杜支文 高吉宏 蔣婷婷 吳海紅 王超 王泓波 趙旭

1. 中國石油長慶油田分公司第二采氣廠；2. 任丘市智科石油技術(shù)有限公司

米脂氣田位于鄂爾多斯盆地東部，主力生產(chǎn)層為山2 段，盒8 段為次主力生產(chǎn)層。盒8 段構(gòu)造特征整體為西南傾東北抬的寬緩斜坡，坡度小于5°，中部存在一坡度相對(duì)較緩的平臺(tái)區(qū)，NE 向存在一批垂直斜坡走向的低幅度“鼻隆”構(gòu)造；儲(chǔ)層平均埋藏深度2 284~2 334 m，單層有效厚度小，一般為3.1~3.5 m；儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，屬于低孔特低滲儲(chǔ)層，孔隙度一般為6%~10%，平均6.85%；滲透率一般為(0.15~0.7)×10-3μm2，平均值為0.29×10-3μm2，屬特低滲砂巖儲(chǔ)層［1］。本次研究范圍約2 200 km2，中西部已投入開發(fā)，資料較豐富；東部與北部井控程度較低，是本區(qū)尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量、布鉆優(yōu)選井位、加快產(chǎn)能建設(shè)的有利區(qū)。

烴源巖與儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”疊合部位的動(dòng)力圈閉最容易富集油氣而形成非常規(guī)油氣藏［2］。米脂地區(qū)生油層主要為上古生界山西組二段、太原組和本溪組 3 套烴源巖(圖1)，且具有“廣覆式”分布特點(diǎn)［3］，廣覆式氣源巖與砂體交互，在緊鄰烴源巖的上覆層盒8 段，可形成下生上儲(chǔ)氣藏［3］；盒8 段相對(duì)高滲砂體為優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層，致密砂巖或泥巖可形成有效蓋層和側(cè)向封堵層，兩者組合，形成巖性圈閉或優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的物性圈閉［4］；烴源巖層在生成氣源時(shí)產(chǎn)生超壓，縱向上通過裂縫向盒8 段充注，形成氣藏；氣源在充注時(shí)，優(yōu)選物性相對(duì)較好的儲(chǔ)層(毛管阻力小、充注啟動(dòng)壓力小、地層水容易排替) 優(yōu)先充注成藏［5］；受充注程度和氣水重力分異的影響，構(gòu)造平臺(tái)區(qū)和“鼻隆”構(gòu)造區(qū)的優(yōu)勢(shì)砂體含氣豐度更高［6］。

在氣源不充足的情況下，致密砂巖儲(chǔ)層氣藏成藏過程具有儲(chǔ)層選擇性，即物性較好的優(yōu)勢(shì)砂巖儲(chǔ)層優(yōu)先富集成藏，物性較差的致密砂巖層捕獲氣源的能力較差。長慶油田米脂氣田盒8 段氣藏具有這樣的特征，鉆井資料揭示即使在構(gòu)造、沉積部位較好的主河道砂體，雖然砂體厚度較大，但多不含氣，只有少數(shù)物性較好的儲(chǔ)層含氣豐富。

分析認(rèn)為，沉積微相研究雖然能夠起到優(yōu)選砂體的作用，但由于存在縱向尺度大、巖心資料少、約束參數(shù)少(大多選用典型曲線形態(tài)、砂巖厚度、砂地比等參數(shù))等缺陷，無法準(zhǔn)確描述優(yōu)勢(shì)含氣儲(chǔ)層，造成鉆探位置優(yōu)選不夠精準(zhǔn)。本次研究采用了地層縱向縮小研究尺度(由原來的兩段研究細(xì)分為四段研究)，并通過巖心壓汞實(shí)驗(yàn)分析，尋找到了優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的微觀劃分方法，并引入到了沉積微相的砂體評(píng)價(jià)中，從而更準(zhǔn)確地描述了優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的平面分布特征，結(jié)合氣藏工程合理開發(fā)對(duì)策研究，優(yōu)選出了一批有利井位，實(shí)施效果較好。

