蒙曉靈，張宏波，王彩麗，夏勇輝

（1.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西西安 710018；3.川慶鉆探工程有限公司科技信息處，四川成都 610051；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司氣田開(kāi)發(fā)處，陜西西安 710018）

鄂爾多斯盆地在成功開(kāi)發(fā)靖邊氣田、榆林氣田后，自2000 年以來(lái)，勘探重點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)向上古生界砂巖致密氣，發(fā)現(xiàn)了以蘇里格氣田為代表的上古生界致密砂巖氣藏。該類(lèi)氣藏總體具有：多層含氣；儲(chǔ)層物性差，地層條件下基質(zhì)滲透率小于0.1 mD（地表?xiàng)l件下小于1.0 mD）；氣井產(chǎn)能低，單井控制儲(chǔ)量有限等特點(diǎn)[1-12]，近年來(lái)，隨著對(duì)這類(lèi)儲(chǔ)層地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深入，在新工藝技術(shù)的應(yīng)用下，氣田煥發(fā)了勃勃生機(jī)，呈現(xiàn)出喜人的開(kāi)發(fā)效果。

靖邊南區(qū)塊位于靖邊氣田南部，區(qū)內(nèi)上古生界砂巖儲(chǔ)層是蘇里格氣田砂巖儲(chǔ)層的向南延伸，在沉積背景、物源、儲(chǔ)層特征等方面均與蘇里格氣田有一定的相似性，主要體現(xiàn)在：多層含氣（盒8、山1、山2）、儲(chǔ)層物性差、單井產(chǎn)能低（單井平均配產(chǎn)1.0～1.5 萬(wàn)立方米/天），屬于典型的致密砂巖儲(chǔ)層。經(jīng)勘探證實(shí)，該區(qū)上古生界開(kāi)發(fā)潛力巨大，目前是長(zhǎng)慶氣區(qū)上產(chǎn)的重要目標(biāo)區(qū)，但由于該區(qū)盒8、山2 氣藏埋深跨度范圍大、成巖作用程度強(qiáng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層的主要控制因素極為復(fù)雜。

主要通過(guò)巖心、薄片、粒度分析、掃描電鏡、毛管壓力分析等分析測(cè)試手段，從成巖作用和成巖相角度，探討了靖邊南區(qū)塊上古生界盒8、山2 段致密砂巖儲(chǔ)層的主要控制因素以期對(duì)該區(qū)上古生界規(guī)模開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)。

1 儲(chǔ)層基本特征

1.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)巖心及巖石薄片分析，研究區(qū)砂巖組分以石英和巖屑為主，其次為填隙物，長(zhǎng)石含量很少。盒8 段以石英砂巖、巖屑石英砂巖為主，可見(jiàn)少量巖屑砂巖，石英含量一般為75 %～85 %；巖屑含量為10 %～25 %，以變質(zhì)巖巖屑為主。山西組以巖屑石英砂巖、巖屑砂巖、石英砂巖為主，石英含量較高，為80 %～90 %；巖屑含量一般為10 %～20 %，以變質(zhì)巖巖屑為主。

整體看來(lái)，從山西組至盒8 段石英含量呈減少趨勢(shì)，巖屑含量則呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì)，基本不含長(zhǎng)石，填隙物含量則相差無(wú)幾。

1.2 成巖作用類(lèi)型及成巖演化階段

通過(guò)巖心觀察和薄片鑒定高橋區(qū)砂巖主要經(jīng)歷了壓實(shí)、膠結(jié)、交代和破裂等成巖作用。壓實(shí)作用表現(xiàn)為顆粒之間以線接觸為主，部分呈點(diǎn)-線接觸或凹凸?fàn)罱佑|，說(shuō)明該區(qū)經(jīng)歷了較強(qiáng)的壓實(shí)作用（見(jiàn)圖1（a））。膠結(jié)類(lèi)型主要有鐵方解石膠結(jié)（見(jiàn)圖1（b））。交代作用以方解石交代碎屑、方解石交代顆粒、鐵方解石交代碎屑為主，偶可見(jiàn)高嶺石交代碎屑（見(jiàn)圖1（c））。破裂作用主要由于該區(qū)埋深較大、沉積時(shí)間較長(zhǎng)，且溶蝕作用等后期成巖作用發(fā)育，致使高橋區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層經(jīng)壓實(shí)形成的破裂縫大都已經(jīng)愈合（見(jiàn)圖1（d））。

