蘭　俊

(中國(guó)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)獨(dú)貴加汗圈閉盒3段儲(chǔ)層特征及評(píng)價(jià)

蘭俊

(中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

摘要：依據(jù)鉆井、實(shí)驗(yàn)分析、電測(cè)井、測(cè)試等各項(xiàng)資料，從氣藏的空間展布、巖石學(xué)特征、沉積條件、孔隙結(jié)構(gòu)、成巖作用、孔滲特征以及毛管壓力曲線等方面對(duì)鄂爾多斯盆地北部杭錦旗地區(qū)獨(dú)貴加汗圈閉盒3段儲(chǔ)層特征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析。結(jié)果表明，盒3段儲(chǔ)集層砂體近南北向展布；儲(chǔ)集巖以中、粗粒巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主，屬低孔、特低滲儲(chǔ)集層；粒間孔，粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和粒間縫是盒3段砂巖的主要儲(chǔ)集空間，主要成巖作用有壓實(shí)作用、壓溶作用、膠結(jié)交代作用和溶蝕作用；毛管壓力曲線可分為三類，具有Ⅰ類和Ⅱ類曲線的砂巖是有效儲(chǔ)集層，Ⅲ類曲線代表的是致密非有效儲(chǔ)層。

關(guān)鍵詞：杭錦旗地區(qū);獨(dú)貴加汗圈閉；盒3段儲(chǔ)層;巖石學(xué)特征

杭錦旗區(qū)塊位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市的杭錦旗、達(dá)拉特旗、伊金霍洛旗和鄂托克旗以及東勝區(qū)，構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨伊盟隆起、伊陜斜坡、天環(huán)向斜三個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。獨(dú)貴加汗圈閉位于杭錦旗地區(qū)十里加汗區(qū)帶西部，下石盒子組盒3段為本區(qū)的主要產(chǎn)(含)氣層之一，氣藏屬?zèng)_積平原辮狀河-三角洲沉積組合[1-2]。研究表明，盒3段砂層在縱向上具疊加連片的特點(diǎn)，在平面上展布比較穩(wěn)定，具有低孔、特低滲特征。

1儲(chǔ)層的空間展布

十里加汗區(qū)帶位于泊爾江海子斷裂帶以南地區(qū)，主要發(fā)育巖性圈閉，成藏條件與蘇里格氣田類似，具備形成大-中型氣藏的條件，是近年來勘探的重要圈閉類型。下石盒子組主要為一套由北而南的沖積平原辮狀河沉積，主河道由北東向西南方向延伸，厚度130 m左右[3-5]。

獨(dú)貴加汗巖性圈閉位于十里加汗區(qū)帶西部，自上而下發(fā)育太原、盒1、盒3三個(gè)層圈閉，它們分別為獨(dú)立的大中型巖性氣藏，具有氣層多層疊合的特征。其圈閉成藏條件較好，烴源巖厚度大，成熟度較高，鉆井成果顯著；目前的主要勘探目的層為下石盒子組和山西組。

下石盒子組按照其旋回性可分為三段，由下往上分別為盒1、盒2、盒3段，上、中部為灰綠色泥巖夾薄層中粒、細(xì)粒巖屑砂巖，下部為灰白色厚層粗粒巖屑砂巖夾深灰色泥巖。下石盒子早期是辮狀河沉積作用鼎盛時(shí)期，砂礫巖、含礫粗砂巖厚度大，分布較廣泛。下石盒子中晚期(盒2、盒3期)基本上繼承了下石盒子早期的沉積面貌，盡管河流規(guī)模縮小、地層厚度逐步減小，但橫向上仍可對(duì)比。

盒3氣藏呈南北向展布，為該區(qū)主要的含氣層段，多口探井均鉆遇盒3氣層。2014年獨(dú)貴加汗圈閉盒3氣藏新增天然氣控制儲(chǔ)量340.23×108m3，揭示了盒3層圈閉較好的含氣性(圖1)。

2儲(chǔ)集巖特征

2.1巖石學(xué)特征

根據(jù)薄片分析資料，盒3段砂巖以含礫粗粒巖屑石英砂巖及粗粒巖屑砂巖為主，其次為粗、中粒砂巖及一些粗粒巖屑砂巖。其顆粒主要由石英和巖屑兩種成分組成，一般情況下石英含量較高時(shí)巖屑含量相對(duì)減少，巖屑含量較高時(shí)石英含量相對(duì)減少，巖屑砂巖和巖屑石英砂巖的顆粒成分互為過渡關(guān)系。

