鄂爾多斯盆地定北區(qū)塊盒1氣藏高產(chǎn)主控因素研究

周家林

定北區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地中西部，橫跨內蒙古鄂托克前旗、寧夏鹽池縣和陜西定邊縣；構造位于鄂爾多斯盆地天環(huán)向斜與伊陜斜坡交界部位，橫跨天環(huán)向斜、伊陜斜坡兩個構造單元，整體呈東高西低走勢；研究區(qū)內發(fā)育北西—南東向對沖式逆斷層組合[1]。定北區(qū)塊上古生界自下而上主要發(fā)育太2、山1、山2、盒1四套氣層，其中2014年在該區(qū)域盒1段提交控制儲量615×108m3，砂體厚度10.0～25.0 m、平均15.3 m，孔隙度5.8%，滲透率0.42×10-3μm2，屬于特低孔-超低滲氣藏[2]。定北區(qū)塊主力層盒1段地層厚度多為40～50 m，按照沉積旋回劃分為四個小層，自下而上分別是盒1-1、盒1-2、盒1-3、盒1-4。

前期勘探表明定北區(qū)塊盒1氣藏氣儲量規(guī)模大，直井試氣效果好，具有巨大的勘探潛力和廣闊的開發(fā)前景，然而在水平井評價階段，氣井產(chǎn)水較為嚴重，且氣水關系較為復雜。復雜的氣水關系直接影響著開發(fā)井的部署和氣田的高效開發(fā)。因此明確盒1氣藏高產(chǎn)主控因素和氣水分布規(guī)律對氣田開發(fā)區(qū)塊的優(yōu)選具有重要意義[3]。

1 氣藏試氣效果分析

定北區(qū)塊盒1段直井完成試氣24口井，其中盒1-1完成試氣8口，單井平均日產(chǎn)氣量0.1×104m3，單井平均日產(chǎn)水量0.9 m3，無阻流量0.37×104m3/d；盒1-2完成試氣4口，單井平均日產(chǎn)氣量0.35×104m3，單井平均日產(chǎn)水量9.3 m3，無阻流量0.42×104m3/d；盒1-3完成試氣4口，單井平均日產(chǎn)氣量0.17×104m3/d，單井平均日產(chǎn)水量0.9 m3，無阻流量0.19×104m3/d；盒1-4完成試氣8口，單井平均日產(chǎn)氣量0.22×104m3，單井平均日產(chǎn)水量8.6 m3，無阻流量0.25×104m3/d。

盒1段水平井試氣完成7口井，其中盒1-1完成試氣2口，平均日產(chǎn)氣量3.95×104m3，平均日產(chǎn)水量8.23 m3，無阻流量14.5×104m3/d；盒1-2完成試氣1口，日產(chǎn)氣量5.2×104m3，日產(chǎn)水量23 m3；盒1-4完成試氣3口，平均日產(chǎn)氣量0.23×104m3，平均日產(chǎn)水量82.3 m3。

試氣成果表明，定北區(qū)塊水平井盒1-1與盒1-2小層出氣效果好，盒1-4小層產(chǎn)水量很大。高產(chǎn)氣井多分布在盒1-1與盒1-2小層，低產(chǎn)井主要分布在盒1-4小層。

2 地層水地球化學特征

通過對定北區(qū)塊盒1氣藏地層水分析資料統(tǒng)計（表1）可以看出：本區(qū)地層水陽離子主要以Ca2+、Na+、K+為主；陰離子以Cl-離子為主，次之為HCO3-離子，而離子較少。

本區(qū)地層水均為氯化鈣型水，該水型代表了深層封閉環(huán)境下的地層水，這種地層水處于停滯狀態(tài)，有利于油氣聚集和保存，是儲層含油氣良好的標志。定北區(qū)塊盒1氣藏地層水總礦化度15 000～25 000 mg/L，反映出本地區(qū)地層水總礦化度高、正變質程度深的特點，說明地層水形成演化過程沒有淡水的滲入和層間水竄，保存條件非常好[4-5]。

