杭錦旗地區(qū)獨貴加汗圈閉盒3段儲層特征及評價

蘭　俊

(中國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)獨貴加汗圈閉盒3段儲層特征及評價

蘭俊

(中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

摘要：依據鉆井、實驗分析、電測井、測試等各項資料，從氣藏的空間展布、巖石學特征、沉積條件、孔隙結構、成巖作用、孔滲特征以及毛管壓力曲線等方面對鄂爾多斯盆地北部杭錦旗地區(qū)獨貴加汗圈閉盒3段儲層特征進行綜合評價分析。結果表明，盒3段儲集層砂體近南北向展布；儲集巖以中、粗粒巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主，屬低孔、特低滲儲集層；粒間孔，粒間溶孔、粒內溶孔和粒間縫是盒3段砂巖的主要儲集空間，主要成巖作用有壓實作用、壓溶作用、膠結交代作用和溶蝕作用；毛管壓力曲線可分為三類，具有Ⅰ類和Ⅱ類曲線的砂巖是有效儲集層，Ⅲ類曲線代表的是致密非有效儲層。

關鍵詞：杭錦旗地區(qū);獨貴加汗圈閉；盒3段儲層;巖石學特征

杭錦旗區(qū)塊位于內蒙古鄂爾多斯市的杭錦旗、達拉特旗、伊金霍洛旗和鄂托克旗以及東勝區(qū)，構造上位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨伊盟隆起、伊陜斜坡、天環(huán)向斜三個一級構造單元。獨貴加汗圈閉位于杭錦旗地區(qū)十里加汗區(qū)帶西部，下石盒子組盒3段為本區(qū)的主要產(含)氣層之一，氣藏屬沖積平原辮狀河-三角洲沉積組合[1-2]。研究表明，盒3段砂層在縱向上具疊加連片的特點，在平面上展布比較穩(wěn)定，具有低孔、特低滲特征。

1儲層的空間展布

十里加汗區(qū)帶位于泊爾江海子斷裂帶以南地區(qū)，主要發(fā)育巖性圈閉，成藏條件與蘇里格氣田類似，具備形成大-中型氣藏的條件，是近年來勘探的重要圈閉類型。下石盒子組主要為一套由北而南的沖積平原辮狀河沉積，主河道由北東向西南方向延伸，厚度130 m左右[3-5]。

獨貴加汗巖性圈閉位于十里加汗區(qū)帶西部，自上而下發(fā)育太原、盒1、盒3三個層圈閉，它們分別為獨立的大中型巖性氣藏，具有氣層多層疊合的特征。其圈閉成藏條件較好，烴源巖厚度大，成熟度較高，鉆井成果顯著；目前的主要勘探目的層為下石盒子組和山西組。

下石盒子組按照其旋回性可分為三段，由下往上分別為盒1、盒2、盒3段，上、中部為灰綠色泥巖夾薄層中粒、細粒巖屑砂巖，下部為灰白色厚層粗粒巖屑砂巖夾深灰色泥巖。下石盒子早期是辮狀河沉積作用鼎盛時期，砂礫巖、含礫粗砂巖厚度大，分布較廣泛。下石盒子中晚期(盒2、盒3期)基本上繼承了下石盒子早期的沉積面貌，盡管河流規(guī)?？s小、地層厚度逐步減小，但橫向上仍可對比。

盒3氣藏呈南北向展布，為該區(qū)主要的含氣層段，多口探井均鉆遇盒3氣層。2014年獨貴加汗圈閉盒3氣藏新增天然氣控制儲量340.23×108m3，揭示了盒3層圈閉較好的含氣性(圖1)。

2儲集巖特征

2.1巖石學特征

根據薄片分析資料，盒3段砂巖以含礫粗粒巖屑石英砂巖及粗粒巖屑砂巖為主，其次為粗、中粒砂巖及一些粗粒巖屑砂巖。其顆粒主要由石英和巖屑兩種成分組成，一般情況下石英含量較高時巖屑含量相對減少，巖屑含量較高時石英含量相對減少，巖屑砂巖和巖屑石英砂巖的顆粒成分互為過渡關系。