獨(dú)貴加汗圈閉盒3段儲(chǔ)層填隙物主要為黏土礦物(高嶺石、伊利石、綠泥石)。儲(chǔ)集巖中富含黏土礦物，主要為高嶺石、伊利石和綠泥石。其中大部分高嶺石、綠泥石以及凝灰質(zhì)蝕變高嶺石常具碎屑外形，是堿性長(zhǎng)石和火山碎屑蝕變的產(chǎn)物，部分呈雜基形態(tài)的高嶺石則是由火山灰蝕變而成。

圖1　獨(dú)貴加汗盒3段圈閉平面展布圖

砂巖顆粒分選以中等-好為主，磨圓度以次棱角狀為主，其次為次圓狀;碎屑間顆粒支撐，點(diǎn)線接觸，膠結(jié)類型以孔隙式為主。

2.2儲(chǔ)集巖的孔滲特征

通過對(duì)獨(dú)貴加汗圈閉內(nèi)及周邊鉆遇盒3段59個(gè)巖心樣品分析，盒3段砂巖孔隙度為5.0%～15%(圖2)，平均孔隙度為9.08%，孔隙度優(yōu)勢(shì)區(qū)間為7.5%～10%，累積頻率64.2%，孔隙度值大于5%的樣品的平均值為9.69%，累積頻率65.8%；滲透率主要分布區(qū)間為(0.14～1.5)×10-3μm2(見圖3)，平均0.56×10-3μm2，其中大于0.14×10-3μm2的樣品平均值為0.61×10-3μm2，優(yōu)勢(shì)區(qū)間為(0.2～0.5)×10-3μm2，累積頻率57.1%。

圖2　盒3段孔隙度頻率分布

盒3段砂巖孔隙度、滲透率之間相關(guān)性比較明顯(見圖4)，除個(gè)別發(fā)育裂縫而滲透率較大外，基本上滲透率隨著孔隙度的增大而增大?？紫抖扰c滲透率這種相關(guān)性表明盒3段砂巖儲(chǔ)集空間以孔隙為主，為孔隙性砂巖，總體上屬于特低孔隙度和特低滲透率。

圖3　盒3段滲透率頻率分布

圖4　盒3段孔隙度與滲透率關(guān)系

2.3儲(chǔ)集巖的孔隙結(jié)構(gòu)

根據(jù)砂巖鑄體薄片觀察及分析，獨(dú)貴加汗圈閉盒3段儲(chǔ)層的孔隙類型主要有以下幾種，并以兩種以上的孔隙并存為特征[6]。

(1)粒間溶孔：由粒間雜基被溶而形成的溶蝕孔隙，呈港灣狀、伸長(zhǎng)狀等不規(guī)則形狀，分布不均，大小懸殊。

(2) 粒內(nèi)溶孔：碎屑顆粒內(nèi)的溶蝕孔隙常見于水云母綠泥石化碎屑顆粒內(nèi)部，溶蝕強(qiáng)烈者成為鑄?？?。粒內(nèi)溶孔常與粒間孔隙連通，增大了儲(chǔ)層孔滲性。粒內(nèi)溶孔孔徑大小(5～60 μm)不等，多數(shù)小于20 μm。

(3)粒間余孔：原生粒間孔經(jīng)石英次生加大或其他自生礦物充填后殘留的孔隙空間，孔壁上具石英加大邊或綠泥石黏土薄膜。其形態(tài)規(guī)則，分布較均勻，形成孔隙支架的碎屑邊緣無明顯溶蝕痕跡，一般孔徑20～100 μm，但在總孔隙中所占比例一般不超過20%。

(4)晶間微孔：主要見于高嶺石晶體之間，孔徑多數(shù)小于5 μm。其產(chǎn)狀有兩種：①粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔中充填的自生高嶺石晶間隙，此類高嶺石由于生長(zhǎng)空間寬闊，因而發(fā)育較好，并且晶體間相對(duì)疏松，因此，晶間隙相對(duì)較大，顯微鏡下即可清楚地觀察到；②長(zhǎng)石蝕變形成的高嶺石晶間隙，高嶺石生長(zhǎng)密集，且晶間常有蝕變和重結(jié)晶時(shí)排出的雜質(zhì)，因此晶間隙極小，鏡下一般不易觀察到。

