金文輝，周 文，2，張春陽，于 雷，范玲玲

(1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059;2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都理工大學(xué)，四川 成都 610059;3.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

引 言

地下水作為油氣成藏系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)力和載體，在油氣生成、運(yùn)移、聚集和散失的整個(gè)過程中自始至終起著不可替代的作用。前人從地震響應(yīng)特征、圈閉保存條件、地下水化學(xué)成分、埋藏史以及采氣曲線特征等方面，對氣水分布、油(氣)水的生成環(huán)境以及氣藏的封閉情況做了大量研究［1］，有力地促進(jìn)了石油、天然氣的有效開發(fā)，在中國石油工作者中得到了認(rèn)同，取得了一定的成效。但大部分僅僅針對氣水界面分布明顯的氣藏，即具邊水或底水的氣藏。近年來隨著低孔、低滲致密氣藏勘探的逐步深入，眾多學(xué)者開始在低孔、低滲致密氣藏領(lǐng)域進(jìn)行了研究［2－3］，其中水體分布的控制因素研究是該類氣藏研究的基礎(chǔ)和難點(diǎn)。

蘇里格氣田是目前發(fā)現(xiàn)的中國陸上最大的氣田，是典型的低孔、低滲砂巖氣藏，也是最為復(fù)雜的氣田之一［4－7］。其主力氣層——二疊系山西組山1段和石盒子組盒8段儲層低孔、低滲特征明顯，非均質(zhì)性嚴(yán)重，地層水分布的控制因素復(fù)雜。近年來不少學(xué)者從儲層、構(gòu)造等方面針對蘇里格上古界氣藏的水體分布的控制因素做了研究［5－8］。但在認(rèn)識上存在一定的分歧，給該區(qū)天然氣的順利、有效開發(fā)增加了難度。隨著勘探的不斷深入，蘇里格氣田的勘探范圍在不斷擴(kuò)大。蘇X區(qū)塊是近年來開辟的新區(qū)，截至2010年，蘇X區(qū)塊完成鉆井108口，其中試氣山西組、盒8出水井50余口，平均日產(chǎn)水量為7.1 m3/d，主要集中在1～20 m3/d，且產(chǎn)水井位分散，給氣田的合理、有效開發(fā)帶來很大的困難。前人針對該區(qū)塊地層水分布控制因素的研究很少涉及。因此，研究盒8段氣藏水體分布的控制因素，對該區(qū)天然氣開發(fā)具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市烏審旗和陜西省榆林市榆陽區(qū)境內(nèi)，蘇里格氣田的東北部，東側(cè)為榆林氣田，南鄰烏審旗和靖邊氣田，勘探面積約11000 km2;區(qū)域構(gòu)造隸屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中北部(圖1)，構(gòu)造平緩，大體為一南西向緩傾的大單斜，坡降幅度為7～10 m/km，傾角不足1°。上古地層自下而上發(fā)育石炭系本溪組、二疊系太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組，其中本次研究的下石盒子組盒8段為該區(qū)上古生界的主力含氣層段之一，盒8段至下而上可進(jìn)一步分為盒8下2、盒 8下1、盒8上2及盒8上14 個(gè)小層。盒8沉積期盆地北部構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，河道發(fā)育，橫向遷移頻繁，形成沖積扇—辮狀河—緩坡型辮狀河三角洲沉積體系。盒8段以巖屑砂巖、巖屑石英砂巖為主，少量石英砂巖。儲集砂巖以中—粗粒結(jié)構(gòu)為主，主要粒徑為 0.3～1.0 mm［10］。通過對研究區(qū)300多口井的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，儲層孔隙度為4.0% ～12.0%，平均為8.075%;滲透率為0.01×10－3～0.5 ×10－3μm2，平均為 0.439 ×10－3μm2，屬典型的低孔、低滲致密砂巖儲層。

2 水體分布特征

2.1 剖面特征

研究區(qū)南北向地層較為平穩(wěn)，地層由西向東逐漸抬升。氣水剖面圖顯示(圖2、3)，該區(qū)有如下特征:① 盒8下2、盒8下1段的砂體較盒8上2、盒8上1段發(fā)育，且物性較好;水層主要分布于盒8下2、盒8下1段，干層則主要分布在盒8上2、盒8上1段;②橫向上水層多被致密干層、隔夾層的分隔影響，無區(qū)域性的連片分布，多呈現(xiàn)出孤立的水體，在縱向上，水層多為單個(gè)的薄層。

圖2 蘇A－蘇E井氣水剖面

2.2 平面特征

通過對研究區(qū)三百多口單井的測井綜合解釋，盒8段共識別出近150個(gè)單水層，反映在平面上，盒8段4個(gè)小層中盒8下2段、盒8下1水體分布數(shù)量相對較多，主要分布在研究區(qū)中部以及東南部;盒8上2段、盒8上1水體分布數(shù)量相對較少，尤其盒8上1段水體最少，且水體分布區(qū)域相對分散?？傮w來說，研究區(qū)盒8段水體主要分布在中部和東南部且不存在大面積連片水體;主要為水體分布相對較小的“局部水體”且分布分散(圖4)。

