延長氣田上古生界氣藏儲層特征綜合研究

李 浩，陳占軍，任戰(zhàn)利，王 力，林 進(jìn)，李 云，何 劍

(1.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院，陜西 西安 710075；2.西北大學(xué) 大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069；3.隴東學(xué)院 能源工程學(xué)院，甘肅 慶陽 745000； 4.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 油氣勘探公司，陜西 延安 716000)

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延長氣田上古生界氣藏儲層特征綜合研究

李 浩1，2，陳占軍2，3，任戰(zhàn)利2，王 力1，林 進(jìn)4，李 云4，何 劍4

(1.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院，陜西 西安 710075；2.西北大學(xué) 大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069；3.隴東學(xué)院 能源工程學(xué)院，甘肅 慶陽 745000； 4.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 油氣勘探公司，陜西 延安 716000)

通過對延長氣田上古生界本溪組、山西組山2段與山1段、石盒子組盒8段儲層的砂巖類型、巖屑組分、粒度分布、孔隙類型、孔喉結(jié)構(gòu)、物性分布等進(jìn)行綜合分析，探討延長氣田上古生界氣藏儲層的特征。研究結(jié)果表明：①目的儲集層段主要為石英砂巖、石英巖屑砂巖與巖屑石英砂巖；②碎屑組分以石英為主，其次為巖屑，僅有少量長石；③儲層碎屑骨架顆粒主要為中砂，其次為粗砂，粉砂與礫石顆粒較少；④儲層孔隙度普遍小于10%，滲透率主要介于(0.005～0.23)×10-3μm2，為致密型儲層；⑤儲層層內(nèi)與層間的非均質(zhì)強(qiáng)。將該區(qū)儲層按物性特征劃分為4類：優(yōu)質(zhì)儲層，良好儲層，差儲層及非有效儲層。

上古生界天然氣藏；儲層特征；延長氣田；鄂爾多斯盆地

李浩，陳占軍，任戰(zhàn)利，等.延長氣田上古生界氣藏儲層特征綜合研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，31(4):8-13.

LI Hao,CHEN Zhanjun,REN Zhanli,et al.Comprehensive study on characteristics of upper Paleozoic gas reservoirs in Yanchang Gasfield [J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(4):8-13.

引　言

鄂爾多斯盆地是我國陸上大型含油氣盆地，其上古生界天然氣資源豐富，經(jīng)過多年的勘探，已發(fā)現(xiàn)蘇里格、榆林、大牛地等大型氣田[1-3]，勘探成果顯示盆地氣藏呈大面積連片分布之勢[4-9]，但不同區(qū)帶內(nèi)主力含氣層位有所差別，氣藏特征也復(fù)雜迥異[7,10-12]。為順應(yīng)開發(fā)建產(chǎn)的實(shí)際要求，需對具體區(qū)塊進(jìn)行有針對性的研究，從而準(zhǔn)確辨明具體氣田的氣藏特征，更好地為生產(chǎn)服務(wù)。

上述氣田多集中在盆地北部地區(qū)，近年來延長石油集團(tuán)在盆地南部發(fā)現(xiàn)了延長氣田(圖1)，延長氣田勘探起步較晚，2006年，隨著延氣2井的成功鉆探，才拉開延長氣田大規(guī)?？碧降男蚰?。從2009年開始，延長氣田天然氣儲量逐年遞增，目前探明天然氣儲量5 519億m3，顯示了良好的天然氣勘探前景。但該區(qū)天然氣地質(zhì)基礎(chǔ)研究薄弱，沒有對氣藏儲層特征開展過系統(tǒng)研究，從而制約了該區(qū)更深層次的勘探工作。本文在砂巖類型、巖屑組分、粒度分布、孔隙類型、孔喉結(jié)構(gòu)、物性分布等特征的研究基礎(chǔ)上，對延長氣田上古生界氣藏儲層特征進(jìn)行深入分析。研究成果不但有助于深化對該區(qū)儲層特征的認(rèn)識，而且對進(jìn)一步研究延長氣田天然氣運(yùn)聚成藏特征及天然氣勘探開發(fā)工作提供參考依據(jù)。