(5)裂縫：砂巖中裂縫主要是粒間縫，少量為巖石縫和粒內(nèi)縫。粒間縫常出現(xiàn)在顆粒邊緣與膠結(jié)物或雜基接觸處，幾乎所有樣品都有發(fā)育，但每個(gè)樣品中裂縫數(shù)量不多，縫寬大小不一(1～20 μm)，一般小于10 μm。巖石縫僅個(gè)別樣品中見到，最大縫寬12 μm。粒間縫和巖石縫對(duì)提高砂巖滲透率作用較大。粒內(nèi)微縫主要發(fā)育在長(zhǎng)石或巖屑內(nèi)，與擠壓有關(guān)，該微縫連通性不好，對(duì)儲(chǔ)層孔滲基本沒有影響。

2.4儲(chǔ)集巖的孔隙分布特征

目前研究巖石孔喉特征的方法有毛細(xì)管壓力法、鑄體薄片法、掃描電鏡法和圖像分析法，最常用的是毛細(xì)管壓力法。

十里加汗區(qū)帶盒3段與什股壕區(qū)帶盒3段具有相同的沉積相、儲(chǔ)層巖石類型，可以借鑒什股壕區(qū)帶盒3段儲(chǔ)層壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來研究盒3段孔喉分布特征。根據(jù)砂巖毛管壓力資料的統(tǒng)計(jì)分析，砂巖毛管壓力曲線一般為陡斜式，位于坐標(biāo)系右上方，排驅(qū)壓力和中值壓力都比較高。砂巖毛管壓力曲線可分為3種類型(見圖5)：

Ⅰ類：巖性主要為含礫粗粒巖屑石英砂巖及粗粒巖屑砂巖，孔隙度一般大于10%，滲透率大于0.6×10-3μm2，巖石孔隙以粒間余孔、溶蝕孔為主。毛管壓力曲線為Ⅰ類，孔喉分布具較粗歪度，排驅(qū)壓力一般小于0.8 MPa，中值壓力小于5 MPa，屬好儲(chǔ)層。

Ⅱ類：巖性為粗、中粒砂巖及一些粗粒巖屑砂巖，孔隙度5%～10%，滲透率一般(0.14～0.6)×10-3μm2。毛管壓力曲線為Ⅱ類，排驅(qū)壓力0.8～1.0 MPa，中值壓力5～20 MPa，孔喉分選差，較粗歪度，儲(chǔ)集空間類型以溶蝕孔、粒間余孔、晶間孔為主，該類儲(chǔ)層是盒3段主要的儲(chǔ)集巖類。

Ⅲ類：巖性為中粒砂巖及一些細(xì)粒砂巖，儲(chǔ)集空間類型以粒內(nèi)溶孔、晶間微孔為主?？紫抖刃∮?%，滲透率小于0.14×10-3μm2。毛管壓力曲線向右上方拱起，斜率遠(yuǎn)大于Ⅱ類壓汞曲線，排驅(qū)壓力大于1.0 MPa，中值壓力大于20 MPa。評(píng)價(jià)為非有效儲(chǔ)集層。

統(tǒng)計(jì)表明，盒3段儲(chǔ)集巖Ⅰ類占35%，Ⅱ類占53%，Ⅲ類占12%，其中Ⅰ類、Ⅱ類儲(chǔ)集巖主要分布在測(cè)井綜合解釋為氣層段內(nèi)，Ⅲ類為非有效儲(chǔ)集巖。

從儲(chǔ)層產(chǎn)能意義上說，Ⅰ類和Ⅱ類曲線代表的是有效儲(chǔ)集層，Ⅲ類曲線代表的是非有效致密儲(chǔ)層。

圖5　盒3段毛管壓力曲線類型

3儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

獨(dú)貴加汗圈閉盒3段儲(chǔ)層具有下列特征:

(1)平面主砂體分布在錦58井-錦85井-錦57井-錦89井及錦57井-錦85井-錦86井-錦4井一帶，鉆井剖面上底部砂巖厚度大于中上部砂巖。

(2)巖石類型以含礫粗、中粒巖屑石英砂巖為主，巖屑含量高，含極少量長(zhǎng)石。顆粒主要由石英和巖屑兩種成分組成,兩種巖性的顆粒成分互為過渡關(guān)系。砂巖孔隙度和滲透率隨著石英含量增高而增大，粒度在中-粗粒以上的砂巖才能成為有效儲(chǔ)層。

