孫　曉

(中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

杭錦旗地區(qū)上古生界盒1段厚層砂體疏導能力綜合評價

孫曉

(中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

摘要：下石盒子組盒1段厚層砂體是杭錦旗地區(qū)重要的疏導體系，解剖了盒1段6條主河道砂體發(fā)育特征，分析了影響油氣運移控制因素，優(yōu)選了砂體疏導能力評價參數(shù)，建立了疏導能力解釋模型，運用地質(zhì)-數(shù)學模型綜合評價方法，評價優(yōu)選了盒1段厚層砂體優(yōu)勢疏導體系,并結(jié)合源巖和圈閉發(fā)育特征,對天然氣成藏的有利區(qū)進行預測。結(jié)果表明,東部河道整體呈現(xiàn)出規(guī)模大、疏導能力強特征，向西河道規(guī)模及疏導能力逐漸減弱；北部什股壕區(qū)帶及南部十里加汗區(qū)帶中東部是天然氣成藏與分布的有利區(qū)。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；杭錦旗地區(qū)；上古生界；盒1段；疏導能力；綜合評價

1區(qū)域構(gòu)造

杭錦旗探區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨伊盟隆起和伊陜斜坡兩大一級構(gòu)造單元，總面積為9 805 km2。根據(jù)基底頂面起伏、蓋層發(fā)育情況以及構(gòu)造形態(tài)特征，可劃分為烏蘭格爾凸起、公卡漢凸起、杭錦旗斷階、伊陜斜坡及天環(huán)坳陷五個次一級構(gòu)造單元，又依據(jù)構(gòu)造單元、斷層分布、成藏條件和勘探程度共劃分為8個勘探區(qū)帶，作為勘探部署和評價的基本單元(圖1)。

圖1　杭錦旗地區(qū)構(gòu)造及勘探區(qū)帶分布

杭錦旗地區(qū)泊爾江海子斷裂以北源巖不發(fā)育，黃華[1]通過對烴源巖分布、對比天然氣碳同位素以及區(qū)內(nèi)構(gòu)造特征研究認為，北部浩繞召和什股壕區(qū)帶具有異地天然氣運移成藏的特征，疏導體系在油氣運移成藏中起非常著重要作用。該區(qū)上古生界二疊系下石盒子組盒1段發(fā)育最廣泛，砂體最厚，河道規(guī)模最大，分布穩(wěn)定，連通性好，是杭錦旗地區(qū)天然氣運移成藏的重要的疏導通道。

目前，杭錦旗地區(qū)尚未開展過盒1段厚層砂體疏導能力研究，對砂體天然氣疏導能力認識尚不清楚，有必要對盒1砂體疏導能力進行評價優(yōu)選，建立盒1段厚砂體疏導能力綜合評價方法，評價出優(yōu)勢疏導運移體系。

2地質(zhì)綜合對比法

根據(jù)盒1段砂體展布方向、井控程度、勘探結(jié)果，重點解剖盒1段段厚砂體6條主河道(圖2)。分別對比了主河道規(guī)模、砂地比、測井特征、夾層個數(shù)、最大夾厚、巖石類型、孔隙類型、孔隙度、滲透率、排驅(qū)壓力、均值半徑、沉積相等，采用地質(zhì)-測井綜合評價方法，精細刻畫了6條河道疏導體系特征，綜合評價了盒1段六條主河道的疏導能力[2-3]。

通過盒1段6條主河道地質(zhì)特征主要參數(shù)對比(表1)，可以初步對其疏導能力進行綜合評價。總體來看東邊三條河道疏導能力優(yōu)于西邊河道，①②③河道發(fā)育沖積扇沉積環(huán)境，這一沉積特征決定了東部三條河道砂地比發(fā)育，最高可達到66%，④⑤⑥河道發(fā)育沖積平原辮狀河沉積環(huán)境，砂地比相對較低；從測井相特征來看，①②③條河道為微齒箱型、微齒-光滑箱型，反映了沉積過程中物源充足、水動力穩(wěn)定條件下快速堆積或環(huán)境穩(wěn)定的沉積；④⑤⑥河道為微齒箱型、齒化箱型+鐘形特征，反映了水動力強但不穩(wěn)定，強弱頻繁交替的特征；從夾層個數(shù)來看，除①河道外，其它基本一致，稍有區(qū)別的是最大夾厚東邊三條河道相對較薄，其中②河道最薄，砂體在橫向上分布較連續(xù)，西邊三條河道相對較厚，砂體主要通過相互疊置，保持在空間上連續(xù)分布，一定程度上了削弱了砂體疏導層的疏導能力。