圖1　研究區(qū)地理位置Fig.1　Geographical location of the study area

1　巖石學(xué)特征

1.1砂巖類型與巖屑組分

根據(jù)延長氣田96口井2 200余塊常規(guī)薄片和鑄體薄片的鑒定結(jié)果，統(tǒng)計(jì)了4個層段的碎屑成分、填隙物組分、粒度和分選磨圓等特征 (表1,圖2)。

表1　研究區(qū)盒8—本溪組砂巖成分均值Tab.1　Average mass fraction of sandstone components from He 8 member to Benxi Formation in the study area

圖2　研究區(qū)盒8-本溪組砂巖成分三角圖Fig.2　Triangle graph of sandstone components from He 8 member to Benxi Formation in the study area

分析結(jié)果表明，上古生界砂巖主要有3種類型：石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖。不同層段砂巖類型存在一定差異，本溪組以石英砂巖為主，石英類成分均值為89.7%；山2段主要是石英砂巖和巖屑石英砂巖；山1段則以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主；盒8段以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主。本溪組沉積時期為潮坪環(huán)境，物源區(qū)因受到波浪、潮汐等的沖刷、篩選作用，石英成分高，巖石類型相對較好[13]。山2段、山1段和盒8段受北部物源區(qū)母巖成分的影響，其巖屑成分增加[4-15]。

1.2粒度分析

盒8段、山1段、山2段、本溪組儲層主要為中砂和粗砂，其次為細(xì)砂、粉砂和黏土，粒度概率累積曲線大多為三段式，以跳躍總體和懸浮總體為主。線段的斜率較小，說明分選程度較低，跳躍顆粒和懸浮顆粒之間的交截點(diǎn)Φ值大都在2.5～3.5范圍內(nèi)。盒8段和山1段儲集砂巖以中—粗粒結(jié)構(gòu)為主，山2段儲集砂巖以中—粗粒結(jié)構(gòu)為主，本溪組儲集砂巖以中—粗粒結(jié)構(gòu)為主，少量礫石結(jié)構(gòu)(圖3)。

圖3　研究區(qū)主要含氣層段粒度分布直方圖Fig.3　Particle size distribution histogram of major gas-bearing layers in the study area

2　孔隙類型與孔喉結(jié)構(gòu)

2.1孔隙類型

4個層段主要發(fā)育原生粒間孔、次生溶孔、晶間孔和微裂隙4類孔隙。其中以次生溶孔和晶間孔為主，原生粒間孔在孔隙構(gòu)成中居于次要地位(圖4)。研究區(qū)原生孔隙主要為碎屑顆粒被綠泥石、伊利石薄膜或襯邊所包裹后的剩余原生粒間孔隙；粒間溶孔形態(tài)不規(guī)則，外形呈港灣狀，孔徑大小和分布不均勻；常與長石、巖屑溶孔等伴生，并被細(xì)小的溶蝕縫連通起來；晶間孔孔隙的大小及分布不均勻。

