基于砂體構(gòu)型精細(xì)刻畫潮坪砂壩優(yōu)質(zhì)砂體
——以大牛地氣田D17井區(qū)太原組2段為例

楊辰雨，田景春，張 翔，林小兵，劉緒鋼，曹桐生,邢浩婷

(1.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059； 2.中國(guó)石化 華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450006)

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基于砂體構(gòu)型精細(xì)刻畫潮坪砂壩優(yōu)質(zhì)砂體
——以大牛地氣田D17井區(qū)太原組2段為例

楊辰雨1，田景春1，張 翔1，林小兵1，劉緒鋼2，曹桐生2,邢浩婷1

(1.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059； 2.中國(guó)石化 華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450006)

以大牛地氣田未開發(fā)區(qū)(D17井區(qū))太原組2段潮坪沉積為研究對(duì)象，基于測(cè)井、巖性等特征分析，對(duì)潮坪砂壩進(jìn)行了精細(xì)刻畫，共識(shí)別出了砂壩主體、砂壩側(cè)翼及砂壩側(cè)翼疊置3個(gè)沉積微相單元，并建立了沉積微相-巖相- 測(cè)井相-物性-非均質(zhì)性-試氣成果響應(yīng)模板。對(duì)比結(jié)果顯示，砂壩主體微相巖性主要為(含礫)石英粗砂巖及巖屑石英砂巖，測(cè)井曲線具光滑箱形；砂壩側(cè)翼微相巖性主要為中-細(xì)粒砂巖巖屑砂巖、巖屑石英砂巖，測(cè)井曲線為齒化箱形、齒化鐘形以及漏斗形。根據(jù)砂體組合類型，區(qū)域上劃分出了砂壩主體型砂體帶與砂壩側(cè)翼型砂體帶。前者砂壩寬度為6～8 km，砂體平均厚度為14.5 m，砂地比平均值為0.53，平均滲透率為0.48×10-3μm2。后者砂壩寬度為4～6 km，砂體平均厚度為10.56 m，砂地比平均值為0.36，平均滲透率為0.36×10-3μm2。砂壩主體型砂體帶砂體發(fā)育規(guī)模大，分布范圍廣，砂體物性好，中等非均質(zhì)性，試氣成果明顯，應(yīng)作為優(yōu)先開發(fā)的地區(qū)。

非均質(zhì)性；砂壩；潮坪；優(yōu)質(zhì)砂體；太原組；大牛地氣田

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地東北部，是我國(guó)“西氣東輸”的主要供氣基地之一[1-4]，2014年產(chǎn)氣超過40×108m3，“十二五”期間計(jì)劃成為年產(chǎn)100×108m3的大型氣田。其古生界致密砂巖煤成氣巖性氣藏，具低孔、低滲、低豐度、大面積分布的特征[5-7]。

氣田內(nèi)古生界底部發(fā)育的太原組，巖性復(fù)雜，沉積變化頻繁，北東-南西向分布的障壁砂壩帶，具獲良好的工業(yè)氣流，成為勘探開發(fā)的重點(diǎn)層位[8-9]。前人大多將潮汐環(huán)境中，海浪造成的平行海岸分布的長(zhǎng)條形砂體定義為障壁砂壩(簡(jiǎn)稱砂壩)[10]。在沉積相劃分中，砂壩通常做為最小的沉積微相單元。但砂壩體內(nèi)部砂體組合形式多樣，巖性特征不同，非均質(zhì)性差異明顯，即使在相似的沉積環(huán)境中發(fā)育的砂壩也不盡形同。對(duì)于沉積砂體的精細(xì)刻畫，前人多從砂體疊置關(guān)系、非均質(zhì)性等方面入手[11-13]。

