鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)泊爾江海子斷裂以北有效圈閉的識別

齊 榮，李 良

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 海洋學(xué)院，北京 100083；2.中國石化 華北油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，鄭州 450006)

鄂爾多斯盆地北部伊盟隆起杭錦旗地區(qū)什股壕一帶(圖1)是盆地最早取得天然氣勘探發(fā)現(xiàn)的區(qū)帶，上世紀七八十年代以伊深1井、伊17井為代表，在二疊系下石盒子組背斜圈閉上獲得單井工業(yè)氣流。該區(qū)處于泊爾江海子斷裂以北、烏蘭格爾凸起以南，低幅構(gòu)造相對發(fā)育，面積2 510 km2。前期經(jīng)過背斜圈閉和巖性圈閉2個勘探階段，獲得的天然氣地質(zhì)儲量已超過500×108m3，同時也揭示出圈閉類型多樣性的特點。

研究區(qū)下二疊統(tǒng)下石盒子組自下而上發(fā)育盒1、盒2、盒3三套氣層，前期研究明確了盒1段發(fā)育眾多具有邊、底水的小型背斜氣藏，而盒2、盒3段發(fā)育大面積的巖性氣藏和構(gòu)造—巖性復(fù)合氣藏[1-9]。前期研究普遍缺乏針對單個圈閉的具體解剖，特別是缺乏針對單個圈閉氣水界面的判斷和預(yù)測，導(dǎo)致圈閉的有效范圍不明確。

圖1 鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)研究區(qū)位置和下石盒子組構(gòu)造Fig.1 Location of the study area and structure of Lower Shihezi Formation, Hangjinqi area, Ordos Basin

低幅度構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉是研究區(qū)數(shù)量最多的圈閉類型，當(dāng)河道砂體與不同的低幅構(gòu)造形態(tài)疊置后能否形成有效的圈閉，圈閉內(nèi)氣水界面的位置是否判斷準確，對于井位部署和儲量評價都很重要。

1 氣層識別標準

1.1 氣層分類

杭錦旗地區(qū)研究區(qū)下石盒子組辮狀河道砂體總體為特低滲透儲層，具有氣、水分異條件。依據(jù)砂巖物性和含氣性的測井參數(shù)聲波時差(AC)、深側(cè)向電阻率(LLD)、感應(yīng)電阻率(iLD)、補償中子曲線(CN)、含氣飽和度(SG)和隨鉆氣測全烴含量等，將下石盒子組砂巖分為氣層、水層、含氣層和干層(表1)，其中氣層和水層屬于一類儲層。

1.2 氣柱高度計算

天然氣成藏后，儲層毛細管力與氣體向上浮力共同影響氣、水分異及其分布[10]。本次研究利用壓汞J函數(shù)法確定研究區(qū)盒2、盒3段和盒1段的氣柱高度。資料取用錦39井盒2段的4個壓汞數(shù)據(jù)和錦11井盒1段的3個壓汞數(shù)據(jù)，具體方法不再贅述[10]。盒2段含氣飽和度50%(氣層)對應(yīng)的氣柱高度為20 m，即盒2氣藏從砂巖頂部向下20 m的范圍內(nèi)均是含氣飽和度大于50%的氣層發(fā)育區(qū)，以坡度1°計算，盒2段河道砂體橫向上需連續(xù)1 146 m；盒1段含氣飽和度50%(氣層)對應(yīng)的氣柱高度為10 m，即盒1氣藏從砂巖頂部向下10 m的范圍內(nèi)均是含氣飽和度大于50%(氣水界面)的氣層發(fā)育區(qū)，以坡度1°計算，盒1段河道砂體橫向上須連續(xù)近570 m。

2 盒1段背斜氣藏特征

2.1 盒1氣藏氣、水界面的確定

晚古生代北部陰山一帶是研究區(qū)的物源區(qū)，在下石盒子組沉積時期形成自北而南具充填性質(zhì)的沖積平原辮狀河沉積[11-18]。盒1段地層厚度60 m，連續(xù)砂巖厚度平均40 m，砂地比達到67%，砂體橫向連片、連通性好，是研究區(qū)天然氣成藏的主要輸導(dǎo)層。整體上盒1段圈閉是寬河道砂體疊合小背斜形成的，具有“氣帽子”特點。

在盒1段單井剖面上，砂巖段由上往下隨鉆全烴異常+深側(cè)向電阻率值的“突降拐點”是其氣、水界面的識別方法。隨鉆全烴異常值、深側(cè)向電阻率值在砂層中自上而下、從高到低的拐點往往具有一致性，而物性沒有變化，這是氣、水界面在井剖面上的直接反映。同時在地震剖面上，背斜上部地震波形表現(xiàn)出強波谷特征。

