鄂爾多斯盆地蘇里格氣田有效砂體展布規(guī)律與開發(fā)方式研究
——以蘇東南區(qū)為例

費世祥 陳興官 靳鎖寶 葉 珍 王金成

1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院 2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程試驗室 3.中國石油長慶油田第一采氣廠4.中國石油長慶油田氣田開發(fā)處 5.中國石油長慶油田第四采氣廠

蘇里格氣田是長慶油田近年來發(fā)現(xiàn)的大型致密砂巖氣藏，主力儲層盒8、山1段為大型緩坡河流三角洲沉積，河道砂體縱向多期疊置，橫向復合連片，有效砂體規(guī)模小，連通性差，單井控制儲量有限、單井產量低[1]。綜合蘇里格氣田開發(fā)方式可將其分為4個階段[2]：即，直井為主階段、叢式井為主階段、水平井和叢式井并重階段、水平井為主階段。如何提高單井產量、提高氣田采收率，尋求有效開發(fā)方式成為能否實現(xiàn)蘇里格氣田高效開發(fā)的關鍵。本文以蘇東南區(qū)（圖1）盒8、山1段儲層為目標，結通過剖析蘇東南區(qū)沉積特征與有效砂體空間展布規(guī)律，針對開發(fā)地質體不同的地質特征制定不同的開發(fā)方式，形成了有針對性的開發(fā)方式。

圖1 蘇東南區(qū)位置圖

1 沉積特征

依據(jù)鉆測井及巖芯分析資料，結合區(qū)域構造和沉積演化特征，對蘇東南區(qū)盒8段沉積環(huán)境進行了深入研究，將盒8段劃分成兩種不同的沉積環(huán)境[3-4]（圖2），其中盒8上1反映出弱辮狀分流河道的沉積特征，而盒8上2到盒8下2反映出強辮狀分流河道的沉積特征。辮狀分流河道作為辮狀河三角洲平原亞相的主要沉積微相，也是砂體主要發(fā)育部位，分流河道快速擺動使多個成因砂體在垂向及側向相互連通，形成廣泛分布的厚砂巖，即河道砂體，主要的砂體類型為心灘砂體和河道充填砂體[5-7]，其發(fā)育狀況各小層之間存在較大差異。河道邊界特征不明顯，沉積砂體多見粗砂、含礫、云母礦物沿砂層而集中分布，表明為水體攜帶能量強，但縱橫向變化快，并見強烈沖刷、河道多期異置、巖性變化快、儲層非均值強等現(xiàn)象，表明其為平原上典型的多級分叉、匯聚的辮狀河道沉積特點。

圖2 鄂爾多斯盆地緩坡型淺水辮狀河三角洲示意

2 砂體定量化描述

2.1 單砂體寬度刻畫

辮狀河道帶由不同期次的單砂體疊置而成，單砂體刻畫對河道帶寬度計算至關重要，單砂體研究基于開展構造與對比充分結合的思路[8]，落實小層及單砂體對比成果，編制單砂層頂面構造圖。采用“單井識別、側向劃界、平面組合”的方法識別出單砂體，落實河道帶展布方向，垂直河道發(fā)育方向以目的層頂部明顯的泥巖為標志層拉齊，編制“等高程對比”剖面圖，劃分河道期次，落實河道單砂體的分界線（圖3）。對召*井區(qū)北部密井網區(qū)做了東西向4條剖面，將盒8下2小層頂部泥巖拉齊，比對刻畫單砂體，進而劃分單期河道，該區(qū)盒8下2期共刻畫出3條單期主河道，方向呈西北—東南向，寬度在 400 ～ 2 000 m。

2.2 河道帶寬度刻畫

在蘇里格氣田開發(fā)過程中，尤其對于水平井整體開發(fā)，有效識別刻畫并定量化描述河道寬度十分重要，定量化描述河道寬度方法主要應用野外露頭測量、井間對比和干擾試井研究。

