萬單夫 ，路中奇 ，傅 波 ，王 一 ，薛 雯 ，趙占良

1.中國石油長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心 （陜西 西安 710018）

2.中國石油長慶油田分公司第三采油廠 （寧夏 銀川 750006)

致密氣藏是指一種儲層孔隙度和滲透率很低的低孔低滲氣藏，按儲層類型分類主要包括致密砂巖氣藏和致密碳酸鹽氣藏2類。目前，國內(nèi)外一般將“覆壓條件下，基質(zhì)滲透率≤0.1×10-3μm2的砂巖氣層”定義為致密性氣藏。

我國致密氣資源量大約12萬億m3，其中鄂爾多斯盆地致密砂巖氣資源量為6.6萬億m3，占全國總致密氣總資源量的55%。蘇里格氣田是鄂爾多斯盆地目前最大的致密砂巖氣藏，截至2012年底累計探明各類儲量4.0萬億m3，年生產(chǎn)天然氣達到170億m3。蘇里格氣田屬于低壓（壓力系數(shù)為0.7～0.94）、低豐度（0.8～1.5億m3/km2）的致密氣藏，氣田有效開發(fā)難度較大，氣田的西部、東北部及西南部地層水局部富集，氣田達到經(jīng)濟開發(fā)困難。

1 致密氣藏儲層巖性特征

1.1 氣田沉積特征

蘇里格地區(qū)盒8與山1期盆地沉積構(gòu)造平緩，無明顯坡折帶，湖盆為淡水流淌型，水體淺，湖岸線變化頻繁、范圍大。氣候為亞熱帶溫濕氣候，物理風(fēng)化作用強，物源供給充足；河流水動力較強，河道橫向遷移頻繁，砂體大面積分布[1]。蘇格里氣田盒8期緩坡型三角洲沉積形成了大面積分布的復(fù)合砂體（圖1），但單期河道寬緩、水體較淺，砂體沉積厚度?。▋H為 2.0～4.5m）。

1.2 巖石類型

蘇里格氣田砂巖主要為石英和巖屑，長石含量較低。長石含量低主要為2個因素：一個物源區(qū)供給較低，另外長石在成巖過程中蝕變成高嶺土、完全溶蝕或方解石交代。現(xiàn)今砂巖中長石含量為0.01%～2.0%，經(jīng)過長石恢復(fù)，“原長石”含量為3.5%～5.8%之間，最高達到20%。其巖石類型主要為石英砂巖、巖屑石英砂巖及巖屑砂巖，形成有效儲層體的主要為石英砂巖和巖屑石英砂巖。

1.3 致密砂巖優(yōu)勢儲層特征

盒8段主體為辮狀河三角洲沉積，總體呈南北向分布?？碧介_發(fā)證實有效儲層的分布受控于沉積與成巖共同控制作用。礦物成分對儲層孔隙有重要影響，高石英含量儲層粒間孔、巖屑溶孔發(fā)育，粒度與有效儲層發(fā)育存在正相關(guān)性。河流相儲層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同沉積單元砂巖成分、粒度差別較大，而建設(shè)性成巖作用（溶蝕作用、抗壓實作用）主要發(fā)育于心灘、邊灘以及河道充填下部的中粗砂巖、含礫粗砂巖。河道沉積面積較大的河道充填沉積不能形成有效儲層，這就形成了蘇里格大面積砂體背景下局部存在相對較高的優(yōu)勢儲層區(qū)。

圖1 鄂爾多斯盆地石盒子組盒8段地層厚度圖

2 致密氣藏儲層成藏特征

2.1 蘇里格致密砂巖近源充注

常規(guī)巖性氣藏的形成是天然氣經(jīng)過一定甚至較長距離二次運移的結(jié)果，且浮力是天然氣發(fā)生二次運移的重要動力[2]。而蘇里格氣田致密氣藏?zé)N源巖主要是石炭系本溪組、二疊系太原組與山西組煤層及泥巖層。蘇里格氣田成藏的主要為近距離初次運移，并以垂向運移為主，運移的動力主要為異常壓力。由于鄂爾多斯盆地上古生界地層平緩，浮力相對很弱，對天然氣運移和聚集成藏貢獻不大[3-5]。

