延145-延128井區(qū)致密儲層單砂體分布特征及開發(fā)潛力

羅騰躍，米乃哲，王念喜，喬向陽，杜永慧，趙鵬飛，潘福友

(1.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075；2.北京福瑞寶能源科技有限公司，北京 100176)

0 引 言

儲層精細(xì)描述是實(shí)現(xiàn)區(qū)塊高效開發(fā)的基礎(chǔ)，砂體的發(fā)育特征直接影響后期開發(fā)部署。李俊飛、葉小明等學(xué)者[1]提出的單砂體多級次疊置關(guān)系劃分與對比技術(shù)，有效提升了單砂體精細(xì)刻畫的準(zhǔn)確性。張皓宇[2]將儲層構(gòu)型和剩余油氣內(nèi)在關(guān)系引入到實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，并成功應(yīng)用于鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北油田長3油層勘探開發(fā)研究過程中，取得的研究成果豐富了單砂體刻畫的理論體系[3-5]。但是，多級次單砂體的疊置樣式以及剩余氣分布規(guī)律的研究急需完善[6-7]。延145-延128井區(qū)上古生界氣藏是鄂爾多斯盆地生產(chǎn)區(qū)塊之一，其巖性類型豐富，孔隙類型、成巖作用復(fù)雜，具有低滲、低孔、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，有效儲層比例小，精細(xì)刻畫砂體空間分布難度較大，隨著勘探開發(fā)的不斷深入，儲層分布刻畫不夠精細(xì)、儲層砂體與剩余氣分布不明確等問題逐漸暴露出來。為此，從延145-延128井區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、沉積特征等出發(fā)，對砂體的發(fā)育規(guī)模、接觸關(guān)系、砂體類型對剩余氣的控制作用開展分析[8-10]，為延145-延128井區(qū)單砂體控制剩余氣分布規(guī)律研究及后期挖潛提供新思路。

1 研究區(qū)概況

鄂爾多斯盆地是一個多旋回演化、多沉積類型的大型沉積盆地，延145-延128井區(qū)位于鄂爾多斯盆地延長探區(qū)南部區(qū)域，主力含氣層段為上古生界山2段、山1段和盒8段，主要包括延145、延氣2、延128井區(qū)(圖1)。延145井區(qū)位于構(gòu)造高部位，延128井區(qū)位于構(gòu)造低部位，延氣2井區(qū)位于構(gòu)造中間部位。延145、延氣2井區(qū)為主力產(chǎn)區(qū)，氣層埋深為2 500 ～2 600 m，儲層孔隙度為4.0%～12.0%，滲透率為0.01 ～3.00 mD，壓力系數(shù)為0.95～0.96，初始含氣飽和度為50%～60%，整體上屬特低孔、特低滲致密型儲集層。

2009年在延氣2和延128井區(qū)開辟先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，采用不規(guī)則井網(wǎng)，井距為507 ～1 674 m，主體部位平均井距為620 m。延145井區(qū)2012年正式投產(chǎn)，截至2021年8月，開井577口，日產(chǎn)氣為552.0×104m3/d，井區(qū)采氣速度為1.72%，采出程度為13.56%。延145-延128井區(qū)已經(jīng)穩(wěn)定生產(chǎn)近8 a，依據(jù)開發(fā)方案穩(wěn)產(chǎn)7～8 a的設(shè)計，延145-延128井區(qū)將很快進(jìn)入產(chǎn)能遞減期，主力氣層砂體發(fā)育特征及挖潛技術(shù)對策研究工作亟待開展。