根據(jù)氣層分類和氣、水界面識別特征，將盒1段單井剖面分為3類(圖2)：(1)整個砂體處于氣、水界面之上，或氣、水界面位于厚層砂體底部，如錦38井大部分砂體位于氣水界面之上，氣層隨鉆氣測異常值平均1.1%，深側(cè)向電阻率平均40 Ω·m，水層隨鉆氣測異常值為0.4%，深側(cè)向電阻率17 Ω·m；(2)氣、水界面位于厚層砂體中上部，如錦82井，氣層隨鉆氣測異常值平均4%，深側(cè)向電阻率平均26 Ω·m，水層隨鉆氣測異常值為1%，深側(cè)向電阻率12 Ω·m；(3)氣、水界面位于厚層砂體之上，如錦65井厚層砂體均在氣、水界面之下，整段厚層砂體為水層，隨鉆氣測異常值平均0.2%，深側(cè)向電阻率平均10 Ω·m，說明該井不在盒1段有效圈閉內(nèi)。

圖2 鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)盒1段氣水界面特征Fig.2 Characteristics of the gas/water interface in Member 1 of Shihezi Formation, Hangjinqi area, Ordos Basin

2.2 盒1段背斜圈閉識別

以隨鉆全烴異常+深側(cè)向電阻率值“突降拐點”確定的氣、水界面為依據(jù)，對錦82井盒1背斜氣藏的平面(圖3a)和剖面(圖3b，c)進行了詳細解剖。該背斜圈閉溢出點海拔為-1 060 m，圈閉高度60 m，面積4.69 km2，氣、水界面海拔-1 030 m，氣藏高度30 m，面積1.62 km2。可以看出，由于背斜圈閉的充滿度不同，出現(xiàn)含氣面積小于圈閉面積的現(xiàn)象，整體上什股壕盒1段屬于寬河道+小背斜，圈閉面積小、個數(shù)少。

3 盒2、盒3段復(fù)合圈閉識別評價

不同圈閉類型有不同的評價識別要素。背斜圈閉識別重點在背斜構(gòu)造的精細解釋和氣水界面的識別，低幅度構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉是研究區(qū)數(shù)量最多的圈閉類型，評價關(guān)鍵是儲層的展布、構(gòu)造的精細解釋、封堵條件的分析和氣水界面的識別。

圖3 鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)錦82井盒1背斜氣藏剖面和平面解釋Fig.3 Profile and plane interpretation of anticlinal gas reservoir in Member 1 of Shihezi Formation, well J82,Hangjinqi area, Ordos Basin

盒2、盒3段合計地層厚度60 m，平均連續(xù)砂巖厚度20 m，平均砂地比33%，有利于巖性圈閉形成，當(dāng)河道砂體與局部構(gòu)造疊合則形成復(fù)雜的復(fù)合圈閉。下面以研究區(qū)西部大營圈閉為例進行識別評價。

3.1 儲層展布特征

根據(jù)沉積相和儲層判別標準，對大營圈閉識別區(qū)內(nèi)進行了一類儲層展布研究。盒2、盒3段一類儲層厚度在平面上主要發(fā)育2個條帶(圖4)，其中東部條帶一類儲層厚度較大，可達11 m，呈北東—南西向延伸，其2 m等值線圈定的范圍是有效圈閉識別的一個要素。

3.2 構(gòu)造特征

大營圈閉識別區(qū)內(nèi)主要發(fā)育一條規(guī)模較大的北西—南東向鼻隆帶及少量小型背斜構(gòu)造，南部還發(fā)育一些規(guī)模較小的逆斷層。鼻隆帶上發(fā)育若干向南西傾伏的鼻狀構(gòu)造。在三維地震部署之前，錦47、錦102和錦117等3口探井相繼失利，雖鉆遇儲層，但無氣層發(fā)育。在利用三維地震資料進行詳細構(gòu)造解釋后，錦135井部署在河道與鼻隆帶疊合的有利位置，取得成功。

3.3 封堵條件

盡管大營圈閉評價區(qū)的低幅鼻狀構(gòu)造沒有規(guī)模較大的閉合構(gòu)造，但河道砂體沿鼻隆帶發(fā)育，切割鼻狀構(gòu)造，這種配置易于形成構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉。單個鼻隆在北東方向(上傾方向)不閉合，但北東方向河道砂體橫向尖滅帶可以形成封堵帶；沿河道上游的北西方向則依靠構(gòu)造起伏形成封堵。

