大牛地氣田大28井區(qū)下石盒子組盒1-1亞段沉積微相

劉 嘉

（中國石化華北油氣分公司采氣一廠，河南 鄭州 450006）

0 引言

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地東北部，具有層系多、儲層薄、圈閉幅度低且含氣性隱蔽、同層單井產(chǎn)量變化大的特點，導致其動用難度較大，也制約了天然氣的勘探與開發(fā)。大28 井區(qū)位于大牛地氣田北部，主力含氣層為二疊系山西組、下石盒子組［1-2］，2012 年12 月開始部署井位，10 年間共投產(chǎn)139 口井，其中水平井126 口，正處于局部調整建產(chǎn)階段。下石盒子組一段盒1-1 亞段發(fā)育辮狀河相沉積，為低壓、低滲透致密砂巖儲層，有效砂體厚度薄、規(guī)模小、寬度大、多層疊合［3-5］，呈透鏡狀零星分布在大段致密砂巖中，單砂體分布規(guī)律不清，導致氣層連通性差、鉆遇率低，影響新井達產(chǎn)效果。筆者針對大28 井區(qū)盒1-1 亞段儲層縱向疊置關系復雜、橫向巖性變化大、平面非均質性強的問題，結合巖心、測井資料進行小層地層對比，建立巖—電響應模板，分析小層沉積微相縱向疊置及平面特征，厘清單砂體空間展布規(guī)律，以期為加密開發(fā)井網(wǎng)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質背景

大牛地氣田處于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北東段，表現(xiàn)為向南西緩傾的單斜構造，傾角小于1°［6］。天然氣資源量為8 237 × 108m3，上古生界提交天然氣探明儲量4 545.6×108m3，現(xiàn)已進入綜合調整開發(fā)階段［7］。大28 井區(qū)位于大牛地氣田北部，占地面積729.6 km2，探明天然氣地質儲量為737.6×108m3，動用地質儲量559.5×108m3，截至2021年12月，累計天然氣產(chǎn)量為17.7 × 108m3，采出程度為3.2%。大28 井區(qū)主力開發(fā)層系為下石盒子組盒1段，與盒2段以紫紅色桃花狀泥頁巖相隔，發(fā)育陸相辮狀河沉積體系，氣候干旱，北部物源持續(xù)抬升，構造活動加強，河流向南快速推進［1，8］，水體流速快，砂體厚度大，內部疊置關系復雜，近南北向展布，巖性為灰色中—粗巖屑石英砂巖，孔隙類型以殘余粒間孔、粒間溶孔為主，分選中等，平均孔隙度為9.5%，滲透率為0.5 mD，為典型陸相致密砂巖儲層，油氣近源聚集［9-10］。盒1 段儲層可以劃分為盒1-1、盒1-2、盒1-3 三個砂層組，盒1-1 亞段以灰色厚層中—粗砂巖為主，砂體厚度穩(wěn)定；盒1-2亞段發(fā)育灰色薄層中砂巖，局部砂體發(fā)育，砂體厚度差異較大；盒1-3 亞段以泥巖為主，全區(qū)廣泛分布，為明顯的標志層。其中，盒1-1亞段以沉積旋回為依據(jù)，可進一步細分為盒1-1-1、盒1-1-2兩個小層組，二者厚度相當，盒1-1-1小層巖性以灰白色含礫中—粗砂巖為主，底部礫石無規(guī)則排列，粒度向上變細，表現(xiàn)出正韻律特征；盒1-1-2小層巖性以灰色細砂巖、粉砂巖為主，水平層理發(fā)育。

2 沉積構造與微相識別

沉積構造是指沉積巖在沉積作用和成巖過程中各個組分之間的空間排列［11］，大牛地氣田盒1 段沉積構造豐富，總體表現(xiàn)為砂包泥的正粒序特征，結合自然伽馬（GR）典型曲線形態(tài)特征，識別出心灘、辮狀河道、泛濫平原共3種主力沉積微相。

