蘇里格氣田馬五4-5亞段氣藏富集區(qū)主控因素
——以蘇6、蘇36-11區(qū)塊為例

馬羽龍 王 超 王麗瓊 鄭 凡 何潤(rùn)華 胡 兵

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第四采氣廠

0 引言

蘇6、蘇36-11區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田中部，主力含氣層系是上古生界二疊系石盒子組8段及山西組1段，近年產(chǎn)能建設(shè)遵循“打下去”的原則，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)下古生界奧陶系馬家溝組上組合馬五1-4以及中組合馬五5氣層，累計(jì)鉆遇147口井、其中84口井見(jiàn)含氣顯示、7口井試氣無(wú)阻流量百萬(wàn)立方米以上，呈現(xiàn)出較好的勘探開(kāi)發(fā)潛力。巖溶古地貌是沉積作用、構(gòu)造作用、成巖作用、巖溶作用等各類地質(zhì)作用的綜合結(jié)果，富集區(qū)受多重因素控制[1-2]。本文利用鉆試測(cè)錄、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、氣井生產(chǎn)等資料，開(kāi)展構(gòu)造特征、沉積相特征、古地貌恢復(fù)、儲(chǔ)層評(píng)價(jià)等研究[3]，明確富集區(qū)控制因素，為蘇里格氣田下古生界儲(chǔ)層有利區(qū)優(yōu)選及產(chǎn)建井位部署提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域沉積背景

秦嶺古大洋板塊向華北板塊俯沖，早古生代寒武紀(jì)在鄂爾多斯盆地西部形成了中央古隆起。奧陶系馬家溝時(shí)期鄂爾多斯古陸解體成伊盟古陸、慶陽(yáng)古陸，發(fā)育了華北海與秦祁海兩大海域，古隆起以東屬華北海域，發(fā)育陸表海碳酸鹽巖與局限海蒸發(fā)巖交替的旋回沉積[4]。根據(jù)沉積旋回和巖性特征，馬家溝組分為6個(gè)亞段，其中馬一、三、五段為相對(duì)海退期，屬局限海蒸發(fā)臺(tái)地環(huán)境，主要發(fā)育白云巖和膏鹽巖；馬二、四段為相對(duì)海侵期，屬陸表海陸棚環(huán)境，主要發(fā)育石灰?guī)r。

馬五段內(nèi)部存在振蕩性的海進(jìn)－海退，其內(nèi)部形成了膏鹽巖－碳酸鹽巖的互層狀沉積[5]。根據(jù)巖性組合特征，將馬五段劃分為10個(gè)亞段，馬五1-4亞段古巖溶風(fēng)化殼為上組合，馬五5-10亞段白云巖為中組合，馬四段白云巖為下組合[6]。上組合馬五1-4亞段和中組合馬五5亞段是主力含氣層系，由于沉積環(huán)境的不同，兩者在儲(chǔ)層巖性、物性、展布規(guī)模、和氣井產(chǎn)能存在差別（圖1）。

圖1 研究區(qū)位置及風(fēng)化殼巖溶古地貌分布圖

2 沉積相特征

沉積相決定沉積環(huán)境范圍內(nèi)的巖石類型，研究區(qū)整體屬于潮坪相沉積，潮上帶含膏云坪是上組合風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，而顆粒灘相有利于中組合白云巖儲(chǔ)層的發(fā)育[7]。馬五5亞段經(jīng)歷盆地內(nèi)一次較大的海侵期，為開(kāi)闊潮坪沉積，沉積亞相以潮間帶為主，局部見(jiàn)潮上帶。受古隆起東側(cè)的水動(dòng)力作用，在靖西臺(tái)坪環(huán)帶發(fā)育藻屑顆粒灘相沉積透鏡體，至馬五4期古隆起東側(cè)間歇性暴露，發(fā)生白云石化，形成晶間孔型粉細(xì)晶結(jié)構(gòu)白云巖儲(chǔ)層[8]。顆粒灘相沉積是形成馬五5亞段晶間孔型儲(chǔ)層的基礎(chǔ)。馬五5亞段發(fā)育生物碎屑，局部見(jiàn)鳥(niǎo)眼構(gòu)造及藻團(tuán)塊[9]。馬五1-4亞段以潮上帶沉積為主，為蒸發(fā)潮坪環(huán)境，廣泛發(fā)育含膏云坪相帶沉積，易溶膏鹽礦物含量高，為風(fēng)化殼溶孔型儲(chǔ)層的發(fā)育奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，球狀硬石膏結(jié)核、石膏晶體、干裂、鳥(niǎo)眼構(gòu)造發(fā)育[10]（圖2）。