對(duì)大牛地氣田太原組潮坪環(huán)境中的砂壩沉積，前人研究主要側(cè)重于砂壩砂體整體性分析[14-16]，但砂壩內(nèi)各部分及不同砂壩間的差異性未得到足夠重視。本文通過砂壩內(nèi)部巖性、測(cè)井相差異，結(jié)合砂壩疊置關(guān)系對(duì)其進(jìn)行沉積微相精細(xì)劃分，并建立相應(yīng)識(shí)別圖版，通過對(duì)比各沉積微相砂體物性特征、非均質(zhì)性、試氣成果，為勘探開發(fā)中優(yōu)質(zhì)砂體的尋找提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

晚石炭世末，在區(qū)域陸表海退的背景下，鄂爾多斯盆地沉積穩(wěn)定，形成三角洲與潮坪交錯(cuò)發(fā)育的沉積格局[17-18]。D17井區(qū)位于氣田東南部，面積約650 km2，為大牛地氣田2013年主要的氣藏評(píng)價(jià)目標(biāo)區(qū)和2014年最主要的潛在產(chǎn)能建設(shè)目標(biāo)區(qū)。太原組厚度穩(wěn)定，北東高、南西低，發(fā)育一套含礫砂巖、砂巖、泥巖、煤層碎屑巖沉積，障壁海岸相沉積特征明顯。在潮汐環(huán)境中，砂體受海浪改造作用強(qiáng)烈，沉積構(gòu)造發(fā)育。按照華北分公司地層劃分方案，以太原組中部煤層為界，將太原組自下而上劃分為太原組1段(太1段)和太原組2段(太2段)。太2段砂壩呈北東-南西向分布，壩體中心區(qū)域砂巖厚度均大于14 m(圖1)。

圖1 研究區(qū)位置(a)及太原組2段砂體等厚圖(b)Fig.1 Location map of the study area(a)with the isopach of the sand body(b)in the 2nd member of the Taiyuan Formation overlaid

太原組是大牛地氣田上古生界復(fù)合巖性氣藏的重要組成部分，以上石盒子組紅色泥巖與砂質(zhì)泥巖為區(qū)域性蓋層，構(gòu)造穩(wěn)定、大面積橫向連片分布，具“主源定型、相控儲(chǔ)層、高壓封閉、近源成藏”的特點(diǎn)[13]。

2 砂壩砂體沉積微相

2.1 太2段沉積相劃分

D17井區(qū)太原組2段屬有障壁島海岸的潮坪沉積。在潮坪沉積環(huán)境中,按照巖性組合、沉積相識(shí)別標(biāo)志、測(cè)井曲線等特征，進(jìn)一步劃分出了砂壩、泥坪、砂泥坪、泥炭沼澤和灰坪等沉積微相(圖2)。

砂壩,是指由海浪造成的平行海岸分布的長(zhǎng)條形砂壩，向上變粗代表海退型沉積演化序列，向上變細(xì)代表海進(jìn)型沉積演化序列，測(cè)井曲線上表現(xiàn)為單一光滑箱型或疊置光滑箱型、齒化箱型、光滑鐘型，巖性特征為(含礫)粗砂巖。

砂泥坪，自然伽馬曲線表現(xiàn)為低-中幅微齒化或光滑指形的曲線形態(tài)，主要由薄層狀粉-細(xì)粒砂巖、粉砂巖與泥巖互層組成。

泥坪,主要由薄層狀粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖與泥巖互層組成，發(fā)育水平層理和生物擾動(dòng)構(gòu)造。電測(cè)曲線呈現(xiàn)為低幅齒化、微齒化或光滑的平直曲線。

泥炭沼澤，亦以沉積泥質(zhì)為主，巖性主要由粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖和厚度很大的煤層組成，自然伽馬曲線表現(xiàn)為低-中幅微齒化、光滑指形的曲線形態(tài)或呈低幅的光滑平直曲線。