2.1 沉積構造

大牛地氣田盒1 段發(fā)育灰色中—粗巖屑石英砂巖，地層向上與盒2段以底礫巖為界（圖1a），地層向下與山2段以灰黑色粉砂質泥巖為界（圖1b），山2段頂部表現(xiàn)為深灰色細砂巖夾灰色中砂巖，發(fā)育槽狀交錯層理。盒1段表現(xiàn)出砂包泥的正粒序結構，巖性垂向序列依次表現(xiàn)為灰白色底礫巖（圖1c）、灰色含礫粗砂巖、淺灰色粗砂巖、淺灰色含礫中砂巖（圖1d）、灰色細砂巖與深灰色粉砂巖互層（圖1e）、棕色、雜色泥巖，發(fā)育底礫巖沖刷面、平行層理、槽狀交錯層理、沙紋層理、水平層理等沉積構造，局部存在泥質粉砂巖薄夾層，盒1 段頂部可見灰黑色植物莖葉（圖1f），反映出強水動力條件下的辮狀河沉積特征［12］。

圖1 大牛地氣田盒1段巖心照片

2.2 沉積微相

測井曲線形態(tài)能夠直接反映巖性垂向變化和砂體疊置關系，間接反映地層沉積環(huán)境［13］。結合露頭、巖心，優(yōu)選GR作為典型曲線，建立巖—電響應模板，劃分大牛地氣田盒1段測井相。研究區(qū)測井曲線形態(tài)多樣，主要有微齒化箱形、平滑箱形、鐘形—齒化箱形、鋸齒狀、微鋸齒狀等（圖2）。參照曲線的幅度、光滑程度和齒中線的形態(tài)，識別出心灘、辮狀河道、泛濫平原共3 種主力沉積微相：①心灘以灰色粗粒沉積為主，正韻律，砂體厚度大，單期心灘厚度介于3～5 m，延伸寬度介于35～50 m，夾層厚度介于0.1～0.3 m，夾層泥巖形成滲流屏障，砂體遭受強水流沖刷形成大型槽狀、板狀交錯層理，測井曲線呈箱形、齒化箱形、平滑箱形；②辮狀河道底部常見沖刷面，向上粒度變細，砂體厚度較薄，高能環(huán)境沉積，發(fā)育槽狀交錯層理、斜層理，測井曲線表現(xiàn)為鐘形，河道水體頻繁遷移，砂體內部呈泛連通狀態(tài)，河道沉積具有較大的寬厚比，縱向上多個透鏡體相互疊置；③泛濫平原以棕色、雜色細粒沉積為主，均質韻律，水動力條件較弱，發(fā)育水平層理，測井曲線近于平直狀、微鋸齒狀。

圖2 大牛地氣田盒1段測井相—巖石相模式圖

3 沉積微相縱橫向與平面特征

在巖心相觀察、測井相解釋的基礎上，明確巖石成分、結構、沉積構造等特征，建立單井相模板，選取主干剖面，分小層對比大28 井區(qū)盒1-1 亞段沉積微相縱橫向展布規(guī)律與平面分布特征。

3.1 單井沉積微相特征

通過建立測井相—巖石相模板，結合沉積構造與沉積微相特征，識別單砂體，確定單井縱向沉積結構。大28 井區(qū)盒1 段發(fā)育辮狀河相，儲層分為盒1-1、盒1-2、盒1-3三個砂層組，盒1-1亞段以灰色厚層中— 粗砂巖為主，砂體厚度可達25 m，以心灘、辮狀河道微相為主；盒1-2亞段發(fā)育灰色薄層中砂巖，多見泥巖夾層，砂體厚度介于10～15 m，以辮狀河道、河道邊緣微相為主；盒1-3亞段以泥巖為主，沉積厚度不超過10 m，為泛濫平原沉積微相。盒1-1 亞段可分為兩個小層，二者以沉積旋回為界，盒1-1-1 小層發(fā)育高幅度箱形、鋸齒狀辮狀河道、鐘型心灘，盒1-1-2小層發(fā)育疊合型心灘（圖3）。

圖3 大牛地氣田大28井區(qū)盒1段沉積微相綜合柱狀圖

3.2 沉積微相縱橫向特征

結合砂體疊置關系、地層沉積厚度劃分單砂體沉積微相連井剖面，加強儲層剖面對比的可靠性與預測性。辮狀河道橫向遷移頻繁，發(fā)育期次不同，后期河道多次沖刷，剝蝕前期河道沉積，在地層垂向上表現(xiàn)出明顯的層次性，砂體疊置類型有孤立型、疊加型和切疊型［14］。大28 井區(qū)盒1-1 亞段砂體厚度穩(wěn)定，表現(xiàn)為垂向、側向疊加，單期砂體保存完整，剝蝕不明顯，厚層泥質沉積較少，常見細粒薄層分隔。測井曲線組合形態(tài)呈階梯狀，GR回返較少，砂體韻律性較為完整。

