鄂爾多斯盆地蘇里格地區(qū)盒8段致密砂巖儲(chǔ)層特征研究

胡愛(ài)平，劉　燕，康　銳，劉曉鵬

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西 西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018)

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鄂爾多斯盆地蘇里格地區(qū)盒8段致密砂巖儲(chǔ)層特征研究

胡愛(ài)平1，2，劉燕1，2，康銳1，2，劉曉鵬1，2

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西 西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018)

盒8段為蘇里格氣田主力產(chǎn)氣層之一，搞清儲(chǔ)層特征對(duì)勘探開(kāi)發(fā)有著重要指導(dǎo)意義。通過(guò)薄片鑒定、恒速壓汞、核磁共振等多種實(shí)驗(yàn)手段對(duì)蘇里格致密砂巖儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、孔隙類型、物性特征和主流喉道半徑進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明:(1)研究區(qū)盒8儲(chǔ)層巖石骨架顆粒組成主要為石英，次為巖屑，僅局部分布少量長(zhǎng)石。成分成熟度一般較高，結(jié)構(gòu)成熟度中等，以中粒砂巖和粗粒砂巖為主，填隙物有伊利石、伊蒙混層、高嶺石及綠泥石、鐵方解石、硅質(zhì)和凝灰質(zhì)；(2)主力儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以次生溶孔為主，原生粒間孔次之，裂縫極少；(3)儲(chǔ)層孔隙度基本小于12%、滲透率基本小于1.0 mD，并且在覆壓條件下，儲(chǔ)層滲透率小于0.1 mD的樣品占92%，屬于典型的致密砂巖氣儲(chǔ)層；(4)主流喉道半徑主體介于1～2 um。

蘇里格地區(qū)；致密砂巖；盒8段；儲(chǔ)層特征

蘇里格地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西北部，橫跨伊陜斜坡、伊盟隆起和天環(huán)坳陷三大構(gòu)造單元，上古生界發(fā)育多套含氣層系[1-8]。其中，儲(chǔ)集砂體最為發(fā)育的層段為二疊系下石盒子組盒8段，該段儲(chǔ)集砂體在盆地內(nèi)表現(xiàn)為“廣覆式大面積分布”的特征，儲(chǔ)層的成巖改造作用強(qiáng)烈，機(jī)械壓實(shí)作用及強(qiáng)烈的膠結(jié)作用使得原生孔隙大大減少，形成了致密砂巖儲(chǔ)層[9-12]。因此，本文首次應(yīng)用恒速壓汞、核磁共振等微觀孔喉結(jié)構(gòu)表征技術(shù)與常規(guī)分析試驗(yàn)手段相結(jié)合對(duì)蘇里格地區(qū)盒8段致密砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行綜合研究，從而對(duì)致密砂巖的儲(chǔ)集能力做出相對(duì)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，為致密砂巖氣的勘探開(kāi)發(fā)提供科學(xué)地質(zhì)依據(jù)。

1　巖石學(xué)特征

通過(guò)蘇里格氣區(qū)92口探井1128塊薄片資料的統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)盒8儲(chǔ)層巖石骨架顆粒組成主要為石英，次為巖屑，僅局部分布少量長(zhǎng)石。其中石英碎屑以單晶石英為主，多來(lái)自于巖漿巖，少數(shù)具波狀消光的石英來(lái)自于變質(zhì)巖區(qū)，個(gè)別有壓裂破碎，多晶石英量少，主要包括石英巖和燧石；巖屑組分以變質(zhì)巖巖屑為主，其次為火成巖巖屑，少量的沉積巖巖屑；長(zhǎng)石量少或無(wú)，長(zhǎng)石以高嶺石交代假象存在，蝕變成高嶺石(見(jiàn)圖1a)。其中砂巖的石英含量為80%～95%，巖屑含量為7%～20%，長(zhǎng)石含量平均不足0.5%，石英含量呈南北向條帶狀分布，由西往東石英含量具有逐漸減少的趨勢(shì)(見(jiàn)表1)。成分成熟度一般較高，結(jié)構(gòu)成熟度中等。砂巖的粒級(jí)較粗，以中粒砂巖和粗粒砂巖為主，尚有含礫粗砂巖及細(xì)砂巖。填隙物有伊利石、伊蒙混層、高嶺石及綠泥石、鐵方解石、硅質(zhì)及凝灰質(zhì)，并有少量黃鐵礦、菱鐵礦(見(jiàn)圖1b)。