2.2 不同砂巖致密期與成藏期匹配關(guān)系

對于砂巖儲層而言，溶蝕作用發(fā)生程度與砂巖組份存在直接關(guān)系。溶蝕溶解作用主要出現(xiàn)在粒間填隙物為泥質(zhì)、火山凝灰質(zhì)雜基以及易溶膠結(jié)物，另外巖屑的溶蝕也是次生孔隙發(fā)育的重要因素，溶蝕作用是優(yōu)質(zhì)儲層形成的關(guān)鍵（圖2）。

巖屑砂巖：由于巖屑含量高，受巖石作用的影響，泥質(zhì)碎屑類（包括噴出巖、千枚巖和泥板巖等）隨著上覆壓力的增加，軟巖屑組分被擠壓變形，呈假雜基狀態(tài)充填孔隙，物性迅速變差，使物性在成巖初期迅速變差。巖屑砂巖一般不能形成有效儲層。巖屑砂巖致密期（大量失去孔隙的時間）發(fā)生二疊系中期到三疊系晚期結(jié)束。天然氣開始生烴和充注時間為早侏羅世，晚于巖屑砂巖致密期，表現(xiàn)為“先致密、難成藏”的特征，密閉的孔隙中保留地層水，在天然氣成藏過程中充當遮擋作用。

圖2 鄂爾多斯盆地上古生界成巖—成藏模式演化圖

石英砂巖：石英砂巖抗壓實作用強，受壓實作用影響較小，主要發(fā)生膠結(jié)作用。在膠結(jié)作用過程中，原生孔隙為溶蝕作用提供較好的通道，所以膠結(jié)作用對儲層物性不具有致命的影響，但總體會使儲層的孔隙度降低。石英砂巖致密期定為侏羅紀中期開始到白堊世中期結(jié)束。石英砂巖致密前，生烴與成藏已經(jīng)進行，石英砂巖呈現(xiàn)“先成藏、后致密”的特征。

巖屑石英砂巖：抗壓實能力介于巖屑石英砂巖與石英砂巖之間，原生孔隙有一定發(fā)育，但較石英砂巖少，巖屑石英砂巖具有一定滲流能力，可以形成有效儲層。巖屑石英砂巖致密期為三疊系中期開始到侏羅系中期結(jié)束，具有“邊成藏、邊致密”的特征。

3 致密氣藏地層水分布特征

3.1 致密氣藏地層水控制因素分析

致密氣藏氣水分布復(fù)雜，一般無明確邊底水，無明顯的氣水界限，下氣上水與氣水混儲特征明顯[6]。致密氣藏的氣水控制因素主要有以下3個方面。

3.1.1 儲層巖石類別對地層水控制作用

由于不同的巖性致密期與成藏匹配及不同砂巖類型孔隙結(jié)構(gòu)差異，儲層中不同巖石束縛水百分比含量差別較大（圖3）。石英砂巖到巖屑砂巖滲透率逐漸降低，而巖石中束縛水飽和度升高。石英砂巖孔隙度大、喉道孔徑粗，成藏時受毛細管力作用小，天然氣充注飽滿，巖屑砂巖孔隙小，吼道半徑小，孔喉中束縛水含量較高，天然氣運移過程中充當遮擋作用。

圖3 致密砂巖滲透率與束縛水飽和度關(guān)系綜合圖

3.1.2 天然氣運移距離對地層水控制作用

蘇里格氣田致密砂巖氣藏屬于 “深盆氣”的范疇，具有近源充注特征[7-8]。蘇里格地區(qū)烴源巖主要為本溪組、太原組和山西組煤層及碳質(zhì)泥巖，天然氣首先充注山西組，往上再充注石盒子儲層。這種近距離充注導(dǎo)致縱向上山1段充注較為飽滿，試氣出水井少，從盒8下到盒8上含水量逐漸增加，試氣出水井比例明顯增加（圖4）。

