延長(zhǎng)氣田子長(zhǎng)區(qū)塊山西組儲(chǔ)層特征研究

石芳惠，趙靖舟 （西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065）

孫建峰 （陜西延長(zhǎng)石油 （集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安710069）

胡林楠 （西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065）

上古生界山西組是延長(zhǎng)氣田主力產(chǎn)層之一，具有氣層多、厚度大等優(yōu)點(diǎn)。子長(zhǎng)區(qū)塊是延長(zhǎng)氣田最新的拓展區(qū)塊，其位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡南部，南部與延長(zhǎng)氣田試驗(yàn)區(qū)相接，西臨杏子川油田，面積約1700km2，氣藏主要分布在山1段中下部和山2段下部［1］?？碧浇Y(jié)果顯示，子長(zhǎng)區(qū)塊山西組有較好的天然氣勘探前景，2009年分別在Y131井山1段和Y145井山2段分別獲得了6.1×104m3／d、26×104m3／d的無阻流量，其后又有多口井獲得了工業(yè)氣流，但該區(qū)仍未投入大規(guī)模開發(fā)。主要原因在于對(duì)儲(chǔ)層物性的認(rèn)識(shí)不深入，對(duì)儲(chǔ)層物性的控制因素缺乏準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。下面，筆者從巖石學(xué)特征、孔隙類型和物性特征分析子長(zhǎng)區(qū)塊山西組儲(chǔ)層特征，并結(jié)合沉積作用、巖性組分和成巖作用分析儲(chǔ)層物性的影響因素，探討低滲透砂巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成規(guī)律，以期為下一步子長(zhǎng)區(qū)塊氣田工業(yè)化開發(fā)提供依據(jù)。

1 儲(chǔ)層特征

鄂爾多斯盆地山西組屬于陸相河流－三角洲沉積體系［2］，表現(xiàn)為北部為物源供給區(qū)、南部為淺湖、中部為碎屑入湖區(qū) （河流、三角洲）的沉積格局［3］。該研究區(qū)山西組時(shí)期以三角洲前緣沉積為主，期間局部地區(qū)有短暫的河漫沼澤沉積環(huán)境，其儲(chǔ)集層巖性受沉積物源和沉積作用控制明顯。區(qū)內(nèi)山西組砂體縱向和橫向大面積疊合，同時(shí)取心井的巖心觀察顯示巖性以灰色、深灰色細(xì)礫巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，局部發(fā)育薄煤層。根據(jù)巖性縱向旋回的變化，將山西組自上而下分為山1段和山2段，每段內(nèi)部再各分為3個(gè)砂層。

1.1 巖石學(xué)特征

1）巖石類型 通過鑄體薄片和巖石薄片分析，發(fā)現(xiàn)山西組砂巖中長(zhǎng)石組分含量整體較少，長(zhǎng)石含量最高只有3%。山西組山1段砂巖類型以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主，而山2段砂巖類型以巖屑砂巖為主，其次為巖屑石英砂巖與石英砂巖，其中石英砂巖含量明顯高于山1段。巖屑主要包括巖漿巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑、沉積巖巖屑和白云母等類型且以沉積巖巖屑為主，其次為鈣化碎屑和變質(zhì)巖巖屑。

2）填隙物組分及特征 利用鑄體薄片、掃描電鏡對(duì)子長(zhǎng)區(qū)塊山西組407個(gè)樣品進(jìn)行填隙物特征分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。由表1可知，山1段和山2段的填隙物總含量差距不大，山1段平均為16.5%、山2段平均為18.4%。但各小層的含量和組分存在明顯的差異，山2段3砂層填隙物含量最低（12.1%），山1段3砂層 （14.7%）和山1段1砂層 （15.4%）也較低，而山2段1砂層、山2段2砂層和山1段2砂層填隙物含量較高；山2段儲(chǔ)層鐵質(zhì)和硅質(zhì)膠結(jié)明顯弱于山1段儲(chǔ)層，而山2段高嶺石膠結(jié)略強(qiáng)于山1段儲(chǔ)層；山1粘土礦物雜基含量高，碳酸鹽和硅質(zhì)膠結(jié)物含量較高，凝灰質(zhì)充填較嚴(yán)重。從填隙物的含量和組分來看，山2段3砂層和山1段3砂層為最有利小層。

表1 子長(zhǎng)區(qū)山西組砂巖填隙物組分表

1.2 儲(chǔ)集空間特征

1）殘余粒間孔 殘余粒間孔是指位于顆粒之間未被充填或半充填的孔隙，其反映了砂質(zhì)沉積物在沉積歷史中被填隙物充填的程度［4－5］。該研究區(qū)山西組殘余粒間孔孔隙直徑一般為0.03～0.50mm，孔隙分布很不均一、外形不規(guī)則且非均質(zhì)性較強(qiáng)烈（見圖1 （a））；填隙物多為薄膜式膠結(jié)的綠泥石，此外有再生式膠結(jié)的石英與長(zhǎng)石加大邊和孔隙式充填的綠泥石、方解石、石英、高嶺石及黃鐵礦等。