獨貴加汗圈閉盒3段儲層填隙物主要為黏土礦物(高嶺石、伊利石、綠泥石)。儲集巖中富含黏土礦物，主要為高嶺石、伊利石和綠泥石。其中大部分高嶺石、綠泥石以及凝灰質蝕變高嶺石常具碎屑外形，是堿性長石和火山碎屑蝕變的產物，部分呈雜基形態(tài)的高嶺石則是由火山灰蝕變而成。

圖1　獨貴加汗盒3段圈閉平面展布圖

砂巖顆粒分選以中等-好為主，磨圓度以次棱角狀為主，其次為次圓狀;碎屑間顆粒支撐，點線接觸，膠結類型以孔隙式為主。

2.2儲集巖的孔滲特征

通過對獨貴加汗圈閉內及周邊鉆遇盒3段59個巖心樣品分析，盒3段砂巖孔隙度為5.0%～15%(圖2)，平均孔隙度為9.08%，孔隙度優(yōu)勢區(qū)間為7.5%～10%，累積頻率64.2%，孔隙度值大于5%的樣品的平均值為9.69%，累積頻率65.8%；滲透率主要分布區(qū)間為(0.14～1.5)×10-3μm2(見圖3)，平均0.56×10-3μm2，其中大于0.14×10-3μm2的樣品平均值為0.61×10-3μm2，優(yōu)勢區(qū)間為(0.2～0.5)×10-3μm2，累積頻率57.1%。

圖2　盒3段孔隙度頻率分布

盒3段砂巖孔隙度、滲透率之間相關性比較明顯(見圖4)，除個別發(fā)育裂縫而滲透率較大外，基本上滲透率隨著孔隙度的增大而增大。孔隙度與滲透率這種相關性表明盒3段砂巖儲集空間以孔隙為主，為孔隙性砂巖，總體上屬于特低孔隙度和特低滲透率。

圖3　盒3段滲透率頻率分布

圖4　盒3段孔隙度與滲透率關系

2.3儲集巖的孔隙結構

根據砂巖鑄體薄片觀察及分析，獨貴加汗圈閉盒3段儲層的孔隙類型主要有以下幾種，并以兩種以上的孔隙并存為特征[6]。

(1)粒間溶孔：由粒間雜基被溶而形成的溶蝕孔隙，呈港灣狀、伸長狀等不規(guī)則形狀，分布不均，大小懸殊。

(2) 粒內溶孔：碎屑顆粒內的溶蝕孔隙常見于水云母綠泥石化碎屑顆粒內部，溶蝕強烈者成為鑄模孔。粒內溶孔常與粒間孔隙連通，增大了儲層孔滲性。粒內溶孔孔徑大小(5～60 μm)不等，多數小于20 μm。

(3)粒間余孔：原生粒間孔經石英次生加大或其他自生礦物充填后殘留的孔隙空間，孔壁上具石英加大邊或綠泥石黏土薄膜。其形態(tài)規(guī)則，分布較均勻，形成孔隙支架的碎屑邊緣無明顯溶蝕痕跡，一般孔徑20～100 μm，但在總孔隙中所占比例一般不超過20%。

(4)晶間微孔：主要見于高嶺石晶體之間，孔徑多數小于5 μm。其產狀有兩種：①粒間溶孔、粒內溶孔中充填的自生高嶺石晶間隙，此類高嶺石由于生長空間寬闊，因而發(fā)育較好，并且晶體間相對疏松，因此，晶間隙相對較大，顯微鏡下即可清楚地觀察到；②長石蝕變形成的高嶺石晶間隙，高嶺石生長密集，且晶間常有蝕變和重結晶時排出的雜質，因此晶間隙極小，鏡下一般不易觀察到。

(5)裂縫：砂巖中裂縫主要是粒間縫，少量為巖石縫和粒內縫。粒間縫常出現在顆粒邊緣與膠結物或雜基接觸處，幾乎所有樣品都有發(fā)育，但每個樣品中裂縫數量不多，縫寬大小不一(1～20 μm)，一般小于10 μm。巖石縫僅個別樣品中見到，最大縫寬12 μm。粒間縫和巖石縫對提高砂巖滲透率作用較大。粒內微縫主要發(fā)育在長石或巖屑內，與擠壓有關，該微縫連通性不好，對儲層孔滲基本沒有影響。

