蘇里格氣田W區(qū)盒8段儲層特征與快速氣水識別方法

馮春珍，邵德艷，胡曉麗，李瑛亮，王延峰

（1．中國石油集團測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安710201；2．北京金油藏石油科技有限公司，北京100101）

0 引 言

蘇里格氣田W地區(qū)盒8段氣藏為地質(zhì)條件十分復(fù)雜的巖性氣藏，是近年長慶油田勘探開發(fā)的重點，儲層具有特低滲透率、強非均質(zhì)性及巖性變化大特征。W區(qū)盒8段砂巖大面積分布，單砂體厚度相差不大，但各砂體的試氣結(jié)果卻相差懸殊，有的儲層為氣層，有的為水層，有的為氣水層。氣層與水層測井響應(yīng)特征無規(guī)律可循，既存在高電阻率水層，也存在低電阻率氣層，僅依據(jù)測井資料進行氣水識別難度大，主要表現(xiàn)在測井解釋的很多氣層，試氣后儲層出水，增加了勘探開發(fā)成本。因此，采用測井與地質(zhì)特征結(jié)合的手段，搞清盒8段氣藏的有效儲層的宏觀與微觀地質(zhì)特征，建立有效儲層地質(zhì)與測井響應(yīng)特征之間關(guān)系，找出有效識別氣水層測井關(guān)鍵參數(shù)，優(yōu)化射孔井段，指導(dǎo)壓裂方案優(yōu)化，是 W地區(qū)盒8段氣藏高效開發(fā)亟待解決的首要問題。

1 W地區(qū)盒8段有效儲層宏觀地質(zhì)特征

W地區(qū)盒8段砂巖厚度大并大面積連片分布，由于巖性的變化造成儲層物性變化也很大，在厚層砂巖中能真正儲存天然氣物性好的有效儲層卻呈孤立狀的薄層分布，而物性差的無效儲層分布普遍，并具有高束縛水飽和度，壓裂后易產(chǎn)水，在勘探開發(fā)中必須尋找物性好的有效儲層，研究有效儲層特征是氣水識別的關(guān)鍵。

1．1 有效儲層的巖性和沉積微相特征

有效儲層巖石類型為灰白色石英砂巖、含巖屑石英砂巖。石英含量較高，平均為76．5%，表現(xiàn)為成分成熟度高的特征。砂巖粒度有中粗砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖、細礫巖［1－2］，石英砂主要以中－粗粒結(jié)構(gòu)為主，粒徑區(qū)間分布在0．4～1．6mm，間或有2．0～6．0mm顆粒存在。顆粒分選以中偏差為主，磨圓度主要為次圓－次棱角狀。碎屑普遍具顆粒支撐，顆粒間多為線接觸。砂巖中填隙物結(jié)構(gòu)類型以膠結(jié)物、雜基填隙及雜基－膠結(jié)物混合填隙為主，膠結(jié)類型主要為孔隙－接觸式、孔隙式和接觸式膠結(jié)為特征，砂巖結(jié)構(gòu)成熟度呈現(xiàn)較低的特征。

W地區(qū)盒8上段為曲流河沉積，盒8下段為辮狀河沉積。盒8段有效儲層的中粗砂巖和含礫粗砂巖、細礫巖等粗砂巖相的分布受沉積微相的控制。根據(jù)取心井和試氣結(jié)果統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，粗砂巖相分布在心灘（邊灘）和河道充填的下部（河床底部滯留沉積）（見圖1）［3］。

圖1 有效砂體沉積微相類型

1．2 有效儲層的物性特征

根據(jù)盒8段取心井試氣井段的480個樣品物性統(tǒng)計分析表明，孔隙度分布在0．3%～20%之間，集中分布在6%～12%，樣品數(shù)占78%，平均孔隙度9．4%；滲透率最低接近0．1×10－3μm2，最高達1000×10－3μm2以上，滲透率極差很大，主要分布在（0．2～10）×10－3μm2，樣品數(shù)占82%，平均滲透率為0．89×10－3μm2。盒8段儲層屬于低孔隙度、特低滲透率儲層。