圖3 召×井區(qū)西北部盒8下2期單河道對比圖

本調研前人相關研究[9-12]，在利用經驗公式計算本區(qū)河道寬度和砂體疊置關系研究的基礎上，結合野外露頭測量，運用密井網解剖的方法進行河道砂體寬度劃分，計算河道寬度，以此約束河道形態(tài)。選取橫切區(qū)塊的大剖面為研究對象，解剖本區(qū)河道帶的發(fā)育規(guī)模。解剖下來的結果如下表所示（表1），可以看出從盒8上1到盒8下2，各小層的河道寬度范圍、河道平均寬度、寬厚比等一系列參數(shù)依次增大。

具體對于各小層回歸出河道帶寬與河道砂厚的經驗公式（圖4～7），從圖中可以看出，盒8上1河道砂厚在6.2～16 m之間，河道寬在400～1500 m之間；盒8上2河道砂厚在6～25 m之間，河道寬在 600 ～ 2 750 m 之間；盒河道砂厚在8～27 m之間，河道寬在500～3 400 m之間；盒河道砂厚在4～34 m之間，河道寬在1 050～5 100 m之間；由盒河道寬依次增大，回歸公式相關性較高，與調研經驗公式吻合性較好。

3 砂體與有效砂體展布規(guī)律

3.1 砂體與有效砂體平面展布規(guī)律

蘇東南區(qū)砂體受物源和沉積環(huán)境控制，盒8整體呈南北向條帶狀展布（圖8），其中盒8上屬于弱辨狀河沉積體系，盒8上1和盒8上2主要發(fā)育5條主河道，各條主河道繼承性強，相對較為孤立，河道寬度在400～2 750 m之間；盒8下屬于強辨狀河沉積體系，主要發(fā)育6條主河道，各條主河道繼承性強，交匯分流頻繁，河道寬度在500～5100 m之間。有效砂體平面上分布整體受控于砂體展布，主要取決于物性發(fā)育情況，受物源控制，北部有效砂體發(fā)育程度好于南部。其中盒呈長條狀零星分布，規(guī)模在寬300～2000 m左右；呈長條狀較為連片分布，規(guī)模在寬400～ 4 000 m 左右（圖 9），局部富集。

表1 不同小層分流河道砂體寬、厚統(tǒng)計表

圖4 盒8上1河道厚度與寬度關系

圖5 盒8上2河道厚度與寬度關系

圖 6 盒8下1河道厚度與寬度關系

圖 7 盒8下2河道厚度與寬度關系

圖8 蘇東南區(qū)砂體平面展布圖

3.2 砂體與有效砂體垂向展布規(guī)律

受淺水辮狀河三角洲沉積控制，區(qū)內砂體縱向上疊置樣式主要有孤立型、垂向疊置型、側向搭接型。垂向自盒8下2至盒8上1砂體發(fā)育程度和規(guī)模依次減??；有效砂體多呈小薄層分散分布，縱向上多個小層含氣，主河道部位發(fā)育集中分布、累積厚度較大的有效儲層。位于河道中心部位的剖面AA'（圖10），儲層巖性較粗，成分較純，物性最好（孔隙度在8%以上），單層有效厚度可達10 m以上，砂體組合形式為河道下切形成的厚層孤立型、多期河道疊置形成的垂向疊置型，橫向上較穩(wěn)定，連通性較好，是區(qū)內最有利的儲層。位于河道邊部沉積的剖面BB'（圖10），粗粒成分減少，單砂體厚度在5～8 m，物性介于中間（孔隙度在5%～8%），有效砂體橫向不穩(wěn)定，縱向上多有隔夾層，以薄層孤立型、多期河道間歇發(fā)育形成的薄互層和河道遷移形成的側向搭接型為主，儲層質量一般。位于分流間灣內的剖面BB'（圖10），砂體薄且不連續(xù)，很少發(fā)育有效砂體，儲層開發(fā)潛力差。有效砂體平面上分區(qū)性明顯；區(qū)塊西側發(fā)育兩套主力含氣層系，河道寬度較大；區(qū)塊中部主力含氣層系不突出，河道寬度較小，變化快；區(qū)塊東部主力含氣層系單一，河道寬度大。

