延川南氣田二疊系儲層砂體形態(tài)研究

羅 薇

中石化華東分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京

1.引言

延川南氣田是華東油氣分公司的煤系氣區(qū)塊，前期工作以煤層氣勘探開發(fā)為主，并取得了重大突破。2010年針對Y3井上石盒子組盒6段致密砂巖層進行壓裂改造，揭開了研究區(qū)煤系氣勘探的序幕，隨后開展了多層位合壓合試，煤系氣勘探獲得突破。前人主要在延川南煤層氣資源潛力等方面做了大量研究[1]-[6]，但對研究區(qū)煤系氣，特別是二疊系致密砂巖氣儲層砂體的發(fā)育特征、形態(tài)等認識不夠，砂體分布特征尚不明確，不利于下一步致密砂巖氣的勘探和開發(fā)。

本文通過對延川南氣田24口取心井巖心觀察，結合薄片、粒度等試驗分析，結合982口井測井曲線，認為研究二疊系沉積期發(fā)育三角洲平原及曲流河沉積，并識別出分支河道砂體、決口扇砂體、河道砂體、堤岸-河漫砂體等4種儲層砂體。通過研究上述4種儲層砂體的剖面連通性及平面展布特征，結合孔滲數(shù)據(jù)，分析有利儲層位置，為油氣田下一步開發(fā)提供了基礎和依據(jù)。

2.氣田地質(zhì)概況

延川南氣田處于渭北隆起、晉西撓褶帶與伊陜斜坡的交叉帶，呈西北低、東南高的整體形態(tài)[1][2]。氣田煤系氣主要烴源巖為山西組2段4小層的2號煤及太原組5小層的10號煤，主要儲層為二疊系山西組、石盒子組。整套地層自下而上可細劃分為13個組段、42個小層(圖1)。

Figure 1.The comprehensive stratigraphic column of the Yanchuannan gas field 圖1.延川南氣田地層綜合柱狀圖

3.沉積相劃分

延川南氣田本溪—太原期受鄂爾多斯盆地古隆起的影響，發(fā)育濱海相含煤地層沉積[3][4][5][6]，為潮坪—瀉湖環(huán)境；二疊系山西—盒8期，在盆地區(qū)域海退陸表海的基礎上發(fā)育三角洲平原沉積；進入盒7期以后，由于盆地北部隆起的進一步抬升[3][4][5][6]，氣田主要發(fā)育曲流河沉積體系。

3.1.三角洲相

研究區(qū)三角洲平原沉積，包括分支河道、決口扇、沼澤等微相，主要發(fā)育于山西組—盒8段地層。

分支河道沉積與河流沉積的河床亞相特征相似，在三角洲平原沉積中粒度最粗，砂巖中沉積構造豐富，底部常見沖刷面[7][8]。研究區(qū)分支河道沉積以灰色、淺灰色中—細砂巖為主(圖2)。

決口扇沉積發(fā)育在分支河道兩側，是山洪爆發(fā)期洪水漫溢的產(chǎn)物[7][8]。沉積物粒度較分支河道沉積變細，常見波狀層理及小型交錯層理[7][8]。研究區(qū)陸上天然堤沉積以灰白色、淺灰色細—粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主(圖2)。

沼澤沉積廣泛分布于三角洲平原之中，主要發(fā)育在分支河道之間[7][8]。沉積物主要為細粒粘土巖，包括泥巖、炭質(zhì)泥巖，夾煤層，常見植物碎片化石[4]。研究區(qū)沼澤沉積為灰黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖，夾薄煤層(圖2)。

3.2.曲流河相

研究區(qū)曲流河沉積，包括河床、堤岸、河漫等亞相，主要發(fā)育于盒7段以上地層。

河床亞相是河流沉積單元的根基，沉積物粒度最大，層理發(fā)育豐富[7][8]。研究區(qū)主要發(fā)育河道沉積微相，以淺灰色、灰中—粗砂巖為主(圖2)。

堤岸亞相垂向上位于河床沉積上部，沉積微粒度較河床亞相較小，層理規(guī)模也較小[7][8]。研究區(qū)主要發(fā)育天然堤沉積微相，巖性以灰綠色、淺灰色粉砂巖、泥巖薄互層為主(圖2)。

河漫亞相在河流沉積廣泛分布，垂向上位于層序最頂部，平面上位于堤岸沉積外側[7][8]。研究區(qū)主要發(fā)育河漫灘微相，泥巖自下而上呈現(xiàn)出灰色—綠色—雜色—紫紅色的變化趨勢，并夾少量粉砂巖(圖2)。

4.儲層砂體特征

4.1.分支河道砂體

分支河道砂體是研究區(qū)二疊系山西組—盒8段地層的主要儲層砂體。研究區(qū)分支河道砂體以灰色細—中砂巖為主，上部發(fā)育少量粉砂巖，底部見含礫砂巖，沉積物粒度整體較河道沉積細。砂巖垂向上單層厚度小，但多層疊加，總體呈向上變細的趨勢。測井曲線上，自然伽馬一般呈中—高幅齒狀鐘型，其次為箱型。沉積構造常見板狀交錯層理。沉積物分選中等，碎屑組分中石英含量較高。砂巖物性較好，一般孔隙度2%～11%，滲透率大于0.4×10-3μm2，雖屬低孔低滲儲層，卻為本區(qū)二疊系山西組—盒8段地層最好的儲層。