統(tǒng)計分析表明，滲透率與孔隙度關(guān)系不具有較好的相關(guān)性（見圖2），部分儲層表現(xiàn)為孔隙度雖小但滲透率卻很大特征。①該區(qū)儲層特征決定了滲透率主要取決于喉道的大小，受孔隙大小影響次之；②盒8段儲層發(fā)育有裂縫，使得儲層由單一的孔隙介質(zhì)變成復(fù)雜的裂縫－孔隙型雙孔介質(zhì)。低孔隙度特低滲透率儲層特征決定了盒8段儲層必需采用壓裂等改造技術(shù)，才能獲得產(chǎn)量，加之儲層裂縫發(fā)育又加大了壓裂工藝的復(fù)雜性［4］。

圖2 W區(qū)盒8段滲透率和孔隙度關(guān)系圖

1．3 有效儲層的微觀特征

盒8段主要發(fā)育4類孔隙：原生粒間孔隙、次生溶孔、高嶺石晶間微孔隙和微裂隙，其中以次生溶孔和高嶺石晶間微孔為主。砂巖儲層喉道形態(tài)以粒間縫隙喉道、片狀或彎片狀喉道為主，也見有部分收縮型喉道，管狀型喉道少見。對研究區(qū)11口井35個巖心樣品壓汞法毛細管壓力曲線形態(tài)進行統(tǒng)計分析。將各個樣品的孔隙度、滲透率與15項孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)進行相關(guān)性分析表明，孔隙度與孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)不具相關(guān)性，滲透率與最大連通孔喉半徑、中值孔喉半徑、平均孔喉半徑和均值半徑、結(jié)構(gòu)系數(shù)、分選系數(shù)相關(guān)性最好。由此說明喉道的大小決定了儲層滲透率的高低。

結(jié)合與滲透率最相關(guān)的幾個孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)和毛細管壓力曲線的形態(tài)，選取排驅(qū)壓力、最大連通孔喉半徑、中值半徑、均值半徑、平均孔喉半徑、分選系數(shù)和結(jié)構(gòu)系數(shù)7個參數(shù)將儲層的孔隙結(jié)構(gòu)劃分Ⅰ～Ⅲ的3種類型（見圖3）。

圖3 W區(qū)盒8段壓汞曲線特征圖

Ⅰ類特征：壓汞曲線形態(tài)為分選較好、有臺階、較粗歪度型。排驅(qū)壓力（＜0．2MPa）、最小濕相飽和度（束縛水飽和度＜15%）最小，最大連通孔喉半徑（＞2μm）、中值半徑（＞1μm）、均值半徑（＞0．5μm）、平均孔喉半徑（＞0．8μm）、分選系數(shù)（＞0．6）、結(jié)構(gòu)系數(shù)（＞4）和滲透率（＞1×10－3μm2）最大。

Ⅱ類特征：介于Ⅰ類和Ⅲ類之間。壓汞曲線形態(tài)為分選較不好、無臺階、較細歪度型。排驅(qū)壓力0．2～1MPa，最小濕相飽和度（束縛水飽和度＞15%～50%）。最大連通孔喉半徑0．8～2μm，中值半徑0．1～1μm，均值半徑0．15～0．5μm，平均孔喉半徑0．2～0．8μm，分選系數(shù)0．18～0．6，結(jié)構(gòu)系數(shù)1．2～4，滲透率（0．1～1）×10－3μm2。

Ⅲ類特征：壓汞曲線形態(tài)為分選不好、無臺階、細歪度型。排驅(qū)壓力（＞1MPa）、最小濕相飽和度（束縛水飽和度＞50%）最大，最大連通孔喉半徑（＜0．8μm）、中 值 半 徑 （＜0．1μm）、均 值 半 徑（＜0．15μm）、平均孔喉半徑（＜0．2μm）、分選系數(shù)（＜0．18）、結(jié)構(gòu)系數(shù)（＜1．2）和滲透率（＜0．10×10－3μm2）最小。

1．4 有效儲層的綜合評價

綜合W區(qū)盒8段儲層各種特征，盒8段有效儲層為孔隙－裂縫型雙孔介質(zhì)強非均質(zhì)的低孔隙度特低滲透率儲層。依據(jù)儲層的巖性、物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征的分析，并結(jié)合試氣結(jié)果和電性特征，將W區(qū)的有效儲層劃分了3種類型。