2.2 砂壩沉積微相精細(xì)刻畫

1) 砂壩垂向沉積微相精細(xì)劃分

在潮坪沉積環(huán)境中，平行于海岸線的條帶狀砂體受海浪改造作用強(qiáng)烈，形成障壁砂壩。前人大多將砂壩作為沉積相劃分的最小微相單元。根據(jù)砂壩內(nèi)部巖相、測(cè)井相、粒度及沉積構(gòu)造等特征，識(shí)別出砂壩主體和砂壩側(cè)翼兩個(gè)沉積微相(圖3)。

砂壩主體微相是指位于砂壩中下部的厚層砂體。測(cè)井曲線一般表現(xiàn)為單一光滑箱型或疊置光滑箱型、光滑鐘型，巖性為(含礫)石英粗砂巖及巖屑石英砂巖。見大量粒序?qū)永砑皼_刷填充構(gòu)造。

砂壩側(cè)翼是指位于砂壩砂側(cè)翼的薄-中層狀砂體。測(cè)井曲線為齒化箱型、齒化鐘型、漏斗型，巖性為中-細(xì)粒砂巖巖屑砂巖、巖屑石英砂巖。粉-細(xì)粒砂巖中發(fā)育有脈狀、波狀潮汐層理、沙紋層理及板狀交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造，含有植物化石及炭屑。

圖2 大牛地氣田D17井區(qū)太2段沉積相精細(xì)劃分柱狀圖Fig.2 Sedimentary facies column of the 2nd member of the Taiyuan Formation in the D-17 wellblock of Daniudi gasfield

圖3 大牛地氣田D17井區(qū)太2段沉積微相精細(xì)劃分連井對(duì)比Fig.3 Well-tie correlation of sedimentary microfacies in the 2nd member of the Taiyuan Formation in the D-17 wellblock of Daniudi gasfield

2) 砂壩沉積微相橫向?qū)Ρ?/p>

平行于海岸線的長(zhǎng)條形砂體帶大多是由多個(gè)砂壩疊置而成。為了更好地研究砂壩砂體的疊置關(guān)系及空間展布特征，在大量收集鉆井砂厚數(shù)據(jù)、室內(nèi)薄片資料的基礎(chǔ)上，選取D17井區(qū)西北部的D35,D9,D25,D21,D22與D49井，進(jìn)行了砂壩沉積微相橫向?qū)Ρ取?/p>

結(jié)果顯示，砂壩主體微相主要發(fā)育在太2段底部，砂體厚度大，連通性好，測(cè)井相為光滑相型、疊加光滑箱型，巖性主要為含礫粗砂巖-粗砂巖。D35,D9，D25,D21,D22和D49井發(fā)育多個(gè)主砂壩的疊置。D9井中部及D25井底部砂體測(cè)井曲線為齒化箱形，具砂壩側(cè)翼微相特征。但沉積時(shí)期水動(dòng)力條件變化，沉積砂體受兩側(cè)砂壩共同控制，砂體沉積厚度較大，成為砂體疊置微相。

3) 砂體帶平面沉積微相精細(xì)劃分

D17井區(qū)太原組2段砂壩發(fā)育受海陸分布格局影響，呈北東-南西向條帶狀展布(圖4)。砂體帶中部發(fā)育透鏡狀砂壩主體沉積，砂壩主體之間為側(cè)翼疊置沉積，砂體帶其余低砂厚地區(qū)為砂壩側(cè)翼沉積。兩條砂體帶分別位于研究區(qū)西北部(D35—D21—D49井)和東南部(D121—D17—D56井)。兩個(gè)砂壩之間為泥坪沉積。研究區(qū)東南部(D84井—D29—D50井)及西南部(D63—D85井)發(fā)育灰坪沉積。

在西北部(D35—D21—D49)砂壩中，D35,D100—D25—D10,D21—D22和D49井區(qū)域?yàn)樯皦沃黧w微相，D35,D100,D25—D10,D21—D22井之間區(qū)域?yàn)樯皦蝹?cè)翼疊置微相；砂體帶其余為砂壩側(cè)翼微相。東南部(D121—D17—D56井)砂壩砂體帶中D80和D84—D17—D56井區(qū)域?yàn)樯皦沃黧w微相；兩個(gè)砂壩主體微相間為砂壩側(cè)翼疊置微相；其余區(qū)域?yàn)樯皦蝹?cè)翼微相。

