蘇里格氣田東二區(qū)致密砂巖儲層裂縫與含氣性的關系

李義軍李進步楊仁超王言龍樊愛萍

1.成都理工大學能源學院 2.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心 3.山東科技大學地質(zhì)學院

蘇里格氣田東二區(qū)致密砂巖儲層裂縫與含氣性的關系

李義軍1，2李進步2楊仁超3王言龍3樊愛萍3

1.成都理工大學能源學院 2.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心 3.山東科技大學地質(zhì)學院

李義軍等.蘇里格氣田東二區(qū)致密砂巖儲層裂縫與含氣性的關系.天然氣工業(yè)，2012，32（6）：28-30.

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田東區(qū)砂巖儲層巖性致密，已成為制約天然氣規(guī)模開發(fā)的主要因素。為此，在巖心觀察的基礎上，采用薄片鑒定、掃描電鏡、鑄體、壓汞等分析方法，對該氣田東二區(qū)下二疊統(tǒng)山西組山1段和下石盒子組盒8段的儲層進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)北部砂巖儲層中裂縫（裂縫類型主要為構(gòu)造裂縫和成巖裂縫）較發(fā)育，對儲層物性有明顯的改善作用，而南部則未見到構(gòu)造裂縫；構(gòu)造裂縫與溶蝕裂縫均沿構(gòu)造帶邊界分布，是致密儲層滲透率提高的重要因素；裂縫發(fā)育層段，砂巖含氣性明顯變好。因此，把握裂縫的分布規(guī)律對于儲層預測、尋找高產(chǎn)氣藏、搞好天然氣開發(fā)設計與施工等具有重要意義。

鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 東二區(qū) 早二疊世 致密砂巖 儲集層 裂縫（巖石） 天然氣 含氣性

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田是我國目前已發(fā)現(xiàn)的最大的天然氣氣田。上古生界氣藏的砂巖儲層（下二疊統(tǒng)山西組山1段和下石盒組盒8段）巖性致密，非均質(zhì)性強，壓實作用、膠結(jié)作用、交代作用、骨架顆粒的溶蝕作用，是形成低孔、低滲儲層的主要原因［1－4］，這嚴重制約了該區(qū)天然氣的規(guī)模開發(fā)。因此，如何準確預測高滲儲層的分布，是蘇里格氣田東二區(qū)天然氣開發(fā)所面臨的問題［5］。

1 裂縫特征及類型

根據(jù)巖心觀察、鑄體薄片、掃描電鏡等觀察分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)發(fā)育高角度構(gòu)造裂縫以及水平層理縫、粒內(nèi)縫和粒緣縫等成巖裂縫。裂縫的發(fā)育在研究區(qū)北部較普遍，鉆井巖心中宏觀構(gòu)造縫較常見，多為高角度裂縫（圖1），巖心中裂縫長度一般0.5～2 m，最長可達8 m，裂縫寬度2～3 mm。巖心觀察表明構(gòu)造裂縫特征明顯，易于與人工破裂面進行區(qū)別。即：構(gòu)造裂縫的破裂面平整，致密砂巖中的構(gòu)造裂縫較光滑，人工破裂面均呈參差狀，巖心表面常殘留有受力破碎而成的白色粉末痕跡；天然的構(gòu)造裂縫平面顏色黯淡，常有礦物膠結(jié)或充填，而人工破裂面新鮮干凈；天然構(gòu)造裂縫常常平行密集分布，從而將巖心切割為薄板狀。研究區(qū)構(gòu)造裂縫多為開啟性裂縫，少數(shù)見方解石半充填。

圖1 蘇里格氣田東二區(qū)砂巖裂縫宏觀特征圖

鑄體薄片、掃描電鏡中常見成巖裂縫，以溶蝕縫最常見（圖2），收縮縫和貼?？p最少。研究區(qū)約30%的砂巖粒間孔具有溶蝕現(xiàn)象，在鏡下所見微孔隙直徑主要范圍在介于5～50μm，延伸范圍常超出視域，溶蝕

