杭錦旗地區(qū)上古生界盒1段厚層砂體疏導(dǎo)能力綜合評(píng)價(jià)

孫　曉

(中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

杭錦旗地區(qū)上古生界盒1段厚層砂體疏導(dǎo)能力綜合評(píng)價(jià)

孫曉

(中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

摘要：下石盒子組盒1段厚層砂體是杭錦旗地區(qū)重要的疏導(dǎo)體系，解剖了盒1段6條主河道砂體發(fā)育特征，分析了影響油氣運(yùn)移控制因素，優(yōu)選了砂體疏導(dǎo)能力評(píng)價(jià)參數(shù)，建立了疏導(dǎo)能力解釋模型，運(yùn)用地質(zhì)-數(shù)學(xué)模型綜合評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)優(yōu)選了盒1段厚層砂體優(yōu)勢(shì)疏導(dǎo)體系,并結(jié)合源巖和圈閉發(fā)育特征,對(duì)天然氣成藏的有利區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明,東部河道整體呈現(xiàn)出規(guī)模大、疏導(dǎo)能力強(qiáng)特征，向西河道規(guī)模及疏導(dǎo)能力逐漸減弱；北部什股壕區(qū)帶及南部十里加汗區(qū)帶中東部是天然氣成藏與分布的有利區(qū)。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；杭錦旗地區(qū)；上古生界；盒1段；疏導(dǎo)能力；綜合評(píng)價(jià)

1區(qū)域構(gòu)造

杭錦旗探區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨伊盟隆起和伊陜斜坡兩大一級(jí)構(gòu)造單元，總面積為9 805 km2。根據(jù)基底頂面起伏、蓋層發(fā)育情況以及構(gòu)造形態(tài)特征，可劃分為烏蘭格爾凸起、公卡漢凸起、杭錦旗斷階、伊陜斜坡及天環(huán)坳陷五個(gè)次一級(jí)構(gòu)造單元，又依據(jù)構(gòu)造單元、斷層分布、成藏條件和勘探程度共劃分為8個(gè)勘探區(qū)帶，作為勘探部署和評(píng)價(jià)的基本單元(圖1)。

圖1　杭錦旗地區(qū)構(gòu)造及勘探區(qū)帶分布

杭錦旗地區(qū)泊爾江海子斷裂以北源巖不發(fā)育，黃華[1]通過(guò)對(duì)烴源巖分布、對(duì)比天然氣碳同位素以及區(qū)內(nèi)構(gòu)造特征研究認(rèn)為，北部浩繞召和什股壕區(qū)帶具有異地天然氣運(yùn)移成藏的特征，疏導(dǎo)體系在油氣運(yùn)移成藏中起非常著重要作用。該區(qū)上古生界二疊系下石盒子組盒1段發(fā)育最廣泛，砂體最厚，河道規(guī)模最大，分布穩(wěn)定，連通性好，是杭錦旗地區(qū)天然氣運(yùn)移成藏的重要的疏導(dǎo)通道。

目前，杭錦旗地區(qū)尚未開展過(guò)盒1段厚層砂體疏導(dǎo)能力研究，對(duì)砂體天然氣疏導(dǎo)能力認(rèn)識(shí)尚不清楚，有必要對(duì)盒1砂體疏導(dǎo)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)優(yōu)選，建立盒1段厚砂體疏導(dǎo)能力綜合評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)出優(yōu)勢(shì)疏導(dǎo)運(yùn)移體系。

2地質(zhì)綜合對(duì)比法

根據(jù)盒1段砂體展布方向、井控程度、勘探結(jié)果，重點(diǎn)解剖盒1段段厚砂體6條主河道(圖2)。分別對(duì)比了主河道規(guī)模、砂地比、測(cè)井特征、夾層個(gè)數(shù)、最大夾厚、巖石類型、孔隙類型、孔隙度、滲透率、排驅(qū)壓力、均值半徑、沉積相等，采用地質(zhì)-測(cè)井綜合評(píng)價(jià)方法，精細(xì)刻畫了6條河道疏導(dǎo)體系特征，綜合評(píng)價(jià)了盒1段六條主河道的疏導(dǎo)能力[2-3]。