圖4 蘇里格氣田不同層段產(chǎn)水井數(shù)及比例綜合圖

3.1.3 構(gòu)造對地層水控制作用

在小幅構(gòu)造和低滲背景條件下，局部石英砂巖及巖屑石英砂巖形成高滲儲層復(fù)合連片分布，儲層中的水體未被天然氣驅(qū)替或驅(qū)替不完全，滯留于儲層中。在“高滲”儲層內(nèi)天然氣由于浮力作用與地層水發(fā)生分異作用，表現(xiàn)“下水上氣”的特征。說明地層水受巖性控制前提下，在同一連通體內(nèi)構(gòu)造對地層水分布也具有一定的控制作用，即構(gòu)造決定了連通體內(nèi)氣水分異。

3.2 地層水分布特征

3.2.1 縱向氣水分布特征

河道中不同砂巖分布造成儲層非均質(zhì)。巖屑石英砂巖物性較差，孔喉半徑較小，地層水主要受毛管力控制，重力作用影響小，地層水無法克服毛細管力束縛，賦存于巖屑石英砂巖物性較差的區(qū)域。石英砂巖物性好，地層水受毛管力作用小，天然氣容易驅(qū)替大孔喉的地層水，形成氣層（圖5）。

圖5 蘇***盒8段測井解釋綜合圖

3.2.2 氣水平面分布特征

巖屑砂巖“致密期”早于天然氣大規(guī)模成藏期。儲層內(nèi)巖屑砂巖致密后形成非滲透儲層，使儲層中石英砂巖及巖屑石英砂巖中自由水體孤立分布。巖屑砂巖中的束縛水及部分未驅(qū)替的可動水體造成地層水平面孤立分布格局。

4 結(jié)論

1）盆地構(gòu)造平緩、物源供給充分、河流水動力較強和河道橫向遷移頻繁是蘇里格地區(qū)盒8形成大面砂體分布的物質(zhì)條件。

2）巖屑砂巖不能形成有效儲層，石英砂巖呈現(xiàn)“先成藏、后致密”的特征，巖屑石英砂巖是“邊成藏、邊致密”；儲層巖石類別、天然氣運移距離及構(gòu)造對致密氣藏地層水分布控制明顯。

3）儲層內(nèi)石英砂巖物性好、孔隙大，自由水驅(qū)替較為完全，形成氣層；巖屑石英砂巖，孔喉半徑較小，地層水受毛管力作用而束縛于巖屑石英砂巖物性較差部位。

4）巖屑砂巖致密期早于天然氣成藏期，巖屑致密后把儲層中石英砂巖及巖屑石英砂巖中 “可動水體”孤立切割，巖屑砂巖中的束縛水滯留與部分未驅(qū)替的可動水體造成地層水平面孤立分布格局。

[1]何順利，蘭朝利，門成全，等.蘇里格氣田儲層的新型辮狀河沉積模式[J].石油學(xué)報.2005，26（6）：25-29.

[2]宋巖、王毅、王振亮，等.天然氣運聚動力學(xué)與氣藏形成[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

[3]王曉梅，趙靖舟，劉新社，等.蘇里格氣田西區(qū)致密砂巖儲層地層水分布特征 [J].石油與天然氣地質(zhì)，2012，33（5）：802-810.

[4]王濤，范立勇.蘇里格西部上古生界天然氣成藏主控因素分析[J].四川地質(zhì)學(xué)報,2010，30（1）:51-56.

[5]代金友，李建霆.蘇里格氣田西區(qū)氣水分布規(guī)律及其形成機理[J].石油勘探與開發(fā)，2012，39（5）:525-529.

[6]王曉梅，趙靖舟.蘇里格地區(qū)致密砂巖地層水賦存狀態(tài)和產(chǎn)出機理探討[J].石油實驗地質(zhì),2012，34（4）:400-405.

[7]王濤.中國深盆氣田[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

[8]閡琪，楊華，付金華.鄂爾多斯盆地的深盆氣田[J].天然氣工業(yè)，2000，20(6):11-15.