表1 定北區(qū)塊盒1氣藏不同氣井地層水分析數(shù)據(jù) mg/L

3 氣層水層識別與分布規(guī)律

在儲層低孔滲、低壓、巖性及物性非均質性等因素影響下，定北區(qū)塊盒1儲層高、低電阻率氣層、氣水層并存，且氣水在縱向剖面和橫向上分布不均；盒1氣藏無穩(wěn)定生產(chǎn)井，缺乏純水層資料，給測井氣水層識別帶來很大困難。本次研究從電性特征并結合錄井資料和氣井產(chǎn)出特征入手進行氣水層識別，將研究區(qū)儲層劃分為氣層、氣水層、干層3種類型（表2）。

表2 盒1段氣水層判別標準

以地層格架為約束，通過建立氣水層判別標準，對盒1層氣井進行了重新解釋，結合二次解釋成果分析認為：盒1氣藏在縱向上氣層主要分布在盒1-1、盒1-2小層，盒1-3、盒1-4小層為氣水同層。平面上盒 1氣層在西區(qū)主要分布在中南部的定北13—定北17—定北18、定北10—定北8—定北25—定北 26井區(qū)域，氣水層主要分布在西北部的LP14H—定北16—LP11H井一線；在東區(qū)盒1氣層主要分布在定北31—定北21—定北5井一線，而氣水層主要分布在定北11—定北22井一線。

4 高產(chǎn)主控因素分析

4.1 烴源巖生烴強度及儲層與氣源的垂向距離對高產(chǎn)層分布的影響

定北區(qū)塊主要發(fā)育石炭系太原組、二疊系山西組腐殖型煤系烴源巖及二疊系山西組炭質泥巖、暗色泥巖腐殖型煤系烴源巖，其中以煤系烴源巖為主，表現(xiàn)為廣覆式生烴特征。據(jù)已有鉆井資料顯示，生烴強度為（20～28）×108m3/km2。

前人研究表明，鄂爾多斯盆地天然氣以近距離側向、垂向運移為主近源運移成藏[6-9]，在一定的生烴強度下，儲層與烴源巖的垂向距離導致氣、水分布的不同?？傮w上看，盒1氣藏內部氣層主要分布在距離烴源巖較近的盒1-1、盒 1-2小層，平均含氣飽和度達到65%，氣井試氣效果好，產(chǎn)水量低；而盒1-3、盒 1-4小層因距離烴源巖較遠，平均含氣飽和度只有35%，氣井產(chǎn)氣量低產(chǎn)水量高。結合對蘇里格西區(qū)山1、盒8下、盒8上167口井472個層段統(tǒng)計結果分析，按照山1—盒8下—盒8上小層順序，含氣飽和度逐漸減??；試氣成果表明，山1小層試氣27口井，出水15口，出水井比例55.6%，平均產(chǎn)水量7.8 m3；盒8下小層試氣18口，出水11口，出水井比例60.1%，平均產(chǎn)水量12 m3；盒8上小層試氣26口，出水22口，出水井比例84.6%，平均產(chǎn)水量14.3 m3。定北與蘇里格西區(qū)構造位置相當，試氣也呈現(xiàn)類似特征。

