十里加汗地區(qū)上古生界儲(chǔ)層 “四性”關(guān)系研究

劉澤，章成廣

唐軍，范姍姍 （油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 武漢430100）

十里加汗地區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市的杭錦旗、伊金霍洛旗和東勝區(qū)境內(nèi)。在大地構(gòu)造位置上處于鄂爾多斯盆地伊盟北部隆起，該區(qū)上古生界地層自上而下有二疊系石千峰組 （P3sq）、上石盒子組 （P3sh）、下石盒子組 （P2sh）、山西組 （P1sx），缺失石炭系太原組 （C2t）。P1sx為一套三角洲平原和沼澤環(huán)境的沉積。P3sh主要為一套沖積平原沉積，是該地區(qū)主要含氣層段。上古生界烴源巖主要是暗色泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤，儲(chǔ)集相帶為陸相沖積平原的河道沉積，其沉積物以中～厚層塊狀含礫中～粗砂巖，粗、中砂巖為主，局部夾薄透鏡體狀礫石層，構(gòu)成良好的天然氣儲(chǔ)集層［1］。

目前中高孔滲儲(chǔ)層勘探開發(fā)已到中后期，各大油田把目光投向了低孔低滲、頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣勘探與開發(fā)。十里加汗地區(qū)儲(chǔ)層屬于低孔、低滲、低產(chǎn)氣藏，對(duì)現(xiàn)有的低孔低滲砂巖進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)井定量解釋及儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算，目前還是難題。在低孔低滲儲(chǔ)集層測(cè)井解釋中，各個(gè)地區(qū)的測(cè)井評(píng)價(jià)方法特點(diǎn)不同且無(wú)規(guī)律性，對(duì)于一個(gè)地區(qū)適用的測(cè)井解釋評(píng)價(jià)方法不能適用于另一個(gè)地區(qū)。因此，有必要分析十里加汗地區(qū)P2sh、P1sx的孔隙度、滲透率及含油氣飽和度，利用含氣性描述資料和測(cè)試資料、試采數(shù)據(jù)，建立儲(chǔ)層測(cè)井識(shí)別油氣的解釋標(biāo)準(zhǔn)及解釋圖版，為該地區(qū)儲(chǔ)層氣水層識(shí)別提供依據(jù)。

1 儲(chǔ)層巖性、物性特征

1．1 巖性特征

1）下石盒子組3段 （P2sh3）為沖積平原河道及邊灘沉積。鑄體薄片鑒定表明，P2sh3儲(chǔ)集巖巖性以粗粒巖屑砂巖和中粒巖屑砂巖為主，砂礫巖也有發(fā)育，總體上，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)低。巖石碎屑物總量占88%～94%，砂巖碎屑成份中以石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為主 （一般在56%～64%），偶見(jiàn)少量的多晶石英和集晶石英。巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在35%左右，主要由千枚巖、泥板巖、變粉砂巖屑為主，變石英巖、變砂巖、中基性火山巖、硅質(zhì)巖屑少量組成。自生礦物主要成分自生綠泥石、自生高嶺石、方解石、自生石英，水云母等，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在10%。砂巖顆粒分選中等，磨圓度以次棱角狀為主，碎屑間顆粒支撐，點(diǎn)線接觸，膠結(jié)類型以孔隙式為主。

2）下石盒子組2段 （P2sh2）為沖積平原河道微相沉積，砂體十分發(fā)育。該組地層為中褐、灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與淺灰、淺灰綠色中、細(xì)砂巖呈略等厚互層。

3）下石盒子組1段 （P2sh1）同樣為沖積平原河道灘沉積，砂體也十分發(fā)育。P2sh1儲(chǔ)集巖巖性以礫巖、砂礫巖、含礫粗粒巖屑砂巖和粗粒巖屑砂巖為主，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高。巖石碎屑物總量占83%～88%，偶見(jiàn)長(zhǎng)石碎屑；砂巖碎屑成分中以石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為主 （一般在56%～75%），偶見(jiàn)少量的多晶石英和集晶石英。巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在18%～35%，主要由千枚巖、泥板巖、變微砂巖碎屑為主，少量變石英巖、硅質(zhì)巖云母、火山巖等組成巖屑。自生礦物主要成分為自生綠泥石、高嶺石、方解石、自生石英、伊利石，水云母等，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在10%～15%。砂巖顆粒分選中等～好，磨圓度以次棱角狀為主，碎屑間顆粒支撐，點(diǎn)線接觸，膠結(jié)類型以孔隙式為主。

