松遼盆地宋站地區(qū)沙河子組儲(chǔ)層砂體特征與分布預(yù)測(cè)

楊文杰，胡明毅，李弘林，元 懿

(1. 長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100； 2. 長(zhǎng)江大學(xué) 非常規(guī)油氣省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430100)

1 研究背景

本次研究區(qū)域?yàn)樗蛇|盆地徐家圍子斷陷北部宋站地區(qū)，最新鉆探均顯示該區(qū)沙河子組具有良好的油氣勘探潛力?？碧皆缙趯?duì)該區(qū)的研究主要集中在營(yíng)城組，而對(duì)沙河子組的研究較為薄弱，由于沙河子組埋藏深、儲(chǔ)層較為致密，過(guò)去一直作為深層重要的烴源巖研究[1]。隨著研究區(qū)勘探進(jìn)程的不斷深入，沙河子組致密砂礫巖氣藏開(kāi)始成為重要的接替領(lǐng)域。為了更好的指導(dǎo)該區(qū)后續(xù)的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，重點(diǎn)對(duì)沙河子組的儲(chǔ)層砂體特征開(kāi)展研究。

宋站地區(qū)沙河子組屬于斷陷湖盆沉積，通過(guò)前期的相關(guān)研究[2-3]，認(rèn)為區(qū)內(nèi)主要發(fā)育辮狀河三角洲與扇三角洲沉積體系，并將沙河子組劃分為4個(gè)三級(jí)層序，不同層序時(shí)期砂礫巖體均較發(fā)育。根據(jù)現(xiàn)有的巖心、薄片和測(cè)井解釋資料以及前人相關(guān)研究，認(rèn)為研究區(qū)以致密砂礫巖儲(chǔ)層為主[4]。本文依據(jù)砂礫巖發(fā)育的沉積環(huán)境的差異，又將研究區(qū)砂礫巖儲(chǔ)層劃分為辮狀河三角洲砂礫巖儲(chǔ)層與扇三角洲砂礫巖儲(chǔ)層，兩種沉積環(huán)境下的儲(chǔ)層砂體在沉積規(guī)模、巖石結(jié)構(gòu)、物性以及含氣性等方面均具有不同的特征。

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

研究區(qū)砂礫巖儲(chǔ)層巖石類型主要有礫巖和砂巖兩大類，兩種巖性在不同的沉積環(huán)境中所具有的巖石學(xué)特征也有所差異，現(xiàn)根據(jù)研究區(qū)的沉積相認(rèn)識(shí)成果對(duì)區(qū)內(nèi)不同儲(chǔ)層類型的巖石學(xué)特征予以分析。

2.1 辮狀河三角洲砂礫巖

該儲(chǔ)層巖石在研究區(qū)最為發(fā)育，其中礫巖沉積較砂巖沉積又更為普遍，礫巖主要發(fā)育在辮狀河三角洲前緣平原亞相中，礫石大小主要以中—細(xì)礫巖為主，少量發(fā)育粗礫巖。辮狀河三角洲礫石以次棱角狀—次圓狀為主，分選和磨圓整體較好，礫石可見(jiàn)定向排列的特征，具有砂質(zhì)支撐和多粒級(jí)支撐結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1a)。通過(guò)巖石薄片觀察和鑒定，礫石成分中含有大量的火山巖巖石，主要是來(lái)自沙河子組下部火山巖中的凝灰?guī)r、粗面巖、安山巖或流紋巖等，同樣，也含有部分變質(zhì)巖和沉積巖成分。

辮狀河三角洲砂巖儲(chǔ)層主要是發(fā)育在辮狀河三角洲前緣亞相中，巖石類型以含礫砂巖和粗砂巖為主，細(xì)砂巖和粉砂巖發(fā)育較少，該環(huán)境下發(fā)育的砂巖粒度比正常三角洲砂巖粗，規(guī)模也更大(見(jiàn)圖1b)。通過(guò)對(duì)辮狀河三角洲砂巖的薄片分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)巖石成分具有近源沉積的特征，砂巖類型主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑砂巖，石英砂巖不發(fā)育。

2.2 扇三角洲砂礫巖

在斷陷湖盆中扇三角洲砂礫巖也是一種十分重要的儲(chǔ)層巖石，區(qū)內(nèi)發(fā)育的大套厚層砂礫巖沉積是扇三角洲沉積的典型標(biāo)志，鉆井試氣表明該類砂體可以作為有利儲(chǔ)集層。扇三角洲礫巖在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育較厚，沉積厚度最大的部分超過(guò)100 m，該環(huán)境中的礫巖礫石大小混雜，常見(jiàn)粗礫沉積，分選和磨圓較辮狀河三角洲前緣均較差，礫石以棱角狀—次棱角狀為主(見(jiàn)圖1c)，雜基中泥質(zhì)含量較高且多為雜色，扇三角洲礫巖成分以泥巖巖屑、火山巖巖屑或變質(zhì)巖巖屑為主，表明其成熟度較低。