裂縫形態(tài)多呈不規(guī)則彎曲狀，微裂縫可見分岔，溶蝕裂縫常溝通孔隙，改善儲層孔隙結(jié)構(gòu)。

圖2 蘇里格氣田東二區(qū)砂巖裂縫微觀特征圖

2 裂縫分布規(guī)律及控制因素

平面上，裂縫的分布與構(gòu)造帶相關，鉆井巖心中的宏觀裂縫的分布主要集中于研究區(qū)北部，且靠近伊盟隆起帶與伊陜斜坡帶的邊界分布，研究區(qū)南部則未見到構(gòu)造裂縫。巖心中，尤其以Z59、Z65井高角度構(gòu)造裂縫最為發(fā)育，單一裂縫延伸可大于8 m，常呈柵狀平行排列，將巖心切割為薄板狀，其原因可能與斷層帶附近應力集中釋放從而有利于裂縫的形成有關。巖心分析及統(tǒng)計結(jié)果表明，砂巖中溶蝕裂縫較發(fā)育的井，如Z52井、Z12井、T25井等，也主要沿伊盟隆起與伊陜斜坡構(gòu)造帶的邊界分布，預示著溶蝕裂縫的發(fā)育同樣受斷層帶、構(gòu)造裂縫的控制。斷層、構(gòu)造裂縫等可加速地下流體的活動，促進臨近構(gòu)造帶滲透性較好的砂巖中流體的交換，從而有利于溶蝕孔隙和溶蝕裂縫的發(fā)育。

根據(jù)巖心和測井資料分析表明，蘇里格氣田東二區(qū)低滲透砂巖主要發(fā)育兩組近正交的NE—NW向裂縫，但具體到某一區(qū)域或?qū)佣蝺H有一組裂縫較發(fā)育。造成這種現(xiàn)象的原因是低滲透砂巖儲層裂縫的形成除了與古構(gòu)造應力場有關外，還受儲層巖性、巖層厚度和巖層非均質(zhì)性等儲層內(nèi)部因素的影響［6］。根據(jù)裂縫的相互切割關系以及裂縫充填物的包裹體分析，該區(qū)構(gòu)造裂縫主要在燕山期和喜馬拉雅期形成［7］，燕山期和喜馬拉雅期古構(gòu)造應力場控制了構(gòu)造裂縫的組系、產(chǎn)狀及其力學性質(zhì)，而儲層內(nèi)部因素影響不同組系裂縫的發(fā)育程度。裂縫形成以后，裂縫的保存狀態(tài)及其滲流作用受現(xiàn)今應力場的影響。燕山期在NWW—SEE向水平擠壓應力作用下，可以形成近東西向和北西向兩組剪切裂縫，但巖層強烈非均質(zhì)性抑制了近東西向裂縫的發(fā)育程度，而使北西向裂縫發(fā)育。喜馬拉雅期在NNE—SSW向水平擠壓應力作用下，理論上可以形成近南北向和北東向兩組剪切裂縫，但巖層強烈非均質(zhì)性抑制了近南北向裂縫的發(fā)育程度，而使北東向裂縫發(fā)育。因此，蘇里格地區(qū)主要發(fā)育有北東向（優(yōu)選方位為50°～60°）和北西向（優(yōu)選方位為320°～330°）兩組裂縫，而近東西向和近南北向裂縫發(fā)育程度較差。

3 裂縫對儲層物性及含氣性的影響

裂縫所形成的孔隙度占巖石體積的1%～2%，雖然構(gòu)成的儲集空間很小，對孔隙度的影響不大，但由于裂縫的存在，連通了孤立狀存在的孔隙，形成了砂巖的滲濾通道，提高了巖石的滲透率，對儲層的物性有明顯的改善作用。一般無裂縫發(fā)育的樣品，其孔隙度與滲透率呈現(xiàn)較好的線性正相關關系；而裂縫發(fā)育的樣品，其孔隙度并不一定很高，但滲透率明顯高于無裂縫樣品，滲透率值的分布脫離正?？诐B線性關系（圖3）。裂縫的規(guī)模越大，其滲透率增加的幅度越大。在低滲透儲層中，裂縫是油氣運移和流體滲流的主要通道，可以提高儲層的滲透性，裂縫的存在可使儲層滲透率比基質(zhì)滲透率增高1～2個數(shù)量級，并使其水平滲透率各向異性在50∶1以上［5］。

圖3 蘇里格氣田東二區(qū)山1段、盒8段致密儲層孔滲關系圖

低滲透砂巖油氣藏滲流起主導作用的為宏觀裂縫系統(tǒng)，而微觀裂縫主要是改善儲層的滲透性能。裂縫是低滲透砂巖儲層的主要滲流通道，控制了油氣藏的滲流系統(tǒng)［6］。研究區(qū)占主導地位的是構(gòu)造裂縫，裂縫是極好的運移通道，是溝通孔洞、形成優(yōu)質(zhì)儲層的重要因素，對天然氣聚集成藏的重要影響。在裂縫較為發(fā)育的地區(qū)或?qū)佣危绕涫菍Φ涂?、低滲的砂巖儲層而言，裂縫發(fā)育的層段，砂巖含氣性明顯好于一般的砂巖儲層，氣層、含氣層基本對應于裂縫發(fā)育井段（圖4）。表明裂縫對儲層物性具有明顯的改善作用，是形成高產(chǎn)氣藏的重要條件。

