宜黃地區本溪組天然氣成藏特征

◇中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院 馬滿興

宜黃地區構造位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部，北側毗鄰靖邊氣田，行政區劃隸屬陜西省延安市宜川縣、黃龍縣。2012年JT3井本溪組、太原組、山2段、盒8段合試，日產氣0.5883×104m3/d，獲得工業氣流；2014年A4井在本溪組鉆遇氣層7.6m，試氣日產氣2.2206×104m3/d；2015年A32井在本溪組試氣獲8.8928×104m3/d的高產氣流，逐漸顯現出鄂爾多斯盆地東南部古生界石炭系本溪組天然氣勘探潛力。本溪組作為鄂爾多斯盆地天然氣勘探重要層系，已有前人分析該區及周邊地區的本溪組沉積微相、儲層特征、儲層綜合評價與分類、物性測井解釋模型、產能影響因素等問題[1-6]，而對該區本溪組天然氣成藏特征綜合分析不足。本文將依據A2、A17、A76、A157等12口井的94.9m巖心的分析測試數據和A49、A56和A157等15口井的試氣數據，以及錄井測井數據，綜合分析宜黃地區本溪組烴源巖特征、儲層特征、源儲配置關系、成藏特征等，并提出該區本溪組天然氣勘探潛力區。

1 烴源巖特征

宜黃地區本溪組主要為障壁島、瀉湖沉積，沉積剖面中部發育砂巖，少量薄層灰巖，底部以鋁土質泥巖之底為界，頂部以上古生界下煤組8#煤層之頂為界，沉積厚度一般25～50m，呈現自東北向西南逐漸減薄的特征。潛在烴源巖包括黑色煤層、灰黑色泥巖、少量灰黑色炭質泥巖。本溪組發育8#、9#兩套煤層，煤層具有低密度、低伽馬、高電阻、高時差、高中子的測井曲線特征，在測井曲線綜合圖上易于識別，8#煤層單層厚度1.4～5.2m，分布穩定；9#煤層單層厚度1.1～3.3m，橫向分布不穩定。泥巖具有高伽馬、低電阻、高中子、高時差、中高密度的測井曲線特征，泥巖厚度大，橫向全區連續穩定分布；炭質泥巖自然伽馬高于泥巖的，但低于煤層的，電阻率較高，中子和密度介于泥巖和煤層之間，在個別地區零星分布，單層厚度薄。

采用陸相烴源巖地球化學評價方法（SY/T 5737-1995），對本溪組烴源巖實驗分析數據進行評價，3個煤樣實測有機碳含量47.83%、71.72%、82.74%。2個煤樣的鏡質體反射率1.65%、2.38%，處于貧煤～無煙煤演化階段。本溪組2個灰黑色泥巖樣品有機碳含量0.86%、1.36%，Tmax為553℃、556℃，屬于高成熟階段的好-中等烴源巖。依據有機碳含量、烴源巖規模，認為8#煤層、9#煤層是該區主力烴源巖，泥巖是重要烴源巖，而炭質泥巖分布規模有限，不是該區重要烴源巖。

2 儲層特征

本溪組儲集層主要是障壁島砂巖，以細粒石英砂巖、中粗粒石英砂巖、粗粒石英砂巖、粗粒巖屑石英砂巖為主，以及少量不等粒石英砂巖、細礫巖。巖石石英含量54.0%～91.7%，平均74.9%，長石含量0～8.0%，平均0.9%，說明巖石成分成熟度高。砂巖顆粒分選以中等-好為主，其次為分選差。磨圓度主要為次棱角-次圓狀、次圓狀為主。碎屑普遍具顆粒支撐，顆粒間多為線接觸和凹凸接觸，膠結類型主要為孔隙式膠結、孔隙-次生加大式膠結，膠結物為泥鐵質。本溪組儲集層發育四類孔隙，原生粒間孔、粒間溶孔、巖屑溶孔、晶間孔（圖1），其中以原生粒間孔和粒間溶孔為主，巖屑溶孔、晶間孔在孔隙構成中居于次要地位，含少量微裂縫。A51、A53、A129等3口井6塊樣品掃描電鏡分析，粒間高嶺石等粘土填隙物及粒間殘余孔隙發育，常見石英加大，偶見晶粒狀黃鐵礦等填隙物，鏡下高嶺石呈書頁狀，多以孔隙充填的形式存在于粒間孔隙，堵塞、分割孔隙和喉道。面孔率主要分布在0.1%～7.0%，平均2.2%，中值1.2%，面孔率＞2.0%的主要為中粗粒石英砂巖、中粗粒巖屑石英砂巖。

圖1 本溪組砂巖孔隙結構照片

依據砂巖巖心實測孔隙度、滲透率數據（圖2），94塊樣品孔隙度分析結果，主要分布在3.6%～13.0%，平均7.3%，中值6.7%；90塊樣品滲透率分析結果，主要分布在0.01×10-3μm2～95.85×10-3μm2，平均6.95×10-3μm2，中值0.93×10-3μm2。主體屬于特低孔-低孔、超低滲-特低滲儲層。

