子洲地區(qū)段致密砂巖儲(chǔ)層特征與氣水分布的相關(guān)性研究

王曉梅,冶生龍,周 鍇,張子羽

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065;2.中國石油華北油田分公司 勘探開發(fā)研究院,河北 任丘 062552)

伴隨著一百多年來油氣勘探程度的提高,油氣勘探的目標(biāo)由構(gòu)造向隱蔽、中淺層向深層、常規(guī)向非常規(guī)油氣藏類型轉(zhuǎn)變。致密儲(chǔ)層是當(dāng)今油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的熱點(diǎn),不管是致密砂巖還是碳酸鹽巖,致密儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率都很低,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。國外的大綠河盆地,國內(nèi)的塔里木盆地塔河油田奧陶系油藏、四川盆地須家河組氣藏、鄂爾多斯盆地中生界油藏和上古生界氣藏等致密儲(chǔ)層中,氣(油)藏內(nèi)沒有統(tǒng)一的氣(油)水界面,均具有氣水分布規(guī)律復(fù)雜的特征[1-3]。為了高效開發(fā)致密儲(chǔ)層,迫切需要搞清楚研究區(qū)氣水分布的特征及油氣富集的規(guī)律。

鄂爾多斯盆地是典型的致密儲(chǔ)層為主的含油氣盆地。長(zhǎng)期以來,鄂爾多斯盆地致密儲(chǔ)層的氣水分布研究受到學(xué)者的普遍重視,研究主要集中在致密砂巖氣(油)的類型、分布特征、成因機(jī)制和控制因素等方面[4-8]。于紅巖等研究認(rèn)為，鄂爾多斯盆地西北部奧陶系馬家溝組致密砂巖儲(chǔ)層復(fù)雜的氣水分布規(guī)律，宏觀上主要受古地貌與成巖作用控制,微觀上主要受儲(chǔ)集層的孔喉結(jié)構(gòu)、連通性及源儲(chǔ)間輸導(dǎo)關(guān)系控制[9];張威等研究認(rèn)為，鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)十里加汗區(qū)帶下石盒子組 1 段圈閉動(dòng)力和儲(chǔ)層非均質(zhì)性展布共同控制氣水分布[10];唐建云等研究認(rèn)為，子長(zhǎng)油田棗灣區(qū)長(zhǎng) 4+5、長(zhǎng) 6 儲(chǔ)層油水分布受沉積相、微觀孔隙結(jié)構(gòu)、巖性、裂縫與物性、低鼻狀構(gòu)造等多重因素的控制[11];徐文杰等研究認(rèn)為，子洲地區(qū)儲(chǔ)層砂體條件、儲(chǔ)層條件和構(gòu)造特征是山西組山2段地層水分布的主要控制因素[12]?？傮w說來,前人關(guān)于致密儲(chǔ)層氣水分布控制因素的研究,幾乎涵蓋了各種成藏地質(zhì)要素。

圖1 研究區(qū)位置圖

1 地質(zhì)背景

2 儲(chǔ)層特征

2.1 典型的低孔低滲孔隙-裂縫雙重介質(zhì)

圖2 子州地區(qū)段砂巖儲(chǔ)層孔滲關(guān)系圖

圖3 子州地區(qū)段儲(chǔ)層孔隙度、滲透率分布直方圖

2.2 儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征非均質(zhì)性強(qiáng)

圖4 子州地區(qū)段砂巖儲(chǔ)層壓汞曲線分類圖

表1 子州地區(qū)段儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

4種類型儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)有規(guī)律的變化,隨著中值喉道半徑逐漸減小,最大進(jìn)汞飽和度、分選系數(shù)、孔隙度和滲透率等物性參數(shù)也有規(guī)律地減少。其中,Ⅰ類儲(chǔ)層物性好而分選性差,分析認(rèn)為，Ⅰ類儲(chǔ)層主要為主河道砂體底部的粗粒巖石,水動(dòng)力條件強(qiáng),因而巖石的分選性反而差于Ⅱ類儲(chǔ)層和Ⅲ類儲(chǔ)層。

3.1 氣田范圍內(nèi)含氣飽和度較高

圖5 子州氣田段儲(chǔ)層含氣飽和度頻率分布

3.2 由多個(gè)巖性圈閉群構(gòu)成的不連續(xù)氣層

鄂爾多斯盆地東部山西期早期發(fā)育海相淺水三角洲，是不同時(shí)期三角洲朵體在側(cè)向上相互疊置而成，具有典型的“同層不同期”特征[14]。砂體的成因特征決定了在經(jīng)歷了強(qiáng)烈的成巖作用后,順物源方向砂體之間連續(xù)性變差,天然氣賦存在不同的巖性圈閉群砂體中,氣層分布不連續(xù),形成互相分隔的多個(gè)壓力系統(tǒng)。

圖6 子洲氣田段壓力系統(tǒng)劃分示意圖[20-21]

3.3 地層水分布相對(duì)集中,以局部邊底水和透鏡體水為主

圖7 Y44井段邊底水氣水分布

圖8 Y47井段透鏡水體東西向和南北向剖面

4 儲(chǔ)層特征與氣水分布的相關(guān)性

4.1 氣藏類型以巖性氣藏為主

圖9 子洲氣田段滲透率和含氣飽和度關(guān)系圖

4.2 早成藏期天然氣邊致密邊成藏

榆林氣田和子州氣田現(xiàn)今均以低孔低滲的巖性圈閉群氣藏為主，氣藏內(nèi)沒有統(tǒng)一的氣水界面，研究普遍認(rèn)為以近距離垂向運(yùn)移為主。現(xiàn)今的氣水分布格局，能夠說明在成藏早期階段存在過一定規(guī)模的側(cè)向運(yùn)移，同時(shí)盆地北部天然氣逸散的存在亦為此提供了較充分的證據(jù)。鄂爾多斯盆地東北部出露經(jīng)過天然氣作用的延安組漂白砂巖和盆地北部白堊系油苗的地質(zhì)露頭。馬艷萍等分析認(rèn)為:該地區(qū)石炭—二疊紀(jì)和侏羅紀(jì)煤系地層Ro均小于0.5%,熱演化程度均較低,天然氣顯然不是來自本地。綜合應(yīng)用巖石學(xué)、地球化學(xué)等手段研究表明,在后期改造過程中,盆地中北部氣田中成熟度較高的上古生界天然氣向北較高部位的伊盟隆起運(yùn)移并發(fā)生了散失[27-28]。結(jié)合現(xiàn)今氣水分布特征,認(rèn)為在成藏早期階段，子州氣田和榆林氣田存在一定規(guī)模的側(cè)向運(yùn)移,形成地層水主要集中在構(gòu)造低部位的氣水分布格局。在晚侏羅世—早白堊世的主成藏階段,上古生界石英砂巖經(jīng)歷晚成巖階段后巖性致密,演化為現(xiàn)今以多個(gè)巖性圈閉群存在的天然氣互不連通的分布特征,地層水仍相對(duì)集中在氣田南部等構(gòu)造低部位。

5 結(jié)論

3)子州氣田天然氣高強(qiáng)度充注,含氣飽和度分布較高,主要分布在60%～80%。氣田可以劃分為多個(gè)壓力系統(tǒng),儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，由多個(gè)巖性圈閉群構(gòu)成,氣層呈不連續(xù)分布狀態(tài)。氣田內(nèi)儲(chǔ)層滲透率與含氣飽和度明顯正相關(guān),氣藏類型以典型的低滲透巖性氣藏為主。