圖2　杭錦旗地區(qū)盒1段砂體展布圖

表1　盒1段六條主河道砂體地質(zhì)特征參數(shù)綜合對比評價

單純從地質(zhì)特征來看，綜合評價結(jié)果為②河道疏導能力最強，其次為③、①河道。

3疏導能力評價法

3.1數(shù)學模型

砂體疏導天然氣能力的強弱除與天然氣本身性質(zhì)有關(guān)外,還取決于砂體本身的滲濾特征。天然氣密度和黏度越小，砂體厚度越大，滲透率越高，越容易發(fā)生天然氣通過砂體的滲濾作用，即砂體疏導天然氣能力越強；反之，則越弱。砂體疏導天然氣能力的計算公式為

Ti= Ki·ρi·Hi/μi

(1)

式中：Ti——第i個評價單元砂體疏導天然氣能力評價參數(shù)；Ki——第i個評價單元砂體的滲透率；Hi——第i個評價單元砂體的厚度；ρi——第i個評價單元砂體內(nèi)的天然氣密度；μi——第i個評價單元砂體內(nèi)的天然氣黏度。

由式(1)可以看出，Ti不僅可以反映天然氣本身性質(zhì)(ρi、μi)對砂體疏導天然氣能力的影響，而且可以反映砂體的滲濾特征(Hi、Ki)對砂體疏導天然氣能力的影響，因此Ti是評價砂體疏導天然氣能力的一個綜合評價指標。

3.2主要參數(shù)

(1)砂體滲透率(Ki)：一方面用化驗分析的砂巖滲透率實測值，另一方面未化驗分析的主要通過砂巖實測滲透率與孔隙度之間的關(guān)系，砂巖孔隙度與聲波時差之間的關(guān)系，求出砂體滲透率。

(2)砂體厚度(Hi)：對于研究區(qū)有探井的評價單元，可以通過鉆井剖面直接統(tǒng)計得到；對于沒有探井的評價單元，可根據(jù)地震資料確定城子河組砂體厚度。

(3)天然氣黏度(μi)：μi越小，天然氣越易流動。μi可由經(jīng)驗公式求出：

μi=-2.603 41×10-5Ti+4.469 11×10-4Pi+

1.672×10-2

(2)

式中：pi——壓力：Ti——溫度。

另外也可以利用試氣報告中氣體組分，通過計算軟件計算求出。當天然氣組分中含氮量較高時，用經(jīng)驗公式求取天然氣黏度更為真實可靠。

(4)天然氣密度(ρi)：可由經(jīng)驗公式求出：

ρi=-3.405-0.015 Pi+0.172Ti

(3)

也可以在試氣報告中直接查取或者通過輸入天然氣組分利用計算軟件計算求出。

求取的部分探井數(shù)據(jù)如表2、表3。

將各井求取的疏導能力數(shù)值上到對應井上，結(jié)合主河道展布特征，結(jié)果表明，數(shù)值點的分布與主河道展布方向吻合較好。結(jié)合河道的規(guī)模等，對6條主河道進行對比評價：②河道規(guī)模最大，砂體疏導能力值也較高，砂體疏導能力最強；③河道規(guī)模稍差，砂體疏導能力值中等，砂體疏導能力稍差；①河道砂體疏導能力值最高，但考慮到河道規(guī)模較小，砂體疏導能力有一定局限，應該列為下步關(guān)注探索區(qū)；依據(jù)⑤河道河道規(guī)模和砂體疏導能力值，⑤河道砂體疏導能力可以排第四位，砂體疏導能力最弱的依次是④、⑥河道。

表2　計算軟件法計算天然氣動力黏度及疏導能力

表3　經(jīng)驗公式法計算天然氣動力黏度及疏導能力

4疏導速度評價法

天然氣疏導速度是指在一定壓差作用下、在一定時間內(nèi)天然氣通過疏導層滲濾運移量的相對大小。其大小受到疏導動力(源儲剩余壓差)、疏導層本身滲透率傾角、天然氣流動黏度和疏導距離等多種因素的影響[2]，在相同條件下，天然氣疏導速度越大，運移聚集量越大，聚集效率越高。砂體疏導速度計算公式為：

(4)

式中：V——天然氣疏導速度，m/s；K——疏導層滲透率，10-3μm2；△p——天然氣疏導動力，可用源儲剩余壓差來反映，Pa；α——疏導層傾角，(°)，可通過氣藏剖面直接量?。沪獭烊粴鈩恿︷ざ?，利用溫度和壓力計算求得，Pa·s；h——天然氣疏導距離，可用源巖和圈閉之間的垂直距離表示，m。

(1)疏導層傾角：沿主河道展布方向采用海拔對齊方式做連井剖面，橫跨斷裂剖面的斷距與傾角均以實際為準，由此可以直接量取疏導層傾角。

(2)源儲壓差：成藏期源儲剩余壓力差是指天然氣在成藏關(guān)鍵時刻氣源的供烴剩余壓力與圈閉儲層孔隙流體剩余壓力之間的差值。這一源儲剩余壓力差是天然氣從烴源巖通過疏導通道進入圈閉最主要的動力，源儲壓差大小與埋藏深度關(guān)系較為密切。