圖2 本溪組砂巖巖心實測孔隙度、滲透率直方圖

3 源儲配置

依據地質條件、測井解釋和試氣數據，認為本溪組氣藏整體上屬于源內型天然氣藏。含氣砂巖巖心出筒直觀干燥，無氣泡，無氣味，無咸味；浸水試驗氣泡呈串珠狀逸出，泡徑＜1mm，持續時間1～4分鐘后減弱，冒氣面積＜1%。塑料袋密閉實驗，塑料袋內表面呈薄霧-無霧狀。含氣砂巖段對應的錄井氣測曲線呈現異常高值特征。含氣砂巖測井曲線呈現低幅度平直-微齒狀自然伽馬（20～60API）、中高電阻率(20～800Ω.m)、中時差(210～240μs/m)、低密度（2.30～2.55g/cm3）、低中子（8%～20%），中子-密度曲線挖掘效應明顯等特征。

依據烴源巖與儲層的配置關系，分為三明治型和上源下儲型。三明治型，以本溪組頂部煤層、中部灰黑色泥巖、下部灰黑色泥巖為烴源巖，以中部灰色砂巖為儲層，儲層上、下均發育較厚的灰黑色泥巖，如A157井區、A32井區。上源下儲型以本溪組頂部黑色煤層、中部灰黑色泥巖為烴源巖，以底部灰色砂巖為儲層，儲層與下伏的馬家溝組碳酸鹽巖之間或存在薄層的灰黑色泥巖、雜色鋁土質泥巖，如A53井區、A72井區。

本區有15口井在本溪組試氣，其中12口井是在本溪組單試的，另外3口是本溪組與其他層位合試的。本次采用12口單試井評價源儲配置關系優劣（表1），12口單試井射孔井段厚度2.0～7.5m，入地壓裂液200～800m3，加砂或陶粒22419～97482kg，采用一點法求產，10口井測試出氣，日產氣量0.0207×104m3～18.7412×104m3。從單井試氣產量、每種配置關系的平均日產氣量對比分析，可知以A157井、A32井為代表的三明治型源儲配置關系氣層的日產氣量更高，而干層、差氣層均出現在上源下儲型源儲配置關系中。總體分析，認為三明治型源儲配置關系更有利于天然氣成藏。

表1 宜黃地區本溪組不同源儲配置關系的單試井試氣成果表

4 氣藏特征

宜黃地區本溪組內部多期砂體復合疊置形成的大型復合儲集體，在橫向和縱向上都存在一定非均質性（圖3）。但總體來看，同一層段內氣層呈層狀分布，橫向疊合連片且縱向竄通，屬同一氣藏。各氣藏內部未見明顯的邊水、底水，屬彈性驅動層狀定容氣藏。氣藏實測地層壓力值在17.36MPa～21.48MPa，平均地層壓力19.42MPa，壓力系數在0.69～0.89之間，平均壓力系數0.82。本溪組氣藏實測地層溫度在60.55℃～84.29℃，平均地層溫度74.15℃。本溪組氣藏有8口井測試分析了天然氣組分，甲烷平均含量97.95%，乙烷平均含量1.22%，丙烷平均含量0.20%，天然氣相對密度平均值為0.5591。本溪組氣藏中未見硫化氫，屬無硫干氣氣藏。A32井本溪組2339.0～2356.0m氣樣甲烷碳同位素為-32.99‰，具有煤成氣特征，進一步說明煤層是該區本溪組主力烴源巖。

圖3 宜黃地區本溪組氣藏剖面圖

宜黃地區北部A4井區、A32井區、A157井區已經逐步開發，潛力勘探區帶位于宜黃地區中南部的三個較大的障壁島砂體，砂體累積厚度介于9～36m，潛在有利區面積達570km2，其中A74井區障壁島砂體規模最大，是本溪組天然氣勘探潛力區。

5 結論

（1）宜黃地區本溪組規模發育煤層、灰黑色泥巖，零星發育炭質泥巖等烴源巖。灰黑色泥巖為高成熟階段的中等-好烴源巖。天然氣甲烷碳同位素分析證實氣藏具有煤成氣特征，說明煤層是該區本溪組主力烴源巖。

（2）主要儲集體是障壁島砂巖，存在原生粒間孔、粒間溶孔、巖屑溶孔、晶間孔等孔隙類型，巖心分析孔隙度平均值為7.3%，滲透率平均值為6.95×10-3μm2，主體屬于特低孔-低孔、超低滲-特低滲儲層。中粗粒石英砂巖、中粗粒巖屑石英砂巖物性好。

（3）本溪組發育兩種類型源儲配置關系，三明治型源儲配置關系優于上生下儲型。本溪組氣藏屬于彈性驅動層狀定容氣藏，但氣藏壓力偏低，依據組分屬無硫干氣氣藏。下一步重點勘探潛力區帶在宜黃地區中南部，如A74井區。