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        蘇里格氣田蘇147水平井整體開發(fā)區(qū)盒8下段儲層精細描述*

        2013-01-10 05:51:58李進步王繼平張志剛
        天然氣勘探與開發(fā) 2013年1期
        關(guān)鍵詞:心灘辮狀河砂體

        郝 騫 李進步 王繼平 王 龍 張志剛

        (1.中國石油長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心 2.中國石油長慶油田分公司低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室)

        0 引言

        蘇147水平井整體開發(fā)區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北部(圖1),面積約600km2,是長慶油田分公司加快蘇里格氣田開發(fā)步伐、提高開發(fā)效率的重點建設(shè)區(qū)塊。區(qū)內(nèi)發(fā)育二疊系石盒子組盒8下段大型緩坡辮狀河三角洲巖性圈閉氣藏,該氣藏具有生烴強度大、天然氣儲量豐富、有效儲層分布隱蔽性極強等特點。在整體低孔、低滲、低豐度、儲層非均質(zhì)性極強的地質(zhì)條件下,精細描述水平井整體開發(fā)區(qū)盒8下段微幅構(gòu)造、沉積微相和儲層物性特征,明確適宜部署水平井整體開發(fā)的有利區(qū)帶,這對于加深氣藏認識、實現(xiàn)氣田快速上產(chǎn)和長期穩(wěn)產(chǎn)具有重要的意義。

        1 微幅構(gòu)造精細刻畫

        1.1 構(gòu)造總體特征

        在西傾單斜背景上發(fā)育多排鼻狀構(gòu)造,鼻隆—鼻凹呈東—西向分布,鼻隆幅度約10~20m,鼻寬約2~3km,構(gòu)造坡降為每百米1~3m,局部地區(qū)受到小斷層影響而使微幅構(gòu)造產(chǎn)生變化。

        1.2 微幅構(gòu)造組合樣式

        通過統(tǒng)計大量開發(fā)井實鉆數(shù)據(jù),認為盒8下段發(fā)育4種鼻狀微幅構(gòu)造組合樣式(圖2):圖2a表現(xiàn)為樞紐發(fā)散,在鼻隆上發(fā)育次級鼻狀構(gòu)造;圖2b表現(xiàn)為樞紐收斂,鼻隆消失,鼻凹部位發(fā)育小型盆狀構(gòu)造;圖2c構(gòu)造起伏大,表明層間發(fā)育小斷層;圖2d顯示鼻狀構(gòu)造樞紐分叉,派生出新一組鼻狀構(gòu)造。

        圖1 研究區(qū)位置示意圖

        圖2 微幅構(gòu)造組合樣式

        天然氣富集區(qū)與微幅構(gòu)造密切相關(guān),準確刻畫微幅構(gòu)造的起伏程度及分布樣式,對水平井部署、準確預測水平段靶點深度及水平段地質(zhì)導向都具有重要的指導作用。局部微幅構(gòu)造起伏較大可能為小斷層錯動所致,若部署井位,將會給鉆探工程實施和水平井地質(zhì)導向帶來極大困難,因此鼻狀微幅構(gòu)造平緩的區(qū)域是水平井部署的有利部位。

        2 沉積微相精細識別及砂體展布特征分析

        盒8下段發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系,在三角洲平原中劃分出主河道、次河道、堤岸和河漫4種沉積亞相。通過統(tǒng)計大量開發(fā)井砂厚數(shù)據(jù),精細描述測井相及細致觀察巖心沉積特征,識別出河床滯留沉積、心灘、河道充填、次河道充填、河道邊緣、廢棄河道、天然堤、決口扇、河漫洼地、河漫灘、河漫沼澤等沉積微相,其中辮狀河心灘(圖3)是最有利沉積微相。

        2.1 沉積微相精細識別

        (1)沉積學標志

        ?顏色

        錄井巖屑及巖心觀察表明,盒8下段砂巖以淺灰(白、綠)色為主,泥巖多見雜色、灰綠色、褐色及棕色。雜色泥巖常與灰綠色泥巖互層,反映沉積時期水位變化頻繁,推測沉積物暴露,為干旱氣候三角洲平原沉積環(huán)境。

        ?巖石類型及結(jié)構(gòu)

        巖石薄片分析表明,盒8下段砂巖以巖屑石英砂巖(含量>51%)和石英砂巖(含量25%~32%)為主,分選性、磨圓度中等,細礫巖成分主要為石英巖、燧石及變質(zhì)巖,并含大量同生泥礫,說明盒8下段為近源陸上快速堆積沉積物。