圖4　研究區(qū)孔隙類型Fig.4　Pore types in the study area

2.2孔隙結(jié)構(gòu)及儲層分類

根據(jù)前人和鄰區(qū)研究成果，綜合延長氣田氣層資料、砂體特征、孔滲參數(shù)等因素，按壓汞曲線形態(tài)特征和壓汞定量參數(shù)，結(jié)合相應(yīng)的巖心與薄片觀察分析，按孔隙類型及結(jié)構(gòu)組成將延長氣田上古生界砂巖儲層類型劃分為4類(表2、圖5)：Ⅰ類儲層以粗砂巖為主，主要發(fā)育粒間孔-溶孔,孔隙度一般大于8%，單層有效厚度一般在6 m以上，天然氣產(chǎn)能較高，射孔測試的天然氣無阻流量多數(shù)高于4×104m3/d，屬于優(yōu)質(zhì)儲層，在研究區(qū)盒8-本溪組相對較少。Ⅱ類儲層為中砂、中細(xì)砂巖，主要發(fā)育溶孔-晶間孔，孔隙度6%～8%，單層有效厚度一般為4～6 m，天然氣產(chǎn)能相對較高，射孔測試的天然氣無阻流量多為(2～4)×104m3/d，屬于較好的儲層，在研究區(qū)盒8—本溪組分布相對較廣。Ⅲ類儲層為細(xì)砂巖，主要發(fā)育晶間孔，孔隙度4%～6%，單層有效厚度相對較薄，一般在2～4 m，射孔測試的天然氣無阻流量多為(0.2～2.0)×104m3/d，天然氣產(chǎn)能相對較低，一般發(fā)育分流河道側(cè)緣、天然堤和決口扇等沉積微相，總體屬于較差的儲層，在研究區(qū)盒8—山西組的分布相對較廣。Ⅳ類儲層巖性為粉-細(xì)砂巖，為微孔型，連通性差，孔喉小且分選性差，孔隙度較低，多在4%以下，單層有效厚度相對較薄，一般在2 m以下，一般發(fā)育天然堤外側(cè)的分流間灣、河道及河道邊緣的致密沙壩，往往為干層或低產(chǎn)水層，少數(shù)可獲得低產(chǎn)氣流。

研究發(fā)現(xiàn)，目的層段儲層的物性、分類與沉積部位、成巖作用具有一定對應(yīng)關(guān)系：Ⅰ、Ⅱ類儲層由于主要分布于河道中部，溶蝕作用發(fā)育相對強(qiáng)烈；Ⅲ、Ⅳ類儲層的溶蝕作用相對不發(fā)育，而Ⅳ類儲層主要發(fā)育于河道側(cè)翼。

表2　研究區(qū)儲層分類標(biāo)準(zhǔn)Tab.2　Reservoir classification standard for the study area

圖5　研究區(qū)毛管壓力曲線類型和喉道特征Fig.5　Capillary pressure curve types and throat features in the study area

3　儲層物性特征

3.1儲層物性

研究區(qū)各段儲層之間的孔隙度和滲透率相差不大，物性分布范圍基本一致(圖6,圖7)?？紫抖鹊姆植挤秶鸀?.08%～14.22%，主體集中在2%～9%；滲透率分布范圍為(0.002～58.82)×10-3μm2，主體集中在(0.01～0.20)×10-3μm2，為致密儲層(表3)。各層段儲層孔滲基本正相關(guān)，但并不嚴(yán)格，即相同的孔隙度未必對應(yīng)相同或相近的滲透率值，反之亦然。該特征可能暗示了不同區(qū)帶或不同砂體之間成巖作用的大環(huán)境相似，但具體的強(qiáng)度稍有差異(圖8)。研究發(fā)現(xiàn)滲透率數(shù)據(jù)中存在少數(shù)極大值。根據(jù)巖心、鑄體、薄片鑒定資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這些滲透率極大值可能是由裂縫造成的。對比取心段實(shí)測物性數(shù)據(jù)，孔隙度平均值與中值差別不大，而滲透率平均值卻遠(yuǎn)大于中值，所以認(rèn)為研究區(qū)滲透率中值更好地反映實(shí)際滲透率值。

圖6　研究區(qū)儲層孔隙度分布直方圖Fig.6　Reservoir porosity distribution histogram of the study area

圖7　研究區(qū)儲層滲透率分布直方圖Fig.7Reservoir permeability distribution histogram of the study area

層位孔隙度/%滲透率/10-3μm2最小值最大值平均值中值最小值最大值平均值中值盒80.0815.574.544.220.00427.310.180.05山10.7113.964.604.280.0034.940.150.05山20.4713.085.194.550.00558.820.770.07本溪組0.5214.225.595.410.00456.632.150.23

圖8　研究區(qū)儲層孔隙度和滲透率交會圖Fig.8　Cross-plot of reservoir porosity with permeability in the study area