4.2 儲層物性對氣井高產(chǎn)的影響

對研究區(qū)12口取心井437塊樣品的巖心物性資料統(tǒng)計分析表明：下石盒子組盒1段孔隙度主要為0.4%～11.3%、平均5.8%；滲透率主要為（0.02～1.15）×10-3μm2、平均 0.42×10-3μm2，儲層整體屬于特低孔-超低滲儲層。定北區(qū)塊在盒1沉積期主要為三角洲平原沉積環(huán)境，全區(qū)呈南北向發(fā)育3～4條分流河道，分流河道儲集砂體發(fā)育，沉積穩(wěn)定，在氣源供給相對充足的情況下，物性相對好的河道砂含氣飽和度高，試氣效果好；而在河道側翼，由于巖性變化，儲層物性較差，含氣飽和度低，試氣效果差。試氣成果統(tǒng)計表明，定北區(qū)塊盒1層高產(chǎn)井主要分布在孔隙度大于 8%的地區(qū)。例如研究區(qū)南部定北 17井位于河道中部，砂厚12m，聲波時差230 μs/m，孔隙度9.7%，含氣飽和度68%，平均日產(chǎn)氣3.34×104m3，平均日產(chǎn)液1.8 m3；而位于河道側翼的定北25井，盒1段砂厚3 m，聲波時差213 μs/m，孔隙度5.3%，含氣飽和度36%，日產(chǎn)氣0，平均日產(chǎn)液3.8 m3。這說明天然氣在運移成藏過程中，氣驅水的完全程度與地層的孔滲情況密切相關。在物性較好的儲層中，氣驅水程度高，氣層含氣飽和度高，試氣效果好；但在比較致密的低滲透巖儲層中，地層水難以流動，氣驅水很難前行，殘存在儲集砂體中的水很難完全被天然氣置換出來，故形成了殘余滯留水分布區(qū)，導致氣井產(chǎn)氣量低，產(chǎn)液量較大。

4.3 斷裂、氣水層間隔層厚度對氣井高產(chǎn)的影響

如上所述，盒1氣藏內部盒1-1、盒1-2小層含氣飽和度高，為主要氣層；盒1-3、盒1-4小層含氣飽和度低，為氣水層。二者之間的泥巖隔層厚度及氣井周邊是否發(fā)育斷層或裂隙直接影響到氣井能否高產(chǎn)，如果泥巖隔層厚度較薄或氣井周圍發(fā)育斷層，那么壓裂改造極易造成下部盒1-1、盒 1-2氣層與上部盒 1-3、盒1-4水層相溝通，致使氣井水淹。試氣結果表明，盒1高產(chǎn)區(qū)附近斷層基本不發(fā)育，氣水層之間隔層平均厚度達到30 m。如LP6T井遠離斷裂，上部隔層厚度40 m，壓裂試氣后獲得日產(chǎn)氣量4.0×104m3，日產(chǎn)液量0.2 m3，無阻流量11.1×104m3/d；而同一層位的LP17H井距離斷裂僅700 m，鉆井過程中發(fā)生漏失，而且目的層與上部水層的隔層厚度僅8 m左右，雖然該井鉆遇10 m厚的氣層，但試氣效果很差，在返排率達到194%的情況下，日產(chǎn)氣量為0，日產(chǎn)液量28 m3。這也說明了目前的儲層改造工藝也會影響這類復雜氣藏的高產(chǎn)。

5 結論

（1）區(qū)域地質背景和鄰區(qū)產(chǎn)出效果對比表明，位于鄂爾多斯盆地西緣的定北區(qū)塊與蘇里格西區(qū)構造位置相當, 儲層主要位于氣水同層區(qū)，都具有自下而上含氣飽和度逐漸降低、產(chǎn)水量逐漸增多的特征。

（2）定北區(qū)塊盒1氣藏氣水關系復雜，盒1氣藏地層水為氯化鈣型水，具有總礦化度高、正變質程度深的特點，說明地層水形成演化過程沒有淡水的滲入和層間水竄，保存條件非常好，這種環(huán)境有利于氣藏的形成和保存。

（3）盒1氣藏高產(chǎn)主要受烴源巖、儲層物性、斷裂及氣水層間隔層厚度綜合控制，高產(chǎn)層位主要分布距離烴源巖較近的盒1-1、盒1-2小層且孔隙度大于8%的分流河道砂體中，產(chǎn)水層位主要分布距離烴源巖較遠的盒1-3、盒1-4小層；斷裂、氣水層的泥巖隔層厚度也影響盒1氣層產(chǎn)能；部分含水儲層由于壓裂溝通使得氣井普遍出水，直接影響了氣井產(chǎn)能。

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