圖1 山西組孔隙類型

2）粒間溶孔 粒間溶孔是指顆粒之間的填隙物被地下水溶解或碎屑顆粒邊緣被溶蝕而形成的孔隙［6］。該研究區(qū)方解石膠結(jié)物廣泛發(fā)育，受地層水溶解作用增強(qiáng)導(dǎo)致形成的粒間溶孔大小不等，形狀不規(guī)則，且在不同部位的分布也不盡相同，港灣狀溶蝕殘余結(jié)構(gòu)在顆粒邊緣廣泛分布 （見圖1（b））；孔隙直徑一般為0.05～1.00mm，溶解組分主要為方解石、石英、巖屑和綠泥石化碎屑。

3）粒內(nèi)溶孔 粒內(nèi)溶孔是指砂巖中部分碎屑內(nèi)部在埋藏成巖中發(fā)生部分溶解而產(chǎn)生的孔隙類型，多見于部分巖屑內(nèi)，且與粒間溶孔相通，孔徑一般為0.02～0.10mm （見圖1（c））。

4）微裂隙 該研究區(qū)微裂隙主要存在2種類型：①顆粒間縫隙以及長(zhǎng)石、云母碎屑的解理縫，其形成較早，分布普遍，對(duì)連通粒間孔隙與粒內(nèi)孔隙起重要作用；②裂縫孔隙，是在構(gòu)造應(yīng)力的作用下巖性內(nèi)部發(fā)生破裂而形成的次生孔隙 （見圖1（d）），其自身具有一定的儲(chǔ)集能力，在子長(zhǎng)區(qū)塊發(fā)育較少且有較強(qiáng)的不均一性。

1.3 儲(chǔ)層物性特征

對(duì)子長(zhǎng)區(qū)塊Y319、Y296等井山西組碎屑巖的孔隙度和滲透率進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示山西組砂巖總體物性有著明顯的低孔低滲特征：孔隙度最小為0.15%，最高為11.8%，平均為6.2%，多數(shù)介于2.00%～8.00%；滲透率最小為0.01×10－3μm2，最高為101.3×10－3μm2，平均為0.52×10－3μm2，多數(shù)在0.9×10－3μm2以下。隨著深度、巖性和沉積微相的不同，物性差異明顯，整體上滲透率與孔隙度具有較好的正相關(guān)性，且不同的沉積微相正相關(guān)性略有差異（見圖2）。

圖2 山西組砂巖儲(chǔ)層孔隙度與滲透率關(guān)系圖

2 沉積特征

2.1 沉積構(gòu)造及序列

延長(zhǎng)氣田子長(zhǎng)區(qū)塊山西組沉積時(shí)期以三角洲前緣相為主，曲流河廣泛發(fā)育 （見圖3），但在不同時(shí)期山西組內(nèi)部不同時(shí)期沉積相平面展布有一定差異。山2段上部以薄層泥質(zhì)粉砂巖、深灰色泥巖為主，下部以中－細(xì)粒石英砂巖為主，分選好，磨圓度以次圓居多，沉積構(gòu)造以板狀層理、平行層理為主，反映了較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境；山1段上部主要為深灰色泥巖與薄層泥質(zhì)粉砂巖互層，自然伽馬曲線呈現(xiàn)弱齒化中－低幅指形，反映了水動(dòng)力較弱的分流間灣沉積特征，其下部巖性為灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，發(fā)育水平層理和楔狀層理，砂巖自然伽馬曲線呈現(xiàn)鋸齒形 （見圖4）。

圖3 山西組沉積相圖

圖4 山西組沉積序列圖 （Y106井）

2.2 粒度概率曲線

對(duì)部分井山西組巖石樣品進(jìn)行粒度分析，顯示子長(zhǎng)區(qū)內(nèi)跳躍總體發(fā)育，斜率大、分選較好。以Y153井水下分流河道微相為例 （見圖5），粒度概率曲線基本呈現(xiàn)三段式結(jié)構(gòu)，即由滾動(dòng)總體、跳躍總體和懸浮總體組成，其中滾動(dòng)總體含量越40%，跳躍總體含量越50%、而懸浮總體含量較低，巖性為粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖。由于Y153井粒度概率曲線表現(xiàn)典型的三角洲水下分流河道下部沉積特征，說明該研究區(qū)水介質(zhì)密度較大、水動(dòng)力總體較強(qiáng)［7］。

圖6 Y153井水下分流河道粒度概率曲線

3 結(jié) 論

（1）延長(zhǎng)氣田子長(zhǎng)區(qū)塊儲(chǔ)層滲透率主要集中在 （0.01～0.9）×10－3μm2之間，以特低滲為主要特征。

（2）殘余粒間孔、粒間溶孔和外力作用下形成的微裂隙為延長(zhǎng)氣田子長(zhǎng)區(qū)塊主要的孔隙類型。

（3）延長(zhǎng)氣田子長(zhǎng)區(qū)塊有利儲(chǔ)層發(fā)育程度受水下分流河道中心砂體展布范圍、填隙物含量等因素的制約。