        ?粒度特征

        粒度分析表明,盒8下段砂巖以粗砂和中砂為主,粒度累計曲線以兩段式為主,跳躍搬運為主要階段,三段式(滾動、跳躍和懸浮段)僅在個別樣品中可見。這兩種粒度概率曲線較多存在于河流相和三角洲相河道砂中。

        圖3 辮狀河心灘沉積特征綜合圖(SX97-76井)

        (2)古生物標志

        盒8下段動物化石罕見,砂泥巖中常見豐富的炭化植物莖干、植物葉片及其印模。此外,孢粉包括石松綱、真蕨綱和種子蕨綱等半濕地和旱地植物化石。植物碎片局部富集可形成煤線,甚至形成薄煤層,而煤層在盒8下段不發(fā)育。

        (3)測井相標志

        GR與巖石泥質(zhì)含量密切相關(guān),可較好地反映沉積旋回和區(qū)分巖性。通過精細描述GR幅度、形態(tài)、頂?shù)捉佑|關(guān)系、光滑度及組合特征,建立取心段巖電對應關(guān)系,可確定不同成因類型沉積微相的測井響應模式。

        在盒8下段識別出主河道、心灘、河道邊緣、次河道、廢棄河道、天然堤、決口扇、河道間漫灘和洼地等沉積微相的GR特征。辮狀河道心灘微相GR為低值厚箱狀;曲流河道邊灘微相GR呈低值(25 API~30API)箱狀,但厚度相對心灘小些;主河道充填砂巖微相GR為箱狀或鐘狀,其GR值(30API~40API)略高于心灘和邊灘;廢棄河道GR為帽形,底部低值表征正常河道,帽形上部曲線表征含泥砂巖廢棄河道;主河道邊緣GR為梳狀,指示河道砂與河間泥呈指狀穿插;次河道邊緣GR為圣誕樹形;決口扇的GR為指狀或漏斗狀。

        2.2 砂體展布特征

        (1)砂體垂向疊置特征

        盒8下段辮狀河三角洲平原河道攜礫砂質(zhì)較多,懸浮質(zhì)細粒較少,河流以底載荷為主,連井剖面中呈“砂包泥”樣式分布。辮狀河道垂向下切及側(cè)向侵蝕能力較強,砂礫質(zhì)在河床中快速堆積,不斷形成新分流河道,并在主河道側(cè)向不斷遷移推進。在同一期辮狀河沉積中,河道砂與心灘壩砂體通過侵蝕面及側(cè)積面相互疊置、連通,構(gòu)成同期沉積復合體,在平面上呈毯狀分布。不同期辮狀河沉積,因河道頻繁擺動、遷移和下切,導致砂體垂向逐期疊加,側(cè)向拼接,易形成大型辮狀河疊置砂體。在這種因河道分散、匯聚,河流破壞與建設(shè)作用共存,致使不同期次、不同級次河道砂與不同規(guī)模心灘砂垂向疊加、橫向拼接,形成了大面積分布的疊置復合儲集層(圖4)。

        圖4 盒8下段連井剖面圖

        (2)砂體平面展布特征

        盒8下段沉積時期,盆地北部物源供給充足,發(fā)育粗粒辮狀河三角洲平原河道沉積,區(qū)內(nèi)自北向南發(fā)育3~4條辮狀河分流河道(圖5):

        西部地區(qū)發(fā)育2條辮狀河分流河道,沿S48-13-*—S47-12-*井區(qū)發(fā)育1條辮狀河分流河道,砂地比為0.56~1.0;沿S48-12-*—S158井區(qū)發(fā)育1條辮狀河分流河道,砂地比為0.58~0.97。特別是S47-10-*井—S158井河道匯合處砂體富集,河道寬度達10km以上,厚度達15~30m,心灘十分發(fā)育。中部地區(qū)發(fā)育1條辮狀河分流河道,方向為沿S48-16-*—S47-15-*井區(qū),砂地比為0.57~0.8。中部河道和西部相比,河道變窄,砂體疊置厚度為10~20m,心灘欠發(fā)育。東部地區(qū)發(fā)育1條辮狀河分流河道,方向為沿S48-12-*—M6井區(qū),砂地比為0.34~0.58。東部河道砂疊置厚度及展布范圍明顯較西、中部河道砂小,說明盒8下段沉積時期物源主要來自工區(qū)西北方向。

        圖5 盒8下段砂體等厚圖

        盒8下段有效儲層最大厚度可達15m(S48-17-*井),有效儲層厚度>9m的高值區(qū)主要發(fā)育在中西部地區(qū),分布于S48-17-*—SX97-*井區(qū)、S48-17-*—S48-19-*井區(qū)、S47-2-*—S47-12-*井區(qū)、S48-20-*井區(qū)、S47-9-*—S47-17-*井區(qū)。此外在S48-13-*井、S48-13-*井、S48-16-*井附近及東部地區(qū)也有零星分布(圖6)。

