代金友，劉緒剛，王　靜，李子龍，孔　蒙

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 石油工程學(xué)院，北京 102249；2.中國(guó)石油化工股份有限公司華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)

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蘇里格氣田東區(qū)儲(chǔ)層沉積微相研究

代金友1，劉緒剛2，王靜1，李子龍1，孔蒙1

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 石油工程學(xué)院，北京 102249；2.中國(guó)石油化工股份有限公司華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)

蘇里格氣田東區(qū)儲(chǔ)層橫向相變快，水平井鉆探風(fēng)險(xiǎn)大，急需開(kāi)展沉積微相研究，落實(shí)儲(chǔ)層穩(wěn)定發(fā)育區(qū)。利用近年累積的巖心、鉆井、測(cè)井等資料，精細(xì)刻畫了小層沉積微相。研究表明，該區(qū)儲(chǔ)層為三角洲平原沉積，分流河道砂體骨架總體呈南北向條帶狀展布，遷移快、變化大、分叉復(fù)合頻繁,其中，山1沉積期廣泛發(fā)育濕地沼澤相，河道擺動(dòng)能力弱，河道規(guī)模小；盒8沉積期陸源碎屑供給充足，水動(dòng)力條件增強(qiáng)，河道規(guī)模大；東南部?jī)?chǔ)層穩(wěn)定發(fā)育，是后續(xù)水平井整體部署重點(diǎn)區(qū)。

鄂爾多斯盆地；蘇里格氣田；儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)特征；沉積微相

1　研究區(qū)概況

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北部，主力含氣層為古生界二疊系山西組山1段和下石盒子組盒8段砂巖儲(chǔ)集層，總厚約150 m。蘇里格氣田屬于非均質(zhì)性極強(qiáng)的大型致密巖性氣田，也是典型的“低孔、低滲、低壓、低豐度和低產(chǎn)”氣田[1-2]，勘探區(qū)域劃分為東區(qū)、中區(qū)、西區(qū)、南區(qū)4部分[3](圖1)。

圖1　蘇里格氣田西區(qū)構(gòu)造位置

蘇里格氣田地質(zhì)條件十分復(fù)雜，雖然砂巖發(fā)育，但砂體規(guī)模小、有效砂體展布局限，直井生產(chǎn)暴露出單井控制儲(chǔ)量低、氣井產(chǎn)量低、壓力下降快、穩(wěn)產(chǎn)能力較差等一系列問(wèn)題[4]。近年來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐證明，利用水平井開(kāi)發(fā)是有效提高單井產(chǎn)量、提高氣田采收率的重要手段，水平井投產(chǎn)后產(chǎn)量一般是直井的3～5倍[4-5]。水平井開(kāi)發(fā)作為提高單井產(chǎn)量及采收率的重要手段已在蘇里格氣田得到推廣應(yīng)用，但盒8、山1段氣藏儲(chǔ)層薄、橫向延伸有限、沉積相相變快，儲(chǔ)層穩(wěn)定發(fā)育區(qū)認(rèn)識(shí)不清[6]，導(dǎo)致水平井鉆探風(fēng)險(xiǎn)依然很大。

如何確保水平井順利實(shí)施、提高儲(chǔ)層鉆遇率和實(shí)施效果已成為水平井開(kāi)發(fā)的技術(shù)難點(diǎn)。利用氣田累積的鉆井資料，精細(xì)刻畫沉積微相、落實(shí)儲(chǔ)層穩(wěn)定發(fā)育區(qū)對(duì)提高氣田開(kāi)發(fā)水平、降低水平井整體開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。為此，本文在前人相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上，充分利用蘇里格東區(qū)近年累積的巖心、鉆井、測(cè)井等1 000余口井資料，精細(xì)刻畫了7個(gè)小層沉積微相，落實(shí)了儲(chǔ)層穩(wěn)定發(fā)育區(qū)。

2　古地理背景

加里東運(yùn)動(dòng)使華北地臺(tái)整體抬升，遭受長(zhǎng)達(dá)130～150 Ma的風(fēng)化剝蝕。直至海西運(yùn)動(dòng)中期，華北地臺(tái)在以拉張為主的構(gòu)造背景下緩慢下沉接受沉積，海水從東西兩側(cè)越過(guò)鄂爾多斯盆地的中央古隆從早二疊紀(jì)山西期開(kāi)始，盆地進(jìn)入了以河流-三角洲-湖泊沉積體系為主的陸相沉積階段，南北差異沉降和沉積相帶分異增強(qiáng)，碎屑物源主要受盆地北緣地塊基底巖系控制[9]。其中，二疊系山西組及石盒子組沉積期，鄂爾多斯盆地主要以內(nèi)陸湖相為主，盆地由北向南發(fā)育沖積扇→河流→三角洲→湖泊沉積體系(圖2),氣候條件由潮濕轉(zhuǎn)向干旱，物源主要來(lái)自于北緣的陰山古陸[9]。

