鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)上古生界儲層自然伽馬測井相研究

李永杰，趙榮華

（中國石化華北分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州450006）

杭錦旗地區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨伊盟隆起、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷三個一級構造單元。整個鄂爾多斯盆地在晚古生代進入了近海平原演化階段，由于杭錦旗地區(qū)受陰山褶皺帶的影響，其北部地區(qū)長期處于隆起狀態(tài)，直接影響著晚石炭紀太原期至二疊紀石盒子期沉積狀況，石炭紀太原期、二疊紀山西期杭錦旗南部地區(qū)沉積了較厚的煤層（10～20 m），進入了成熟－過成熟演化階段，是本區(qū)良好的氣源巖，石炭紀太原期至二疊紀下石盒子期由北向南發(fā)育大型沖積平原辮狀河沉積，分流河道砂體在平面上復合連片，縱向上多層疊合，可以作為良好的儲層，二疊紀上石盒子期至石千峰期，發(fā)育厚層干旱湖泊泥巖沉積，可以作為良好的區(qū)域蓋層，生儲蓋匹配良好，發(fā)育自生自儲、下生上儲的成藏組合，杭錦旗地區(qū)主要目的層為上古生界石炭系太原組、二疊系山西組與下石盒子組［1－2］。

自然伽馬曲線能較好地反映沉積序列、泥質含量和粒度的變化［3］。根據(jù)杭錦旗南部上古生界沉積特征，在鉆井取心精細描述和沉積相劃分的基礎上，對自然伽馬曲線特征進行分類分析，按照砂體對應自然伽馬曲線形態(tài)和砂泥巖界面曲線變化特征，上古生界主要目的層可劃分出五種基礎測井相類型（表1）。

1 測井相類型

1．1 箱形測井相

曲線形態(tài)呈箱狀，反映沉積過程中物源豐富和水動力條件強且較穩(wěn)定，砂體頂、底與泥巖均為突變接觸。根據(jù)曲線形態(tài)可進一步分為齒狀箱形與光滑箱形，齒狀箱形自然伽馬曲線小幅度起伏震蕩，夾層較多，反映了水動力條件強弱頻繁交替的特征，是本區(qū)的常見測井相類型之一；光滑箱形自然伽馬曲線光滑或微齒化，內部結構均勻，巖性單一，砂體頂、底部均與泥巖呈突變接觸，反映物源充足，強而穩(wěn)定的水動力特征。此兩種曲線形態(tài)對應的沉積微相在太原組、山西組為三角洲平原分流河道或三角洲前緣水下分流河道，下石盒子組為辮狀河心灘、邊灘、河道滯留沉積，巖石類型一般為含礫粗粒砂巖，光滑箱形曲線對應的巖石泥質含量低，齒化箱型粗砂巖處于河道側翼，地形相對平緩，水體能量弱，沉積物快速卸載，大小顆粒及泥質雜基混雜在一起，分選差，泥質雜基含量高。

1．2 鐘形測井相

自然伽馬曲線形態(tài)呈鐘形，曲線從下往上幅度突然變高，然后逐漸下降恢復到基線，反映沉積環(huán)境從低能突變?yōu)楦吣?，又從高能緩慢恢復到低能。巖性具正粒序結構，砂體底部與泥巖呈突變接觸，為沖刷面，頂部與泥巖呈漸變接觸，反映了逐漸減弱的水動力特征。對應的沉積微相在太原組、山西組為三角洲平原分流河道或前緣水下分流河道，下石盒子組為辮狀河心灘、邊灘、河道充填或泛濫平原決口扇沉積。巖石類型一般為中－粗粒砂巖，向上漸漸過渡到細砂巖、泥質巖。

表1 杭錦旗南部地區(qū)上古生界巖相－測井類型及其對應的沉積微相類型特征

1．3 漏斗形測井相

自然伽馬曲線形態(tài)呈漏斗形，說明沉積環(huán)境的能量從弱到強，然后突然變弱，巖性具反粒序結構，砂體頂部與泥巖突變接觸，底部與泥巖漸變接觸，該類型在下石盒子組不發(fā)育。代表的沉積微相在太原組、山西組為三角洲前緣河口壩，巖石類型一般為中－粗粒砂巖，向底部過渡為細砂巖、泥質巖。

1．4 指形測井相

曲線形態(tài)呈指形，曲線幅度高，表明物源少而沉積水動力條件強，巖性為中－細砂巖，厚度小于2 m，砂體頂、低均與泥巖呈突變接觸。對應沉積微相在太原組、山西組為三角洲平原決口扇或前緣席狀砂沉積。

2 測井相與儲集砂體物性、產能關系

在上述測井相類型劃分的基礎上，通過對杭錦旗南部地區(qū)太原組至下石盒子組盒3段自然伽馬測井相與之對應的砂體物性、產能進行統(tǒng)計分析，來闡明測井相與儲集砂體物性、產能的相關性［4］（表2），由于指型、漏斗型測井相儲集砂體進行測試較少，故不在本次物性、產能統(tǒng)計之內，結果表明：