2.4儲集巖的孔隙分布特征

目前研究巖石孔喉特征的方法有毛細管壓力法、鑄體薄片法、掃描電鏡法和圖像分析法，最常用的是毛細管壓力法。

十里加汗區(qū)帶盒3段與什股壕區(qū)帶盒3段具有相同的沉積相、儲層巖石類型，可以借鑒什股壕區(qū)帶盒3段儲層壓汞實驗數據來研究盒3段孔喉分布特征。根據砂巖毛管壓力資料的統(tǒng)計分析，砂巖毛管壓力曲線一般為陡斜式，位于坐標系右上方，排驅壓力和中值壓力都比較高。砂巖毛管壓力曲線可分為3種類型(見圖5)：

Ⅰ類：巖性主要為含礫粗粒巖屑石英砂巖及粗粒巖屑砂巖，孔隙度一般大于10%，滲透率大于0.6×10-3μm2，巖石孔隙以粒間余孔、溶蝕孔為主。毛管壓力曲線為Ⅰ類，孔喉分布具較粗歪度，排驅壓力一般小于0.8 MPa，中值壓力小于5 MPa，屬好儲層。

Ⅱ類：巖性為粗、中粒砂巖及一些粗粒巖屑砂巖，孔隙度5%～10%，滲透率一般(0.14～0.6)×10-3μm2。毛管壓力曲線為Ⅱ類，排驅壓力0.8～1.0 MPa，中值壓力5～20 MPa，孔喉分選差，較粗歪度，儲集空間類型以溶蝕孔、粒間余孔、晶間孔為主，該類儲層是盒3段主要的儲集巖類。

Ⅲ類：巖性為中粒砂巖及一些細粒砂巖，儲集空間類型以粒內溶孔、晶間微孔為主?？紫抖刃∮?%，滲透率小于0.14×10-3μm2。毛管壓力曲線向右上方拱起，斜率遠大于Ⅱ類壓汞曲線，排驅壓力大于1.0 MPa，中值壓力大于20 MPa。評價為非有效儲集層。

統(tǒng)計表明，盒3段儲集巖Ⅰ類占35%，Ⅱ類占53%，Ⅲ類占12%，其中Ⅰ類、Ⅱ類儲集巖主要分布在測井綜合解釋為氣層段內，Ⅲ類為非有效儲集巖。

從儲層產能意義上說，Ⅰ類和Ⅱ類曲線代表的是有效儲集層，Ⅲ類曲線代表的是非有效致密儲層。

圖5　盒3段毛管壓力曲線類型

3儲層綜合評價

獨貴加汗圈閉盒3段儲層具有下列特征:

(1)平面主砂體分布在錦58井-錦85井-錦57井-錦89井及錦57井-錦85井-錦86井-錦4井一帶，鉆井剖面上底部砂巖厚度大于中上部砂巖。

(2)巖石類型以含礫粗、中粒巖屑石英砂巖為主，巖屑含量高，含極少量長石。顆粒主要由石英和巖屑兩種成分組成,兩種巖性的顆粒成分互為過渡關系。砂巖孔隙度和滲透率隨著石英含量增高而增大，粒度在中-粗粒以上的砂巖才能成為有效儲層。

(3)盒3段地層頂面的構造形態(tài)基本一致，為一東北高、西南低的寬緩斜坡，只有局部構造高點和低點，構造規(guī)模小，盒3段地層厚度連續(xù)穩(wěn)定，缺乏有效的構造圈閉條件，儲層主要受沉積相帶的控制，砂巖屬辮狀河分流河道砂體沉積(圖6)。主河道呈南北方向帶狀展布，東西兩側為分流間灣微相的泥巖沉積，形成氣藏的側向巖性遮擋，具有分選中等、多期砂巖復合疊加的特點，碎屑成分和粒度反映砂巖沉積能量較強[7-8]。