扇三角洲砂巖巖性多為含礫砂巖和粗砂巖，砂巖粒度普遍較粗，主要發(fā)育在扇三角洲前緣亞相或突發(fā)性沉積的末期，該類型砂巖和辮狀河三角洲砂巖的巖石學(xué)特征總體上具有相似性，但是扇三角洲砂巖儲(chǔ)層中所含的礫石主要為次棱角狀，砂巖中所夾泥巖層顏色更深，多為黑色或灰黑色(見(jiàn)圖1d)。

(a)辮狀河三角洲礫巖，達(dá)深14井，3 503.86 m；(b)辮狀河三角洲砂巖，達(dá)深6井，3 451.14 m；

3 物性特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)沙河子組134個(gè)樣品的觀察分析，研究區(qū)砂礫巖儲(chǔ)層屬于低孔—低滲類型，其孔隙度值分布在1.1%～8.9%，且主要分布范圍為2%～6%，平均孔隙度為4.2%；其滲透率值分布在0.004×10-3～10.1×10-3μm2，且主要分布范圍為0.01×10-3～1×10-3μm2，平均滲透率為0.32×10-3μm2。研究區(qū)儲(chǔ)層物性總體較差，部分可達(dá)致密砂巖氣范疇[5]，因此，針對(duì)該類型的儲(chǔ)層通常需要進(jìn)行壓裂改造。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)礫巖和砂巖的物性特征展開(kāi)研究，發(fā)現(xiàn)砂巖儲(chǔ)層和礫巖儲(chǔ)層在物性方面也有所不同。在孔隙度方面，砂巖孔隙度區(qū)間在1.1%～8.9%，平均為4.6%，礫巖孔隙度區(qū)間在1.1%～8.2%，平均為4.1%；在滲透率方面，砂巖滲透率區(qū)間在0.005×10-3～1×10-3μm2，礫巖滲透率區(qū)間在0.004×10-3～10.1×10-3μm2，總體上這兩種巖性的物性特征相差較小，砂巖儲(chǔ)層物性較礫巖儲(chǔ)層略好。此外，不同沉積環(huán)境下的巖石物性也存在差異，在孔隙度方面，辮狀河三角洲前緣水下分支河道孔隙度最好，平均孔隙度為6.7%，而扇三角洲平原辮狀河道孔隙發(fā)育最差，平均為2.8%；在滲透率方面，辮狀河三角洲平原分支河道滲透率最好，平均滲透率為0.46×10-3μm2，而辮狀河三角洲前緣分支河道最低，平均滲透率為0.13×10-3μm2。因此，不同沉積環(huán)境下的儲(chǔ)層砂體物性特征表現(xiàn)為辮狀河三角洲砂體明顯優(yōu)于扇三角洲砂體。

4 含氣性特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)35口井的含氣性資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)砂礫巖儲(chǔ)層普遍含氣，其中宋深9H井日產(chǎn)氣量可達(dá)20×104m3。研究區(qū)儲(chǔ)層的巖性主要為礫巖和砂礫巖，部分為砂巖儲(chǔ)層，通過(guò)對(duì)各含氣層段的沉積相進(jìn)行解釋，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)辮狀河三角洲和扇三角洲相都可以作為研究區(qū)的有效儲(chǔ)層發(fā)育相帶。此外，通過(guò)對(duì)比含氣層段砂礫巖厚度以及日產(chǎn)氣量，發(fā)現(xiàn)含氣層段越厚，日產(chǎn)氣量一般越高。例如，宋深2井低產(chǎn)氣層所對(duì)應(yīng)的巖性為砂礫巖，最大連續(xù)沉積厚度小于10 m，日產(chǎn)氣2 426 m3；達(dá)深3井低產(chǎn)氣層所對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層巖性也主要為砂礫巖，其最大連續(xù)沉積厚度達(dá)30 m，日產(chǎn)氣量則為34 624 m3，這說(shuō)明砂巖厚度是控制產(chǎn)氣能力即儲(chǔ)層優(yōu)劣的一個(gè)關(guān)鍵要素。

5 測(cè)井參數(shù)響應(yīng)特征

由于宋站地區(qū)沙河子組鉆井資料相對(duì)較少，儲(chǔ)集砂體平面分布非均質(zhì)性較強(qiáng)，因此，明確不同巖性測(cè)井響應(yīng)特征，建立地震反演等方法檢測(cè)的結(jié)果與測(cè)井解釋結(jié)果之間的聯(lián)系，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)研究區(qū)儲(chǔ)層砂體分布的預(yù)測(cè)。