圖1 延145-延128井區(qū)井位分布圖

2 沉積特征及單砂體構(gòu)型特征

2.1 沉積微相特征

延145-延128井區(qū)山西組—盒8段為三角洲前緣亞相沉積環(huán)境，可進(jìn)一步細(xì)分為水下分流河道、天然堤、分流間灣等沉積微相類型，其中，前2種為主要砂體類型。分流河道主河道部位儲層滲透性好，單砂體接觸關(guān)系以切疊型為主，泥質(zhì)紋層相對不發(fā)育，采出程度高，剩余氣相對較少，含氣飽和度為30%以下；分流河道主河道外圍儲層滲透性相對較差，單砂體以孤立型為主，內(nèi)部泥質(zhì)紋層相對較發(fā)育，采出程度低，剩余氣相對較多，含氣飽和度為50%以上。天然堤為水下分流河道兩側(cè)的砂脊，沉積物為極細(xì)的砂和粉砂。分流間灣與泥炭沼澤是水下分流河道之間相對低洼的地區(qū)，其水體與前三角洲帶開闊湖水相通，水動力較弱，剩余氣不富集。

2.2 單砂體縱向構(gòu)型特征

延145-延128井區(qū)山西組—盒8段水下分流河道砂體垂向上表現(xiàn)為正韻律，測井曲線呈箱形或鐘形結(jié)構(gòu)，一般為粗砂巖、細(xì)砂巖沉積，厚度大、物性好，平面上單砂體交錯疊置，不同砂體間存在不滲透或低滲透遮擋層。分小層來看，山2段水下分流河道砂體測井形態(tài)以箱形為主，且曲線較為光滑，厚度大，其次為盒8段，山1段砂體總體較薄，且齒化現(xiàn)象多見。天然堤測井曲線呈指狀[11-13]，砂體薄、物性差，主要為細(xì)粒沉積。山2Ⅲ層局部呈非等厚分布特征，在太原組局部侵蝕面之上早期充填特征明顯，由于地震品質(zhì)整體性較差，部分二維地震資料不能反應(yīng)多層砂體疊加的特征。

延145-延128井區(qū)山西組—盒8段沉積期為三角洲前緣沉積，儲層主要為水下分流河道沉積砂體。多期砂體縱橫向疊置發(fā)育，形成不同類型的單砂體界面與垂向接觸關(guān)系。在縱向單砂體界面識別上，以泥巖層(泥質(zhì)夾層)、沖刷面等沉積界面作為單砂體界面，根據(jù)測井曲線及旋回特征識別單砂體界面。一般而言，單砂體縱向存在3種類型的接觸關(guān)系：孤立型、疊加型、切疊型(圖2)。通過單砂體界面識別與劃分，延145-延128井區(qū)縱向上這3種接觸關(guān)系都比較常見[14-16]。

圖2 單砂體縱向接觸關(guān)系模式圖

3 剩余氣分布特征

3.1 單砂體構(gòu)型特征控制剩余氣分布模式

單砂體構(gòu)型特征決定了儲層的產(chǎn)能差異，結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)資料，就能得到單砂體控制的剩余氣形成與分布模式(圖3a)。通常切疊型厚層單砂體主體部位產(chǎn)能高，邊部位置儲層厚度小，產(chǎn)能往往較低。橫向上單砂體存在孤立型、單邊式、多邊式及多層式等接觸關(guān)系，對于孤立型單砂體，未射孔動用基本為原始?xì)獠貭顟B(tài)，剩余氣富集(圖3b)。在目前井距下，砂體較發(fā)育的多層式單砂體井間具有加密潛力[17-18]，砂體厚度一般為4～6 m，含氣飽和度為50%左右，可作為下一步重點(diǎn)挖潛對象。

圖3 單砂體約束下的剩余氣分布特征

單砂體橫向上存在孤立型、疊加型、切疊型的接觸關(guān)系，孤立型可以作為剩余氣富集主要模式。單砂體構(gòu)型特征決定了儲層的產(chǎn)能差異以及剩余氣分布規(guī)律，如試254井的主要砂體為孤立型砂體(圖4a)，儲量豐度較大，該井射孔投產(chǎn)后穩(wěn)定日產(chǎn)氣量為5.7×104m3/d，產(chǎn)水較少，累計產(chǎn)氣量達(dá)到1.07×108m3，目前開發(fā)效果較好(圖4b)。形成這種差異的主要原因?yàn)閱紊绑w儲層內(nèi)部沉積構(gòu)造特征的差異，從更宏觀的角度，孤立型單砂體縱、橫向接觸關(guān)系和射孔位置控制了剩余氣的分布特征。孤立型單砂體未射孔動用基本為原始?xì)獠貭顟B(tài)，剩余氣富集，孤立型可作為下一步重點(diǎn)挖潛對象。

