李永杰，趙榮華

（中國石化華北分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州450006）

杭錦旗地區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨伊盟隆起、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷三個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。整個(gè)鄂爾多斯盆地在晚古生代進(jìn)入了近海平原演化階段，由于杭錦旗地區(qū)受陰山褶皺帶的影響，其北部地區(qū)長期處于隆起狀態(tài)，直接影響著晚石炭紀(jì)太原期至二疊紀(jì)石盒子期沉積狀況，石炭紀(jì)太原期、二疊紀(jì)山西期杭錦旗南部地區(qū)沉積了較厚的煤層（10～20 m），進(jìn)入了成熟－過成熟演化階段，是本區(qū)良好的氣源巖，石炭紀(jì)太原期至二疊紀(jì)下石盒子期由北向南發(fā)育大型沖積平原辮狀河沉積，分流河道砂體在平面上復(fù)合連片，縱向上多層疊合，可以作為良好的儲(chǔ)層，二疊紀(jì)上石盒子期至石千峰期，發(fā)育厚層干旱湖泊泥巖沉積，可以作為良好的區(qū)域蓋層，生儲(chǔ)蓋匹配良好，發(fā)育自生自儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)的成藏組合，杭錦旗地區(qū)主要目的層為上古生界石炭系太原組、二疊系山西組與下石盒子組［1－2］。

自然伽馬曲線能較好地反映沉積序列、泥質(zhì)含量和粒度的變化［3］。根據(jù)杭錦旗南部上古生界沉積特征，在鉆井取心精細(xì)描述和沉積相劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)自然伽馬曲線特征進(jìn)行分類分析，按照砂體對(duì)應(yīng)自然伽馬曲線形態(tài)和砂泥巖界面曲線變化特征，上古生界主要目的層可劃分出五種基礎(chǔ)測(cè)井相類型（表1）。

1 測(cè)井相類型

1．1 箱形測(cè)井相

曲線形態(tài)呈箱狀，反映沉積過程中物源豐富和水動(dòng)力條件強(qiáng)且較穩(wěn)定，砂體頂、底與泥巖均為突變接觸。根據(jù)曲線形態(tài)可進(jìn)一步分為齒狀箱形與光滑箱形，齒狀箱形自然伽馬曲線小幅度起伏震蕩，夾層較多，反映了水動(dòng)力條件強(qiáng)弱頻繁交替的特征，是本區(qū)的常見測(cè)井相類型之一；光滑箱形自然伽馬曲線光滑或微齒化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，巖性單一，砂體頂、底部均與泥巖呈突變接觸，反映物源充足，強(qiáng)而穩(wěn)定的水動(dòng)力特征。此兩種曲線形態(tài)對(duì)應(yīng)的沉積微相在太原組、山西組為三角洲平原分流河道或三角洲前緣水下分流河道，下石盒子組為辮狀河心灘、邊灘、河道滯留沉積，巖石類型一般為含礫粗粒砂巖，光滑箱形曲線對(duì)應(yīng)的巖石泥質(zhì)含量低，齒化箱型粗砂巖處于河道側(cè)翼，地形相對(duì)平緩，水體能量弱，沉積物快速卸載，大小顆粒及泥質(zhì)雜基混雜在一起，分選差，泥質(zhì)雜基含量高。

1．2 鐘形測(cè)井相

自然伽馬曲線形態(tài)呈鐘形，曲線從下往上幅度突然變高，然后逐漸下降恢復(fù)到基線，反映沉積環(huán)境從低能突變?yōu)楦吣?，又從高能緩慢恢?fù)到低能。巖性具正粒序結(jié)構(gòu)，砂體底部與泥巖呈突變接觸，為沖刷面，頂部與泥巖呈漸變接觸，反映了逐漸減弱的水動(dòng)力特征。對(duì)應(yīng)的沉積微相在太原組、山西組為三角洲平原分流河道或前緣水下分流河道，下石盒子組為辮狀河心灘、邊灘、河道充填或泛濫平原決口扇沉積。巖石類型一般為中－粗粒砂巖，向上漸漸過渡到細(xì)砂巖、泥質(zhì)巖。