(4)壓實作用使巖石孔隙度降低，溶蝕作用形成的次生孔隙改善了儲層的孔滲性能，晚成巖后期微裂縫的發(fā)育起連通孔隙、增強砂巖滲透率的作用。

(5) 粒間孔，粒間溶孔、粒內溶孔和粒間縫是盒3段砂巖的主要儲層空間。

(6) 儲層孔隙度平均值9.69%，滲透率平均值0.61×10-3μm2。儲層類型主要為Ⅰ、Ⅱ類儲集巖，盒3段氣藏均屬于特低孔特低滲天然氣藏。

圖6　獨貴加汗圈閉盒3段沉積相圖

(7)毛管壓力曲線分3類，具有Ⅰ類和Ⅱ類曲線的砂巖是有效儲集層，Ⅲ類曲線代表的是非有效致密儲層。盒3段底部砂巖以Ⅰ、Ⅱ類曲線為主，中上部砂巖以Ⅱ、Ⅲ類曲線為主。

根據儲集巖的空間展布、巖石學特征、沉積條件、孔隙結構、成巖作用、孔滲特征進行綜合評價，儲集巖可分為3種類型(表1)。其中Ⅰ類屬好的儲層，Ⅱ類屬較好儲層，Ⅲ類屬差儲層，Ⅲ類儲層幾乎不具儲集作用。

因此，歸納起來，有利儲集巖應具有以下特點：①分布于砂巖累積厚度大于5 m的井區(qū)；②巖石類型為巖屑石英砂巖和石英含量較高的巖屑砂巖，粒度為中-粗粒以上；③砂巖的孔隙度和滲透率較高(孔隙度最佳范圍為7.5%～10%，滲透率為(0.14～1.5)×10-3μm2)；④粒間余孔、粒間溶孔、粒內溶孔和微裂縫較發(fā)育；⑤有利儲集巖主要分布在錦57-錦58-錦59一線以北的主河道，心灘較為發(fā)育，河道沉積水流能量大，砂體有效厚度也相對大。

表1　盒3段儲集層分類評價

4氣藏特征評價

從氣藏分布的平面展布情況看，獨貴加汗圈閉盒3氣藏主要分布在有效砂體儲層發(fā)育區(qū)，受構造控制作用不明顯，主要受沉積相帶的控制。

盒3段氣藏的源巖主要為山西組和太原組煤系地層，儲集體為山西組-下石盒子組的河道砂巖，石千峰組、上石盒子組湖相泥巖，以及下石盒子組內部的洪泛沉積泥巖、山西組分流間泥巖形成致密的區(qū)域蓋層和直接蓋層，具有良好的封蓋能力，因此，下石盒子組盒3段氣藏屬下生上儲成藏組合。氣藏儲層孔隙度平均值9.69%，滲透率平均值0.61×10-3μm2。

綜上所述，獨貴加汗圈閉盒3段氣藏均屬于特低孔特低滲天然氣藏。

參考文獻

[1]袁志祥.鄂北塔巴廟、杭錦旗地區(qū)古生界天然氣勘探前景分析[J].天然氣工業(yè),2001,21(增刊):5-9.

[2]李良，袁志祥，惠寬洋.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,2000,20(6):16-19.

[3]宋凱.鄂爾多斯盆地杭錦旗探區(qū)成藏條件分析與區(qū)帶評價[J].石油地質與工程,2013,27(5):10-13.

[4]尤歡曾,李良.鄂北上古生界天然氣成藏地質特征.天然氣工業(yè)[J],2001,21(增刊):14-18.

[5]郝蜀民,陳召佑,李良.鄂爾多斯大牛地氣田致密砂巖氣成藏理論與勘探實踐[M].北京;石油工業(yè)出版社，2009：18-21.

[6]趙澄林,朱筱敏.沉積巖石學[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008:35-41.

[7]袁芳政.大牛地氣田盒3段沉積環(huán)境及高產氣層儲集特征[J].石油地質與工程,2008,22(2):18-20.

[8]張占楊等.東勝氣田盒2段沉積相研究及應用[J].石油地質與工程,2015,29(2):46-48.

編輯：黨俊芳

文章編號：1673-8217(2016)03-0005-04

收稿日期：2015-12-30

作者簡介：蘭俊，碩士，1984年生，2012年畢業(yè)于中國地質大學(北京)礦產普查與勘探專業(yè)，主要從事天然氣勘探研究工作。

基金項目：國家重大科技專項下屬課題“碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探關鍵技術”(2011ZX05002-001)資助。

中圖分類號：TE112.23

文獻標識碼：A