圖2　二疊紀(jì)巖相古地理

3　沉積環(huán)境分析

沉積環(huán)境分析主要借助巖心觀察、測(cè)井、錄井等資料,目的是確定宏觀古地理背景下具體研究區(qū)的沉積相和亞相類型[10-12]。分析表明，蘇里格氣田東區(qū)山1～盒8砂巖為三角洲平原沉積。

3.1巖石成分及構(gòu)造特征

陸相地層從源巖區(qū)到湖盆正常的沉積充填樣式符合沖積扇→河流→三角洲→湖相的規(guī)律，從源區(qū)的沖積扇→湖邊的三角洲沉積，沉積物的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度整體逐步提高，生物成因構(gòu)造逐步加強(qiáng)。從本區(qū)巖石組分統(tǒng)計(jì)來(lái)看，巖石以石英砂巖為主(圖3)，成分成熟度高。同時(shí)巖石交錯(cuò)層理、平行層理發(fā)育(圖4)且存在生物擾動(dòng)構(gòu)造及蟲孔，明顯不同于沖積扇沉積，符合河流和三角洲沉積特點(diǎn)。

圖3　山1～盒8段巖石組分三角圖

3.2儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)特征

儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)是指儲(chǔ)集砂體的幾何形態(tài)及其在三維空間的展布，是砂體連通性及砂體與滲流屏障空間組合分布的表征。不同的沉積條件會(huì)形成不同的儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)類型，目前將儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)類型歸納為千層餅狀、拼合板狀和迷宮狀3類。

砂地比是衡量?jī)?chǔ)層結(jié)構(gòu)直觀且重要的指標(biāo)：拼合板狀儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)砂地比高，多表現(xiàn)為砂包泥特點(diǎn)，如辮狀河沉積；迷宮狀儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)砂地比低，多表現(xiàn)為泥包砂特征，如三角洲沉積。本區(qū)沉積相剖面顯示(圖5)，氣田普遍具有砂泥不等厚互層特征。其中，山1段砂地比平均為0.22，盒8段砂地比平均為0.395，均表現(xiàn)為顯著的泥包砂特征，這與三角洲的砂體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)吻合，說(shuō)明山1-盒8段屬于三角洲沉積。

3.3巖石組合特征

三角洲可分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲亞相。其中，三角洲平原亞相為三角洲沉積的陸上部分，其沉積環(huán)境和沉積特征與河流相有較多的共同之處，在一定程度上為河流相沉積的縮影。其巖性主要為砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層，砂質(zhì)沉積和泥炭-煤層的共生是該亞相的重要特征。巖心觀察表明(圖6)，本區(qū)砂巖粒度較粗、多呈灰白色，灰黑色泥質(zhì)粉砂巖或碳質(zhì)泥巖且與煤層共生，具備水陸交互的三角洲平原沉積特點(diǎn)。

圖4　砂巖典型層理構(gòu)造

圖6　典型巖性特征

4　沉積微相劃分

結(jié)合蘇里格氣田東區(qū)沉積特點(diǎn)，將三角洲平原沉積細(xì)分為分流河道、心灘和分流間沼澤等3種微相(圖7)，特征如下：

4.1分流河道

分流河道主要由淺灰色-灰色粗砂巖、中砂巖和細(xì)砂巖組成，垂向相序發(fā)育完整，代表了一次河道沉積過(guò)程。巖性由底部的粗砂巖向上逐步過(guò)渡為中-細(xì)粒砂巖或泥巖，內(nèi)部發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、平行層理，頂部過(guò)渡為波紋交錯(cuò)層理。底部普遍含有沖刷面，接觸關(guān)系主要為底部突變、頂部漸變。砂體總體上具正韻律特征，反映了水體能量逐步減弱或物源供給減小的特點(diǎn)。測(cè)井GR曲線呈“中高幅鐘型”(圖7a)，反映了水體能量逐步減弱或物源供給減小的特點(diǎn)。