1 沉積微相研究

1.1 精細(xì)地層對(duì)比

米脂地區(qū)盒8 段原分為上、下兩段進(jìn)行地質(zhì)認(rèn)識(shí)，分析認(rèn)為，兩段分層尺度偏大，砂體展布特征在平面成圖時(shí)容易被平均值掩埋，因此需要進(jìn)一步進(jìn)行精細(xì)地層劃分：優(yōu)選具代表性的鉆井，分析盒8 段區(qū)域及局部特征；在一級(jí)旋回控制下，確定盒8 段頂、底界面；在二級(jí)旋回控制下，確定盒8 上、下界面；在三級(jí)旋回控制下，進(jìn)一步細(xì)分小層；建立骨干剖面等時(shí)地層格架，通過骨干剖面的閉合，外推到全區(qū)。共完成了全區(qū)417 口井的盒8 段4 個(gè)小層劃分，奠定了本區(qū)構(gòu)造、砂體、沉積、儲(chǔ)層研究的資料基礎(chǔ)。

1.2 沉積微相剖面識(shí)別

米脂地區(qū)盒8 段為三角洲平原亞相沉積，包括主河道、分流河道、分流間灣3 種微相(圖2)。主河道的測(cè)井響應(yīng)特征：自然電位曲線為負(fù)異常箱形，伽馬曲線負(fù)異常明顯，電阻率曲線正異常明顯，單層厚度較大，泥質(zhì)含量較小。分流河道的測(cè)井響應(yīng)特征：自然電位曲線為負(fù)異常指狀或鐘形，伽馬曲線負(fù)異常明顯，電阻率曲線正異常明顯，單層厚度中等，泥質(zhì)含量較小。分流間灣的測(cè)井響應(yīng)特征：自然電位曲線為負(fù)異常不明顯，伽馬曲線負(fù)異常幅度較低，電阻率曲線正異常不明顯，經(jīng)常有薄層尖峰或齒狀，單層厚度較小，泥質(zhì)含量較高或?yàn)槟鄮r層。

圖 2 米脂氣田米148 井、米149 井、榆52 井盒8 段沉積微相剖面圖Fig. 2 Sedimentary microfacies section of He-8 Member in Well Mi 148, Well Mi 149, Well Yu 52 of Mizhi Gasfield

1.3 沉積微相平面識(shí)別

準(zhǔn)確判斷盒8 段主河道沉積砂體的平面展布是本區(qū)沉積微相研究的關(guān)鍵，為此，采用以下方法。

第一步首先粗化縱向研究尺度，分盒8 上和盒8 下2 個(gè)層段統(tǒng)計(jì)、編繪砂巖等厚圖，以此判斷區(qū)域上砂體的整體展布特征，避免一開始就細(xì)分層系反而造成在平面上不容易把握。由編繪的圖件可判斷米脂地區(qū)盒8 段的上、下段具有一定繼承性，砂體向東南呈條帶狀展布，物源主要來自NW 方向。

第二步采用優(yōu)勢(shì)相編圖法，分別編制4 個(gè)小層的砂巖等厚圖和砂地比圖，小層編制過程參考對(duì)應(yīng)大層的砂體展布規(guī)律，避免出現(xiàn)多解性或隨意勾繪，確保小層砂巖預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

從盒8 下段兩期砂體平面分布特征來看，盒8 下2段較盒8 下1段發(fā)育，反映出正旋回沉積特征；砂體呈北西向條帶狀展布，具有一定繼承性，反映出盒8 段沉積時(shí)歷經(jīng)了較頻繁河道變遷；從盒8 上段兩期砂體平面分布特征來看，盒8 上2段較盒8 上1段發(fā)育，反映出正旋回沉積特征；砂體呈北西向條帶狀展布，具有一定繼承性。