圖4 大牛地氣田D17井區(qū)太2段砂體沉積微相Fig.4 Sedimentary microfacies in the 2nd member of the Taiyuan Formation in the D-17 wellblock of Daniudi gasfield

3 砂壩特征

3.1 單一砂壩不同沉積微相特征對(duì)比

1) 物性特征對(duì)比

由于砂壩沉積微相巖性的不同，造成砂壩各微相砂體儲(chǔ)集層性能差異明顯。選取西北部砂壩(D35—D21—D49井)中253塊樣品，對(duì)比分析不同沉積微相砂巖儲(chǔ)集層孔隙度特征(圖5)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，砂壩主體微相粒度較粗，巖性主要為石英砂巖，雜基含量少，物性特征好，孔隙度平均值為9.3%。砂壩側(cè)翼疊置微相，以中-細(xì)粒巖屑砂巖為主，少量石英砂巖，雜基含量多，物性特征次之，平均孔隙度為7.9%。砂壩側(cè)翼微相物性最差，平均孔隙度僅為6.1%。

2) 非均質(zhì)性特征及產(chǎn)能對(duì)比

大牛地地區(qū)上古生界氣藏是典型的低滲透致密砂巖氣藏，致密砂巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性特征與油氣儲(chǔ)量、產(chǎn)量及產(chǎn)能密切相關(guān)。儲(chǔ)層非均質(zhì)性分為宏觀非均質(zhì)性和微觀非均質(zhì)性。本文選擇從宏觀方面研究砂壩內(nèi)各沉積微相控制砂層的非均質(zhì)性特征。其評(píng)價(jià)參數(shù)有變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)、級(jí)差、均值系數(shù)[14]。

選取了D35—D21—D49井砂體帶中6口井10個(gè)巖心段，300多個(gè)樣品的物性及非均質(zhì)性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(表1)。通過對(duì)比分析，建立了沉積微相-巖相-測(cè)井相-物性-非均質(zhì)性-試氣成果響應(yīng)模板(圖6)?？梢?，砂壩側(cè)翼-砂壩側(cè)翼疊置區(qū)-砂壩主體樣品平均孔隙度逐漸變大。砂壩側(cè)翼層段表現(xiàn)為強(qiáng)非均質(zhì)性，砂壩側(cè)翼疊置區(qū)及砂壩主體為中等非均質(zhì)性。砂壩主體和砂壩側(cè)翼疊置區(qū)取得了良好的顯示。砂壩主體及砂壩側(cè)翼疊置砂體物性特征好，非均質(zhì)性差，試氣成果明顯，在開發(fā)中應(yīng)引起高度重視。

3.2 砂體帶類型劃分與特征對(duì)比

以具有良好物性特征及試氣成果的砂壩主體微相和砂壩側(cè)翼疊置微相為優(yōu)勢(shì)相，按其在砂體帶中的發(fā)育面積，進(jìn)行砂體帶性質(zhì)劃分(圖3)。D35—D21—D49井砂體帶中砂壩主體和砂壩側(cè)翼疊置微相發(fā)育較好，占總面積的43%，為砂壩主體型砂體帶；D121—D17—D56井砂體帶中占24%，定義為砂壩側(cè)翼型砂體帶。

1) 砂體帶發(fā)育規(guī)模差異

砂壩主體型砂體帶(D35—D21—D49井)控制井?dāng)?shù)量為27口，砂壩寬度為6～8 km，其中砂厚14 m以上的井有10口，砂體聯(lián)通性較好，砂壩主體型砂體帶砂體平均厚14.5 m,砂地比最大值為0.94，最小值為0.21，平均值為0.53。

