蘇里格氣田Z井區(qū)儲(chǔ)層特征及其影響因素

李亞婷，田 靜，楊成功，趙澤旭，張堆堆

（延安大學(xué)石油工程與環(huán)境工程學(xué)院，陜西延安 716000）

非常規(guī)油氣資源中致密油、致密氣等資源能很好的緩解油氣資源緊張的壓力，其中致密氣在能源利用方面有很好的優(yōu)勢(shì)［1-4］。鄂爾多斯盆地油氣儲(chǔ)量豐富，屬于克拉通構(gòu)造單元，是中國(guó)第二大盆地［5-7］。蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，是目前國(guó)內(nèi)最大氣田，發(fā)育石炭-二疊紀(jì)大型巖性圈閉氣藏，該氣田特征是低滲透率低豐度，二疊系自下而上發(fā)育太原組、山西組、石盒子組、石千峰組地層［8-11］。Z井區(qū)是蘇里格氣田重點(diǎn)勘探區(qū)域，其面積約1 000 km2，位于其東部地區(qū)，本文主要研究盒8段，盒8段深度在3 100～3 500 m之間，是該氣田重點(diǎn)勘探開發(fā)層位［12-15］。本研究區(qū)屬于河流三角洲，是主陸相碎屑沉積，埋藏深度較深，成藏環(huán)境多變且復(fù)雜，關(guān)于儲(chǔ)層物性及影響因素的分析至關(guān)重要［16-20］。通過儲(chǔ)層特征及影響因素的分析，可得出蘇里格氣田Z井區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，物性受到成巖作用和沉積相的影響，對(duì)后期勘探開發(fā)有更好的指導(dǎo)作用。

1 地層及沉積相特征

Z井區(qū)盒8分為上、下兩組（表1），盒8上標(biāo)志層為淺色砂巖（K5），巖性為砂泥巖互層出現(xiàn)，泥巖顏色主要為灰黑色，砂巖主要為巖屑石英砂巖；盒8下標(biāo)志層為駱駝脖砂巖（K4），砂巖主要以灰綠色為主，巖石粒度較粗，常見細(xì)礫石，泥巖含量較少，發(fā)育大型交錯(cuò)層理。

表1 Z井區(qū)盒8地層特征

Z井區(qū)在盒8時(shí)期，陰山古陸受到抬升作用，季節(jié)性水系較多，物源供給充足，河流相較發(fā)育，區(qū)域向南擴(kuò)散，盒8主要發(fā)育辮狀河沉積，盒8后期，古陰山抬升作用越來(lái)越小，物源供給減弱，使得沉積作用漸漸向湖泊轉(zhuǎn)變。

Z井區(qū)為典型的辮狀河沉積環(huán)境，水動(dòng)力強(qiáng)，物源供給充足，發(fā)育大量新灘，規(guī)模大數(shù)量多，新灘沉積優(yōu)勢(shì)相是砂體主體部分，盒8后期新灘發(fā)育規(guī)模和數(shù)量有所減少。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過薄片實(shí)驗(yàn)，對(duì)本區(qū)20口井，50塊巖樣做測(cè)試，巖石分類圖3個(gè)頂點(diǎn)分別代表石英（Q）、長(zhǎng)石（F）和碎屑含量（R），用數(shù)據(jù)點(diǎn)分布判斷巖石類型。盒8下數(shù)據(jù)點(diǎn)集中在Ⅲ區(qū)，占87%，主要為巖屑石英砂巖，盒8上數(shù)據(jù)點(diǎn)集中在Ⅶ區(qū)域，碎屑含量大于盒8下，主要為碎屑砂巖。整個(gè)盒8段Ⅱ區(qū)域未見數(shù)據(jù)點(diǎn)，說(shuō)明幾乎不含有長(zhǎng)石石英砂巖（圖1）。

圖1 Z井區(qū)盒8巖石分類圖

通過對(duì)巖樣實(shí)驗(yàn)分析可知，盒8下石英含量大于盒8上，平均含量約65%；巖屑含量由高到低依次是變質(zhì)巖巖屑、巖漿巖巖屑、沉積巖巖屑，總體含量較高，影響儲(chǔ)層物性，降低孔滲（圖1）。通過巖石三角圖判斷砂巖成熟度，石英含量/（長(zhǎng)石含量+碎屑含量）平均數(shù)較高，說(shuō)明儲(chǔ)層成熟度較高。