        圖6 盒8下段有效儲層等厚圖

        3 盒8下段儲層特征

        3.1 巖石學特征

        (1)碎屑成分及特征

        巖石薄片分析表明,盒8下段碎屑顆粒以石英(86.57%)、巖屑(9.26%)為主,次為長石(2.95%)及高嶺石(1.22%)。巖屑組分以中淺變質(zhì)片巖(6.58%)、火成巖巖屑(3.76%)和云母巖屑(1.25%)為主,膠結(jié)類型主要為孔隙-次生加大式和孔隙-壓嵌式。

        (2)填隙物成分及特征

        盒8下段儲層填隙物類型主要有粘土礦物、硅質(zhì)、鐵方解石等。粘土礦物主要為高嶺石、伊利石及綠泥石膜,高嶺石含量相對較多,其膠結(jié)物分布于碎屑顆粒間或顆粒溶蝕孔中,在陰極射線下發(fā)亮藍色光(圖7a)。綠泥石含量較少,呈薄膜狀膠結(jié),能抑制石英次生加大,使部分原生孔隙得以保存。伊利石通常呈纖維狀與自生石英或高嶺石充填各類溶蝕孔隙(圖7b)。硅質(zhì)膠結(jié)普遍存在,因其難以溶解,后期溶解作用較難產(chǎn)生次生孔隙,對儲層物性影響較大。

        圖7高嶺石及伊利石鏡下特征

        (a 粒間被泥質(zhì)和高嶺石充填,單偏光×100,S62,1(41/80),盒8下1;b 纖維狀伊利石膠結(jié)物,掃描電鏡,S157,1(48/134),盒8下2)

        3.2 儲層成巖作用

        孔隙演化與儲層成巖作用密切相關(guān),通過對巖心和薄片觀察、掃描電鏡及陰極發(fā)光試驗分析,認為盒8下段成巖作用有壓實、壓溶作用、(硅質(zhì)、碳酸鹽、高嶺石等)膠結(jié)作用、交代作用等。

        (1)壓實和壓溶作用

        早期機械壓實作用造成原生孔隙大量喪失,成巖晚期則表現(xiàn)為壓溶作用。壓實壓溶作用愈強,損失的孔隙愈多,是砂巖儲集性能變差的主要原因。機械壓實作用表現(xiàn)為火山巖巖屑、千枚巖、云母等塑性巖屑的扭曲變形和假雜基化及其定向或半定向排列;壓溶作用表現(xiàn)為成巖晚期個別石英碎屑間呈縫合線接觸,縫合線接觸不僅使孔隙度減小,還會釋放出硅質(zhì)流體,為石英自生加大硅質(zhì)膠結(jié)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

        (2)膠結(jié)作用

        膠結(jié)作用是指從孔隙溶液中沉淀出礦物質(zhì),將松散的沉積物固結(jié)起來的作用。盒8下段填隙物在碎屑顆粒間沉淀析出,或以顆粒次生加大,或以相互交代以及交代碎屑顆粒等形式出現(xiàn),占據(jù)砂巖孔隙空間,降低孔隙度和滲透率,形成致密儲層。

        (3)交代作用

        交代作用是指礦物之間的替換作用,相對于其它成巖作用,其對儲層孔隙影響較小。盒8下段交代作用主要為高嶺石交代長石,方解石交代碎屑顆粒。

        3.3 儲層物性及非均質(zhì)性特征

        (1)巖心物性分析

        據(jù)7口正鉆井62塊巖心的物性測試數(shù)據(jù)得知,盒8下段孔隙度在1.03%~14.00%之間,平均值為7.14%,滲透率在0.010~12.217 mD之間,平均值為0.656 mD。另據(jù)30口開發(fā)井281個測點的測井物性解釋數(shù)據(jù)得知,盒8下段孔隙度在0.21%~14.13%,平均為6.88%,滲透率在0.160 ~12.562 mD之間,平均為0.857 mD。相對巖心物性測試,測井解釋選點更多,解釋成果更全面,總體上盒8下段物性較差,為特低孔特低滲致密儲層。

        (2)儲層非均質(zhì)性特征

        ?垂向非均質(zhì)性

        儲層垂向非均質(zhì)性與砂體疊置方式及連通性密切相關(guān),通過對盒8下段小層砂體精細解剖,認為砂體垂向上以多層式、側(cè)向連接式及孤立式3種方式疊置(圖8),多層式及側(cè)向連接式是主要的疊置方式(圖9),孤立式在工區(qū)東部有少量分布。