4）P1sx為扇沖積平原河道微相沉積。儲(chǔ)層3層，儲(chǔ)層最大厚度5．5m，巖性以巖屑砂巖為主，平均孔隙度12．2%，平均滲透率1．17mD，是該區(qū)最好的儲(chǔ)集巖。薄片鑒定表明，錦21井山西組1段（P1sx1）儲(chǔ)集巖巖性以含礫粗～中粒巖屑砂巖為主，其次為細(xì)－中粒巖屑砂巖。巖石碎屑物總量占83%～88%，偶見(jiàn)長(zhǎng)石碎屑，砂巖碎屑成份中以石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為主，一般在56%～75%，偶見(jiàn)少量的多晶石英和集晶石英。巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在18%～35%，主要由千枚巖、泥板巖、變微砂巖碎屑為主，少量變石英巖、硅質(zhì)巖云母、火山巖等組成巖屑。自生礦物主要成份為自生綠泥石、高嶺石、方解石、自生石英、伊利石，水云母等，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在10%～15%。上古生界儲(chǔ)層砂巖以粗砂巖為主，含礫粗砂巖、砂礫巖次之。顆粒分選中等～好，顆粒磨圓度以次棱角為主。碎屑顆粒主要為點(diǎn)線接觸，膠結(jié)類型以孔隙式為主，膠結(jié)物成分主要為硅質(zhì)膠結(jié)物，以顆粒支撐為主。

1．2 物性特征

1．2．1 孔滲特征

1）P2sh3統(tǒng)計(jì)35塊樣品?？紫抖绕骄?．77%，孔隙度主要分布在4%～8%，占樣品總數(shù)的57．1%；滲透率平均0．93mD，主要分布在0．4～1mD之間；密度分布2．3～2．6g／cm3，其密度值主要位于2．5～2．6g／cm3。

2）P2sh2統(tǒng)計(jì)62塊樣品?？紫抖绕骄禐?．04%；滲透率平均0．89mD，大于0．6mD的有19塊，占29%；密度主要集中在2．4～2．6g／cm3，占總數(shù)的82．8%。

3）P2sh1統(tǒng)計(jì)404塊樣品?？紫抖绕骄禐?0．86%，大于8%樣品共計(jì)245塊，占60．6%；滲透率平均1．37mD，大于0．6mD占35．1%；密度主要集中在2．4～2．6g／cm3。

4）P1sx統(tǒng)計(jì)326塊樣品。孔隙度平均值為8．32%；滲透率平均1．78mD，大于0．6mD的有183塊，占50．1%；密度主要集中在2．3～2．6g／cm3，占總數(shù)的83%。

1．2．2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

十里加汗地區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層低孔低滲儲(chǔ)層地質(zhì)成因很多，十里加汗地區(qū)上古生界儲(chǔ)層低孔低滲的原因主要包括沉積相以及成巖作用。沉積相是控制儲(chǔ)集性質(zhì)最重要的地質(zhì)因素［2］。杭錦旗地區(qū)儲(chǔ)層沉積相是以近物源的辮狀河、沖積扇沉積為主的近物源沉積，由于搬運(yùn)距離短，顆粒磨圓及分選性較差，沉積物成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較差，造成砂礫巖儲(chǔ)層物性差。壓實(shí)作用、膠結(jié)作用使原生孔隙大量減少，滲透率降低。十里加汗地區(qū)上古生界儲(chǔ)層埋藏深度較深，壓實(shí)強(qiáng)度中等到強(qiáng)。砂礫巖體由于分選差，塑性雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，壓實(shí)作用表現(xiàn)強(qiáng) （圖1），造成孔隙度、滲透率損失大。