圖4 鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)下石盒子組盒2、3段一類儲層厚度等值線Fig.4 Reservoir thickness contour map of members 2 and 3 of Lower Shihezi Formation, Hangjinqi area, Ordos Basin

3.4 氣、水界面

氣、水界面識別是有效圈閉識別的一個關(guān)鍵要素。錦135井盒3段砂巖厚度18.2 m，根據(jù)氣、水層測井識別標準和隨鉆氣測全烴值，將其劃分出氣層2層，厚11.9 m，含氣層2層，厚6.3 m；盒2段砂巖厚度24.2 m，劃分出氣層1層，厚11.85 m，含氣層1層，厚12.45 m，即全井段不發(fā)育水層。借鑒盒1段氣、水界面確定方法，錦135井位于氣、水界面之上，從保守角度將其盒2、盒3段砂巖底部所在深度(分別為-1 110 m，-1 085 m)確定為其所在圈閉的氣、水界面深度，即盒2段氣柱高度為24.2 m，盒3段為18.2 m，與用J函數(shù)法計算出的氣柱高度20 m相近(圖5a)。

錦117井盒2段砂巖厚度11.25 m，根據(jù)氣、水層測井識別標準和隨鉆氣測全烴值，將其劃分出水層2層，厚11.25 m；盒3段砂巖不發(fā)育(圖5b)?？梢钥闯鲥\117井只鉆遇水層未見氣層，因此判斷錦117井位于氣、水界面之下，從樂觀角度將其盒2段砂巖頂面所在深度(-1134m)定為所在圈閉的水層頂面深度，將處于海拔-1 110～-1 134 m地帶劃分為盒2段氣水過渡區(qū)，作為進一步驗證區(qū)。因錦117井盒3段儲層不發(fā)育，故盒3段只先確定氣層區(qū)的范圍。

圖5 鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)錦135、錦117井下石盒子組盒2、盒3段氣水層解釋Fig.5 Gas and water interpretation of members 2 and 3 of Lower Shihezi Formation, wells J135 and J117, Hangjinqi area, Ordos Basin

圖6 鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)下石盒子組盒2，3段構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉平、剖面解剖Fig.6 Profile and plane dissection of structural-lithologic complex traps in members 2 and 3 of Lower Shihezi Formation, Hangjinqi area, Ordos Basin

根據(jù)儲層展布特征、構(gòu)造特征、封堵條件分析和氣水界面的分析結(jié)果，對大營圈閉盒2、盒3段圈閉進行刻畫，其特征是窄河道疊置不閉合構(gòu)造形成的復(fù)合圈閉。按保守的氣水界面海拔，圈定盒2段有效圈閉面積為22.9 km2，計算圈閉資源量為11.45×108m3；盒3段有效圈閉面積為28.8 km2，估算圈閉資源量為14.4×108m3(圖6)。按樂觀的氣水界面海拔，圈定盒2段有效圈閉面積為38 km2，計算圈閉資源量為19×108m3；盒3段有效圈閉面積為43 km2，估算圈閉資源量為21.5×108m3。按中值的氣水界面海拔，圈定盒2段有效圈閉面積為30 km2，計算圈閉資源量為15×108m3；盒3段有效圈閉面積為35 km2，估算圈閉資源量為17.5×108m3。

4 結(jié)論

(1)伊盟隆起南坡的下石盒子組河道砂巖總體是特低滲透儲層，相對致密儲層更易產(chǎn)生氣、水分異，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)條件建立適合的圈閉評價方法，進行有效圈閉識別，是認清氣、水空間分布關(guān)系的有效途徑。

(2)鄂爾多斯盆地泊爾江海子斷裂研究區(qū)盒1段發(fā)育小型背斜氣藏，其圈閉的砂體、構(gòu)造疊置關(guān)系為寬河道+小背斜，依據(jù)隨鉆氣測異常+深側(cè)向電阻率值“突降拐點”法可以確定氣藏的氣、水界面。

(3)對于鄂爾多斯盆地泊爾江海子斷裂研究區(qū)盒2、盒3段發(fā)育的低幅構(gòu)造—巖性圈閉，需要綜合儲層展布、構(gòu)造特征、封堵條件分析和氣、水界面判斷等因素來分析圈定圈閉有效范圍。這一類圈閉的砂體、構(gòu)造疊置關(guān)系往往是窄河道+不閉合的低幅構(gòu)造，因此封堵因素的分析顯得非常重要。