大牛地氣田下石盒子組巖相-測井相與砂體儲集關(guān)系及其平面分布的油氣意義

常興浩, 田景春, 李 良, 張 翔, 李 蓉, 古 娜, 楊忠亮

(1.中國石化 華北石油工程有限公司,鄭州 450006; 2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059; 3.中國石化 華北分公司，鄭州 450006)

大牛地氣田下石盒子組巖相-測井相與砂體儲集關(guān)系及其平面分布的油氣意義

常興浩1, 田景春2, 李 良3, 張 翔2, 李 蓉2, 古 娜2, 楊忠亮2

(1.中國石化 華北石油工程有限公司,鄭州 450006; 2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059; 3.中國石化 華北分公司，鄭州 450006)

以鄂爾多斯盆地大牛地氣田上古生界下石盒子組為研究對象，利用鉆井巖心、測井、物性和產(chǎn)能等資料，研究不同巖相-測井相與儲集砂體物性及產(chǎn)能的關(guān)系，結(jié)果表明：(含礫)粗粒砂巖相(箱形)儲集砂體物性最好，產(chǎn)能最高；其次為粗粒砂巖相-中粒砂巖相(伽馬測井曲線為鐘形或齒狀箱形)儲集砂體物性較好，產(chǎn)能中等；細(xì)粒砂巖相(漏斗形)儲集砂體物性差，產(chǎn)能低。在對研究區(qū)內(nèi)700余口單井優(yōu)勢巖相-測井相統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，以沉積微相和砂體平面分布特征為基礎(chǔ)，以盒3-1小層為例編制巖相-測井相平面分布圖，精細(xì)刻畫盒3-1小層優(yōu)勢巖相-測井相的平面分布特征；結(jié)合巖相-測井相與儲集砂體物性和產(chǎn)能的相關(guān)性，得到了盒3-1小層儲集砂體在平面上不同位置物性、含氣性的差異，為巖性圈閉的評價(jià)提供預(yù)測依據(jù)。

大牛地氣田；下石盒子組；巖相-測井相；物性；產(chǎn)能

位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部東段(圖1)的大牛地氣田，面積約2 000 km2。該氣田自20世紀(jì)70年代末開始勘探，于1999年大探1井在上古生界鉆獲工業(yè)氣流后，正式揭開了上古生界天然氣勘探、開發(fā)的序幕[1,2]。針對該氣田1998年提出大型巖性圈閉地質(zhì)概念以來，至今統(tǒng)一認(rèn)為大牛地氣田是一個(gè)大型致密低滲透的大型砂巖巖性氣藏[3-6]。

圖1 大牛地氣田區(qū)域位置圖

大牛地氣田主要含氣層位為上古生界下石盒子組，主要為一套陸源碎屑巖沉積，包括塊狀含礫粗-中砂巖、細(xì)砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和少量碳質(zhì)泥巖。依據(jù)中國石化華北分公司地層劃分方案，區(qū)內(nèi)下石盒子組自下而上可進(jìn)一步劃分為3段，依次為盒1段、盒2段和盒3段。根據(jù)旋回性和巖性組合，盒1段可進(jìn)一步劃分為4個(gè)小層，盒2段劃分為2個(gè)小層，盒3段劃分為3個(gè)小層。

隨著大牛地氣田勘探、開發(fā)的不斷深入，不同學(xué)者采用不同的研究方法，從不同角度對巖性氣藏進(jìn)行了預(yù)測和評價(jià)研究[7-12]。如張俊成等(2010)將沉積微相與產(chǎn)能建立相關(guān)性，預(yù)測有利儲層的分布[7]。劉偉新等(2008)對儲層砂巖成巖作用、孔滲結(jié)構(gòu)、微裂縫及其與產(chǎn)能相關(guān)性進(jìn)行研究，進(jìn)而分析儲層發(fā)育的主控因素[8]。羅東明(2009)提出岸線控制氣源、儲層及其對氣藏的控制作用[9]。陳召佑等(2009)和郭振華(2007)利用儲層測井參數(shù)精細(xì)解釋，對氣層產(chǎn)能進(jìn)行了定性和定量評價(jià)[10,11]。本文在對上述成果認(rèn)識的基礎(chǔ)上，以巖心、測井、錄井、儲層物性和測試成果為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的大牛地氣田下石盒子組發(fā)育巖相-測井相類型劃分成果，深入分析巖相-測井相與物性及產(chǎn)能的相關(guān)性；通過對研究區(qū)內(nèi)700余口單井優(yōu)勢巖相-測井相統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上，以沉積微相和砂體平面分布特征為基礎(chǔ)，以盒3-1小層為例編制巖相-測井相平面分布圖，精細(xì)刻畫不同小層優(yōu)勢巖相-測井相的平面分布特征，結(jié)合上述巖相-測井相與儲集砂體物性和產(chǎn)能相關(guān)性研究成果，來反映該小層儲集砂體在平面上不同位置物性、含氣性的差異。這為巖性圈閉的評價(jià)提供了預(yù)測依據(jù)，為該氣田進(jìn)一步開發(fā)井的部署提供最直接的地質(zhì)依據(jù)。