圖1 壓實(shí)作用對(duì)巖石組分的影響

工區(qū)上古生界儲(chǔ)層同時(shí)還經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而復(fù)雜的成巖后生作用改造，儲(chǔ)集巖中的原生孔隙大部分遭受破壞，僅殘存殘余粒間孔、自生溶孔以及高嶺石晶間孔，這也是造成上古生界砂巖儲(chǔ)層低孔、低滲的主要因素。膠結(jié)物充填在孔隙之間，也大大降低了孔隙的連通性，使得儲(chǔ)層滲透性變差。結(jié)合巖石鑄體薄片觀察，工區(qū)內(nèi)孔隙中普遍被高嶺石充填 （圖2（a）），伊利石、綠泥石少量發(fā)育 （圖2（b）、圖3）。膠結(jié)物類型有硅質(zhì)、方解石 （圖4）。

圖2 黏土礦物對(duì)孔隙的影響

圖3 錦9井高嶺石、伊利石充填粒間孔掃描電鏡圖

圖4 錦9井粒間充填的方解石膠結(jié)物

總體上看，十里加汗地區(qū)P2sh1和P1sx的物性要好于P2sh2、P2sh3。從巖性數(shù)據(jù)看十里加汗地區(qū)上古生界屬于低孔低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層普遍結(jié)構(gòu)致密，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

2 巖性、物性、含氣性和電性關(guān)系

2．1 巖性與物性關(guān)系

巖石的物性和巖石的成分、成熟度、孔隙結(jié)構(gòu)類型等有密切的聯(lián)系。不同巖性的物性差異較大，圖5為十里加汗地區(qū)孔隙度、滲透率和巖性的關(guān)系，由圖5可以看出，在十里加汗地區(qū)巖性主要是以巖屑砂巖和石英砂巖為主，含有少量的礫巖。從總的來(lái)看，十里加汗地區(qū)石英砂巖的孔隙度和滲透率比巖屑砂巖要好，礫巖的含量少，但其滲透率較好，隨著巖石顆粒粒徑增大，分選越好其物性也越好。

2．2 含氣性與電性關(guān)系

電性特征是儲(chǔ)層巖性、物性和含氣性的綜合反映［3］。十里加汗地區(qū)的主力產(chǎn)氣層P2sh1和P1sx主要巖石類型為巖屑砂巖，在測(cè)井曲線上自然伽馬呈現(xiàn)出箱形或鐘形的低值；自然電位出現(xiàn)負(fù)異常；電阻率分布在17～94Ω·m，特征峰值30Ω·m。一般氣層電阻率大于49Ω·m，水層電阻率小于28Ω·m。氣水同層電阻率介于氣層和水層之間。

2．3 物性與含氣性關(guān)系

根據(jù)杭錦旗十里加汗地區(qū)的測(cè)試層位的試氣結(jié)論，結(jié)合對(duì)應(yīng)層位的物性資料得出：氣層的孔隙度和滲透率最好，其次是水層，氣水同層和含氣水層的物性差別不明顯，干層的孔滲最差。

圖5 十里加汗地區(qū)巖性和物性關(guān)系圖

2．4 物性、含氣性與電性關(guān)系

根據(jù)測(cè)試、取心和測(cè)井資料的分析和處理得出，隨著儲(chǔ)層孔隙度的增大，儲(chǔ)層的含氣性變好，一般有效儲(chǔ)層的孔隙度下限值為6%，氣層和水層的電阻率曲線差別比較顯著，氣層電阻率一般大于49Ω·m；儲(chǔ)層的滲透率一般大于0．3mD；滲透率越大，含氣儲(chǔ)層的流動(dòng)性越好；隨著儲(chǔ)層物性的變好，其含氣性也增加。

3 儲(chǔ)層解釋標(biāo)準(zhǔn)和圖版

十里加汗地區(qū)上古生界儲(chǔ)層巖屑砂巖、石英砂巖、礫巖在縱向上巖性、物性非均質(zhì)性比較嚴(yán)重，表現(xiàn)出的氣水變化也較復(fù)雜，給測(cè)井氣水識(shí)別，特別是含氣水層、氣水同層的識(shí)別帶來(lái)很大的困難。筆者主要根據(jù)以前的研究結(jié)果以及測(cè)試、巖性分析和測(cè)井資料來(lái)確定測(cè)井解釋標(biāo)準(zhǔn)和解釋圖版。

3．1 物性、電性的下限值

對(duì)測(cè)試資料和測(cè)井資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)測(cè)試資料在電阻率與孔隙度交會(huì)圖、滲透率與孔隙度交會(huì)圖上能很好地識(shí)別氣水層。