表1 杭錦旗南部地區(qū)上古生界巖相－測(cè)井類型及其對(duì)應(yīng)的沉積微相類型特征

1．3 漏斗形測(cè)井相

自然伽馬曲線形態(tài)呈漏斗形，說明沉積環(huán)境的能量從弱到強(qiáng)，然后突然變?nèi)?，巖性具反粒序結(jié)構(gòu)，砂體頂部與泥巖突變接觸，底部與泥巖漸變接觸，該類型在下石盒子組不發(fā)育。代表的沉積微相在太原組、山西組為三角洲前緣河口壩，巖石類型一般為中－粗粒砂巖，向底部過渡為細(xì)砂巖、泥質(zhì)巖。

1．4 指形測(cè)井相

曲線形態(tài)呈指形，曲線幅度高，表明物源少而沉積水動(dòng)力條件強(qiáng)，巖性為中－細(xì)砂巖，厚度小于2 m，砂體頂、低均與泥巖呈突變接觸。對(duì)應(yīng)沉積微相在太原組、山西組為三角洲平原決口扇或前緣席狀砂沉積。

2 測(cè)井相與儲(chǔ)集砂體物性、產(chǎn)能關(guān)系

在上述測(cè)井相類型劃分的基礎(chǔ)上，通過對(duì)杭錦旗南部地區(qū)太原組至下石盒子組盒3段自然伽馬測(cè)井相與之對(duì)應(yīng)的砂體物性、產(chǎn)能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，來闡明測(cè)井相與儲(chǔ)集砂體物性、產(chǎn)能的相關(guān)性［4］（表2），由于指型、漏斗型測(cè)井相儲(chǔ)集砂體進(jìn)行測(cè)試較少，故不在本次物性、產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)之內(nèi)，結(jié)果表明：

（1）光滑箱形儲(chǔ)集砂體，含礫粗粒砂巖相平均孔隙度為11．2%，滲透率為1．4×10－3μm2，平均井口產(chǎn)量13 857 m3／d；

（2）齒狀箱形儲(chǔ)集砂體，粗粒砂巖相平均孔隙度為9．9%，滲透率為1．1×10－3μm2，平均井口產(chǎn)量2 360 m3／d；

（3）鐘形儲(chǔ)集砂體，中－粗粒砂巖相平均孔隙度為9．2%，滲透率為1．3×10－3μm2，平均井口產(chǎn)量1 046 m3／d；

由上可以看出，伽馬曲線為光滑箱形的含礫粗粒砂巖相砂層物性最好、產(chǎn)能最高，齒狀箱形粗粒砂巖相次之，鐘形粗－中粒砂巖相最差。

表2 杭錦旗南部地區(qū)太原組－下石盒子組自然伽馬測(cè)井相與產(chǎn)能、孔滲統(tǒng)計(jì)

3 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層沉積成因分析

3．1 沉積相帶控制了砂體展布，有利沉積相帶奠定了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成基礎(chǔ)

沉積相帶的空間展布控制了砂體的空間展布及其分布規(guī)律。研究區(qū)山西組、下石盒子組砂體呈南北向－北北東向展布，其規(guī)模限定了儲(chǔ)層的分布范圍及其幾何形態(tài)，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要位于三角洲平原亞相分流河道和三角洲前緣亞相水下分流河道的中心部位，向河道邊緣砂體的物性逐漸變差。據(jù)統(tǒng)計(jì)，累計(jì)砂層厚度大的區(qū)域也是分流河道或水下分流河道的中心所在的部位，其砂巖的孔隙度和滲透率值相對(duì)較高，而累計(jì)砂層厚度小的區(qū)域一般位于河道的邊緣部位，其砂巖的孔隙度與滲透率相對(duì)較低，產(chǎn)能也低。