聯(lián)絡測線AA′跨越DPH-75井、D28-1井、D28-5井、D41井、DPH-52井共5口井，呈北東—南西向展布，順物源方向。盒1-1-1小層縱向上兩期河道保存完整，北部河道縱向砂體疊置，南部河道縱向存在泥質沉積，泥巖厚度介于2.5～4.0 m。一期河道橫向延伸18 km，北部主力微相為心灘，心灘中部砂厚5 m，DPH-75 井、D28-1 井含氣性好，發(fā)育氣層，泥質含量介于10%～15%，GR值介于55～70 API；向南砂體減薄，主力微相演變?yōu)檗p狀河道，砂厚3 m，最南部發(fā)育典型鋸齒狀辮狀河道組合模式，含氣性較好，DPH-52 井解釋為差氣層，泥質含量為10.3%，GR值為70 API。二期河道橫向延伸15 km，表現(xiàn)為復合型心灘，心灘中部砂厚為4 m，DPH-75井、D28-1 井含氣性好，發(fā)育氣層，泥質含量為6.8%，GR值介于45～60 API，向南砂體略有減薄，泥質含量增多，超過15%。盒1-1-2小層縱向上同樣發(fā)育兩期河道，中部沉積細粒薄夾層，厚度為1 m，橫向整體連通。一期河道橫向延伸18 km，主力微相為辮狀河道，砂厚2.6～3.4 m，北部表現(xiàn)為高能辮狀河道組合，D28-1 井氣層發(fā)育、泥質含量為11%、GR值為53 API，向南砂厚略有減薄，向河道邊緣演變。二期河道橫向延伸19 km，主力微相為心灘，砂厚3.6～5.3 m，DPH-75 井、D28-1 井北部含氣性好，發(fā)育氣層，泥質含量介于12%～15%，GR值介于55～60 API，向南厚度穩(wěn)定，但泥質含量增多，物性變差，DPH-52井氣層不發(fā)育（圖4）。

圖4 大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段聯(lián)絡測線AA′沉積微相剖面圖

主測線a 跨越DPH-87 井、DPH-78 井、D28-5井、DPH-48 井、DPT-20 井共5 口井，近東西向展布，垂直物源方向，砂體疊置較為復雜，含氣性差異較大。盒1-1-1小層縱向上發(fā)育兩期河道，橫向連通性較好，偶有間斷，尤其是底部砂體，呈泛連通狀態(tài)。一期河道橫向延伸13 km，西部心灘規(guī)模較大，三套砂體縱向疊置，總體砂厚為6.6 m，橫向延伸5 km，DPH-78井含氣性好，發(fā)育氣層，泥質含量為6.5%，GR值介于45～60 API；向東演變?yōu)檗p狀河道微相，砂體厚度減薄至1.7～2.8 m，橫向連通性較好，延伸范圍為9 km，DPH-48 井、DPT-20 井東部發(fā)育差氣層，泥質含量介于7.5%～9.0%，GR值為60 API。二期河道橫向延伸14 km，砂體厚度變化較大，為1.5～3.0 m，中部砂體厚，向兩側減薄，而中部厚層砂體部位物性差，泥質含量高達30%，D28-5井測井解釋為干層。兩側薄層砂體部位物性好，泥質含量介于7.8%～10.0%，GR值為55 API，DPH-78井、DPT-20 井氣層發(fā)育。盒1-1-2 小層縱向上同樣發(fā)育兩期河道，砂體疊置關系更為復雜。一期河道表現(xiàn)為辮狀河道沉積，東部砂體基本穩(wěn)定延伸10.6 km，砂厚介于2.1～2.4 m，氣層發(fā)育部位泥質含量為9.1%，DPH-78 井GR值為55 API，差氣層發(fā)育部位泥質含量為15%，DPT-20 井GR值介于70～75 API。二期河道縱向疊置兩套砂體，總體砂厚3.5～4.7 m，橫向延伸14 km；西部主力微相為心灘，砂厚4.3～4.7 m，橫向延伸5 km，含氣性較好，泥質含量為7.3%，DPH-78 井GR值為50 API；向東演變?yōu)檗p狀河道微相，砂厚3.5～3.7 m，橫向范圍擴至9 km，東部整體含氣程度較高，泥質含量介于8.2%～13.0%，DPH-48井、DPT-20井GR值介于57～70 API（圖5）。