通過(guò)盒1段6條主河道地質(zhì)特征主要參數(shù)對(duì)比(表1)，可以初步對(duì)其疏導(dǎo)能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。總體來(lái)看東邊三條河道疏導(dǎo)能力優(yōu)于西邊河道，①②③河道發(fā)育沖積扇沉積環(huán)境，這一沉積特征決定了東部三條河道砂地比發(fā)育，最高可達(dá)到66%，④⑤⑥河道發(fā)育沖積平原辮狀河沉積環(huán)境，砂地比相對(duì)較低；從測(cè)井相特征來(lái)看，①②③條河道為微齒箱型、微齒-光滑箱型，反映了沉積過(guò)程中物源充足、水動(dòng)力穩(wěn)定條件下快速堆積或環(huán)境穩(wěn)定的沉積；④⑤⑥河道為微齒箱型、齒化箱型+鐘形特征，反映了水動(dòng)力強(qiáng)但不穩(wěn)定，強(qiáng)弱頻繁交替的特征；從夾層個(gè)數(shù)來(lái)看，除①河道外，其它基本一致，稍有區(qū)別的是最大夾厚東邊三條河道相對(duì)較薄，其中②河道最薄，砂體在橫向上分布較連續(xù)，西邊三條河道相對(duì)較厚，砂體主要通過(guò)相互疊置，保持在空間上連續(xù)分布，一定程度上了削弱了砂體疏導(dǎo)層的疏導(dǎo)能力。

圖2　杭錦旗地區(qū)盒1段砂體展布圖

表1　盒1段六條主河道砂體地質(zhì)特征參數(shù)綜合對(duì)比評(píng)價(jià)

單純從地質(zhì)特征來(lái)看，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為②河道疏導(dǎo)能力最強(qiáng)，其次為③、①河道。

3疏導(dǎo)能力評(píng)價(jià)法

3.1數(shù)學(xué)模型

砂體疏導(dǎo)天然氣能力的強(qiáng)弱除與天然氣本身性質(zhì)有關(guān)外,還取決于砂體本身的滲濾特征。天然氣密度和黏度越小，砂體厚度越大，滲透率越高，越容易發(fā)生天然氣通過(guò)砂體的滲濾作用，即砂體疏導(dǎo)天然氣能力越強(qiáng)；反之，則越弱。砂體疏導(dǎo)天然氣能力的計(jì)算公式為

Ti= Ki·ρi·Hi/μi

(1)

式中：Ti——第i個(gè)評(píng)價(jià)單元砂體疏導(dǎo)天然氣能力評(píng)價(jià)參數(shù)；Ki——第i個(gè)評(píng)價(jià)單元砂體的滲透率；Hi——第i個(gè)評(píng)價(jià)單元砂體的厚度；ρi——第i個(gè)評(píng)價(jià)單元砂體內(nèi)的天然氣密度；μi——第i個(gè)評(píng)價(jià)單元砂體內(nèi)的天然氣黏度。

由式(1)可以看出，Ti不僅可以反映天然氣本身性質(zhì)(ρi、μi)對(duì)砂體疏導(dǎo)天然氣能力的影響，而且可以反映砂體的滲濾特征(Hi、Ki)對(duì)砂體疏導(dǎo)天然氣能力的影響，因此Ti是評(píng)價(jià)砂體疏導(dǎo)天然氣能力的一個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.2主要參數(shù)

(1)砂體滲透率(Ki)：一方面用化驗(yàn)分析的砂巖滲透率實(shí)測(cè)值，另一方面未化驗(yàn)分析的主要通過(guò)砂巖實(shí)測(cè)滲透率與孔隙度之間的關(guān)系，砂巖孔隙度與聲波時(shí)差之間的關(guān)系，求出砂體滲透率。

(2)砂體厚度(Hi)：對(duì)于研究區(qū)有探井的評(píng)價(jià)單元，可以通過(guò)鉆井剖面直接統(tǒng)計(jì)得到；對(duì)于沒(méi)有探井的評(píng)價(jià)單元，可根據(jù)地震資料確定城子河組砂體厚度。

(3)天然氣黏度(μi)：μi越小，天然氣越易流動(dòng)。μi可由經(jīng)驗(yàn)公式求出：

μi=-2.603 41×10-5Ti+4.469 11×10-4Pi+

1.672×10-2

(2)