根據(jù)研究區(qū)沙河子組沉積特征，結(jié)合研究需要，利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)分析了研究區(qū)泥巖、砂礫巖、煤層以及火山巖測(cè)井響應(yīng)特征。研究區(qū)內(nèi)不同巖性的測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為：泥巖層具有高伽馬值、高聲波時(shí)差值、低密度的特征；砂礫巖一般為較低值，聲波時(shí)差中等，高密度特征，砂礫巖含流體后，聲波時(shí)差增大，密度減小，伽馬值也有小幅度增大，砂巖干層深側(cè)向電阻率與淺側(cè)向電阻率之差幾乎為零，砂巖水層為深側(cè)向電阻率小于淺側(cè)向電阻率值，砂巖含油氣之后深側(cè)向電阻率大于淺側(cè)向電阻率，用深淺電阻率之差的方法可以較快地識(shí)別儲(chǔ)層含流體的特性；沙河子組煤層較薄，測(cè)井曲線識(shí)別煤層主要是根據(jù)高聲波時(shí)差值、低密度值與低伽馬值的特點(diǎn)來(lái)識(shí)別煤層；火山巖一般為較低伽馬值，低聲波時(shí)差值、高密度的特征?？傮w上看，儲(chǔ)集體砂礫巖測(cè)井響應(yīng)特征與其他巖性響應(yīng)特征存在較大差異。

6 儲(chǔ)層砂體預(yù)測(cè)方法

為了對(duì)全區(qū)儲(chǔ)層砂體進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，在測(cè)井參數(shù)響應(yīng)特征分析的基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用地震屬性分析和波阻抗反演技術(shù)對(duì)研究區(qū)砂體展布進(jìn)行預(yù)測(cè)[6-7]。根據(jù)研究對(duì)砂礫巖體預(yù)測(cè)的需求，通過(guò)對(duì)比多種地震屬性優(yōu)選出均方根振幅(RMS)屬性作為最佳屬性，該屬性可以相對(duì)較好的反映地層巖性特別是砂礫巖體的平面展布特征刻畫(huà)較為清晰。同時(shí)，通過(guò)波阻抗反演來(lái)預(yù)測(cè)沙河子組砂巖厚度與砂地比，最終得到每個(gè)層序時(shí)期內(nèi)的砂巖厚度和砂地比的平面展布圖，為了保證反演的可靠性，通過(guò)對(duì)井點(diǎn)砂礫巖厚度的統(tǒng)計(jì)和分析，發(fā)現(xiàn)波阻抗反演預(yù)測(cè)砂礫巖厚度與單井實(shí)際厚度誤差普遍小于6%，且砂礫巖厚度越大預(yù)測(cè)的結(jié)果越準(zhǔn)確，說(shuō)明砂礫巖厚度預(yù)測(cè)結(jié)果具有較高的可信度。

在儲(chǔ)層特征的分析的基礎(chǔ)上，認(rèn)為沉積相和砂礫巖體厚度是有利儲(chǔ)層劃分的關(guān)鍵參數(shù)，因此，以辮狀河三角洲和扇三角洲作為有利儲(chǔ)層發(fā)育相帶，在砂體厚度參數(shù)的控制下，建立了研究區(qū)不同級(jí)別儲(chǔ)層的分類標(biāo)準(zhǔn)。將沙河子組各層序時(shí)期砂礫巖厚度大于100 m區(qū)域劃分為Ⅰ類儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，砂礫巖厚度在80～100 m區(qū)域?yàn)棰蝾悆?chǔ)層發(fā)育區(qū)，砂礫巖厚度小于80 m區(qū)域?yàn)棰箢悆?chǔ)層發(fā)育區(qū)，湖相沉積區(qū)為非儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，最終確定了研究區(qū)沙河子組各層序時(shí)期不同級(jí)別儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)(見(jiàn)圖2)。

圖2 沙河子組SQ4時(shí)期儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)

7 結(jié) 論

1)研究區(qū)儲(chǔ)層類型主要為低孔低滲的砂礫巖儲(chǔ)集體，并依據(jù)砂體沉積環(huán)境，可以分為辮狀河三角洲礫巖、辮狀河三角洲砂巖、扇三角洲礫巖、扇三角洲砂巖等4類儲(chǔ)層砂體。

2)不同儲(chǔ)層砂體在巖石學(xué)和物性特征方面均具有不同特征，總體上砂巖儲(chǔ)層物性要稍好于礫巖儲(chǔ)層，辮狀河三角洲儲(chǔ)層物性好于扇三角洲平原儲(chǔ)層，且儲(chǔ)層砂體發(fā)育厚度是控制儲(chǔ)層質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

3)在儲(chǔ)層特征和沉積相展布分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合砂礫巖厚度反演成果，對(duì)沙河子組有利儲(chǔ)集砂體發(fā)育區(qū)帶進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并確定了研究區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層發(fā)育的不同區(qū)帶，其中Ⅰ類儲(chǔ)層為最有利區(qū)帶。