圖6是測(cè)試資料在電阻率與孔隙度交會(huì)圖上的分布，從圖6中可以看出，氣層、水層、干層能夠很好地區(qū)分開來(lái)：一般氣層電阻率要大于49Ω·m，孔隙度大于6%，水層電阻率小于28Ω·m，孔隙度大于10%；干層的電阻率一般要大于40Ω·m，孔隙度小于6%；含氣水層、氣水同層電阻率在28～49Ω·m之間。

測(cè)試資料在滲透率與孔隙度交會(huì)圖上的分布 （圖7），可以看出，干層與其他儲(chǔ)層能夠很好地區(qū)分開，但氣層、含水氣層、氣水同層和水層的區(qū)分相對(duì)困難。干層孔隙度小于6%，滲透率小于0．3mD；氣層的滲透率分布范圍較廣，水層的孔隙度、滲透率比較集中。一般氣層孔隙度大于6%，滲透率大于0．3mD。

圖6 測(cè)試資料在電阻率與孔隙度交會(huì)圖上的分布

圖7 測(cè)試資料在滲透率與孔隙度交會(huì)圖上的分布

3．2 油氣層測(cè)井解釋標(biāo)準(zhǔn)和解釋圖版的確定

根據(jù)試驗(yàn)確定的巖電參數(shù)，利用阿爾奇公式和測(cè)試資料、測(cè)井解釋資料可以確定測(cè)井油氣層評(píng)價(jià)圖版［4］。

圖8為杭錦旗十里加汗地區(qū)上古生界的測(cè)井解釋圖版。氣層、水層、干層基本上能夠區(qū)分開：干層電阻率大于45Ω·m，孔隙度小于5．3%；當(dāng)孔隙度大于10% 時(shí)，氣層電阻率一般要大于49Ω·m；含氣水層和氣水同層的電阻率區(qū)別不明顯。綜合上述分析的結(jié)果，該區(qū)油氣層測(cè)井解釋的標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 十里加汗地區(qū)上古生界測(cè)井解釋標(biāo)準(zhǔn)

圖8 十里加汗地區(qū)測(cè)井解釋圖版

4 結(jié)論

1）十里加汗地區(qū)P2sh1和P1sx砂巖儲(chǔ)層物性相對(duì)較好于P2sh2和P2sh3。儲(chǔ)層巖性主要為巖屑砂巖和石英砂巖。該地區(qū)的孔隙度和滲透率很小，屬于低孔低滲低產(chǎn)氣層。巖屑砂巖的孔滲值分布較廣，石英砂巖孔滲相對(duì)較好。儲(chǔ)層的物性受巖屑、膠結(jié)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較大。

2）該地區(qū)儲(chǔ)層的氣水層識(shí)別在測(cè)井響應(yīng)上有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，氣層對(duì)應(yīng)的孔滲較好，電阻率也處于相對(duì)的高值。但氣水同層和含氣水層在測(cè)井響應(yīng)上的區(qū)別不是很明顯。

3）十里加汗地區(qū)的辮狀河流相沉積體系控制著巖性，巖性的顆粒大小，分選的好壞，以及膠結(jié)物的多少又控制著儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率，而物性的好壞又影響了含油氣性。電性則是巖性、物性、含油氣性的綜合反映。儲(chǔ)層的巖性、物性、含氣性及電性是相互聯(lián)系但又相互制約的，通過(guò)對(duì)杭錦旗十里加汗地區(qū)的四性關(guān)系的研究，確定了該區(qū)有效儲(chǔ)層的下限值和儲(chǔ)層氣水層解釋標(biāo)準(zhǔn)，為該區(qū)參數(shù)模型建立和油氣層識(shí)別提供了依據(jù)。

［1］王明健，何登發(fā) ．鄂爾多斯盆地伊盟隆起上古生界天然氣成藏條件 ［J］．石油勘探與開發(fā)，2011，38（1）：30～39．

［2］裘亦楠，薛叔浩 ．油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù) ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1997．

［3］劉延梅 ．中深層天然氣儲(chǔ)層 “四性”關(guān)系研究及解釋標(biāo)準(zhǔn)建立 ［D］．東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)，2007．

［4］王全，章成廣 ．塔中4油田CⅢ油組含礫砂巖段儲(chǔ)層四性關(guān)系研究 ［J］．石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2009，31（5）：86～89．