4.2心灘

心灘是分流河道中標(biāo)志性的地貌單元，在完整的河道亞相序列中，它位于河底滯留沉積微相之上，在平面上沿河流方向呈卵形展布。心灘砂體厚度較大，砂體切割疊加普遍，沉積構(gòu)造以大型槽狀交錯(cuò)層理為主，并可見(jiàn)楔狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、塊狀構(gòu)造、平行層理等。心灘的形成與復(fù)式環(huán)流作用有關(guān)。在河床突然加寬處，由于河水流速降低，在河底受兩股相向的底流作用侵蝕兩岸，而在河床底部堆積逐漸形成心灘，即其形成為內(nèi)旋動(dòng)力產(chǎn)生的沉積物垂向加積結(jié)果。本區(qū)心灘(圖7b)以中粗砂巖為主，中上部夾有粉砂巖，沉積構(gòu)造包括大型槽狀交錯(cuò)層理、平行層理、波紋交錯(cuò)層理等。測(cè)井GR曲線呈“高幅箱型”或復(fù)合箱型、多齒化，頂?shù)淄蛔兘佑|，反映沉積過(guò)程中水動(dòng)力條件變化大、河道遷移快的特點(diǎn)。

4.3分流間沼澤

分流間沼澤由灰色-深灰色泥巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖和灰色泥質(zhì)粉砂巖組成，局部夾黑色煤層以及洪水成因的紋層狀粉砂，層內(nèi)含有豐富的植物化石和分散的鈣質(zhì)結(jié)核，以水平層理、波紋層理及變形層理為主，測(cè)井GR曲線呈“低幅齒型”波動(dòng)(圖7c)。

5　沉積微相展布

在巖心觀察和測(cè)井相分析基礎(chǔ)上，點(diǎn)線面結(jié)合，通過(guò)1000余口井資料分析，綜合標(biāo)定了沉積微相空間展布特征(圖8)。研究區(qū)在廣闊的三角洲平原背景上，發(fā)育了多條南北向展布的條帶狀河道砂體，砂體具遷移快、變化大、分叉復(fù)合頻繁特點(diǎn)。其中，山1沉積期廣泛發(fā)育濕地沼澤相，河道擺動(dòng)能力弱，河道規(guī)模相對(duì)較小(平均砂體鉆遇率58.5%、砂體厚度5.8 m、寬度4 km)，心灘鉆遇率低(20%)；盒8沉積期陸源碎屑供給充足，水動(dòng)力條件增強(qiáng)，小層河道規(guī)模明顯增大(平均砂體鉆遇率78.4%、砂體厚度7.8 m、寬度7 km)，心灘鉆遇率高(78%)。

圖7　蘇里格氣田東區(qū)測(cè)井相特征

目前蘇里格氣田東區(qū)的水平井開(kāi)發(fā)主要集中在研究區(qū)的西北部，而東南部心灘發(fā)育的儲(chǔ)層條件穩(wěn)定，可作為后續(xù)水平井整體開(kāi)發(fā)重點(diǎn)區(qū)，具有較大的開(kāi)發(fā)潛力。

圖8　蘇里格氣田東區(qū)儲(chǔ)層沉積微相分布

6　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

研究表明，蘇里格氣田東區(qū)山1、盒8段儲(chǔ)層為三角洲平原沉積，發(fā)育多條南北向條帶狀展布的河道砂體，砂體具遷移快、變化大、分叉復(fù)合頻繁特點(diǎn)。其中，山1段沉積期廣泛發(fā)育分流間沼澤相，河道擺動(dòng)能力弱，河道規(guī)模??；盒8段沉積期陸源碎屑供給充足，水動(dòng)力條件增強(qiáng)，河道規(guī)模大。氣田東南部心灘發(fā)育的稀井網(wǎng)區(qū)，可作為后續(xù)水平井整體開(kāi)發(fā)重點(diǎn)區(qū)。

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編輯：韓玉戟

1673-8217(2016)05-0012-05

2016-04-27

代金友，副教授，1975 年生，1997 年本科畢業(yè)于石油大學(xué)( 華東) 石油與天然氣地質(zhì)勘查專業(yè)，2000 年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)( 北京) 油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣田開(kāi)發(fā)教學(xué)與研究工作。

國(guó)家重大專項(xiàng)“復(fù)雜油氣田地質(zhì)與提高采收率技術(shù)”( 2008ZX05009-004-03) ，中國(guó)石油大學(xué)(北京)科研基金“柳楊堡氣田氣水分布規(guī)律及氣井出水機(jī)理研究” (2462015YQ0214) 資助。起，形成了陸表海碳酸巖臺(tái)地-碎屑堡島-淺水三角洲共存的沉積格局。在本溪期和太原期沉積后至海西運(yùn)動(dòng)末期，由于南北海槽的再次對(duì)擠，海水被迫從東西兩側(cè)退出，結(jié)束了鄂爾多斯盆地海相沉積演化史，盆地性質(zhì)由陸表海盆地演變?yōu)榻：?，東西向沉積分異格局基本消失，南北向差異沉降和相帶分異增強(qiáng)[8]。

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