式中：pi——壓力：Ti——溫度。

另外也可以利用試氣報(bào)告中氣體組分，通過(guò)計(jì)算軟件計(jì)算求出。當(dāng)天然氣組分中含氮量較高時(shí)，用經(jīng)驗(yàn)公式求取天然氣黏度更為真實(shí)可靠。

(4)天然氣密度(ρi)：可由經(jīng)驗(yàn)公式求出：

ρi=-3.405-0.015 Pi+0.172Ti

(3)

也可以在試氣報(bào)告中直接查取或者通過(guò)輸入天然氣組分利用計(jì)算軟件計(jì)算求出。

求取的部分探井?dāng)?shù)據(jù)如表2、表3。

將各井求取的疏導(dǎo)能力數(shù)值上到對(duì)應(yīng)井上，結(jié)合主河道展布特征，結(jié)果表明，數(shù)值點(diǎn)的分布與主河道展布方向吻合較好。結(jié)合河道的規(guī)模等，對(duì)6條主河道進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)：②河道規(guī)模最大，砂體疏導(dǎo)能力值也較高，砂體疏導(dǎo)能力最強(qiáng)；③河道規(guī)模稍差，砂體疏導(dǎo)能力值中等，砂體疏導(dǎo)能力稍差；①河道砂體疏導(dǎo)能力值最高，但考慮到河道規(guī)模較小，砂體疏導(dǎo)能力有一定局限，應(yīng)該列為下步關(guān)注探索區(qū)；依據(jù)⑤河道河道規(guī)模和砂體疏導(dǎo)能力值，⑤河道砂體疏導(dǎo)能力可以排第四位，砂體疏導(dǎo)能力最弱的依次是④、⑥河道。

表2　計(jì)算軟件法計(jì)算天然氣動(dòng)力黏度及疏導(dǎo)能力

表3　經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算天然氣動(dòng)力黏度及疏導(dǎo)能力

4疏導(dǎo)速度評(píng)價(jià)法

天然氣疏導(dǎo)速度是指在一定壓差作用下、在一定時(shí)間內(nèi)天然氣通過(guò)疏導(dǎo)層滲濾運(yùn)移量的相對(duì)大小。其大小受到疏導(dǎo)動(dòng)力(源儲(chǔ)剩余壓差)、疏導(dǎo)層本身滲透率傾角、天然氣流動(dòng)黏度和疏導(dǎo)距離等多種因素的影響[2]，在相同條件下，天然氣疏導(dǎo)速度越大，運(yùn)移聚集量越大，聚集效率越高。砂體疏導(dǎo)速度計(jì)算公式為：

(4)

式中：V——天然氣疏導(dǎo)速度，m/s；K——疏導(dǎo)層滲透率，10-3μm2；△p——天然氣疏導(dǎo)動(dòng)力，可用源儲(chǔ)剩余壓差來(lái)反映，Pa；α——疏導(dǎo)層傾角，(°)，可通過(guò)氣藏剖面直接量取；μ——天然氣動(dòng)力黏度，利用溫度和壓力計(jì)算求得，Pa·s；h——天然氣疏導(dǎo)距離，可用源巖和圈閉之間的垂直距離表示，m。

(1)疏導(dǎo)層傾角：沿主河道展布方向采用海拔對(duì)齊方式做連井剖面，橫跨斷裂剖面的斷距與傾角均以實(shí)際為準(zhǔn)，由此可以直接量取疏導(dǎo)層傾角。

(2)源儲(chǔ)壓差：成藏期源儲(chǔ)剩余壓力差是指天然氣在成藏關(guān)鍵時(shí)刻氣源的供烴剩余壓力與圈閉儲(chǔ)層孔隙流體剩余壓力之間的差值。這一源儲(chǔ)剩余壓力差是天然氣從烴源巖通過(guò)疏導(dǎo)通道進(jìn)入圈閉最主要的動(dòng)力，源儲(chǔ)壓差大小與埋藏深度關(guān)系較為密切。

對(duì)杭錦旗地區(qū)源儲(chǔ)壓差尚未進(jìn)行過(guò)深入研究，可以借用大牛地氣田相同埋深源儲(chǔ)壓差值進(jìn)行類比計(jì)算。大牛地氣田氣藏一般埋深在2 500～3 000 m時(shí)，源儲(chǔ)壓差一般為20～30 MPa；杭錦旗地區(qū)東邊三條河道盒1段埋深一般小于3 000 m, 源儲(chǔ)壓差以取值25MPa較為合理；西邊河道盒1段埋深3 000～3 500 m，源儲(chǔ)壓差取值30 MPa較為合理。