4.2.決口扇砂體

決口扇砂體是洪水期快速沉積的產(chǎn)物。研究區(qū)決口扇砂體以灰白色細—粉砂巖為主，夾泥質(zhì)粉砂巖，沉積物粒度較分支河道細，與河流相堤岸沉積類似。砂體垂向上呈想上變粗的反韻律，測井曲線呈小型漏斗形或指形。沉積構造可見小型交錯層理、波狀層理等。砂體物性差，孔隙度小于3%，滲透率小于0.05×10-3μm2，不能作為有效儲層。

Figure 2.The single well facies of Y21圖2.Y21井單井相圖

4.3.河道砂體

河道砂體是研究區(qū)盒7段以上地層的主要儲層砂體。研究區(qū)河道砂體以淺灰色中—粗砂巖為主，底部見河床滯留沉積，粒度曲線呈兩段式，以跳躍組分為主，沉積物粒度較粗。砂巖連續(xù)沉積厚度較小，河道砂體垂向上未見明顯粗細變化，但常與堤岸砂體組成向上變細的“二元結構”。測井曲線上，自然伽馬呈高幅齒狀箱型、鐘型。沉積構造可見平行層理及槽狀、板狀交錯層理。沉積物分選中等—較差，磨圓次圓—次棱角狀。砂巖物性較好，一般孔隙度3%～13%，滲透率0.1×10-3μm2～1×10-3μm2，為本區(qū)二疊系盒7段以上地層最好的儲層。

4.4.堤岸、河漫砂體

堤岸、河漫砂體平面上分布于河道砂體兩側[7][8]。研究區(qū)堤岸砂體以灰綠色、淺灰色粉砂巖為主，沉積物粒度細。砂巖厚度薄，一般1～2 m。測井曲線上，自然伽馬呈低幅微齒狀鐘型。沉積物分選差，物性差，不能作為有效儲層。河漫砂體本身極少極薄，較堤岸砂體分選、物性更差，亦無法成為有效儲層。

5.儲層砂體平面展布特征

鑒于以上研究，三角洲平原分支河道砂體、曲流河河道砂體為研究區(qū)二疊系有效儲層砂體。以研究區(qū)三角洲平原分支河道砂體在聯(lián)井剖面上北西—南東向(圖3(a))、北東—南西向砂體連通性均較好，砂體厚度一般8～16 m (圖3(b))；平面上，以下盒83小層砂體平面山體展布特征為例，砂體厚度一般4～10 m，多處厚度大于14 m，總體呈南東—北西西向展布，主要發(fā)育9～10條分流河道，局部受河道頻繁遷移，呈現(xiàn)出連片的特征，河道寬約0.5 km。有利儲層分布于河道主體部位，厚度一般6～10 m，面積48.2 km2(圖4)。

Figure 3.(a)The NW-SE trending multi-well section of P1x-h8-d;(b)The NE-SW trending multi-well section of P1x-h8-d 圖3.(a)下盒八段北西—南東向聯(lián)井剖面；(b)下盒八段北東—南西向聯(lián)井剖面

Figure4.The sandstonethicknessplanar distribution of P1x-h8-d-3圖4.下盒83小層砂體厚度平面圖

研究區(qū)曲流河河道砂體在聯(lián)井剖面上北西—南東向砂體連通性一般，砂體厚度2～5 m (圖5(a))；北東—南西向河道砂體連通性較好，且厚度大，一般2～12 m (圖5(b))；平面上，以盒73小層砂體平面砂體展布特征為例，砂體厚度一般6～10 m，最大厚度14 m，砂體平面上呈南東—北西向展布，主要發(fā)育7～8條河道，寬約0.4～0.7 km。有利儲層分布于河道主體部位，厚度一般6～10 m，面積46.6 km2(圖6)。

Figure 5.(a)The NW-SE trending multi-well section of P1x-h7;(b)The NE-SW trending multi-well section of P1x-h7圖5.(a)盒7段北西—南東向聯(lián)井剖面；(b)盒7段北東—南西向聯(lián)井剖面

6.生產(chǎn)上的應用

在認清儲層砂體特征、摸清砂體展布形態(tài)的基礎上，于研究區(qū)河道中心部位新部署水平井Y3G4井(圖6)，目的層為下石盒子組盒73小層，獲5.5×104m3/d 的測試高產(chǎn)；對河道中心部位的老煤層氣直井Y3-32-30(圖6)、Y3-14-36、Y3-34-44(圖4)等井進行了老井調(diào)層，目的層下石盒子組盒73、下盒83等小層，獲得1.2×104～1.6×104m3/d 的測試高產(chǎn)。進一步驗證了三角洲平原分支河道砂體、曲流河河道砂體的主體部位為研究區(qū)二疊系的優(yōu)質(zhì)儲層，并為下一步富集主控因素的研究及井位部署提供了基礎依據(jù)。

Figure 6.Thesandstone thickness planar distribution of P1x-h7-3圖6.盒73 小層砂體厚度平面圖

7.結論

1)延川南氣田二疊系山西組—盒8段發(fā)育三角洲平原相，包括分支河道、決口扇、沼澤微相；盒7段以上地層發(fā)育曲流河相，包括河床、堤岸、河漫亞相。

2)三角洲平原分支河道砂體孔隙度2%～11%，滲透率大于0.4×10-3μm2，曲流河河道砂體孔隙度3%～13%，滲透率0.1×10-3μm2～1×10-3μm2，為延川南氣田二疊系有效優(yōu)質(zhì)儲層砂體。

3)兩種有效儲層砂體在剖面上北西—南東向砂體連通性好，砂體厚度2～16 m，砂體平面上呈南東—北西向展布，砂體厚度一般4～10 m，發(fā)育7～10條河道，有利儲層分布于河道主體部位。