王國(guó)亭，賈愛(ài)林，閆海軍，郭 智，孟德偉，程立華

(中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京 100083)

蘇里格致密砂巖氣田潛力儲(chǔ)層特征及可動(dòng)用性評(píng)價(jià)

王國(guó)亭，賈愛(ài)林，閆海軍，郭 智，孟德偉，程立華

(中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京 100083)

蘇里格氣田開(kāi)發(fā)已全面進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段，后備優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量資源相對(duì)不足，對(duì)低于物性下限標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)層進(jìn)行潛力儲(chǔ)層篩選并評(píng)價(jià)其開(kāi)發(fā)可動(dòng)用性，具有重要意義。面對(duì)氣田致密砂巖儲(chǔ)層分類不盡完善的問(wèn)題，繼承性開(kāi)評(píng)展了儲(chǔ)層系統(tǒng)性綜合評(píng)價(jià)，將儲(chǔ)層劃分成5大類6種類型，并明確Ⅲ2類儲(chǔ)層是未來(lái)最具有開(kāi)發(fā)潛力的儲(chǔ)層類型。潛力儲(chǔ)層形成主控于同砂巖粒度密切相關(guān)的儲(chǔ)層物性，即發(fā)育于高能心灘-辮狀河道微相中上部、中-低能心灘-辮狀河道微相主體及中下部物性較差的中-細(xì)粒巖相部分?？偨Y(jié)了潛力儲(chǔ)層的6種發(fā)育模式，提出了間接動(dòng)用、組合動(dòng)用和直接動(dòng)用等3種開(kāi)發(fā)動(dòng)用方式?？蓜?dòng)用性評(píng)價(jià)表明，直接和間接動(dòng)用方式開(kāi)發(fā)效果相對(duì)較好，潛力儲(chǔ)層具備較好的開(kāi)發(fā)前景。潛力儲(chǔ)層特征及可動(dòng)用性評(píng)價(jià)可為未來(lái)此類儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)提供有力支撐。

可動(dòng)用性評(píng)價(jià);潛力儲(chǔ)層；儲(chǔ)層評(píng)價(jià)；致密砂巖；蘇里格氣田

中國(guó)致密砂巖氣具有巨大的資源潛力和可觀的儲(chǔ)量規(guī)模，分布于鄂爾多斯盆地、四川盆地、松遼盆地和塔里木盆地等沉積盆地。位于鄂爾多斯盆地的蘇里格氣田是我國(guó)目前儲(chǔ)量和產(chǎn)量規(guī)模皆最大的氣田[1-2]，累計(jì)探明儲(chǔ)量達(dá)4.7×1012m3，近年來(lái)產(chǎn)量超過(guò)220×108m3/a?！笆晃濉焙汀笆濉逼陂g，氣田探明儲(chǔ)量的提交以孔隙度5%,滲透率0.1×10-3μm2,含氣飽和度50%為儲(chǔ)層物性下限，當(dāng)前開(kāi)發(fā)動(dòng)用的重點(diǎn)目標(biāo)也是針對(duì)高于物性下限標(biāo)準(zhǔn)的有效類砂體，即“甜點(diǎn)”進(jìn)行的[3]。

經(jīng)過(guò)10余年的開(kāi)發(fā)建設(shè)，蘇里格氣田在經(jīng)歷了開(kāi)發(fā)早期評(píng)價(jià)、規(guī)模效益開(kāi)發(fā)和快速上產(chǎn)等3個(gè)階段后，目前已全面進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)期。致密氣田主體采用衰竭式開(kāi)發(fā)，由于氣井產(chǎn)量遞減快，穩(wěn)產(chǎn)期間每年需新動(dòng)大量?jī)?chǔ)量以彌補(bǔ)遞減。受地層水、儲(chǔ)層品質(zhì)降低和地面保護(hù)區(qū)等因素的影響，剩余可開(kāi)發(fā)動(dòng)用的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量不斷減少，后備優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量相對(duì)不足是氣田實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題[4-7]。隨著“甜點(diǎn)”類儲(chǔ)層的普遍動(dòng)用，“非甜點(diǎn)”類儲(chǔ)層中蘊(yùn)含的致密氣資源將會(huì)逐漸受到重視，開(kāi)發(fā)工藝的進(jìn)步也將助推此類資源的開(kāi)發(fā)。本文通過(guò)對(duì)蘇里格氣田低于下限標(biāo)準(zhǔn)的“非甜點(diǎn)”儲(chǔ)層開(kāi)展評(píng)價(jià)，優(yōu)選出具備開(kāi)發(fā)潛力的儲(chǔ)層并進(jìn)行可動(dòng)用性分析，以期為氣田可動(dòng)資源的擴(kuò)大和長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)提供支撐。