3．2 水動(dòng)力條件控制儲(chǔ)層砂體規(guī)模

山西組沉積期古地形坡度緩，河道攜砂能力相對(duì)較弱，垂向剖面上分流河道具明顯的下粗上細(xì)的二元結(jié)構(gòu)，其頂部的細(xì)粒沉積物占有較大比重，分流河道間含煤層、暗色炭質(zhì)泥巖等細(xì)粒沉積發(fā)育，由于水動(dòng)力條件相對(duì)較弱，河道多期疊置，砂體在橫向上的連片性相對(duì)較差，砂體相對(duì)較窄。盒1段沉積期，北部物源區(qū)隆升加劇，供屑能力與水動(dòng)力條件增強(qiáng)，由于水急流淺，呈現(xiàn)出多條網(wǎng)狀或交織狀分流河道沉積的特征，河流類型為辮狀河沉積，分流河道沉積占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，分流河道間沉積相對(duì)不發(fā)育，不具備下粗上細(xì)的二元結(jié)構(gòu)特征。多期河道砂體彼此疊置形成巨厚的砂體，剖面結(jié)構(gòu)中以粗砂巖－含礫粗砂巖和中粗砂巖為主，細(xì)砂巖和粉砂巖沉積所占比例甚少，由于河道較寬，砂體分布規(guī)模大，橫向連片性好，為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，所以盒1段儲(chǔ)層厚度、規(guī)模較山西組儲(chǔ)層大。

3．3 水動(dòng)力條件控制砂巖粒度及韻律

水動(dòng)力條件控制了砂巖的粒徑及沉積韻律性。砂巖粒度的相關(guān)性分析顯示砂巖的粒度與砂巖的孔隙度、滲透率之間存在明顯的正相關(guān)性：即水動(dòng)力條件越強(qiáng)，砂巖的粒度越粗，其孔隙度、滲透率值越高（圖1、圖2），而砂巖粒度的韻律性影響了其孔隙度和滲透率的變化。盒1段和山2段砂巖主要存在正韻律、反韻律、正－反韻律、復(fù)合韻律砂體。正韻律砂體其下部粒度粗，上部粒度細(xì)，物性下部好于上部；反韻律砂體其上部物性優(yōu)于下部。

圖1 不同粒度砂巖孔隙度與滲透率關(guān)系

圖2 不同粒度砂巖孔隙度、滲透率直方圖

研究區(qū)離物源區(qū)近，水動(dòng)力條件強(qiáng)，碎屑物質(zhì)來源豐富，搬運(yùn)過程中砂泥混雜，儲(chǔ)集巖儲(chǔ)集性能的好壞與泥質(zhì)填隙物多少密切相關(guān)。光滑箱型含礫粗砂巖形成于河流主水流線上，水體能量強(qiáng)且水體持續(xù)，沉積物粒度粗，泥質(zhì)雜基含量少，原生粒間孔廣泛發(fā)育。齒化箱型（鐘型）粗砂巖處于河道側(cè)翼，地形相對(duì)平緩，水體能量弱，沉積物快速卸載，大小顆粒及泥質(zhì)雜基混雜在一起，分選差，泥質(zhì)雜基含量高，充填粒間孔隙，儲(chǔ)層物性差。

4 結(jié)論

（1）杭錦旗地區(qū)上古生界自然伽馬曲線可劃分為四種基礎(chǔ)測(cè)井相類型：箱形、鐘形、漏斗形、指形。

（2）闡明了測(cè)井相與儲(chǔ)集砂體物性、產(chǎn)能關(guān)系，結(jié)果表明：（含礫）粗粒砂巖相——光滑箱形儲(chǔ)集砂體物性最好、產(chǎn)能最高；粗粒砂巖相——齒化箱形儲(chǔ)集砂體物性、產(chǎn)能次之；中－粗粒砂巖相——鐘形儲(chǔ)集砂體物性最差、產(chǎn)能最低。

（3）沉積相帶的展布和水動(dòng)力條件是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的主要因素。

［1］李良，袁志樣，惠寬洋，等．鄂爾多斯盆地北部上古生界天然氣聚集規(guī)律［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2000，21（3）：268－271．

［2］郝蜀民．鄂爾多斯盆地油氣勘探的回顧與思考［J］．天然氣工業(yè)，2001，21（增刊）：1－4．

［3］曹忠輝．鄂爾多斯盆地大牛地氣田上古生界自然伽馬曲線測(cè)井相分析［J］．石油地質(zhì)與工程，2005，19（5）：23－24．

［4］張俊成，歐成華，李強(qiáng)．大牛地氣田下石盒子組盒2、3段砂體微相與產(chǎn)能關(guān)系［J］．西部探礦工程，2010，（2）：38－40．