A類，高孔隙度高滲透率低密度型。巖性：灰白色粗粒巖屑石英砂巖為主。物性：巖心分析孔隙度＞10%，滲透率＞1×10－3μm2，低密度（2．4g／cm3左右），含水飽和度40%～60%。電性：低自然伽馬（30API左右），較高Pe（2．2b／eV左右），低電阻率（10～30Ω·m），較低密度（2．4g／cm3左右），較高補償中子（15%左右），高聲波時差（250～270 μs／m）?？诐B介質(zhì)：具有孔隙－裂縫型雙孔介質(zhì)，孔隙具有Ⅰ類孔喉結(jié)構(gòu)特征。壓裂工藝得當可獲中高產(chǎn)（見圖4）。

B類，低孔隙度高滲透率中高密度型。巖性：灰白色粗粒石英砂巖為主。物性：巖心分析孔隙度＜10%，滲透率＞1×10－3μm2，密度＞2．45g／cm3，含水飽和度10%～40%。電性：低自然伽馬（30API左右），較低Pe（2．0b／eV 左右），高電阻率（＞100 Ω·m），中高密度（2．5g／cm3左右），較低補償中子（＜10%），低聲波時差（210μs／m 左右）?？诐B介質(zhì)：具有孔隙－裂縫型雙孔介質(zhì)，孔隙具有Ⅰ類孔喉結(jié)構(gòu)特征。壓裂工藝得當可獲中高產(chǎn)（見圖5）。

C類，低孔隙度中低滲透率型。巖性：灰白色巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主。物性：巖心分析孔隙度＜10%，滲透率0．2～1×10－3μm2，密度＞2．50g／cm3，含水飽和度20%～50%。電性：低自然伽馬（30 API左右），較高Pe（＞2b／eV），中等電阻率（30～80Ω·m），較高密度（2．5g／cm3左右），中高補償中子（＞10%左右），中等聲波時差（230μs／m左右）?？诐B介質(zhì)：只有孔隙型單孔介質(zhì)，具有Ⅱ類孔喉結(jié)構(gòu)特征。壓裂工藝得當可獲中低產(chǎn)［1－2，5－6］（見圖6）。

圖4 高孔隙度高滲透率低密度型儲層特征圖

圖5 低孔隙度高滲透率中高密度型儲層特征圖

圖6 低孔隙度中低滲透率型儲層特征圖

1．5 氣水層（有效砂體、致密砂體）基本地質(zhì)特征

統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)部分測試出水井段為物性差位置出水，在排除物性差出水的前提下，分析氣水層（有效砂體、致密砂體）的巖性、物性和電性等資料，可發(fā)現(xiàn)具有如下特征（見圖7）。

圖7 盒8段氣水層儲層特征圖

氣層特征：微相類型為河床亞相中的邊灘、心灘和河道充填（河床底部滯留沉積）微相；巖石類型為灰白色石英砂巖和巖屑石英砂巖，粒度為粗砂巖、含礫粗砂巖和細礫巖；物性為孔隙度大于6%，滲透率大于0．10×10－3μm2；微觀孔喉結(jié)構(gòu)屬于Ⅰ類和Ⅱ類。

水層特征：微相類型為堤岸亞相和河漫亞相中的天然堤、決口扇河漫灘等微相；巖石類型為灰白色巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和物性差的石英砂巖，粒度為粉砂巖—中砂巖；物性為孔隙度大小于6%，滲透率小于0．10×10－3μm2；微觀孔喉結(jié)構(gòu)屬于Ⅲ類。

1．6 氣水層（有效砂體、致密砂體）的分布特征

測試資料表明，有效砂體在縱向上幾乎以2～6m的厚度規(guī)模孤立存在于大段砂體中。臨區(qū)密井網(wǎng)、露頭及沉積物理模擬表明有效砂體的寬度以小于800m為主，大于800m的僅占1／4，長度在1600～4000m范圍內(nèi)變化。有效砂體在致密砂巖中的分布表現(xiàn)為大片中的小塊，厚層段中的薄層。從整體看有效砂體規(guī)模小，以孤立狀分布為主，造成鄰井對比評價和壓裂施工的難度。

2 快速、簡便、有效識別氣水層

從氣水層的地質(zhì)特征可以看出，沉積微相類型決定的巖石粒度是判別氣水的關(guān)鍵條件，在測井曲線上能簡便、快速、有效識別氣水層的方法是用“沉積微相＋非均質(zhì)性＋有效厚度”的三因素綜合評價法尋找低自然伽馬幅度的光滑段，盡量優(yōu)化射孔井段，高效開發(fā)氣藏。