根據(jù)杭錦旗地區(qū)疏導(dǎo)特征資料，首先統(tǒng)計(jì)其天然氣疏導(dǎo)層滲透率值、傾角、源圈垂直距離，再利用氣藏所處的溫度壓力資料，由前面介紹的方法求取天然氣黏度，利用給定的源儲(chǔ)壓差，最后根據(jù)式(1)對(duì)天然氣的疏導(dǎo)速度進(jìn)行計(jì)算(表4)。由表4可以看出，6條主河道天然氣疏導(dǎo)速度大小具有差異性，中國(guó)大中型氣田天然氣聚集效率與天然氣疏導(dǎo)速度之間具有較好的正相關(guān)關(guān)系[4-5]，充分反映了運(yùn)移條件對(duì)天然氣聚集成藏的具有一定作用。

杭錦旗地區(qū)盒1段疏導(dǎo)體系以沖積扇、沖積平原辮狀河道砂體為主，儲(chǔ)層物性較好，砂體分布穩(wěn)定，連通性較好。經(jīng)計(jì)算盒1段厚層含礫巖砂體的疏導(dǎo)速率最高，其次中層粗砂巖，薄層砂巖比較差，粉砂巖完全可以忽略不計(jì)。通過(guò)計(jì)算杭錦旗地區(qū)6條主河道砂體的平均疏導(dǎo)速度，發(fā)現(xiàn)⑥河道疏導(dǎo)速度最小，③河道疏導(dǎo)速度相對(duì)最大，這可能與盒1段沉積環(huán)境關(guān)系較為密切相關(guān)(表4)。

5綜合評(píng)價(jià)優(yōu)選

結(jié)合源巖成熟度、勘探成果、勘探效益等多因素影響，綜合地質(zhì)評(píng)價(jià)法、疏導(dǎo)能力評(píng)價(jià)法、疏導(dǎo)速度評(píng)價(jià)法，對(duì)盒1段厚砂體6條主河道進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，優(yōu)選出了優(yōu)勢(shì)疏導(dǎo)體系，為有利區(qū)帶評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)(表5)。

表4　杭錦旗地區(qū)盒1儲(chǔ)層疏導(dǎo)砂體疏導(dǎo)速度

表5　盒1砂體運(yùn)移疏導(dǎo)體系排名

6結(jié)論

(1)運(yùn)用地質(zhì)綜合對(duì)比法、疏導(dǎo)能力評(píng)價(jià)法、疏導(dǎo)速度評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)了下石盒子組盒1段6條主河道厚層砂體輸導(dǎo)天然氣能力，評(píng)價(jià)結(jié)果表明，東部河道

整體呈現(xiàn)出規(guī)模大、疏導(dǎo)能力強(qiáng)特征，向西河道規(guī)模及疏導(dǎo)能力逐漸減弱。

(2)根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，并結(jié)合源巖、圈閉、區(qū)帶分布等特征，對(duì)天然氣成藏的有利區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)。盒1段厚層砂體輸導(dǎo)天然氣能力較強(qiáng)的地區(qū)主要分布在北部什股壕區(qū)帶及南部十里加汗區(qū)帶中東部，有利于天然氣向北運(yùn)移并向上部運(yùn)聚成藏或直接在盒1段有效圈閉中聚集成藏，具有勘探面積廣、儲(chǔ)量規(guī)模大等特點(diǎn)，是勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。

(3)杭錦旗地區(qū)發(fā)育斷裂、不整合、砂體等疏導(dǎo)體系類型，不同的疏導(dǎo)體系類型可以組合不同的疏導(dǎo)格架，因此對(duì)疏導(dǎo)體系的全面評(píng)價(jià)需要統(tǒng)籌考慮；另外，限于鉆井及試氣資料，隨著勘探開發(fā)程度的提高，評(píng)價(jià)體系還需要進(jìn)一步補(bǔ)充完善。

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編輯：李金華

文章編號(hào)：1673-8217(2016)01-0022-05

收稿日期：2015-05-25

作者簡(jiǎn)介：孫曉，工程師，碩士，1980年生，2008年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)從事天然氣勘探與科技管理工作。

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)“碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05002-001)。

中圖分類號(hào)：TE112

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A