3.2儲層非均質(zhì)性

根據(jù)前人的非均質(zhì)性評價[16]，儲層會不同程度地表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。盒8段至山2段層內(nèi)為較均勻或不均勻，而本溪組完全為不均勻型。各層位的隔層包括本溪組的煤層夾薄層泥巖、灰?guī)r，山2段廣泛分布煤層和泥巖，山1段、盒8段為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。分析認(rèn)為目的層段層間非均質(zhì)性級別為強(qiáng)(表4)。

表4　研究區(qū)儲層非均質(zhì)性統(tǒng)計(jì)Tab.4　Reservoir heterogeneity statistics of the study area

4　結(jié)　論

(1)研究區(qū)上古生界砂巖主要有3種類型：石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖，不同層段砂巖類型、巖屑組分、粒度存在一定差異。

(2)研究區(qū)上古生界儲層主要發(fā)育原生粒間孔、次生溶孔、晶間孔和微裂隙4類孔隙。將儲層進(jìn)一步劃分為4類：Ⅰ類儲層主要發(fā)育粒間孔-溶孔；Ⅱ類儲層主要發(fā)育溶孔-晶間孔；Ⅲ類主要發(fā)育晶間孔；Ⅳ為微孔型，連通性差，孔喉小且分選性差。

(3)研究區(qū)儲層的孔隙度整體小于10%，滲透率主要介于(0.005～0.230)×10-3μm2，為致密型儲層，且非均質(zhì)性較強(qiáng)。因此，建議采取“邊開發(fā)、邊評價、逐步認(rèn)識、不斷完善”的滾動勘探開發(fā)方式，逐漸加深對氣藏特征的認(rèn)識，同時降低開發(fā)風(fēng)險。

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責(zé)任編輯：王輝

Comprehensive Study on Characteristics of Upper Paleozoic Gas Reservoirs in Yanchang Gasfield

LI Hao1,2,CHEN Zhanjun2,3,REN Zhanli2,WANG Li1,LIN Jin4,LI Yun4,HE Jian4

(1.Research Institute,Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co.,Ltd.,Xi′an 710075,Shaanxi,China;2.State Key Laboratory of Continental Dynamics,Northwest University,Xi'an 710069,Shaanxi,China;3.College of Energy Engineering,Longdong University，Qingyang 745000,Gansu,China;4.Oil & Gas Exploration Company,Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co.,Ltd.,Yan'an 716000,Shaanxi,China)

Yanchang Gasfield is located in the south central of Ordos Basin.Although natural gas is abundant in this field,the research of Upper Paleozoic gas reservoir characteristics in the study area is relatively weak.The characteristics of Upper Paleozoic gas reservoirs in the study area are studied based on the analysis of the sandstone type,lithic composition,particle-size distribution,pore type,pore throat structure and physical property of upper Paleozoic Benxi Formation,Shan 2 member,Shan 1 member,He 8 member reservoirs in Yanchang Gasfield.The research results show:① The objective reservoirs mainly consist of quartz sandstone,quartz-lithic sandstone and lithic-quartz sandstone;② quartz is main lithic component,cuttings is secondly,and there is only a small amount of feldspar;③ reservoir skeleton particles are mainly medium sand,coarse sand is secondly,and silty sand and gravel are a little;④ the reservoirs are tight reservoir,their porosity is generally less than 10%,and their permeability mainly ranges(0.005～0.230)×10-3μm2;⑤ the reservoirs are featured with strongly intrastratal and interlayer heterogeneity.The reservoirs could be divided into four categories according to their physical property:high-quality reservoir,good reservoir,poor reservoir,and non-reservoir.

upper Paleozoic gas reservoir;reservoir characteristic;Yanchang Gasfield;Ordos Basin

A

2016-02-28

國家重大專項(xiàng)專題(編號：2011ZX05005-004-007HZ)；國家自然科學(xué)基金(編號：41372128)；西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科技部專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助

李浩(1986-)，男，博士，主要從事天然氣地質(zhì)綜合研究。E-mail：hydrocarbons@163.com

10.3969/j.issn.1673-064X.2016.04.002

TE122；P618.13

1673-064X(2016)04-0008-06