4 有效開發(fā)方式研究

4.1 布井方式研究

基于河道帶寬度定量化評價、砂體空間分布研究，根據(jù)縱向多層段儲層分布類型，分區(qū)建立4種井型集群化布井模式[13-14]：水平井立體開發(fā)、大叢式混合井組開發(fā)、大叢式水平井組開發(fā)、大叢式直定向井組開發(fā)（圖11）。

1）水平井立體開發(fā)：對于有兩套主力含氣層系的區(qū)域，中間隔層厚度達到一定程度（一般泥巖厚度大于15 m），壓裂無法溝通時，同時砂體以多層疊置為主，位于主河道部位，河道帶寬度大于2000 m，采用水平井立體開發(fā)，提高儲量動用程度。

圖9 蘇東南區(qū)有效砂體平面展布圖

圖10 蘇里格氣田東南區(qū)盒8段砂體及有效砂體剖面（剖面位置見圖9）

圖11 蘇里格氣田水平井規(guī)模開發(fā)模式圖

2）大叢式混合井組開發(fā)：對于主力含氣層系不突出、含氣層系較多，局部發(fā)育厚層砂體。位于河道邊部或者河道帶寬度較?。ㄐ∮? 000 m）區(qū)域，采用大叢式混合井組開發(fā)。在河道中心順河道方向部署水平井，提高單井產量；在河道邊部部署定向井，兼顧立體其他層系儲量。

3）大叢式水平井組開發(fā)：對于主力含氣層系單一的區(qū)域，砂體以塊狀厚層為主，河道帶寬度大于2 000 m，采用大叢式水平井組開發(fā)，提高氣田開發(fā)效果。

4）大叢式直定向井組開發(fā)：對于主力含氣層系不突出、含氣層系較分散的區(qū)域，砂體以薄互層為主、且規(guī)模有限，采用大叢式直定向井組開發(fā)。

4.2 水平井設計方式研究

以水平井目的層有效儲層精細描述為核心，根據(jù)有效砂體空間疊置關系，將大型孤立心灘體、具物性夾層的疊置心灘體、具泥質隔層的疊置心灘體、心灘側向切割連通體、心灘橫向串糖葫蘆型作為水平井開發(fā)的有利目標砂體[15-16]。

圖12 蘇里格氣田砂體分布模式與水平井優(yōu)化設計示意圖

基于目標砂體疊置樣式，建立了3種水平段軌跡設計模式（圖12）。塊狀厚層砂體，厚度較大（＞5 m），橫向砂體連續(xù)性好，水平段軌跡設計為平直型。多層疊置砂體，厚度大（＞8 m），局部發(fā)育泥質夾層，水平段軌跡設計為大斜度。分段層狀砂體，發(fā)育穩(wěn)定泥巖隔層，水平段軌跡設計為階梯式。

差異化軌跡設計技術提高了有效儲層鉆遇率和儲量縱向動用程度。蘇里格氣田累計完鉆水平井969口，其中平直型軌跡614口、階梯型軌跡91口、大斜度軌跡264口。

5 結論

1）通過精細解剖砂體，多方法論證河道帶寬度，回歸了本區(qū)盒8段各小層的河道帶寬度計算公式，為定量化描述河道砂體提供了基礎。

2）蘇東南區(qū)自盒8下2至盒8上1砂體發(fā)育程度和規(guī)模依次減小。有效砂體縱向上多個小層含氣，平面上分區(qū)性明顯；區(qū)塊西側發(fā)育兩套主力含氣層系，河道寬度較大；區(qū)塊中部主力含氣層系不突出，河道寬度較小，變化快；區(qū)塊東部主力含氣層系單一，河道寬度大。

3）根據(jù)縱向多層段儲層分布類型，分區(qū)建立4種井型集群化布井模式：水平井立體開發(fā)、大叢式混合井組開發(fā)、大叢式水平井組開發(fā)、大叢式直定向井組開發(fā)。

4）根據(jù)有效砂體空間疊置關系，建立了平直型、大斜度、階梯式3種水平段軌跡設計模式，提高了有效儲層鉆遇率和儲量縱向動用程度。