圖4 孤立型砂體典型井開發(fā)效果

3.2 剩余氣分布規(guī)律及儲層評估

根據(jù)前文研究結(jié)果，延145-延128井區(qū)山西組—盒8段分流河道主河道部位儲層滲透性好，單砂體接觸關(guān)系以切疊型為主，泥質(zhì)紋層相對不發(fā)育，采出程度高、剩余氣相對較少；分流河道外圍儲層滲透性相對較差，單砂體接觸關(guān)系以孤立型為主，內(nèi)部泥質(zhì)紋層相對較發(fā)育，采出程度低，剩余氣相對較多。延145井區(qū)和延128井區(qū)2個區(qū)塊剩余氣主要分布在2個區(qū)域：①井間未動用的區(qū)域(以切疊型砂體為主)；②未開發(fā)井區(qū)域(以孤立型砂體為主)。

(1)井間未動用區(qū)域富集的剩余氣。延145井區(qū)井間剩余氣是由于水下分流河道外圍儲層滲透性差，單井產(chǎn)能低，井控范圍小，現(xiàn)有井網(wǎng)密度偏小導(dǎo)致的井間剩余氣。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，單井動用范圍為0.25～0.50個井距，井間含氣飽和度為43%，平均單井控制儲量為0.90×108～1.02×108m3，有一定加密潛力(圖5)。

(2)未開發(fā)區(qū)域富集的剩余氣。延145井區(qū)剩余氣主要分布在井區(qū)中部和南部。從氣井部署情況來看，井區(qū)邊部氣井對儲量的控制程度明顯優(yōu)于井區(qū)中部氣井。井區(qū)中部剩余氣富集，而南部剩余氣富集原因主要是南部區(qū)域氣井部署較少，導(dǎo)致儲量動用程度低。根據(jù)上文沉積微相分布特征以及單砂體構(gòu)型特征可知，氣藏有效含氣面積內(nèi)尚有部分區(qū)域未鉆井，大部分是孤立型模式，形成剩余氣富集區(qū)(圖5)。

圖5 延145井區(qū)剩余氣分布圖

河道主體部位的疊加型砂體滲透率相對較高，射孔投產(chǎn)后儲層內(nèi)除發(fā)生沿水平方向天然氣的流動外，還有一定程度的垂向流動，導(dǎo)致氣井壓降波及范圍較大，儲層內(nèi)部滲流阻力相對較小，橫向上剩余氣飽和度逐漸降低。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果可知，單井波及范圍為0.25～0.50個井距，最終天然氣采出程度達(dá)到40%，預(yù)計單井可采儲量為0.3×108～1.1×108m3，剩余氣相對較少。主河道外圍孤立型多期薄層單砂體內(nèi)部交錯層理發(fā)育，層理面富含泥質(zhì)，其對儲層內(nèi)的水平方向和垂直方向的滲流均形成一定的阻擋，導(dǎo)致壓降波及范圍相對較小、氣井產(chǎn)能低、相對采出程度低，橫向上剩余氣飽和度變化不大，剩余氣相對較多，也是挖潛的有利目標(biāo)(圖6)。

圖6 延145井區(qū)安4-1—安16井縱向剩余氣剖面圖

延145-延128井區(qū)縱向跨度大，共劃分為多個小層，多套含氣層疊置發(fā)育，縱向上砂體接觸關(guān)系主要為未射孔的孤立型砂體類型。試氣資料統(tǒng)計表明，延145-延128井區(qū)盒8段射孔段長度占總射孔段長度的26.8%，山1段射孔段長度占總射孔段長度的18.7%。數(shù)值模擬研究表明，延145井區(qū)剩余氣縱向上主要分布在盒8、山1、山23個砂組，延128井區(qū)剩余氣縱向上主要分布在盒8、山12個砂組；研究區(qū)井距為507～1 674 m，單井控制儲量為0.3×108～1.1×108m3，開發(fā)潛力較大(表1)。