1 巖相-測井相與儲集砂體物性的相關(guān)性分析

通過對研究區(qū)大量取心井巖心觀察，在大牛地氣田下石盒子組中識別出的巖相類型主要包括：塊狀層理礫巖相、塊狀層理含礫粗砂巖相、槽狀交錯層理砂巖相、板狀交錯層理砂巖相、板狀交錯層理砂巖相、塊狀層理砂巖相、平行層理砂巖相等7種巖相類型。

在巖相類型劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同巖相與之對應(yīng)的自然伽馬曲線形態(tài)特征，可將研究區(qū)具有一定儲集性能的儲集砂體劃分為5類不同的巖相-測井相類型(表1)：①(含礫)粗粒砂巖相——(伽馬測井曲線)箱形儲集砂體；②(含礫)粗粒砂巖相——鐘形儲集砂體；③中-細(xì)粒砂巖相——鋸齒狀箱形儲集砂體；④中-細(xì)粒砂巖相——鐘形儲集砂體；⑤細(xì)粒砂巖相——漏斗形儲集砂體。

表1 大牛地氣田下石盒子組巖相-測井類型及其對應(yīng)的沉積微相類型特征

在上述巖相-測井相類型劃分的基礎(chǔ)上，通過對大牛地氣田盒3段小層巖相-測井相與之對應(yīng)的砂體物性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，來闡明巖相-測井相與儲集砂體物性的相關(guān)性(表2、圖2、圖3)，結(jié)果表明：(1)(含礫)粗粒砂巖相——箱形儲集砂體，平均孔隙度為8.7%，滲透率為0.58×10-3μm2。(2)中-細(xì)粒砂巖相——齒狀箱形儲集砂體，平均孔隙度為8.0%，滲透率為0.42×10-3μm2。(3)中-細(xì)粒砂巖相——鐘形儲集砂體，平均孔隙度為7.5%，滲透率為0.41×10-3μm2。(4)細(xì)粒砂巖相——漏斗形儲集砂體，平均孔隙度為6.2%，滲透率為0.35×10-3μm2。

由上可以看出，伽馬曲線為箱形的(含礫)粗粒砂巖相儲層物性最好，齒狀箱形中-細(xì)粒砂巖相和鐘形中-細(xì)粒砂巖相次之，漏斗形砂巖相最差。

導(dǎo)致上述不同巖相-測井相儲集砂體物性參數(shù)不同的原因與成因有關(guān)。

a.(含礫)粗粒砂巖相——箱形儲集砂體是多期主河道疊置沉積，組成砂體的碎屑顆粒粗、厚度大，因此，其儲集性好。如DK13井盒2段箱形含礫粗砂巖相，為辮狀河心灘沉積，水動力條件強(qiáng)，沉積物粒度粗，泥質(zhì)含量小，儲層物性好(圖3)。

b.中-細(xì)粒砂巖相——齒狀箱形儲集砂體為河道側(cè)翼沉積，組成砂體的碎屑顆粒細(xì)、厚度小，因此，其儲集性較差。

表2 大牛地盒3段(含)氣儲集砂體測井相與測井參數(shù)及物性關(guān)系統(tǒng)計(jì)表[13]