        ?平面非均質(zhì)性

        河道砂之間的連通程度和連通方式,是儲層平面非均質(zhì)性研究的重要方向。分析儲層平面非均質(zhì)性,可通過密集鉆井的測井曲線對比來估算砂體連通性,也可參照艾倫(1978)提出的河道密度臨界值來預測河流砂體連通程度。裘亦楠等(1987)根據(jù)中國湖盆的實際資料,對艾倫的臨界值作了補充修改:當?shù)貙訖M剖面中河流砂厚占地層厚度的50%以上,砂體垂向及平面連通性較好;當?shù)貙訖M剖面中河流砂厚占地層厚度的30%以下,砂體為孤立分布。結(jié)合本區(qū)的實際情況,從西南部和北部盒8下1、盒8下2沉積相平面圖可知(圖10、圖11),鉆井較密、開發(fā)程度較高的地區(qū)砂體連片發(fā)育,多數(shù)井的砂/地比普遍較高(比值>0.5),表明這些地區(qū)儲層連通性較好??傮w上,盒8下段辮狀河道寬,河床側(cè)向遷移頻繁,砂體較厚(厚度>34m),砂∕地比值高,砂體在平面上呈大面積連片式毯狀分布,連通性較好。

        圖8 河道砂垂向疊置方式

        圖9 盒8下段砂體多層式疊置和側(cè)向連接式分布

        4 水平井有利開發(fā)區(qū)綜合篩選

        通過微幅構(gòu)造精細刻畫,沉積微相精細識別,砂體空間展布分析及儲層儲集性能精細描述,制定出水平井整體開發(fā)區(qū)盒8下段有利儲集區(qū)域篩選原則:

        (1)微幅構(gòu)造平緩,坡降在15m/km之內(nèi);

        (2)辮狀河道亞相展布區(qū)為評價區(qū),心灘微相展布區(qū)為有利評價區(qū);

        圖10 西南部盒8下2沉積相平面圖

        圖11 北部盒8下1沉積相平面圖

        (3)有效儲層厚度>2m為開發(fā)區(qū),有效儲層厚度>6m為中等有利開發(fā)區(qū),有效儲層厚度>9m為最有利開發(fā)區(qū);

        (4)開發(fā)井產(chǎn)量高,水平井軌跡方向與河道展布方向一致。

        在盒8下段有利區(qū)帶中劃分出①、②、③3個區(qū)帶,每個區(qū)帶中又進一步細分出一般、中等和最有利區(qū)3個層面來評價(圖12):①區(qū)帶面積最大(約198km2),該區(qū)有效儲層厚度均>4m,其中有效儲層>6m為中等有利區(qū)(面積約123km2),有效儲層>9m為最有利區(qū)(面積約28km2),分布于區(qū)帶北部及中部地區(qū),心灘連片,厚度較大。②區(qū)帶面積約143km2,該區(qū)有效儲層厚度均>3m,其中有效儲層>6m為中等有利區(qū)(面積約89km2),有效儲層>9m為最有利區(qū)(面積約25km2),分布于區(qū)帶中部及南部地區(qū)。③區(qū)帶面積約126km2,該區(qū)帶內(nèi)多數(shù)井區(qū)的有效儲層厚度均<3m,有效儲層>6m為中等有利區(qū)(面積約12km2),分布于區(qū)帶北部地區(qū)。

        圖12 盒8下段儲層評價圖

        5 結(jié)論

        (1)研究區(qū)微幅構(gòu)造呈東—西向鼻隆—鼻凹相間排列,鼻隆幅度10~20m,鼻寬2~3km,構(gòu)造坡降每百米1~3m,水平井部署的有利構(gòu)造部位是鼻狀微幅構(gòu)造平緩區(qū)域。

        (2)盒8下段有效儲層發(fā)育,辮狀河三角洲平原底載荷型河道在地層剖面中呈“砂包泥”樣式,河道砂與心灘壩砂體通過侵蝕面及側(cè)積面相互疊置、連通,平面上構(gòu)成毯狀沉積復合體,垂向上河道下切、疊加、拼接,形成大型辮狀河疊置砂體。

        (3)沉積控制儲層分布范圍,心灘和邊灘是最好的儲集砂巖,其次是河床滯留細礫巖和主河道充填砂巖。通過微幅構(gòu)造精細刻畫,沉積微相精細識別,砂體空間展布分析及儲層非均值性解剖,針對盒8下段制定出有利儲集區(qū)域篩選原則并細化層次綜合評價。

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