砂壩側(cè)翼型砂體帶(D121—D17—D56井)控制井?dāng)?shù)量為12口，砂壩寬度為4～6 km，其中砂厚14 m以上的井有3口，砂體聯(lián)通性較差，分別形成了大121井及D17—D56井兩個(gè)砂體高值帶，主砂壩帶砂體平均厚10.56 m,砂地比最大值為0.56，最小值為0.06，平均值為0.36?？梢?，壩砂主體型砂體帶砂體厚度及規(guī)模都好于砂壩側(cè)翼型砂體帶。

表1 大牛地氣田D17井區(qū)太2段沉積微相砂體非均質(zhì)性及產(chǎn)能評(píng)價(jià)

圖5 大牛地氣田D17井區(qū)砂壩不同沉積微相砂體孔隙度直方圖Fig.5 Histogram showing porosity of different sedimentary microfacies in sand bars in the D-7 wellblock of Daniudi gasfield

圖6 大牛地氣田D17井區(qū)砂壩內(nèi)各微相識(shí)別圖版Fig.6 Templates for identifying sedimentary microfacies of sand bodies in the D-17 wellblock of Daniudi gasfield

2) 砂體帶巖性特征差異

D17井區(qū)太原組儲(chǔ)集砂體巖性主要為含礫粗粒石英砂巖、巖屑石英砂巖(圖2，圖7)。選取研究區(qū)太2段兩條砂體帶90余樣品，經(jīng)薄片觀察統(tǒng)計(jì)碎屑顆粒含量。砂壩側(cè)翼型砂體帶(D121—D17—D56井)巖屑含量較高。在砂巖投點(diǎn)圖上砂壩主體型砂體帶(D35—D21—D49井)樣品基本落在石英砂巖區(qū)和巖屑石英砂巖區(qū)，而砂壩側(cè)翼型砂體帶(D121—D17—D56井)樣品投點(diǎn)落在巖屑砂巖砂巖區(qū)及巖屑砂巖區(qū)。

砂壩砂體的巖性受其沉積時(shí)期物源巖性的控制，這種巖屑含量的明顯差異，體現(xiàn)了兩條砂體帶物源區(qū)母巖的差異。在單井上，巖屑含量的垂向變化，體現(xiàn)了沉積微相對(duì)巖性的控制作用。以D22井為例，底部砂壩主體微相中，石英含量高達(dá)95%，為石英砂巖。中上部砂壩側(cè)翼微相砂體中巖屑含量明顯升高，最高達(dá)15%，為巖屑石英砂巖。

圖7 大牛地氣田D17井區(qū)太2段儲(chǔ)層巖石類型Fig.7 Rock types of reservoirs in the 2nd member of the Taiyuan Formation in the D-17 wellblock of Daniudi gasfield

3) 砂體帶物性特征差異

D17井區(qū)太2段砂體儲(chǔ)集巖以粒間孔和粒間溶孔占主導(dǎo)地位，孔徑及喉道小?？紫抖戎饕植荚?%～15%,平均孔隙度為8.38%；滲透率主要分布在0.1×10-3～1×10-3μm2。平均滲透率為0.44×10-3μm2，屬低孔隙度、低滲透率的儲(chǔ)集層。但不同砂體帶物性差異明顯。

對(duì)比兩條受控于不同沉積微相砂體帶砂體，分別在兩條砂體帶巖心樣品中選取了235和164塊樣品，利用物性分析法測(cè)得樣品孔隙度和滲透率。從兩條砂體帶孔隙度、滲透率分布頻率直方圖中可以看出(圖8)，砂壩主體型砂體帶樣品孔隙度的峰值出現(xiàn)在9%～11%。滲透率出現(xiàn)在0.1×10-3～1×10-3μm2。兩個(gè)砂體帶有相同的孔滲相關(guān)性，平均孔隙度分別為8.40%和8.32%，平均滲透率分為0.48×10-3和0.36×10-3μm2。