圖2 大開13井盒2段含礫粗砂巖相(箱形-齒化箱形)儲集砂體與產(chǎn)能關(guān)系

圖3 大開3井盒3段粗砂巖-細(xì)砂巖相(鐘形)儲集砂體與產(chǎn)能關(guān)系

圖4 大牛地氣田盒3-1小層巖相-測井相平面分布及對比圖

c.中-細(xì)粒砂巖相——鐘形儲集砂體為曲流河邊灘的沉積，從下向上物性由好逐漸變差。如DK3井盒3段河道底部的河床滯留沉積為光滑箱形，其孔隙度和滲透率均最高；往上隨著水動力條件減弱，過渡為鐘形。代表了河道側(cè)向遷移邊灘的沉積特征，水動力條件減弱，其孔隙度和滲透率均低于光滑箱形滯留沉積(圖4)。

d.細(xì)粒砂巖相——漏斗形儲集砂體，為決口扇沉積，組成砂體的碎屑顆粒細(xì)、砂體厚度薄，其儲集性最差。

2 巖相-測井相與產(chǎn)能的相關(guān)性分析

在上述巖相-測井相類型與儲集砂體物性關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，通過對大牛地氣田盒2段和盒3段砂巖巖相-測井相與氣層的無阻流量相關(guān)性分析(表3)，建立巖相-測井相與儲集砂體產(chǎn)能的相關(guān)性，結(jié)果表明：(1)(含礫)粗粒砂巖相——箱形儲集砂體產(chǎn)能最高，平均為11.7×104m3/d；(2)中-細(xì)粒砂巖相——齒狀箱形儲集砂體產(chǎn)能較高，平均為5.82×104m3/d；(3)中-細(xì)粒砂巖相——鐘形儲集砂體產(chǎn)能中等，平均為2.13×104m3/d；(4)細(xì)粒砂巖相——漏斗形儲集砂體產(chǎn)能最低，平均為1.99×104m3/d。

表3 大牛地氣田盒3、盒2段產(chǎn)能(無阻流量)與不同巖相-測井相儲集砂體關(guān)系[13]

通過單井巖相-測井相劃分與其對應(yīng)的產(chǎn)能測試分析，表明高產(chǎn)儲集砂體的分布與巖相-測井相類型有著密切的關(guān)系。高產(chǎn)層位的儲集砂體(無阻流量>10×104m3/d)如D1-1-22和D1-1-117砂礫巖相——光滑箱形的儲集砂體，為辮狀河道心灘沉積，產(chǎn)能分別為19.7×104m3/d、11.96×104m3/d。而具有中高產(chǎn)能的儲集砂體(無阻流量<10×104m3/d)的層位，如D1-4-46井粗粒砂巖相——鐘形儲集砂體產(chǎn)能為3.9×104m3/d，其主要為河道側(cè)翼甚至溢岸沉積。

由此可見，巖相-測井相類型的空間展布與儲集砂體的產(chǎn)能關(guān)系密切，因此，可以根據(jù)優(yōu)勢巖相-測井相的平面分布進(jìn)行含氣砂體的平面分布預(yù)測。

3 巖相-測井相平面分布的油氣地質(zhì)意義

在上述研究成果基礎(chǔ)上，以沉積微相及砂體平面分布特征為依據(jù)，通過對大牛地氣田700余口鉆井下石盒子組不同小層巖相-測井相統(tǒng)計(jì)分析，以盒3-1小層為例編制巖相-測井相平面分布圖(圖4)?？梢钥闯?，巖相-測井相的分布規(guī)律十分明顯：在研究區(qū)的西南部是盒3-1小層主體河道的發(fā)育區(qū)域，伽馬測井曲線為箱形的(含礫)粗粒砂巖相在該區(qū)域最為發(fā)育，這也說明了主體河道發(fā)育區(qū)河道分布穩(wěn)定。在研究區(qū)的中北部，盒3-1小層沉積期，由于河道不穩(wěn)定，河道頻繁改道，導(dǎo)致該區(qū)形成厚度小而分散的砂體，優(yōu)勢巖相-測井相的分布規(guī)律不明顯。

巖相-測井相與儲集砂體的關(guān)系具體表現(xiàn)為：(含礫)粗粒砂巖相——箱形儲集砂體厚度大，是水動力較強(qiáng)的河道滯留和心灘沉積的產(chǎn)物，該區(qū)域產(chǎn)能最高，為最有利的勘探區(qū)。如D1-4-32井位于河道中心，為心灘沉積的箱形含礫粗砂巖相，其產(chǎn)能為0.134×106m3/d。(含礫)粗粒砂巖相——鐘形儲集砂體主要發(fā)育在河道側(cè)體部位，厚度較大，為邊灘沉積的產(chǎn)物。如D1-4-31井位于河道側(cè)翼，為邊灘沉積的鐘形中砂巖相，無產(chǎn)能。粗粒砂巖相——鋸齒狀箱形儲集砂體為主河道邊側(cè)部或廢棄河道充填沉積的產(chǎn)物，砂體厚度較小。