圖1 靖邊南上古生界砂巖中的主要成巖現(xiàn)象

1.3 孔隙類(lèi)型

盒8 儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型以溶孔為主，晶間孔、粒間孔次之，見(jiàn)少量微裂隙；山2 儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型以粒間孔、溶孔為主，晶間孔次之，見(jiàn)少量微裂隙（見(jiàn)圖2）。

圖2 靖邊南區(qū)塊上古生界孔隙類(lèi)型直方圖

1.4 物性特征

對(duì)該區(qū)砂巖儲(chǔ)層巖性分析數(shù)據(jù)研究表明：盒8 段物性孔隙度一般為2 %～10 %，平均為8.3 %；滲透率范圍為0.1～1.0×10-3μm2，集中分布于0.1～0.5×10-3μm2區(qū)間，平均滲透率為0.748×10-3μm2。山西組孔隙度一般為2 %～8 %，平均為5.8 %；滲透率分布范圍0.1～10×10-3μm2，主要分布在三個(gè)區(qū)間（1）0.01～0.05，（2）0.1～0.5，（3）1.0～10.0，呈多峰形態(tài)，平均滲透率為0.934×10-3μm2?？傮w而言，高橋區(qū)上古儲(chǔ)層為低孔低滲儲(chǔ)層，而在低孔低滲背景下，其盒8 段儲(chǔ)層具有“高孔低滲”的特點(diǎn)，而山西組儲(chǔ)層具有“低孔高滲”的特點(diǎn)。

分析表明：這主要跟巖性有關(guān)，山西組之所以滲透率呈現(xiàn)多峰形態(tài)，這主要是由于其石英含量較高、裂縫發(fā)育導(dǎo)致了孔隙類(lèi)型多、分布范圍層次多。

2 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主控因素分析

該區(qū)低孔低滲砂巖儲(chǔ)層背景下，是否存在砂體發(fā)育、儲(chǔ)層物性好的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層呢？本文就該區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要控制因素進(jìn)行了分析。

2.1 沉積環(huán)境及水動(dòng)力條件

沉積環(huán)境是影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同的沉積微相中砂巖的儲(chǔ)集性能之間存在明顯的差異。水動(dòng)力條件的不同，形成的沉積相類(lèi)型不同。不同的沉積微相中砂巖的儲(chǔ)集性能之間存在明顯的差異。河道主體部位水動(dòng)力強(qiáng)，石英含量高、分選好、易形成高滲儲(chǔ)層；河道邊部水動(dòng)力弱，沉積物顆粒細(xì)，填隙物含量增加，壓實(shí)作用強(qiáng)，儲(chǔ)層致密。因此，物源充足、水動(dòng)力強(qiáng)的砂體疊置區(qū)是形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的前提（見(jiàn)圖3）。由圖3 可以看出：位于河道的底砂巖儲(chǔ)層物性明顯好于河道邊部，這為天然氣富集提供了條件。

圖3 陜X1 井盒8 下物性與沉積微相特征關(guān)系圖

研究表明：山西組沉積期，區(qū)內(nèi)河流能量較低，物源供給充足，但砂體分布局限，高滲儲(chǔ)集層集中分布在水下分流河道中心。盒8 沉積期，區(qū)內(nèi)整體上河流能量較高，物源充足，粗粒砂體廣泛分布，厚度較大，成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的前提條件。