通過各小層砂地比平面分布圖，開展了以下研究：(1)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，用于判別儲(chǔ)層發(fā)育情況，砂地比值越大儲(chǔ)層發(fā)育越好。盒8 上1段、盒8 下1段南部砂地比值比北部略大，顯示南部儲(chǔ)層比北部儲(chǔ)層發(fā)育。盒8 上2段、盒8 下2段南部砂地比值與北部相當(dāng)，顯示南部儲(chǔ)層與北部儲(chǔ)層均較為發(fā)育?？傮w來看，盒8 上2段、下2段儲(chǔ)層比盒8 上1段、下1段儲(chǔ)層發(fā)育，盒8 下段儲(chǔ)層比盒8 上段儲(chǔ)層發(fā)育。(2)判斷物源，砂地比值由小變大的方向，可能是物源方向。從盒8 段各小層砂地比平面分布圖上可以看出，砂地比值由北東-南西向逐漸變大，可以判斷物源方向?yàn)楸睎|方向。(3)根據(jù)砂地比值，分析沉積相平面展布，劃分沉積微相類型。查閱相關(guān)資料，確定米脂氣田沉積微相類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，砂地比值在0.3 以下代表分流間彎，在0.3~0.5 之間代表分流河道，在0.5 以上代表主河道。

第三步在垂直砂體方向選擇典型井編制沉積相剖面(圖2)，通過剖面圖進(jìn)一步明確各個(gè)河道的剖面特征，確認(rèn)河道平面走向的合理性。

第四步根據(jù)各層的砂巖等厚圖、砂地比圖、剖面圖，結(jié)合單井的測(cè)井相控制，確認(rèn)主河道展布特征，以主河道為控制，逐次向外勾繪分流河道和分流間灣，完成各層沉積微相圖(圖3)編繪工作，達(dá)到鉆井揭示的砂巖特征與平面的完全匹配。

圖 3 米脂氣田米67 井區(qū)盒8 下2 沉積微相圖Fig. 3 Sedimentary microfacies map of second sublayer of lower He-8 Member in Mizhi Gasfield

由盒8 段各小層沉積微相圖分析可知，盒8 段上、下兩段均為正旋回沉積，即盒8 下2的砂體比盒8 下1的砂體發(fā)育，盒8 上2的砂體比盒8 上1的砂體發(fā)育，主河道繼承性較好，分支河道平面擺動(dòng)頻繁。鉆井證實(shí)富含氣井主要位于主河道微相，但又有很多井鉆遇主河道或分流河道沒有發(fā)現(xiàn)氣層。

由此可見，沉積微相研究雖然能夠突出主要砂體的平面展布特征，但由于沉積微相好的部位不一定物性好，以此沉積微相圖不能滿足標(biāo)定井位的需要，需進(jìn)一步深化優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的展布研究。

2 優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層研究

優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層是指在相同氣源注入壓力情況下，能夠優(yōu)先捕獲氣源并富集成藏的砂體。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層不但具有單層厚度較大、砂巖較粗、巖石類型較好的沉積相帶優(yōu)勢(shì)，而且具有孔滲條件較好、啟動(dòng)壓力較小、毛管阻力較小、排替地層水能力較強(qiáng)的特征［7-9］。

本次優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層研究思路是：在測(cè)井解釋、取心及實(shí)驗(yàn)分析基礎(chǔ)上，對(duì)儲(chǔ)層滲流特征進(jìn)行評(píng)價(jià)；利用多參數(shù)聚類分析法，建立儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)；以沉積微相為約束，進(jìn)行儲(chǔ)層分類劃分。

2.1 儲(chǔ)層微觀特征分析

通過對(duì)本區(qū)盒8 段299 個(gè)巖心實(shí)驗(yàn)樣本分析，孔隙度最大值為12.09%，最小值為3.29%，平均值為6.85%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6；氣相滲透率最大值為1.32×10-3μm2，最小值為0.06×10-3μm2，平均值為0.29×10-3μm2，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.2。

通過壓汞實(shí)驗(yàn)分析(圖4)，可看到不同物性的巖樣排驅(qū)壓力、飽和中值壓力、喉道半徑中值、最大汞飽和度、退汞效率等明顯不同；通過對(duì)喉道半徑中值r50，發(fā)現(xiàn)盒8 段儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)差異大、孔喉窄小，喉道中值半徑為0.01~0.7 μm，平均值為0.11 μm。

圖 4 米脂氣田盒8 段巖心毛管壓力Fig. 4 Capillary pressure of cores of He-8 Member in Mizhi Gasfield

為了反映喉道大小分布集中程度，對(duì)孔喉分選系數(shù)SP進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖5)，喉道分選性差異較大，按SP＜0.35 為分選極好、SP=0.84~1.4 為分選中等、SP＞3 為分選極差的分類標(biāo)準(zhǔn)， 21.1%的巖樣分選較好，59.2% 的巖樣分選一般，19.7% 的巖樣分選極差。