所以，研究區(qū)下石盒子組各小層巖相-測井相平面分布的油氣地質(zhì)意義主要表現(xiàn)為：(1)系統(tǒng)反映了各小層沉積期儲集砂體的平面分布特征；(2)反映了同一時(shí)期不同區(qū)域儲集砂體的儲集性不同；(3)反映了同一時(shí)期不同區(qū)域儲集砂體的產(chǎn)能不同。這一成果為進(jìn)一步開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié) 論

a.以大牛地氣田下石盒子組為研究對象，通過對大牛地氣田下石盒子組各小層巖相-測井相與之對應(yīng)的砂體物性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，闡明了巖相-測井相與儲集砂體物性的相關(guān)性：(含礫)粗粒砂巖相——箱形儲集砂體物性最好；中-細(xì)粒砂巖相——齒狀箱形儲集砂體和中-細(xì)粒砂巖相——鐘形儲集砂體物性較好；細(xì)粒砂巖相——漏斗形儲集砂體物性差。

b.在上述基礎(chǔ)上，闡明了巖相-測井相與儲集砂體產(chǎn)能的關(guān)系：(含礫)粗粒砂巖相——箱形儲集砂體產(chǎn)能最高；中-細(xì)粒砂巖相——齒狀箱形儲集砂體和中-細(xì)粒砂巖相——鐘形儲集砂體產(chǎn)能中等；細(xì)粒砂巖相——漏斗形儲集砂體產(chǎn)能低。

c.通過對大牛地氣田700余口鉆井下石盒子組不同小層巖相-測井相統(tǒng)計(jì)分析，編制了研究區(qū)下石盒子組盒3-1小層巖相-測井相平面分布圖。所編制的巖相-測井相平面圖具有重要的油氣地質(zhì)意義，它不僅突出了主力勘探開發(fā)層系的巖相-測井相類型及特征，還突出了不同巖相-測井相類型與物性及產(chǎn)能的關(guān)系。這一成果為進(jìn)一步開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。

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Relationshipsbetweenlithofacies-loggingfaciesandsandbodyreservoirpropertiesandthepetroleumgeologicalsignificanceoflithofacies-loggingfacieshorizontaldistributionofXiashiheziFormationinDaniudigasfield,OrdosBasin,China

CHANG Xing-hao1, TIAN Jing-chun2, LI Liang3, ZHANG Xiang2,LI Rong2, GU Na2, YANG Zhong-liang2

1.NorthChinaPetroleumEngineeringCo.Ltd.,SINOPEC,Zhengzhou450006,China;2.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;3.Exploration&productionresearchInstituteofNorthChinaCompany,SINOPEC,Zhengzhou450006,China

Taking Xiashihezi Formation in the Daniudi gas field as the research object and using the data of the drilling cores, logging, properties and productive capacity, etc., this paper studies the relationship between different lithofacies-logging facies and reservoir sandbody properties and productive capacity in detail. The results show that the reservoir sandbody containing pebbly coarse-grained sandstone lithofacies whose gamma well log is box shape has the best physical property and the highest productive capacity, that the reservoir sandbody containing coarse-grained sandstone and medium-grained sandstone facies whose gamma well log is bell shape or dentation box shape has better physical property and middle productive capacity, and that the reservoir sandbody containing fine-grained sandstone facies whose gamma well log is funnel shape has poor physical property and low productivity. Based on the statistical analysis of the superior lithofacies-logging facies, of more than 700 wells in study area and according to the plane distribution characteristics of the sedimentary microfacies and the sandbody, taking the He 3-1 small layer for example, the authors make the lithofacies-logging facies plane distribution map of the He 3-1 small layer, and depict the plane distribution characteristics of the superior lithofacies-logging facies of the He 3-1 small layer. The plane distribution map reflects the distribution rule of the physical property and production ability and also highlights the plane distribution of the gas reservoir sandbody. The achievements provide the forecast basis for appraising the traps of lithology.

Daniudi gas field; Xiashihezi Formation; lithofacies-logging facies; property; productive capacity

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.04.09

1671-9727(2013)04-0417-07

2013-03-11

國家“十二五” 專題(2011ZX05045-01-01)

常興浩(1962-),男,高級工程師,主要從事石油地質(zhì)及油氣田工程研究與管理工作, E-mail:cxhao2003@163.com。

P631.81; TE122.35

A