圖2 研究區(qū)馬五4-5亞段沉積微相模式圖

沉積微相研究表明，馬五2亞段以灰云坪和泥云坪為主；馬五3亞段以泥云坪為主，東北部發(fā)育小范圍泥灰坪沉積；馬五4亞段中部發(fā)育灰云坪，西部、中東部以泥云坪為主，東南部以泥灰坪為主；馬五5亞段西側(cè)發(fā)育灰云坪、云坪沉積，東部以灰坪、云灰坪為主（圖3）。

圖3 馬五4-5亞段顯微照片

3 成巖作用分析

3.1 巖溶作用

研究區(qū)位于巖溶高地與巖溶斜坡過(guò)渡帶，東南部主要位于巖溶斜坡帶，西北部主要位于巖溶高地地貌單元，向西北方向風(fēng)化淋濾程度逐漸變深，溶蝕作用增強(qiáng)[11]。馬五1-4儲(chǔ)層受風(fēng)化溶蝕作用明顯，廣泛發(fā)育溶孔，伴溶縫，形成風(fēng)化殼溶孔型儲(chǔ)層。馬五1-4儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以溶孔、晶間溶孔為主，其次為膏?？缀途чg孔，溶縫、微裂縫較為發(fā)育，對(duì)溝通溶孔、提高儲(chǔ)層滲流能力具有重要意義[12]。馬五5儲(chǔ)層不受溶蝕作用主控，以晶間孔為主要儲(chǔ)集空間，微裂縫次之，局部發(fā)育晶間溶孔[13]（圖4）。

圖4 研究區(qū)馬五4亞段顯微照片

3.2 巖石類型

馬五1-3近強(qiáng)風(fēng)化溶蝕帶中心，地層保留完整，白云石化程度亦高；馬五41層受風(fēng)化溶蝕作用白云石化程度相對(duì)較高，白云巖發(fā)育普遍，高白云石化程度帶明顯較馬五1-3亞段向西北偏移[14]；而馬五5亞段受沉積作用控制較強(qiáng)，白云石化程度局限。儲(chǔ)層巖石成分主要為白云石和方解石，含少量硅質(zhì)、伊利石等礦物（表1）。白云質(zhì)含量平面分布呈西部高、東部低的特點(diǎn)；石灰質(zhì)含量平面分布與白云質(zhì)呈相反趨勢(shì)（圖5）。

圖5 研究區(qū)馬五4-5亞段白云質(zhì)含量平面分布圖

表1 研究區(qū)馬五4-5亞段碳酸鹽巖礦物成分統(tǒng)計(jì)表

4 儲(chǔ)層特征

4.1 儲(chǔ)層物性特征

統(tǒng)計(jì)測(cè)井解釋儲(chǔ)層物性數(shù)據(jù)，馬五1-4儲(chǔ)層孔隙度主要分布在4%～10%、平均8%，滲透率分布呈雙峰特征，分布在0.2～0.6 mD及1～2 mD，分別對(duì)應(yīng)溶孔和溶縫，含氣飽和度分布在50%～80%、平均60%；馬五5儲(chǔ)層孔隙度主要分布在4%～8%、平均6%，滲透率分布同樣呈雙峰特征，含氣飽和度分布在50%～70%、平均55%。馬五1-4儲(chǔ)層物性整體好于馬五5儲(chǔ)層。

4.2 地層展布特征

研究區(qū)北部東西向骨架剖面反映出向西地層剝蝕較為嚴(yán)重，東部南北向骨架剖面反映出地層整體保存相對(duì)完好，僅局部存在較強(qiáng)剝蝕。整體上東部、南部地層保留相對(duì)較好，中北部、西部地層剝蝕嚴(yán)重。