2.2 填隙物特征

填隙物含量影響儲(chǔ)層物性，在儲(chǔ)層特征中具有重要意義。填隙物由雜基和膠結(jié)物組成，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，盒8上的雜基含量平均為6.78%，盒8下雜基含量平均為5.53%，盒8上雜基平均含量高于盒8下，雜基主要為粘土巖類，大部分為高嶺石和綠泥石，高嶺石平均含量為5.9%，綠泥石平均含量為4.2%（圖2）。研究區(qū)膠結(jié)物含量較高，主要以碳酸鹽礦物、硅質(zhì)為主（表2）。

圖2 Z井區(qū)盒8段砂巖雜基含量

表2 Z井區(qū)主要膠結(jié)物含量

2.3 物性特征

儲(chǔ)層物性是儲(chǔ)層重要參數(shù)，通過掃描電鏡對(duì)全區(qū)50個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試分析得出，盒8上平均孔隙度為10.1%，平均滲透率為0.73×10-3μm2；盒8下平均孔隙度為9.24%，平均滲透率為0.61×10-3μm2；盒8整體屬于低孔低滲儲(chǔ)層，盒8上相比盒8下儲(chǔ)層發(fā)育較好（表3）。

表3 研究區(qū)物性孔滲含量

從孔滲透關(guān)系圖中可以看出，孔隙度隨著滲透率增加而增加，盒8上和盒8下的相關(guān)系數(shù)分別為0.879 1和0.853 8，說(shuō)明兩者的孔滲相關(guān)性均較好（圖3），兩者屬于孔隙性儲(chǔ)層。

圖3 Z井區(qū)盒8孔滲相關(guān)性

2.4 孔喉結(jié)構(gòu)特征

2.4.1 孔隙類型

孔隙類型及分布定量表征儲(chǔ)層性能，孔隙類型多樣，形成過程復(fù)雜，成為儲(chǔ)層研究的關(guān)鍵，儲(chǔ)集空間組合類型決定儲(chǔ)層發(fā)育。通過掃描電鏡實(shí)驗(yàn)分析，盒8儲(chǔ)集空間類型有原生孔隙和次生孔隙，次生孔隙較發(fā)育（圖4）?？紫额愋头謩e為粒間孔、巖屑溶孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和微裂縫等。總體來(lái)看，巖石成熟度相對(duì)較低，顆粒間填隙物多，導(dǎo)致整體孔隙不是非常發(fā)育，顆粒間充填嚴(yán)重，原生粒間孔隙大量減少，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育各種類型的溶孔，但是因?yàn)槌墒斓?，其中長(zhǎng)石、巖屑等不穩(wěn)定礦物的含量均較高，為溶蝕提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，形成了溶蝕孔隙發(fā)育的格局。

圖4 Z井區(qū)孔隙類型

2.4.2 毛細(xì)管壓力曲線

儲(chǔ)層物性的主控因素之一是喉道，喉道大小及分布規(guī)律對(duì)儲(chǔ)層物性的好壞及開采的難易程度有很大的影響。毛細(xì)管壓力曲線能很好反映儲(chǔ)集空間配置關(guān)系、孔喉分布特征。通過壓汞曲線圖可知（見圖5），壓汞曲線沒有明顯平臺(tái)狀，排驅(qū)壓力在0.6～1.5 MPa之間，中值半徑約為0.14～1.23μm，屬于小孔-細(xì)喉組合類型。說(shuō)明研究區(qū)儲(chǔ)層分選性差，喉道較窄。

圖5 Z井區(qū)不同類型毛細(xì)管壓力曲線

3 儲(chǔ)層影響因素

3.1 成巖作用

成巖作用在儲(chǔ)層形成過程中至關(guān)重要，儲(chǔ)層形成過程中會(huì)經(jīng)歷各種物理、化學(xué)、生物作用。研究區(qū)成巖作用主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。研究區(qū)層位埋藏較深，壓實(shí)作用導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差，在壓實(shí)過程中，塑性巖屑會(huì)堵塞儲(chǔ)集空間。膠結(jié)物隨著地下條件變化，自生礦物充填孔隙，導(dǎo)致物性變差，研究區(qū)膠結(jié)物主要為碳酸鹽礦物、硅質(zhì)和粘土礦物。溶蝕可以使原生孔隙進(jìn)一步演變成次生孔隙，溶蝕了部分顆粒和礦物，增大了儲(chǔ)集空間。成巖作用對(duì)儲(chǔ)層有建設(shè)性，也有破壞性，很大程度影響儲(chǔ)層物性特征（表4）。