表1 不同井距單井縱向上動用特征

4 潛力分析及穩(wěn)產(chǎn)對策

4.1 潛力分析與對策

4.1.1 擴(kuò)邊潛力及對策

根據(jù)鉆井控制程度、氣層分布特征研究，認(rèn)為延145-延128井區(qū)部分區(qū)域具有較大擴(kuò)邊潛力，共優(yōu)選了12個可擴(kuò)邊的潛力區(qū)，其中，山2Ⅲ1小層2個，山1Ⅲ2小層4個，盒8Ⅱ1小層3個，盒8Ⅱ2小層3個，潛力區(qū)面積共計161.3 km2。南部的試50E—延154E—延340S—延338一帶，氣層厚度較大，井控程度低，儲層分類主要為Ⅰ類儲層，氣井產(chǎn)能均較高[19-20]，平均日產(chǎn)氣量為5.0×104m3/d，建議優(yōu)先滾動擴(kuò)邊。南部延250井區(qū)山2Ⅲ1小層?xùn)|北及西南一帶氣層厚度較大，井控程度低，多數(shù)為孤立型砂體，分類主要為Ⅰ類儲層，氣井產(chǎn)能均較高，建議優(yōu)先滾動擴(kuò)邊。

4.1.2 井間加密潛力及對策

根據(jù)延145井區(qū)和延128井區(qū)各砂體的剩余氣分布情況可知，山1段、山2段剩余儲量最大，且氣井均鉆遇儲層，試氣資料統(tǒng)計表明，延145-延128井區(qū)山1段、山2段是加密最主要的產(chǎn)層。

4.1.3 縱向潛力及對策

縱向上延145井區(qū)和延128井區(qū)盒8段各小層氣層厚度大于4 m，未射孔投產(chǎn)的完鉆井分布較多，是最主要的潛力層，縱向上盒8段可以補(bǔ)孔提高開發(fā)效益。

4.2 預(yù)計實(shí)施效果

根據(jù)氣井目前產(chǎn)能及未射孔潛力層情況，結(jié)合鄰井初期產(chǎn)能情況，并考慮單砂體接觸關(guān)系控制的剩余氣形成與分布模式，優(yōu)選目前盒8、山1、山2段日產(chǎn)低于5 000 m3/d的井共25井層建議補(bǔ)孔挖潛，預(yù)計日增氣12.5×104m3/d。在盒8、山1、山2段剩余氣量相對較大的區(qū)域進(jìn)一步實(shí)施動用對策，預(yù)計動用面積161 km2，部署加密井12口、擴(kuò)邊井15口、補(bǔ)孔36井，預(yù)計增加可采儲量83×108m3。

5 結(jié)論和認(rèn)識

(1) 延145-延128井區(qū)盒8、山1、山2段為三角洲前緣亞相沉積，主要發(fā)育水下分流河道沉積微相。分流河道主河道部位儲層滲透性好，單砂體以切疊型為主，泥質(zhì)紋層相對不發(fā)育，采出程度高、剩余氣相對較少；分流河道主河道外圍儲層滲透性相對較差，單砂體以孤立型為主，內(nèi)部泥質(zhì)紋層相對較發(fā)育，采出程度低，剩余氣相對較多。

(2) 延145-延128井區(qū)單砂體縱、橫向疊置關(guān)系和射孔位置控制了剩余氣的分布特征，通常橫向上單砂體存在孤立型及多層式等接觸關(guān)系，對于孤立型單砂體，未射孔動用則基本為原始?xì)獠貭顟B(tài)、剩余氣富集，孤立型可以作為下一步重點(diǎn)挖潛對象。

(3) 根據(jù)儲層綜合評價及挖潛分析結(jié)果，延145-延128井區(qū)優(yōu)選了12個可擴(kuò)邊的潛力區(qū), 其中山2Ⅲ1小層2個，山1Ⅲ2小層4個，盒8Ⅱ1小層3個，盒8Ⅱ2小層3個，預(yù)計動用面積161 km2，部署加密井12口、擴(kuò)邊井15口，補(bǔ)孔36井，增加可采儲量83×108m3。