圖3 蘇F—統(tǒng)B井氣水剖面

圖4 蘇X區(qū)塊盒8段水體疊合圖

3 水體分布控制因素

3.1 砂體分布對水體分布的影響

儲層砂體作為氣、水的運(yùn)移通道和儲集空間為水體的分布提供了基礎(chǔ)。據(jù)研究區(qū)三百多口單井砂體厚度統(tǒng)計(jì)，盒8段砂體發(fā)育，最大厚度為24.44 m，平均厚度為10.77 m;通過對儲集砂體的解剖分析，認(rèn)為縱向多期河道疊置，河道變化快，有效儲集砂體分布不連續(xù)，存在相對孤立河道型砂體;平面上砂體受物源影響，呈近南北向條帶狀分布。因此該區(qū)不存在大規(guī)模區(qū)域性的氣、水運(yùn)移;在相對孤立的河道，盡管物性較好，但由于沒有天然氣的通道進(jìn)入，其中往往形成孤立的水體(圖2蘇B井盒8上1段水體)。

3.2 局部構(gòu)造特征對水體的影響

研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造為一寬緩的區(qū)域性西傾大單斜，從歷史演化來看，由沉積時(shí)期的西高東低，轉(zhuǎn)為現(xiàn)今的東高西低、北高南低。由圖4可看出盒8段頂面表現(xiàn)為多排近北東走向的溝—隆相間的構(gòu)造特征，水體分布分散，基本不受區(qū)域構(gòu)造的控制。在局部獨(dú)立的氣水系統(tǒng)中受局部構(gòu)造的控制，水體往往在構(gòu)造低部位聚集，如圖2中蘇A—蘇B井盒8下2段，在同一個(gè)有效儲集砂體中的水體，水在構(gòu)造低部位，氣在構(gòu)造高部位。

3.3 儲層非均質(zhì)性對水體分布的影響

儲層的非均質(zhì)性是造成水體分布復(fù)雜的主要原因，由于辮狀河道體系水流匯聚、遷移頻繁，多期分流河道相互疊置，致使有效儲集層巖性、分布復(fù)雜，進(jìn)而造成儲層的非均質(zhì)性強(qiáng)。研究區(qū)盒8段優(yōu)質(zhì)儲層多位于河道的心灘部位，多呈不連續(xù)、透鏡狀分布，且在三維空間上被低滲透的泥巖、致密砂巖所包圍，因此在縱向上表現(xiàn)出非儲層—儲層—非儲層的交替出現(xiàn)，盡管部分儲層物性較好，但由于沒有天然氣進(jìn)入的通道，其中往往富集水體，表現(xiàn)為四周受致密干層包圍的孤立水體(如圖3統(tǒng)A井盒8下2段水體)。因此研究區(qū)盒8儲層縱向和橫向上的非均質(zhì)性，使得水體在儲層中往往是孤立的，呈透鏡狀，橫向上互不連通。

3.4 成藏過程對水體的影響

成藏過程決定了水體賦存形式。鄂爾多斯盆地上古生界層位穩(wěn)定，沒有明顯的生氣中心，屬于“廣覆式”生烴，生成的天然氣沿壓力梯度降低較快的方向向相鄰儲集層或疏導(dǎo)層運(yùn)移。盒8段現(xiàn)今有效“儲集體”中水體分布狀況，取決于天然氣成藏中烴源運(yùn)移的通道存在與否、氣排水過程(圖5)。盒8氣藏屬于源外近源成藏和天然氣形成之后以近垂直裂縫、斷層及疊置的河道砂體為運(yùn)移通道經(jīng)過縱向和側(cè)向運(yùn)移至有利儲層聚集成藏，如果是孤立的河道砂體又無斷層或裂縫溝通，則天然氣無法進(jìn)入，即使物性再好也只含水，表現(xiàn)為富水河道或者孤立的透鏡體水;有運(yùn)移路徑溝通且物性好的砂體，受氣藏能量的影響，天然氣進(jìn)入儲集層后如果無法將水排出，此時(shí)在該儲集體內(nèi)受砂體微構(gòu)造的影響表現(xiàn)為上部為氣下部為水，該水體以局部的邊底水的形式存在。

圖5 蘇X區(qū)塊盒8段砂體天然氣運(yùn)移路徑及氣水分布

4 結(jié)論

(1)蘇X區(qū)塊盒8段水體主要分布于盒8下1、盒8下2段，橫向上水層多呈現(xiàn)出孤立的水體。在縱向上，水層多為單個(gè)的薄層;平面上，水體分布分散，不存在大面積連片水體，主要為水體分布相對較小的“局部水體”，在研究區(qū)中部和東南部相對較多;各個(gè)水體呈相對獨(dú)立的“水巖”系統(tǒng)。

(2)影響研究區(qū)盒8段水分布的因素中:河道砂體的分布是水體分布的基礎(chǔ);區(qū)域構(gòu)造對水體分布影響不大，受局部構(gòu)造的控制，在局部獨(dú)立的氣水系統(tǒng)中水體往往在構(gòu)造底部位聚集:儲層的非均質(zhì)性是水體分布復(fù)雜的主要原因，水體在儲層中往往是孤立的，橫向上互不連通;成藏過程是關(guān)鍵，決定了盒8段現(xiàn)今有效“儲集體”中水體存在形式。

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