表4 成巖作用及其對(duì)孔隙度的影響

3.1.1 壓實(shí)作用

Z井區(qū)儲(chǔ)層埋藏較深，壓實(shí)作用比較明顯，極大降低儲(chǔ)層物性?？诐B會(huì)隨著地層厚度增加相應(yīng)有所降低。隨著深度增加，塑性組分和難溶性組分對(duì)儲(chǔ)層影響很大。塑性組分一般容易變形，主要為變質(zhì)巖巖屑容易擠壓變形、破碎、壓彎，破碎顆粒容易填充孔隙空間，降低物性。難溶性組分抗壓能力較強(qiáng)，隨著上覆地層壓力增大，巖石顆粒接觸關(guān)系逐漸演變?yōu)榫€-線接觸，極大減少了孔隙 體積。

3.1.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)最主要是碳酸鹽巖膠結(jié)，平均含量在3.24%，其中最常見的為方解石膠結(jié)物，主要以充填物或交代碎屑在研究區(qū)分散分布。其次是硅質(zhì)膠結(jié)，平均含量為2.43%，硅質(zhì)膠結(jié)物主要有2種形式：1）次生加大填充，硅質(zhì)膠結(jié)出現(xiàn)在石英次生加大邊緣，向中心擴(kuò)展，使得孔隙體積減少；2）自生石英晶粒，其發(fā)育在原生孔隙或次生孔隙內(nèi)，研究區(qū)主要集中在綠泥石殘余孔中，從而降低巖石孔隙度。

3.1.3 溶蝕作用

溶蝕作用在一定程度上增大了儲(chǔ)層物性，溶蝕礦物主要有易溶和易蝕礦物。易溶礦物主要有白云巖和噴發(fā)巖巖屑，在酸性物質(zhì)溶解下，形成次生溶蝕孔，增大儲(chǔ)層孔隙。易蝕礦物主要為云母，容易破裂、變形，發(fā)生交代作用，降低儲(chǔ)層孔隙。

3.2 沉積作用

研究區(qū)主要為辮狀河三角洲平原沉積，沉積微相主要有邊灘、心灘、天然堤和分流間灣等，優(yōu)勢(shì)沉積相心灘發(fā)育了優(yōu)質(zhì)砂體，砂體較厚，孔滲好。其次邊灘發(fā)育砂體，厚度較大，物性較好。分流間灣則主要發(fā)育泥巖，幾乎無(wú)儲(chǔ)集能力。不同的沉積相儲(chǔ)層性能也不同，優(yōu)勢(shì)沉積相的水動(dòng)力強(qiáng)，顆粒大，分選好，其孔隙度和滲透率都較好。從表5中可知，沉積微相中心灘集中區(qū)域儲(chǔ)層物性均較好，孔隙度平均值為9.56%，滲透率平均值為0.97×10-3μm2；邊灘和天然堤物性較心灘有所降低，邊灘孔隙度平均值為8.67%，滲透率平均值為0.59×10-3μm2；天然堤孔隙度平均值為5.18%，滲透率平均值為0.32×10-3μm2。說(shuō)明心灘發(fā)育砂體厚，巖石粒度較粗，分選性好，儲(chǔ)層物性較好，儲(chǔ)集性能較好。

表5 研究區(qū)沉積與物性關(guān)系

3.3 巖石碎屑組分

巖石碎屑組分包括巖屑、填隙物和石英等。由于盒8段埋藏深度大，埋藏時(shí)間長(zhǎng)，成巖作用復(fù)雜，在整個(gè)成巖過程中，巖屑和填隙物塑性強(qiáng)，容易變形，被壓實(shí)后儲(chǔ)層孔隙大大降低，石英抗壓能力大，在上覆壓力相同的情況下對(duì)壓實(shí)作用有一定緩解作用，原生孔隙破壞較少，抗壓很大程度上形成次生孔隙，對(duì)儲(chǔ)層物性有很好的建設(shè)性作用。盒8段石英平均含量為65%，有效保護(hù)了次生孔隙，對(duì)儲(chǔ)層物性有保護(hù)作用。

4 結(jié)論

1）研究區(qū)巖石類型主要為碎屑砂巖和巖屑石英砂巖，盒8下石英含量大于盒8上；盒8整體屬于低孔低滲儲(chǔ)層，盒8上相比盒8下儲(chǔ)層發(fā)育較好。雜基主要為粘土巖類，大部分為高嶺石和綠泥石，膠結(jié)物含量較高，主要以碳酸鹽礦物為主。

2）研究區(qū)儲(chǔ)層影響因素主要有成巖作用、沉積作用和碎屑組分。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用使儲(chǔ)層孔滲變差，更加致密，溶蝕作用增大了儲(chǔ)集空間。沉積作用中優(yōu)勢(shì)沉積微相心灘發(fā)育較好的砂體，儲(chǔ)層物性較好。碎屑組分中巖屑和填隙物降低了儲(chǔ)層物性，石英剛性強(qiáng)，對(duì)儲(chǔ)層物性有一定保護(hù)作用。