圖 5 米脂地區(qū)盒8 段典型巖樣進(jìn)汞退汞實(shí)驗(yàn)對(duì)比Fig. 5 Comparison of mercury feeding and withdrawal experiment of typical rock samples of He-8 Member in Mizhi area

儲(chǔ)層孔喉半徑和分選系數(shù)不同反映了儲(chǔ)層物性差異，這些差異影響了儲(chǔ)層儲(chǔ)集和滲流性能，通過典型巖樣分析，能夠清楚地看到不同儲(chǔ)層滲流特征。1 號(hào)巖樣儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，孔隙度13.5%，滲透率2.83×10-3μm2，分選系數(shù)2.01，中值半徑0.41 μm，中值壓力5.38 MPa，排驅(qū)壓力0.41 MPa；2 號(hào)巖樣儲(chǔ)層物性相對(duì)較差，孔隙度3.1%，滲透率0.08×10-3μm2，分選系數(shù)1.35，中值半徑0.07 μm，中值壓力10.58 MPa，排驅(qū)壓力1.65 MPa。兩者對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，1 號(hào)儲(chǔ)層排驅(qū)壓力和中值壓力明顯較小，起滲流作用的為較大孔喉，2 號(hào)儲(chǔ)層排驅(qū)壓力和中值壓力較大，起滲流作用的主要為小孔喉。兩者排驅(qū)壓力和中值壓力均呈倍數(shù)關(guān)系，很顯然，相同成藏背景下，1 號(hào)儲(chǔ)層具有優(yōu)先捕獲氣源的能力，因此，1 號(hào)巖樣為優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層。

2.2 優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層劃分標(biāo)準(zhǔn)研究

為了更好地表達(dá)儲(chǔ)層微觀特征，在表征巖石物理特征研究中引入了3 個(gè)參數(shù)［10-11］：標(biāo)準(zhǔn)化孔隙度(Φz(mì))；儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)(RQI)，表征儲(chǔ)層滲流能力，其值越大，儲(chǔ)層滲流能力越強(qiáng)；反映儲(chǔ)層物性和孔隙結(jié)構(gòu)特征的綜合參數(shù)(FZI)。計(jì)算公式為

在利用IBM SPSS 數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析時(shí)，結(jié)合Φ、K、最大進(jìn)汞飽和度、退汞效率參數(shù)，采用迭代分析和聚類分析方法［12］，聚類儲(chǔ)層為優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層、一般儲(chǔ)層和差儲(chǔ)層3 類［13］。

從靜態(tài)聚類效果可以看出(圖6)，Φ、K、Φz(mì)、RQI、進(jìn)汞飽和度及退汞飽和度越高，F(xiàn)ZI越低的樣品，越容易聚集到優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層單元；反之，則向差儲(chǔ)層單元聚集，聚類效果較好，由此，可劃分出本區(qū)盒8 段的儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)(表1)。分類儲(chǔ)層在滲流特征上具有一定的規(guī)律性：儲(chǔ)層物性越好，排驅(qū)壓力、中值壓力越低，中值半徑越大，最大進(jìn)汞飽和度較高(表2)。

表 1 米脂地區(qū)盒8 段儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Reservoir classification standard of He-8 Member in Mizhi area

表 2 不同類別儲(chǔ)層壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistical mercury intrusion data of different types of reservoirs

引入綜合評(píng)價(jià)參數(shù)：孔隙度×最大進(jìn)汞飽和度×退汞飽和度，可以看出，優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的值明顯較高(圖7)，有利于儲(chǔ)層捕獲氣源以及更高的采收率。

圖 6 儲(chǔ)層聚類效果圖(Ⅰ類為優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層，Ⅱ類為一般儲(chǔ)層，Ⅲ類為差儲(chǔ)層)Fig. 6 Reservoir clustering effect (Ⅰ: dominant reservoir, Ⅱ: fair dominant, Ⅲ: poor reservoir)

圖 7 孔隙度和綜合評(píng)價(jià)參數(shù)交匯圖Fig. 7 Crossplot of porosity and comprehensive evaluation parameter