1 基本地質(zhì)特征

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地北部，構(gòu)造位置屬伊陜斜坡，勘探面積約5×104km2，主要目的層段為二疊系下石盒子組8段(盒8段)和山西組1段(山1段)。隨著開(kāi)發(fā)的持續(xù)深入，針對(duì)氣田的儲(chǔ)層地質(zhì)的認(rèn)識(shí)逐漸清晰[8-16]，總體可概括為以下3個(gè)方面。

1.1 砂巖致密且普遍含氣

蘇里格氣田儲(chǔ)層總體致密，砂巖厚度大且表現(xiàn)為普遍含氣特征，“甜點(diǎn)類”有效砂體呈“透鏡狀”包裹于厚層狀、物性差的基質(zhì)砂巖中。實(shí)驗(yàn)分析表明，85%以上樣品的覆壓滲透率小于0.1×10-3μm2，按致密氣國(guó)家評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 30501—2014)，蘇里格氣田整體屬致密砂巖氣田。目的層段沉積期，盆地北部因發(fā)育多個(gè)大型辮狀河水系而形成廣泛分布的厚層辮狀河復(fù)合砂體，受普遍發(fā)育的煤系源巖影響砂體具有普遍含氣的特征，砂體富氣程度與其物性呈正相關(guān)關(guān)系。有效砂體發(fā)育于辮狀河心灘、河道沉積微相中物性較好的粗粒砂巖部分，其含氣飽和度高于基質(zhì)砂體。

1.2 有效砂體規(guī)模小且空間多層疊置連片分布

有效砂體規(guī)模較小，橫向連通性差，多層發(fā)育的有效砂體空間上呈非連通性疊置，平面上表現(xiàn)出廣泛分布的特征。密井網(wǎng)精細(xì)解剖、野外露頭及干擾試井等綜合分析表明，蘇里格氣田有效砂體規(guī)模相對(duì)較小，有效單砂體厚、寬、長(zhǎng)的主要范圍分別為1～5 m，200～500 m和400～700 m，其中長(zhǎng)小于700 m，寬小于500 m的比例達(dá)70%。單井可鉆遇2～4個(gè)有效單砂體，井間多不連通，呈多層孤立狀分散于三維空間，平面上有效砂體多期疊合分布，平面上表現(xiàn)為大面積連片的特征，展布面積可達(dá)上萬(wàn)平方千米。

1.3 儲(chǔ)量豐度低且平面差異性大

氣田儲(chǔ)量豐度范圍為(0.5～2.6)×108m3/km2，平均約為1.5×108m3/km2，總體偏低，平面差異化分布，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量集中分布于氣田中部區(qū)域，東部與南部區(qū)因儲(chǔ)層物性變差造成儲(chǔ)量品質(zhì)降低，西部及北部局部區(qū)儲(chǔ)量受水影響嚴(yán)重。目前主要選取豐度大于1.2×108m3/km2的富集區(qū)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，富集區(qū)呈連片狀分布于氣田中部區(qū)，東區(qū)與南區(qū)呈分散狀分布，而西區(qū)約50%的氣井受水影響嚴(yán)重，總體為富水儲(chǔ)量區(qū)，難以整體效益開(kāi)發(fā)。

2 儲(chǔ)層系統(tǒng)劃分與潛力儲(chǔ)層篩選

2.1 儲(chǔ)層系統(tǒng)劃分

先前蘇里格氣田儲(chǔ)層研究的重點(diǎn)側(cè)重于有效砂體，而對(duì)低于物性下限的儲(chǔ)層未開(kāi)展相關(guān)研究，因此儲(chǔ)層系統(tǒng)分類并不完善，難以滿足氣田未來(lái)深入開(kāi)發(fā)的需求?；谟行绑w研究取得的成果認(rèn)識(shí)，繼承性開(kāi)展蘇里格氣田致密砂巖儲(chǔ)層系統(tǒng)評(píng)價(jià)，重點(diǎn)剖析低于物性下限標(biāo)準(zhǔn)的基質(zhì)類儲(chǔ)層。