盒8期河流相中的邊（心）灘、河床底部滯留沉積、天然堤、決口扇等各種微相沉積的各種粒級的砂巖，廣泛發(fā)育，相互疊加，大面積連片分布，但真正能夠儲存并富含天然氣的有效砂體（含氣飽和度較高）只存在于具有一定厚度（大于2m）的邊（心）灘、河床底部滯留沉積相對均質(zhì)的粗砂巖相中，其間如果夾有薄的鋸齒狀富含束縛水的致密砂體，就可能變成含氣水層或水層（見圖4至圖6）。盒8段識別氣層必須在微相控制尋找粗粒度巖性的前提下；進行巖性非均質(zhì)性的判別，即微相、非均質(zhì)性同時控制尋找相對均質(zhì)的3種粗粒度微相段；同時，相對均質(zhì)段要有一定厚度，才能滿足壓裂工藝的要求。

巖心分析資料表明，盒8段儲層的巖性變化大，滲透率與孔隙度相關(guān)性不好，仍然沿用常規(guī)的測井評價方法，勢必降低解釋符合率，必須進行地質(zhì)特征、測井相結(jié)合方法識別氣水層。

3 應(yīng)用效果分析

S171盒8段砂體3633．6～3639．8m井段（見圖8），砂體上部自然伽馬為低值，平均22API，較光滑，邊灘沉積微相，巖性為石英砂巖。深側(cè)向電阻率200Ω·m，深感應(yīng)電阻率112．2Ω·m，呈減阻侵入；聲波時差217．5μs／m，密度2．495g／cm3，補償中子6．5p．u．，孔隙度8．28%，滲透率0．967×10－3μm2；綜合各種參數(shù)解釋氣層。砂體下部自然伽馬為高值，平均42．5API，呈鋸齒狀，決口扇沉積微相，巖性為巖屑砂巖。深側(cè)向電阻率63．1Ω·m，深感應(yīng)電阻率31．6Ω·m，呈增阻侵入；聲波時差213．0μs／m，密度2．545g／cm3，補償中子升高為10．5p．u．，孔隙度6．23%，滲透率0．141×10－3μm2，物性變差，含水飽和度增高。綜合各種參數(shù)解釋水層。優(yōu)化射孔段，選擇3634．0～3636．0m段射孔壓裂，壓裂后日產(chǎn)氣40832m3，水1．5m3。

圖8 S171井盒8段地層測井綜合成果圖

4 結(jié) 論

（1）W區(qū)盒8段有效儲層為孔隙－裂縫型雙孔介質(zhì)強非均質(zhì)性的低孔隙度特低滲透率儲層。依據(jù)該區(qū)儲層的巖性、物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征分析，并結(jié)合試氣結(jié)果和電性特征，將該區(qū)的有效儲層劃分為高孔隙度高滲透率低密度型、低孔隙度高滲透率中高密度型、低孔隙度中低滲透率型3種類型。

（2）根據(jù)氣水層的地質(zhì)特征，用“沉積微相＋非均質(zhì)性＋有效厚度”的三因素綜合評價法尋找低自然伽馬的光滑段，能簡便、快速、有效識別氣水層，以便優(yōu)化射孔井段高效開發(fā)氣藏。

［1］中國石油股份有限公司勘探與生產(chǎn)公司．低阻油氣藏測井識別評價方法與技術(shù)［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2006．

［2］王樹寅，李曉光．復(fù)雜儲層測井評價原理和方法［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2006．

［3］尹志軍，余興云，魯國永．蘇里格氣田蘇6井區(qū)塊盒8段沉積相研究［J］．天然氣工業(yè)，2006，26（3）：26－27．

［4］雷群，楊正明，劉先貴，等．復(fù)雜天然氣藏儲層特征及滲流規(guī)律［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2008．

［5］朱怡翔，田昌炳，于興河，等．鄂爾多斯盆地蘇里格氣田相對高滲砂體的成因及其巖石物理測井識別方法［J］．石油實驗地質(zhì)，2004，26（4）：389－393．

［6］趙俊峰，魏昭冰，范瑞虹．蘇里格氣層測井識別與評價研究［J］．斷塊油氣田，2004，11（1）：77－80．