圖5 大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段主測線a沉積微相剖面圖

參考連井剖面分析結果發(fā)現(xiàn)，氣層在心灘向辮狀河道沉積微相演變區(qū)域，受水流沖刷影響，砂質更純，泥質含量低于15%，GR值介于45～70 API，儲層物性更好，含氣程度更高。

3.3 沉積微相平面特征

相同地質時期的河道沉積，砂體中間厚兩側薄，不同地質時期的河道沉積，砂體兩邊厚中間薄。結合沉積背景、砂體走向、寬度及其空間展布，精細刻畫單砂體沉積相圖、砂厚等值線圖，增加沉積相圖的可信度。

大28 井區(qū)盒1-1 亞段發(fā)育辮狀河沉積相（圖6a、6b），中部為多期砂體疊置的主河道方向，河道寬度接近10 km，砂體沉積厚度普遍超過4 m，心灘側向疊置寬度介于0.5～0.8 km，長度介于2～5 km，砂厚超過6 m，密集分布，灘頭迎水面遭受侵蝕，灘尾背水面順流加積［15］，兩側水體能量減弱，砂體厚度減薄、尖滅，河道邊界明顯。越過泥巖沉積的泛濫平原，向東、西方向出現(xiàn)次級辮狀河道，規(guī)模小，厚度小，心灘較為孤立。在不同小層中，同一井位處的微相也存在差異，主要受河道遷移改道、水動力沉積能量的影響，砂體成片展布，非均質性強。

圖6 大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段沉積微相及砂體厚度圖

大28 井區(qū)盒1-1-1 小層（圖6c、6d），辮狀河沉積相，主力微相為心灘、辮狀河道，高能水動力條件下物源向南遷移。北部兩條河道匯集成主河道，河道向南延伸寬度逐漸減小，砂厚穩(wěn)定，粗粒沉積，心灘沿河道走向分布。河道邊界沉積能量減弱，厚度明顯減薄。東、西兩側以泛濫平原泥質沉積相隔，發(fā)育次級河道，心灘孤立，砂體厚度減薄。大28 井區(qū)盒1-1-2 小層（圖6e、6f），基本延續(xù)了前期古地理環(huán)境和沉積特征，發(fā)育辮狀河沉積相，主力微相為心灘、辮狀河道。北部兩條河道略向南發(fā)育后匯集成主河道，靠近河道邊部心灘規(guī)?？s小，泛濫平原面積擴大，東、西兩側次級河道略向西遷移，心灘較為孤立，砂厚進一步減薄。

4 結論

1）大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段發(fā)育辮狀河沉積相，結合巖心觀察結果與GR典型曲線形態(tài)，建立巖—電響應模板，識別出辮狀河道、心灘、泛濫平原共3類主力微相。

2）大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段細分為盒1-1-1、盒1-1-2兩個小層，縱向上共發(fā)育4期河道，心灘與辮狀河道多套砂體疊置，單期砂體保存完整，剝蝕不明顯，河道多次沖刷導致厚層泥質沉積較少，局部發(fā)育細粒薄夾層。橫向上砂體延伸范圍大，保持在14～18 km，表現(xiàn)為心灘向辮狀河道演變。平面上砂體沿物源向南連片推進，主河道位置不變，具有中部厚、兩側薄的特征，北部砂體更為發(fā)育，以粗粒沉積為主，為典型近源高能辮狀河道沉積。

3）大牛地氣田大28井區(qū)盒1-1亞段砂體疊置規(guī)律復雜，厚度與含氣性存在明顯差異，其中，心灘有效砂厚可以超過6.5 m，辮狀河道有效砂厚低于4 m。氣層在心灘與辮狀河道微相中均可發(fā)育，尤其是在二者演變區(qū)域，受水流沖刷影響，砂質更純，泥質含量低于15%，GR值介于45～70 API，砂體物性更好，含氣程度更高，可以作為后期開發(fā)、措施井位部署的參考依據(jù)。