圖4 Z59井致密儲層裂縫與含氣性關系圖

4 討論

含裂縫的砂巖儲層對壓力的敏感性十分明顯，從而影響低滲透砂巖油氣藏的開發(fā)，因此裂縫的發(fā)育狀況對壓裂改造設計有重要的指導作用［8］。隨著油氣藏開發(fā)，地層壓力下降，不同方向裂縫的滲流作用會發(fā)生改變。明確不同方向裂縫滲透率的動態(tài)變化規(guī)律是低滲透砂巖油氣藏開發(fā)中后期井網(wǎng)調(diào)整的重要地質(zhì)依據(jù)。針對低孔、低滲致密砂巖儲層，增產(chǎn)改造是提高氣井產(chǎn)能的必要手段，合適的改造工藝至關重要［9－11］?？紤]裂縫對儲層的改造作用，確定合適的改造工藝，以提高氣井的產(chǎn)能。裂縫的發(fā)育可能會對蓋層產(chǎn)生影響，確定裂縫的發(fā)育與蓋層破壞之間的關系，明確裂縫的發(fā)育對蓋層的影響，對于天然氣成藏分析至關重要。巖心觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)構(gòu)造裂縫多在砂巖層段發(fā)育，很少切穿泥巖，可能與泥巖的力學性質(zhì)有關。表明研究區(qū)裂縫的發(fā)育對天然氣的影響，主要是溝通儲層，增加儲層滲透率，對泥質(zhì)蓋層的影響不大，為天然氣成藏的有利因素之一。因此，把握裂縫的分布規(guī)律，明確裂縫發(fā)育的控制因素，對于在低滲透砂巖中尋找油氣高產(chǎn)區(qū)、對于蘇里格氣田東二區(qū)天然氣生產(chǎn)設計和施工均具有重要意義。

［1］何自新，付金華，席勝利，等.蘇里格大氣田成藏地質(zhì)特征［J］.石油學報，2003，24（2）：6-12.

［2］楊華，魏新善.鄂爾多斯盆地蘇里格地區(qū)天然氣勘探新進展［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（12）：6-11.

［3］任來義，楊超，劉寶平，等.鄂爾多斯東部上古生界物源及山西組構(gòu)造背景［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2011，33（5）：49-53.

［4］侯明才，竇偉坦，陳洪德，等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田北部盒8、山1段成巖作用及有利儲層分布［J］.礦物巖石，2009，29（4）：66-74.

［5］黨犇，趙虹，付金華，等.鄂爾多斯盆地沉積蓋層構(gòu)造裂縫特征研究［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（7）：14-16.

［6］曾連波，高春宇，漆家福，等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)特低滲透砂巖儲層裂縫分布規(guī)律及其滲流作用［J］.中國科學：D輯 地球科學，2008，38（增刊1）：41-47.

［7］曾連波，趙繼勇，朱勝舉，等.巖層非均質(zhì)性對裂縫發(fā)育的影響研究［J］.自然科學進展，2008，18（2）：216-220.

［8］李勇明.郭建春，岳迎春，等.深層裂縫性復雜巖性氣藏壓裂技術研究［J］.鉆采工藝，2010，33（1）：43-46.

［9］李義軍，王軍杰，樊愛萍，等.蘇里格氣田東區(qū)氣井產(chǎn)能主控因素分析［J］.山東科技大學學報，2010，29（2）：14-19.

［10］楊華，劉新社，孟培龍.蘇里格地區(qū)天然氣勘探新進展［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（2）：1-8.

［11］張明祿，吳正，樊友宏，等.鄂爾多斯盆地低滲透氣藏開發(fā)技術及開發(fā)前景［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（7）：1-4.

（修改回稿日期 2012-04-10 編輯 韓曉渝）

10.3787／j.issn.1000-0976.2012.06.006

山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點實驗室開放基金“陸相盆地沉積充填序列與儲層發(fā)育控因研究”（編號：DMSM200803）。

李義軍，1975年生，高級工程師，在職博士研究生；現(xiàn)從事天然氣地質(zhì)學研究工作。地址：（710018）陜西省西安市長慶興隆園小區(qū)蘇里格氣田研究中心。電話：（029）86978142。E-mail：liyij＿cq＠petrochina.com.cn