（1）光滑箱形儲集砂體，含礫粗粒砂巖相平均孔隙度為11．2%，滲透率為1．4×10－3μm2，平均井口產量13 857 m3／d；

（2）齒狀箱形儲集砂體，粗粒砂巖相平均孔隙度為9．9%，滲透率為1．1×10－3μm2，平均井口產量2 360 m3／d；

（3）鐘形儲集砂體，中－粗粒砂巖相平均孔隙度為9．2%，滲透率為1．3×10－3μm2，平均井口產量1 046 m3／d；

由上可以看出，伽馬曲線為光滑箱形的含礫粗粒砂巖相砂層物性最好、產能最高，齒狀箱形粗粒砂巖相次之，鐘形粗－中粒砂巖相最差。

表2 杭錦旗南部地區(qū)太原組－下石盒子組自然伽馬測井相與產能、孔滲統(tǒng)計

3 優(yōu)質儲層沉積成因分析

3．1 沉積相帶控制了砂體展布，有利沉積相帶奠定了優(yōu)質儲層形成基礎

沉積相帶的空間展布控制了砂體的空間展布及其分布規(guī)律。研究區(qū)山西組、下石盒子組砂體呈南北向－北北東向展布，其規(guī)模限定了儲層的分布范圍及其幾何形態(tài)，優(yōu)質儲層主要位于三角洲平原亞相分流河道和三角洲前緣亞相水下分流河道的中心部位，向河道邊緣砂體的物性逐漸變差。據(jù)統(tǒng)計，累計砂層厚度大的區(qū)域也是分流河道或水下分流河道的中心所在的部位，其砂巖的孔隙度和滲透率值相對較高，而累計砂層厚度小的區(qū)域一般位于河道的邊緣部位，其砂巖的孔隙度與滲透率相對較低，產能也低。

3．2 水動力條件控制儲層砂體規(guī)模

山西組沉積期古地形坡度緩，河道攜砂能力相對較弱，垂向剖面上分流河道具明顯的下粗上細的二元結構，其頂部的細粒沉積物占有較大比重，分流河道間含煤層、暗色炭質泥巖等細粒沉積發(fā)育，由于水動力條件相對較弱，河道多期疊置，砂體在橫向上的連片性相對較差，砂體相對較窄。盒1段沉積期，北部物源區(qū)隆升加劇，供屑能力與水動力條件增強，由于水急流淺，呈現(xiàn)出多條網(wǎng)狀或交織狀分流河道沉積的特征，河流類型為辮狀河沉積，分流河道沉積占絕對優(yōu)勢，分流河道間沉積相對不發(fā)育，不具備下粗上細的二元結構特征。多期河道砂體彼此疊置形成巨厚的砂體，剖面結構中以粗砂巖－含礫粗砂巖和中粗砂巖為主，細砂巖和粉砂巖沉積所占比例甚少，由于河道較寬，砂體分布規(guī)模大，橫向連片性好，為優(yōu)質儲層的發(fā)育奠定了良好的物質基礎，所以盒1段儲層厚度、規(guī)模較山西組儲層大。

3．3 水動力條件控制砂巖粒度及韻律

水動力條件控制了砂巖的粒徑及沉積韻律性。砂巖粒度的相關性分析顯示砂巖的粒度與砂巖的孔隙度、滲透率之間存在明顯的正相關性：即水動力條件越強，砂巖的粒度越粗，其孔隙度、滲透率值越高（圖1、圖2），而砂巖粒度的韻律性影響了其孔隙度和滲透率的變化。盒1段和山2段砂巖主要存在正韻律、反韻律、正－反韻律、復合韻律砂體。正韻律砂體其下部粒度粗，上部粒度細，物性下部好于上部；反韻律砂體其上部物性優(yōu)于下部。

圖1 不同粒度砂巖孔隙度與滲透率關系

圖2 不同粒度砂巖孔隙度、滲透率直方圖

研究區(qū)離物源區(qū)近，水動力條件強，碎屑物質來源豐富，搬運過程中砂泥混雜，儲集巖儲集性能的好壞與泥質填隙物多少密切相關。光滑箱型含礫粗砂巖形成于河流主水流線上，水體能量強且水體持續(xù)，沉積物粒度粗，泥質雜基含量少，原生粒間孔廣泛發(fā)育。齒化箱型（鐘型）粗砂巖處于河道側翼，地形相對平緩，水體能量弱，沉積物快速卸載，大小顆粒及泥質雜基混雜在一起，分選差，泥質雜基含量高，充填粒間孔隙，儲層物性差。

4 結論

（1）杭錦旗地區(qū)上古生界自然伽馬曲線可劃分為四種基礎測井相類型：箱形、鐘形、漏斗形、指形。

（2）闡明了測井相與儲集砂體物性、產能關系，結果表明：（含礫）粗粒砂巖相——光滑箱形儲集砂體物性最好、產能最高；粗粒砂巖相——齒化箱形儲集砂體物性、產能次之；中－粗粒砂巖相——鐘形儲集砂體物性最差、產能最低。

（3）沉積相帶的展布和水動力條件是優(yōu)質儲層形成的主要因素。

［1］李良，袁志樣，惠寬洋，等．鄂爾多斯盆地北部上古生界天然氣聚集規(guī)律［J］．石油與天然氣地質，2000，21（3）：268－271．

［2］郝蜀民．鄂爾多斯盆地油氣勘探的回顧與思考［J］．天然氣工業(yè)，2001，21（增刊）：1－4．

［3］曹忠輝．鄂爾多斯盆地大牛地氣田上古生界自然伽馬曲線測井相分析［J］．石油地質與工程，2005，19（5）：23－24．

［4］張俊成，歐成華，李強．大牛地氣田下石盒子組盒2、3段砂體微相與產能關系［J］．西部探礦工程，2010，（2）：38－40．