(3)盒3段地層頂面的構(gòu)造形態(tài)基本一致，為一東北高、西南低的寬緩斜坡，只有局部構(gòu)造高點(diǎn)和低點(diǎn)，構(gòu)造規(guī)模小，盒3段地層厚度連續(xù)穩(wěn)定，缺乏有效的構(gòu)造圈閉條件，儲(chǔ)層主要受沉積相帶的控制，砂巖屬辮狀河分流河道砂體沉積(圖6)。主河道呈南北方向帶狀展布，東西兩側(cè)為分流間灣微相的泥巖沉積，形成氣藏的側(cè)向巖性遮擋，具有分選中等、多期砂巖復(fù)合疊加的特點(diǎn)，碎屑成分和粒度反映砂巖沉積能量較強(qiáng)[7-8]。

(4)壓實(shí)作用使巖石孔隙度降低，溶蝕作用形成的次生孔隙改善了儲(chǔ)層的孔滲性能，晚成巖后期微裂縫的發(fā)育起連通孔隙、增強(qiáng)砂巖滲透率的作用。

(5) 粒間孔，粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和粒間縫是盒3段砂巖的主要儲(chǔ)層空間。

(6) 儲(chǔ)層孔隙度平均值9.69%，滲透率平均值0.61×10-3μm2。儲(chǔ)層類型主要為Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)集巖，盒3段氣藏均屬于特低孔特低滲天然氣藏。

圖6　獨(dú)貴加汗圈閉盒3段沉積相圖

(7)毛管壓力曲線分3類，具有Ⅰ類和Ⅱ類曲線的砂巖是有效儲(chǔ)集層，Ⅲ類曲線代表的是非有效致密儲(chǔ)層。盒3段底部砂巖以Ⅰ、Ⅱ類曲線為主，中上部砂巖以Ⅱ、Ⅲ類曲線為主。

根據(jù)儲(chǔ)集巖的空間展布、巖石學(xué)特征、沉積條件、孔隙結(jié)構(gòu)、成巖作用、孔滲特征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，儲(chǔ)集巖可分為3種類型(表1)。其中Ⅰ類屬好的儲(chǔ)層，Ⅱ類屬較好儲(chǔ)層，Ⅲ類屬差儲(chǔ)層，Ⅲ類儲(chǔ)層幾乎不具儲(chǔ)集作用。

因此，歸納起來，有利儲(chǔ)集巖應(yīng)具有以下特點(diǎn)：①分布于砂巖累積厚度大于5 m的井區(qū)；②巖石類型為巖屑石英砂巖和石英含量較高的巖屑砂巖，粒度為中-粗粒以上；③砂巖的孔隙度和滲透率較高(孔隙度最佳范圍為7.5%～10%，滲透率為(0.14～1.5)×10-3μm2)；④粒間余孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和微裂縫較發(fā)育；⑤有利儲(chǔ)集巖主要分布在錦57-錦58-錦59一線以北的主河道，心灘較為發(fā)育，河道沉積水流能量大，砂體有效厚度也相對(duì)大。

表1　盒3段儲(chǔ)集層分類評(píng)價(jià)

4氣藏特征評(píng)價(jià)

從氣藏分布的平面展布情況看，獨(dú)貴加汗圈閉盒3氣藏主要分布在有效砂體儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，受構(gòu)造控制作用不明顯，主要受沉積相帶的控制。

盒3段氣藏的源巖主要為山西組和太原組煤系地層，儲(chǔ)集體為山西組-下石盒子組的河道砂巖，石千峰組、上石盒子組湖相泥巖，以及下石盒子組內(nèi)部的洪泛沉積泥巖、山西組分流間泥巖形成致密的區(qū)域蓋層和直接蓋層，具有良好的封蓋能力，因此，下石盒子組盒3段氣藏屬下生上儲(chǔ)成藏組合。氣藏儲(chǔ)層孔隙度平均值9.69%，滲透率平均值0.61×10-3μm2。

綜上所述，獨(dú)貴加汗圈閉盒3段氣藏均屬于特低孔特低滲天然氣藏。

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編輯：黨俊芳

文章編號(hào)：1673-8217(2016)03-0005-04

收稿日期：2015-12-30

作者簡(jiǎn)介：蘭俊，碩士，1984年生，2012年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事天然氣勘探研究工作。

基金項(xiàng)目：國(guó)家重大科技專項(xiàng)下屬課題“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)資助。

中圖分類號(hào)：TE112.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A