基于10 789塊樣品的物性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)氣田儲(chǔ)層的常壓孔、滲關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)分析。分析發(fā)現(xiàn)，常壓孔隙度為2.5%和5%兩處對(duì)應(yīng)的常壓滲透率為0.01×10-3μm2和0.1×10-3μm2，在孔滲半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上(2.5%，0.01×10-3μm2)和(5.0%，0.1×10-3μm2)處表現(xiàn)出兩個(gè)明顯轉(zhuǎn)折拐點(diǎn)，孔滲關(guān)系呈現(xiàn)3段式特征(圖1)?？诐B關(guān)系的階段性差異變化是儲(chǔ)層儲(chǔ)集、滲流性能差異的綜合體現(xiàn)，可作為儲(chǔ)層系統(tǒng)分類的基礎(chǔ)?；诖?，將上述兩拐點(diǎn)作為儲(chǔ)層類型劃分的關(guān)鍵點(diǎn)，(5%，0.1×10-3μm2)恰是目前界定有效砂巖的下限標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，(2.5%，0.01×10-3μm2)可作為含氣基質(zhì)儲(chǔ)層進(jìn)一步細(xì)分的界限點(diǎn)。而針對(duì)高于下限標(biāo)準(zhǔn)的有效砂巖，緊密結(jié)合生產(chǎn)特征，將其在(10%，0.5×10-3μm2)和(12%，1×10-3μm2)兩處進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分。綜上述，依據(jù)孔滲關(guān)系將蘇里格氣田儲(chǔ)層劃分為Ⅰ—Ⅴ等5種基本類型(表1)。

核磁共振和氣驅(qū)水實(shí)驗(yàn)等綜合分析表明，含氣飽和度同常壓滲透率具有較好正相關(guān)關(guān)系，滲透率越大含氣飽和度越大，束縛水飽和度則越小。同特定滲透率值對(duì)應(yīng)的含氣飽和度并非為固定值，而是幅度約為20%～30%區(qū)間范圍(圖2)。對(duì)常壓滲透率<0.01×10-3μm2,(0.01～0.1)×10-3μm2,(0.1～0.5)×10-3μm2,(0.5～1)×10-3μm2,>1×10-3μm2的儲(chǔ)層而言，相對(duì)應(yīng)的含氣飽和度平均范圍分別為<25%,25%～35%,35%～60%,60%～70%,>70%。目前含氣飽和度50%是提交探明儲(chǔ)量的氣飽下限，Ⅰ，Ⅱ類儲(chǔ)層含氣飽和度都大于此標(biāo)準(zhǔn)，而Ⅲ類儲(chǔ)層含氣飽和度范圍為35%～60%，因此以50%為界將Ⅲ類儲(chǔ)層進(jìn)一步細(xì)劃分為Ⅲ1和Ⅲ2兩類(表1)。Ⅲ1類為富氣有效儲(chǔ)層部分，Ⅲ2類為含氣基質(zhì)儲(chǔ)層部分。

圖1 蘇里格氣田孔隙度-滲透率關(guān)系Fig.1 Relation between porosity and permeability in Sulige gas fielda.儲(chǔ)層整體孔-滲關(guān)系；b.儲(chǔ)層局部孔-滲關(guān)系

類型ⅠⅡⅢⅢ1Ⅲ2ⅣⅤ巖石類型含礫粗砂巖、粗砂巖粗砂巖粗及中-細(xì)砂巖細(xì)-中砂巖及少量粗砂巖細(xì)-粉細(xì)砂巖常壓孔隙度/%>1212～1010～55～2.5<2.5常壓滲透率/(10-3μm2)>11～0.50.5～0.10.1～0.01<0.01地層滲透率/(10-3μm2)>0.50.5～0.10.1～0.0050.005～0.0001<0.0001含氣飽和度/%>7070～6060～50 50～3535～25<25密度/(g·cm-3)<2.342.34～2.402.40～2.562.56～2.64>2.64納米級(jí)孔隙比例/%<6565～7575～8080～98>98主要喉道半徑/μm>0.160.16～0.130.13～0.100.10～0.06<0.06排驅(qū)壓力/MPa<0.50.5～11～1.51.5～2.8>2.8最大進(jìn)汞飽和度/%>8585～7575～6060～25<25啟動(dòng)平方壓力梯度/(MPa·cm-2)<0.30.3～0.60.6～2.42.4～18>18開(kāi)發(fā)動(dòng)用情況有效儲(chǔ)層、“甜點(diǎn)”目前開(kāi)發(fā)動(dòng)用的主體目標(biāo)基質(zhì)類儲(chǔ)層還未開(kāi)發(fā)動(dòng)用