2.3 優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層平面展布特征研究

根據(jù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)，利用分層結(jié)果和測(cè)井解釋結(jié)果，分層段計(jì)算、統(tǒng)計(jì)各口井的儲(chǔ)層類別，將劃分結(jié)果分別標(biāo)定在對(duì)應(yīng)層段的沉積微相圖上，以沉積微相圖為約束，結(jié)合鉆井油氣顯示情況和測(cè)井含氣解釋結(jié)果，描繪各層的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層分布(圖8)。

圖 8 米脂氣田米67 井區(qū)盒8 下2 儲(chǔ)層分類Fig. 8 Reservoir classification of second sublayer of lower He-8 Member in Well Block Mi 67 of Mizhi Gasfield

這種研究方法，既體現(xiàn)了沉積微相對(duì)儲(chǔ)層展布的控制作用，也表達(dá)清楚儲(chǔ)層物性特征，把優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層平面展布的位置描述得更準(zhǔn)確，有利于井位優(yōu)選與部署，有利于提高鉆井成功率。

3 鉆井有利區(qū)域評(píng)價(jià)和應(yīng)用效果

由于本區(qū)盒8 段單層厚度較薄，針對(duì)一個(gè)小層實(shí)施鉆探風(fēng)險(xiǎn)較大，即使發(fā)現(xiàn)氣層，開發(fā)效果也往往較差，因此，多層系鉆探是降低風(fēng)險(xiǎn)、提高開發(fā)效益的最好選擇。為此，將4 個(gè)小層的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層進(jìn)行疊合，利用疊合圖優(yōu)選各小層優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層重疊位置最多的區(qū)域進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合周邊鉆井的油氣顯示情況和試采情況，綜合論證優(yōu)選井位。綜合應(yīng)用氣藏工程評(píng)價(jià)、氣藏?cái)?shù)模研究及經(jīng)濟(jì)極限評(píng)價(jià)等方法，制定相適應(yīng)的開發(fā)對(duì)策：優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層為目標(biāo)優(yōu)選方向、合理井距600~800 m、采收率40%左右、單井極限累積產(chǎn)氣量805×104m3，單井極限控制儲(chǔ)量2 011×104m3，極限井網(wǎng)井距524 m、合理采氣速度2%以下。

經(jīng)綜合評(píng)價(jià)，在米67 井區(qū)、米7-24 井區(qū)、米64 井區(qū)、米149 井區(qū)、洲26-36 井區(qū)部署井位20口，已經(jīng)實(shí)施12 口，平均單井日產(chǎn)氣量達(dá)1.0×104m3以上，效果較好。

4 結(jié)論

(1)在一個(gè)工區(qū)范圍較大的區(qū)域研究沉積微相，先大層段研究，有利于掌控整體展布特征，后小層段研究，有利于精細(xì)描述砂體的主河道展布；實(shí)驗(yàn)證明，在相同氣源注入壓力背景下，優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層優(yōu)先捕獲氣源富集成藏；多參數(shù)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層，將儲(chǔ)層分為三類，在相控的基礎(chǔ)上描繪優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的展布，儲(chǔ)層評(píng)價(jià)效果較好；優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層多層疊合優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)。

(2)結(jié)合錄井、測(cè)井解釋、試采結(jié)果標(biāo)定井位，能夠有效降低風(fēng)險(xiǎn)、提高開發(fā)效益。根據(jù)有利區(qū)井位部署，結(jié)合氣藏?cái)?shù)模開展指標(biāo)預(yù)測(cè)，日產(chǎn)氣量可由目前的6.2×104m3升至28×104m3左右，15 年內(nèi)平均日產(chǎn)氣量20.9×104m3，對(duì)米脂氣田上產(chǎn)提供了重要的技術(shù)支撐。通過本輪精細(xì)研究，認(rèn)為本區(qū)盒8 段具備較好的評(píng)價(jià)、開發(fā)潛力。

(3)建議實(shí)施后，密切跟蹤分析，并充分利用米脂氣田地震資料，多角度、多手段開展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及含氣性預(yù)測(cè)，及時(shí)調(diào)整鉆井方案，力爭為鄂爾多斯盆地東部上產(chǎn)提供重要技術(shù)支撐。