4) 試氣成果差異

對(duì)兩條砂體帶的試氣成果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，砂壩主體型砂體帶8口井有試氣成果，最大平均無阻流量為59 532 m3/d，最小值為8 722 m3/d，平均為21 038 m3/d。砂壩側(cè)翼型砂體帶有4口試氣成果井，平均無阻流量最大為32 964 m3/d，最小為14 764 m3/d ，平均為21 322 m3/d。

4 結(jié)論

1) D17井區(qū)太原組2段潮坪沉積可識(shí)別出砂壩、砂泥坪、泥坪、泥炭沼澤、灰坪等沉積亞相類型， 并將砂壩進(jìn)一步劃分為砂壩主體、側(cè)翼疊置和砂壩側(cè)翼3個(gè)沉積微相。

2) 壩砂主體型砂體帶砂體厚度及規(guī)模都好于砂壩側(cè)翼型砂體帶。其中砂壩主體型砂體帶砂體平均厚為14.5 m，砂地比平均值為0.53。側(cè)翼型砂體帶砂體平均厚為10.56 m，砂地比平均值為0.36。

圖8 大牛地氣田D17井區(qū)不同砂體帶物性特征Fig.8 Histogram showing the physical properties of sand bodies in the D-17 wellblock of Daniudi gasfield

3) 根據(jù)砂壩砂體測(cè)井相-巖相-沉積微相-物性-非均質(zhì)性-試氣成果響應(yīng)模板特征，具光滑箱形的(含礫)粗砂巖相的砂壩主體微相和具齒化箱形中-細(xì)砂巖相側(cè)翼疊置微相物性特征好，具中等非均質(zhì)性，試氣成果顯示好，是勘探開發(fā)中的優(yōu)質(zhì)砂體。

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(編輯 董 立)

Configuration-based fine description of high-quality sand bodies in tidal-flat bar—Taking the tight sandstone reservoir in the 2ndmember of the Taiyuan Formation in D-17 wellblock in Daniudi gasfield as an example

Yang Chenyu1,Tian Jingchun1,Zhang Xiang1,Lin Xiaobing1,Liu Xugang2,Cao Tongsheng2，Xing Haoting1

(1.StateKeyLabofOilandGasReservoirGeologyandExploitation，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu,Sichuan610059，China;2.PetroleumExploration&ProductionResearchInstituteofNorthChinaCompany，SINOPEC,Zhengzhou,Henan450006，China)

Logging data and lithological analyses of the tidal-flat depositsin the 2ndmember of the Taiyuan Formation(D-17 wellblock)in the Daniudi gas field revealed three sedimentary microfacies:mainsandbar,sandbar flanking and overlain sandbar flanking-.A response-template of sedimentary micro-facies-lithofacies-logging facies-physical property-heterogeneity-gas test was also established.Correlation shows that the main sandbar is mainly gravel-bearing quartzose laterite and lithic quartz sandstone,corresponding to smooth-box type logging curves;and thelatter two are mainly medium-to fine-grained lithic sandstone and quartz sandstone,corresponding to dented box-and bell-shaped or funnel-shaped logging curves.Regionally,two belts were identified based on sand body assemblage types:sand body belt consisting main sandbar and sand body belt consisting sandbar flanking.The former is 6-8 km wide,and has an average thickness of 14.5 m,an average net-to-gross ratio of 0.53 and an average permeability of 0.48×10-3μm2.The latter is 4-6 km wide and has an average thickness of 10.56 m,an average net-to-gross ratio of 0.36 and an average permeability of 0.36×10-3μm2.The former with its well developed and widely distributed sand bodies is considered to be a better development target as it has better physical properties and strong heterogeneity and good gas testing results.

heterogeneity,sand bar,tidal-flat,high-quality sand body,Taiyuan Formation,Daniudi gasfield

2014-12-20;

2015-01-30。

楊辰雨(1982—)，男，博士研究生，沉積學(xué)與儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)。E-mail:18686846@qq.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05007-04-01)。

0253-9985(2015)02-0248-07

10.11743/ogg20150209

TE122.1

A