a.長(zhǎng)石高嶺石化，S354，3 754.05 m；

b.蝕變凝灰質(zhì)部分溶蝕形成溶孔，S59，2 636.8 m

2　孔隙類型

沉積物繼沉積之后在各種物理、化學(xué)、生物及地質(zhì)條件下所經(jīng)歷的一系列的成巖作用，使巖石組構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響巖石的孔隙類型、孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙數(shù)量、滲透性能，造成儲(chǔ)層的多樣化及非均質(zhì)性特征。影響儲(chǔ)集性質(zhì)最重要的成巖作用是壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕溶解作用。

表1　蘇里格地區(qū)盒8段儲(chǔ)層碎屑組成統(tǒng)計(jì)表

研究表明，蘇里格地區(qū)上古生界主要儲(chǔ)集層段經(jīng)歷的成巖作用類型主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)/交代作用、重結(jié)晶作用和溶蝕溶解作用等。主力儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以孔隙為主，裂縫只占儲(chǔ)集空間的極少部分，在孔隙構(gòu)成中次生溶孔占主要地位，原生粒間孔在孔隙構(gòu)成中處于次要位置，總面孔率大約2.8%。次生孔隙主要為巖屑溶孔、雜基溶孔、長(zhǎng)石溶孔、粒間溶孔及晶間孔。石炭-二疊紀(jì)，盆地北部火山活動(dòng)頻繁，沉積物中火山物質(zhì)發(fā)育，占巖石組份的10%左右，次生溶孔主要以火山物質(zhì)溶蝕孔為主，占到70%以上。溶蝕作用主要形成火山碎屑顆粒粒內(nèi)溶孔、長(zhǎng)石晶?？住⑹⒘ｉg溶孔和高嶺石晶間孔等次生孔隙。巖石中偶見(jiàn)少量成巖收縮縫和構(gòu)造微裂縫(見(jiàn)圖2)，這些微裂縫有助于溝通巖石孔隙。致密砂巖儲(chǔ)層喉道半徑分布在0.01～1.6 μm之間，主要為片狀、彎片狀、管束狀的中細(xì)喉道(見(jiàn)圖3)。

a.凝灰質(zhì)收縮縫，s47，3 589.61 m

b.構(gòu)造-成巖微裂隙，s9，3 353.14 m，×32.5

a.片狀喉道，s2，2 627.86 m，×1890(SEM)

b.管束狀喉道，s271，3 262.01 m，×442(SEM)

3　物性特征

蘇里格地區(qū)上古生界主要儲(chǔ)集層砂巖經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的成巖后生作用, 儲(chǔ)集巖中原生孔隙大部分遭受破壞, 取而代之的是殘余粒間孔、各種可溶性礦物的次生溶孔以及高嶺石晶間孔, 構(gòu)成了低孔滲砂巖儲(chǔ)集體系。巖石骨架顆粒呈點(diǎn)狀、凹凸?fàn)罱佑|，方解石、硅質(zhì)膠結(jié)作用比較普遍，導(dǎo)致儲(chǔ)層物性總體比較致密。盒8段近12 000余塊砂巖巖心分析物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示80%以上的儲(chǔ)層孔隙度小于12%、滲透率小于1.0 mD，并且在覆壓條件下，儲(chǔ)層滲透率小于0.1 mD的樣品占92%(圖4)，屬于典型的致密砂巖氣儲(chǔ)層。