2.2 成巖作用

成巖作用對(duì)砂巖儲(chǔ)層物性的影響既有建設(shè)性也有破壞性。研究區(qū)成巖作用主要有壓實(shí)作用、溶蝕作用、膠結(jié)作用，其中壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差的主要原因，而溶蝕作用有效地改善了儲(chǔ)層物性。為了對(duì)該區(qū)儲(chǔ)層孔隙演化做出合理的解釋?zhuān)疚氖状螌?duì)該區(qū)各成巖作用孔隙生成和損失進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。

按Beard and Weyl（1973 年）方法估算高橋上古山2、山1、盒8 原始孔隙度分別為38.5%、38.9%、39.2%。評(píng)價(jià)結(jié)果表明：研究區(qū)山2-盒8 儲(chǔ)集砂巖，經(jīng)壓實(shí)作用、膠結(jié)作用使原始孔隙度減小，而溶蝕作用使孔隙度增加；壓實(shí)作用造成的孔隙度損失大于膠結(jié)作用；溶蝕作用形成的溶孔極大地提高了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能（見(jiàn)表1）。由表1 可以看出壓實(shí)作用造成盒8 的孔隙度減少明顯高于山西組；膠結(jié)作用導(dǎo)致的孔隙減少則是山西組大于盒8 段儲(chǔ)層；溶蝕作用在增加孔隙方面以盒8段儲(chǔ)層最高。該區(qū)山西組砂巖儲(chǔ)層中的石英含量高于盒8 段儲(chǔ)層，而盒8 段砂巖儲(chǔ)層巖屑含量高于山西組，因此溶蝕孔數(shù)量。

2.3 裂縫

裂縫對(duì)儲(chǔ)層物性具有重要改善作用。根據(jù)巖心照片、鑄體薄片成像測(cè)井物性分析等資料，該區(qū)上古生界廣泛存在各種垂直、高角度裂縫，與水平縫共同構(gòu)成裂縫體系，對(duì)儲(chǔ)層物性的改善提供了條件。同時(shí)裂縫與疊置高滲砂體相匹配，有利于天然氣的聚集成藏（見(jiàn)圖4）。由圖4 可以看出，該區(qū)局部存在一定數(shù)量的高角度裂縫。

表1 靖邊南區(qū)塊上古生界不同成巖作用與孔隙演化關(guān)系

綜上所述：砂體疊置、有利的成巖作用及良好的裂縫體系是形成該區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的基本條件。

G79-21 井盒8 段測(cè)井綜合解釋成果圖

圖4 G79-21 成像測(cè)井及巖性照片

3 實(shí)例驗(yàn)證

根據(jù)該區(qū)完鉆井資料分析，結(jié)合優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要控制因素分析，劃定S299 井區(qū)為天然氣開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域，部署開(kāi)發(fā)井10 口井，截止目前已完鉆4 口，平均無(wú)阻流量達(dá)到12 萬(wàn)立方米/天以上，開(kāi)發(fā)效果顯著。

4 結(jié)論

（1）該區(qū)上古生界儲(chǔ)層總體表現(xiàn)為低孔低滲。但由于局部存在較高滲透性儲(chǔ)層形成大面積含氣有利區(qū)，成為規(guī)模開(kāi)發(fā)的重要區(qū)域。

（2）文中首次對(duì)各種成巖作用與孔隙演化關(guān)系進(jìn)行了定量分析，認(rèn)為壓實(shí)作用對(duì)盒8 儲(chǔ)層孔隙影響大于山西組儲(chǔ)層，而膠結(jié)作用導(dǎo)致的孔隙減少則是山西組大于盒8 段儲(chǔ)層；溶蝕作用在增加孔隙方面以盒8段儲(chǔ)層最高。

（3）靖邊南區(qū)塊上古生界儲(chǔ)層物性受沉積環(huán)境、成巖作用影響，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，但廣泛存在的高角度裂縫與水平縫共同構(gòu)成的裂縫體系與疊置高滲砂體相匹配，有利區(qū)天然氣富集成藏。

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