隙度分布在3.92%～13.09%之間，滲透率分布在（0.1～193.0）×10-3μm2之間（圖1）。

2.3 儲層參數模型

2.3.1 巖石相模型

將26口井取心段砂巖測井信息作為數據基礎，以取樣分析觀察點為依據，借助于大量物性、薄片鑒定等分析資料，綜合判斷并提取反映巖性和滲透率的自然伽馬（GR）[11]、分析流體性質和地層含氣性質的電阻率對數（LnRD）[12]、以及確定儲層孔隙度的DEN、CNL、AC測井響應特征。使用主成分分析法將五條測井曲線進行尺度縮減，主成分個數以累計方法百分比大于80%為準，提取主成分并將測井曲線均一化。主成分分析結果顯示，F1特征值為2.768，可以說明初始5個變量的60.367%，F2值是1.022，可以說明總變量的25.448%，故使用F1，F2變量就能說明原來變量的85.815%（表1）。

圖1 延272井山23“四性一特征”關系圖

表1 山西組不同砂巖巖石相測井響應主成分分析結果

注：ZAC為均一化后的聲波時差，μs/ft；ZCNL為均一化后的補償中子孔隙度，%，ZDEN為均一化后的體積密度，g/cm3；ZGR為均一化后的自然伽馬，API；ZLnRD為均一化后的電阻率對數，Ω·m。

通過五參數載荷圖（圖2）可以看出，F1主成分主要是由GR、DEN、AC構成的，指示的主要是巖性的差別。F2主成分主要是由CNL、GR和DEN組成，是巖性和孔隙度的綜合參數。在此基礎上制作出的主成分分析圖版（圖3），能很好地區分不同的巖石相。

2.3.2 儲層參數模型

選用延安氣田山西組10口天然氣井62個聲波時差數據與實測孔隙度進行回歸分析；選用4口天然氣井73個全巖樣品實測得到的孔滲數據來建立孔滲關系式；采用阿爾奇公式法建立飽和度模型。所建立的參數模型公式如下：

=0.106×Δ-16.349 （=0.80，=62） （1）

=0.000 80.795 8Φ（=0.94，=73） （2）

w=（1.042 6×0.944 7w/1.845×R）1/1.862 4（3）

式中：—孔隙度，%；

Δ—聲波時差，μs/ft；

—滲透率，×10-3μm2；

w—含水飽和度，%；

wi—初始含水飽和度，%。

用孔隙度測定值對上式進行驗證，平均絕對誤差小于1.5%的層點占95.2%，平均絕對誤差為0.6%。

圖2 山西組五參數主成分分析載荷圖

圖3 山西組主成分識別圖版

3 有效儲層定量評價

選用“權重”評價法，優選出與儲量有關的五項參數：儲層厚度、巖石相、有效孔隙度、含氣飽和度以及與儲層非均質性有關滲透率來作為評價山西組儲集層儲滲能力的指標（表2），由此可以實現研究區儲層定量化分類評價。需要注意的是：1）使用極大值標準化法來測算每項參數的評價分數，將單項評價分數在0～1之間；2）設置第一權重系數滲透率值0.3，確認第二權重系數儲層厚度以及巖石相的值0.2；3）將有效孔隙度的權重系數設置成0.1，而含氣飽和度權重系數是0.2；4）把各項參數最大值標準化后，獲取各個評價分數，再將對應權重參數相乘，繼而可以獲得單項權衡分數再累加，由此可得各層段綜合權衡評價分數。

通過綜合研究確認，Ⅰ類優質儲層得綜合權衡評價分數為1.0，Ⅱ類良好儲層的對應評價分數在0.65～1.0之間，Ⅲ類差儲層對應的對應評價分數介于0.34～0.65，對應評價分數小于0.34是Ⅳ類非有效儲層。綜合評判結果顯示，延安氣田上古生界含氣儲層山23主要是Ⅱ、Ⅲ類，局部區域儲層是Ⅰ類；山12、山13、山21以及山22主要是Ⅳ類儲層。Ⅲ、Ⅳ類儲層主要在山11，Ⅱ類儲層較少。總體上，延安氣田上古生界山西組優質儲層和良好儲層主要發育于山23中，其他層段則為差儲層和非有效儲層。

表2 山西組儲集層分類評價表

4 結 論

1）延安氣田上古生界山西組含氣儲層巖石相可分為純石英砂巖、高凝灰質雜基石英砂巖、富石英貧塑性巖屑砂巖、富塑性巖屑砂巖、碳酸鹽致密膠結砂巖五類。

2）分析延安氣田山西組砂巖儲層巖性、物性、電性、含氣性與巖石相特征的多重對應與制約關系，利用主成分分析法，可以識別延安氣田上古生界山西組有效儲層。

3）選用“權重”評價法，優選出儲層厚度、巖石相、有效孔隙度、含氣飽和度以及與滲透率參數五項儲滲能力分類評價指標定量評價，延安氣田上古生界山西組優質儲層和良好儲層主要發育于山23中，其他層段則為差儲層和非有效儲層。

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Identification and Evaluation of Effective Reservoirs in Shanxi Formation of Upper Paleozoic in Yan'an Gas Field

（Shaanxi Xueqian Normal University, Xi'an Shaanxi 710100, China）

By analyzing the multiple correspondence and constraints between lithology, reservoir properties, electrical property, gas bearing property and lithofacies characteristics of gas bearing reservoir in Shanxi formation of Upper Paleozoic in Yan'an gas field, the principal component analysis method was used to discuss the effective reservoir identification and evaluation method of Shanxi formation in this area. The results show that the lithofacies of gas bearing sandstone reservoir in Shanxi formation can be divided into five types: pure quartz sandstone, high setting calcareous quartz sandstone, quartz rich and plastic poor lithic sandstone, plastic rich lithic sandstone and carbonate tight cemented sandstone; By using the "weight" evaluation method, five indexes of reservoir thickness, lithofacies, effective porosity, gas saturation and permeability parameters were selected for quantitative evaluation. The high-quality reservoir and good reservoir of Shanxi formation in Yan'an gas field are mainly developed in Shan 23layer, while the other layers are poor reservoir and ineffective reservoir.

Yan'an gas field; Upper Paleozoic; Shanxi formation; Effective reservoir identification; quantitative evaluation

“十三五”重大專項，鄂爾多斯盆地西南部中上元古界—下古生界構造演化與保存條件（項目編號：2017ZX05005-002-008）。

2021-04-28

李浩（1986-），男，陜西省佳縣人，工程師，博士，2016年畢業于西北大學礦產普查與勘探專業，研究方向：地質資源與地質工程。

P618.13

A

1004-0935（2021）06-0873-04