圖4　蘇里格氣田致密砂巖儲(chǔ)層覆壓滲透率分布圖

4　主流喉道半徑

一般而言，巖石顆粒包圍著的較大空間稱為孔隙，而僅僅在兩個(gè)顆粒連通的相對(duì)狹小部分稱為喉道?？紫妒橇黧w儲(chǔ)存于巖石中的基本儲(chǔ)集空間，而喉道是控制流體在巖石流的重要通道。顯然，喉道的大小和分布以及它們的幾何形狀是影響儲(chǔ)集巖滲流特征主要因素。

目前，研究?jī)?chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征最常用的手段是借助毛管壓力曲線，常規(guī)壓汞技術(shù)是目前獲取微觀孔隙結(jié)構(gòu)定量參數(shù)的重要手段，其給出的是進(jìn)汞壓力(對(duì)應(yīng)喉道半徑)與進(jìn)汞飽和度(對(duì)應(yīng)喉道或孔隙體積)的關(guān)系，不能將喉道和孔隙區(qū)分開(kāi)，而恒速壓汞技術(shù)以非常低的進(jìn)汞速度(通常為0.000 05 ml/min)將汞注入巖石孔隙體積內(nèi)，可近似保持準(zhǔn)靜態(tài)進(jìn)汞過(guò)程，從而克服了常規(guī)壓汞技術(shù)進(jìn)汞速度過(guò)快導(dǎo)致毛細(xì)管壓力變大的情況，并且能直接測(cè)量喉道和孔隙的分布，分別給出喉道和孔隙的毛細(xì)管壓力曲線，以及喉道半徑、孔隙半徑和孔喉半徑比等反映孔隙、喉道特征的參數(shù)。

本次研究中在蘇里格上古生界盒8段選送了13塊樣品進(jìn)行恒速壓汞分析(分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，圖5)，統(tǒng)計(jì)表明研究區(qū)盒8段主流喉道半徑主體介于1至1.5 um。

圖5　蘇里格地區(qū)盒8段儲(chǔ)層主流喉道半徑分布直方圖

井號(hào)孔隙度(%)氣測(cè)滲透(mD)平均喉道半徑(um)中值半徑(um)主流喉道半徑(um)s3157.20.321.530.411.15s1610.60.630.951.07t6100.660.810.30.68s1209.50.961.341.051.05s31512.91.161.530.411.15s1611.71.231.440.471.08s10010.61.741.350.531.15s6115.15.652.720.222.1s6148.953.590.432.9s6920.220.17.141.055.8

5　結(jié)語(yǔ)

1)研究區(qū)盒8段致密砂巖儲(chǔ)層巖石骨架顆粒組成主要為石英，次為巖屑，僅局部分布少量長(zhǎng)石。成分成熟度一般較高，結(jié)構(gòu)成熟度中等，以中粒砂巖和粗粒砂巖為主，填隙物有伊利石、伊蒙混層、高嶺石及綠泥石、鐵方解石、硅質(zhì)和凝灰質(zhì)；研究區(qū)盒8段致密砂巖儲(chǔ)集空間以次生溶孔為主，原生粒間孔次之，裂縫極少；

2)研究區(qū)盒8段致密砂巖儲(chǔ)層孔隙度基本小于12%、滲透率基本小于1.0 mD，并且在覆壓條件下，儲(chǔ)層滲透率小于0.1 mD的樣品占92%，其主流喉道半徑主體介于1～1.5 um，屬于典型的致密砂巖氣儲(chǔ)層。

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2016-03-14

國(guó)家重大科技專項(xiàng)“鄂爾多斯盆地天然氣富集規(guī)律、目標(biāo)評(píng)價(jià)與勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05007-004)

胡愛(ài)平(1982-)，男，陜西西安人，工程師，主要從事天然氣勘探、生產(chǎn)及科研方面的工作。

TE122.2+3

A

1004-1184(2016)04-0211-03