巖溶地貌研究表明，馬五1-3亞段剝蝕嚴(yán)重，僅中南部發(fā)育Ⅰ類儲(chǔ)層；馬五41a小層整體以Ⅰ類儲(chǔ)層為主，Ⅱ類儲(chǔ)層分布在研究區(qū)東北部，馬五41b層以Ⅱ類儲(chǔ)層為主，馬五42層Ⅰ+Ⅱ類儲(chǔ)層主要發(fā)育在中部，馬五43層Ⅲ類儲(chǔ)層發(fā)育面積大；馬五5亞段Ⅰ+Ⅱ類儲(chǔ)層主要分布在中部，呈南北向條帶狀展布（圖 6）。

圖6 研究區(qū)馬五4-5亞段骨架剖面圖

4.3 有效儲(chǔ)層分布

利用錄井、測(cè)井資料綜合評(píng)價(jià)，馬五4亞段各小層均有發(fā)育，單個(gè)有效儲(chǔ)層厚度較薄，縱向多個(gè)疊置發(fā)育、厚度較大，其中馬五41層氣層更為發(fā)育，橫向連通性較好，馬五42、馬五43層差氣層相對(duì)發(fā)育。馬五5亞段有效儲(chǔ)層主要發(fā)育在上部，中下部發(fā)育水層、含氣水層，氣層、差氣層疊置發(fā)育，井間氣層相對(duì)連續(xù)（圖7）。

圖7 研究區(qū)馬五4-5亞段有效儲(chǔ)層分布圖

5 富集區(qū)主控因素分析

5.1 有利巖性組合

研究區(qū)馬五1-4儲(chǔ)層形成于蒸發(fā)潮坪環(huán)境，以準(zhǔn)同生白云石化和回流滲透白云石化作用為主，白云石化作用較為充分；馬五5儲(chǔ)層形成于水下潮間帶環(huán)境，以埋藏白云石化作用為主，白云石化作用不夠充分。開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明，儲(chǔ)層白云質(zhì)含量低于70%時(shí)無(wú)產(chǎn)能，高產(chǎn)氣井完全分布在較厚白云巖區(qū)域（圖8）。研究區(qū)儲(chǔ)層云質(zhì)含量70%以上、厚度5 m以上，足夠規(guī)模的白云巖、灰質(zhì)白云巖儲(chǔ)層是富集區(qū)形成的先決條件。

5.2 構(gòu)造相對(duì)高部位

A井和B井同為研究區(qū)東北部馬五4亞段氣藏，A井處于構(gòu)造高部位、B井處于構(gòu)造低部位，氣層海拔相差13.4 m（圖9）。B井儲(chǔ)層物性尤其滲透率好于B井，試氣無(wú)阻流量111.4 104m3/d遠(yuǎn)高于A井27.7 104m3/d（表2），但由于B井氣層海拔低，試氣階段產(chǎn)水5 m3/d，2018年投產(chǎn)后外圍水體侵入，生產(chǎn)效果較差，目前累產(chǎn)氣量?jī)H570 104m3，遠(yuǎn)小于A井2 580 104m3。兩口井生產(chǎn)效果表明，在同一氣藏范圍內(nèi)，氣水分布符合上氣下水的規(guī)律，應(yīng)在構(gòu)造高部位布井。

圖9 A、B井局部構(gòu)造分析圖

6 結(jié)論

1）馬五1-4儲(chǔ)層以溶孔、晶間溶孔為主，溶縫、微裂縫較為發(fā)育，馬五5儲(chǔ)層以晶間孔為主，局部發(fā)育微裂縫，馬五1-4儲(chǔ)層的物性好于馬五5儲(chǔ)層。

2）研究區(qū)平面西北部剝蝕嚴(yán)重，縱向馬五1-3亞段剝蝕嚴(yán)重，整體構(gòu)造平緩，呈北東高、南西低的單斜構(gòu)造，局部發(fā)育鼻狀構(gòu)造。

3）儲(chǔ)層白云質(zhì)含量70%以上、厚度5 m以上，孔隙度6%以上，處于局部構(gòu)造高部位，是產(chǎn)層主要富集區(qū)。