對杭錦旗地區(qū)源儲壓差尚未進行過深入研究，可以借用大牛地氣田相同埋深源儲壓差值進行類比計算。大牛地氣田氣藏一般埋深在2 500～3 000 m時，源儲壓差一般為20～30 MPa；杭錦旗地區(qū)東邊三條河道盒1段埋深一般小于3 000 m, 源儲壓差以取值25MPa較為合理；西邊河道盒1段埋深3 000～3 500 m，源儲壓差取值30 MPa較為合理。

根據(jù)杭錦旗地區(qū)疏導特征資料，首先統(tǒng)計其天然氣疏導層滲透率值、傾角、源圈垂直距離，再利用氣藏所處的溫度壓力資料，由前面介紹的方法求取天然氣黏度，利用給定的源儲壓差，最后根據(jù)式(1)對天然氣的疏導速度進行計算(表4)。由表4可以看出，6條主河道天然氣疏導速度大小具有差異性，中國大中型氣田天然氣聚集效率與天然氣疏導速度之間具有較好的正相關(guān)關(guān)系[4-5]，充分反映了運移條件對天然氣聚集成藏的具有一定作用。

杭錦旗地區(qū)盒1段疏導體系以沖積扇、沖積平原辮狀河道砂體為主，儲層物性較好，砂體分布穩(wěn)定，連通性較好。經(jīng)計算盒1段厚層含礫巖砂體的疏導速率最高，其次中層粗砂巖，薄層砂巖比較差，粉砂巖完全可以忽略不計。通過計算杭錦旗地區(qū)6條主河道砂體的平均疏導速度，發(fā)現(xiàn)⑥河道疏導速度最小，③河道疏導速度相對最大，這可能與盒1段沉積環(huán)境關(guān)系較為密切相關(guān)(表4)。

5綜合評價優(yōu)選

結(jié)合源巖成熟度、勘探成果、勘探效益等多因素影響，綜合地質(zhì)評價法、疏導能力評價法、疏導速度評價法，對盒1段厚砂體6條主河道進行對比評價，優(yōu)選出了優(yōu)勢疏導體系，為有利區(qū)帶評價奠定基礎(chǔ)(表5)。

表4　杭錦旗地區(qū)盒1儲層疏導砂體疏導速度

表5　盒1砂體運移疏導體系排名

6結(jié)論

(1)運用地質(zhì)綜合對比法、疏導能力評價法、疏導速度評價法評價了下石盒子組盒1段6條主河道厚層砂體輸導天然氣能力，評價結(jié)果表明，東部河道

整體呈現(xiàn)出規(guī)模大、疏導能力強特征，向西河道規(guī)模及疏導能力逐漸減弱。

(2)根據(jù)評價結(jié)果，并結(jié)合源巖、圈閉、區(qū)帶分布等特征，對天然氣成藏的有利區(qū)進行預測。盒1段厚層砂體輸導天然氣能力較強的地區(qū)主要分布在北部什股壕區(qū)帶及南部十里加汗區(qū)帶中東部，有利于天然氣向北運移并向上部運聚成藏或直接在盒1段有效圈閉中聚集成藏，具有勘探面積廣、儲量規(guī)模大等特點，是勘探開發(fā)的重點區(qū)域。

(3)杭錦旗地區(qū)發(fā)育斷裂、不整合、砂體等疏導體系類型，不同的疏導體系類型可以組合不同的疏導格架，因此對疏導體系的全面評價需要統(tǒng)籌考慮；另外，限于鉆井及試氣資料，隨著勘探開發(fā)程度的提高，評價體系還需要進一步補充完善。

參考文獻

[1]黃華.杭錦旗區(qū)塊天然氣類型及運聚特征[J].油氣藏評價與開發(fā),2012,2(3)：12-16.

[2]王建新，邢博.淺談杭錦旗地區(qū)上古生界輸導體系[J].中國西部科技,2010,9(33):14-15.

[3]姜繼玉,姜艷春,黃鶴,等.綏濱拗陷城子河組天然氣輸導能力綜合評價[J].大慶石油學院學報,2009,33(4):35-39.

[4]付廣,呂延防,于丹,等.氣藏天然氣輸導效率研究[J].石油學報，2006,27(3)：32-36.

[5]付廣,孫永河,呂延防,等.輸導通道類型對天然氣聚集效率的影響[J].地質(zhì)論評，2006,52(2)：236-243.

編輯：李金華

文章編號：1673-8217(2016)01-0022-05

收稿日期：2015-05-25

作者簡介：孫曉，工程師，碩士，1980年生，2008年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)從事天然氣勘探與科技管理工作。

基金項目：國家科技重大專項“碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05002-001)。

中圖分類號：TE112

文獻標識碼：A