圖2 蘇里格氣田滲透率-含氣飽和度關(guān)系Fig.2 Relation between permeability and gas-saturation in Sulige gas field

高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和Naco-CT等方法分析表明，蘇里格氣田儲(chǔ)層納米級(jí)孔隙約占總孔隙空間的主體部分[17]，區(qū)分蘇里格氣田致密砂巖儲(chǔ)層微、納米級(jí)孔隙的臨界喉道半徑為0.5 μm[3]。以壓汞實(shí)驗(yàn)分析為對(duì)重要手段，對(duì)蘇里格氣田不同類型儲(chǔ)層的微、納米級(jí)孔隙的發(fā)育程度進(jìn)行了探討性分析。對(duì)常壓滲透率<0.01×10-3μm2，(0.01～0.1)×10-3μm2，(0.1～0.5)×10-3μm2，(0.5～1)×10-3μm2，>1×10-3μm2的儲(chǔ)層而言，納米級(jí)孔隙體積占比依次約為>98%，80%～98%，75%～80%，65%～75%，>65%(圖3)。對(duì)基質(zhì)儲(chǔ)層而言，納米級(jí)孔隙空間占總孔隙空間的絕大部分，成為儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的主要貢獻(xiàn)者。

在孔滲、含氣飽和度和微-納級(jí)孔隙比例等關(guān)鍵要素分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合地層覆壓滲透率、密度、孔隙結(jié)構(gòu)和啟動(dòng)壓力梯度等參數(shù)，最終將蘇里格致密砂巖儲(chǔ)層類型系統(tǒng)劃分成5個(gè)大類6種類型，其中，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ1類儲(chǔ)層是有效儲(chǔ)層，Ⅲ2，Ⅳ，Ⅴ類儲(chǔ)層是含氣基質(zhì)儲(chǔ)層(表1)。

圖3 蘇里格氣田不同類型儲(chǔ)層微-納米級(jí)孔隙比例Fig.3 Volume ratios between micron-pores and nano-pores in different types of reservoirs

2.2 潛力儲(chǔ)層篩選

含氣基質(zhì)類儲(chǔ)層厚度大、連通性好且分布廣泛，同時(shí)蘊(yùn)含豐富的天然氣資源，從其中篩選出具有開(kāi)發(fā)動(dòng)用潛力的儲(chǔ)層對(duì)氣田可動(dòng)儲(chǔ)量擴(kuò)大和長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。以蘇里格氣田東部4 450 km2區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)解剖對(duì)象，在儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)量豐度及儲(chǔ)量規(guī)模等統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上開(kāi)展了潛力儲(chǔ)層篩選。

統(tǒng)計(jì)表明，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ1類有效砂體重疊總均厚為8.22 m，占砂巖總均厚的22.33%，儲(chǔ)量豐度為1.11×108m3/km2，占天然氣總資源量為51.63%。有效儲(chǔ)層厚度比例雖低卻蘊(yùn)含了大部分天然氣資源。Ⅲ2，Ⅳ，Ⅴ類儲(chǔ)層目前還未開(kāi)發(fā)動(dòng)用，潛力儲(chǔ)層主要從此3類儲(chǔ)層中篩選。Ⅲ2儲(chǔ)層均厚為10.29 m，占砂巖總均厚的27.95%，儲(chǔ)量豐度為0.77×108m3/km2，占天然氣總資源量的35.81%；Ⅳ類儲(chǔ)層均厚為7.12 m，占砂巖總均厚的19.34%，儲(chǔ)量豐度為0.22×108m3/km2，占天然氣總資源量的10.23%；Ⅴ類儲(chǔ)層均厚為11.18 m，占砂巖總均厚的30.37%，儲(chǔ)量豐度為0.05×108m3/km2，占天然氣總資源量的2.32%(圖4)。

圖4 蘇里格氣田不同類型儲(chǔ)層均厚和豐度特征Fig.4 Characteristics of average thickness and resource abundance of different types of reservoir in Sulige gas field

分析表明，Ⅲ2類儲(chǔ)層具有厚度大、物性好、儲(chǔ)量豐度相對(duì)較高和天然氣資源相對(duì)集中的特點(diǎn)。目前，蘇里格氣田有效儲(chǔ)層探明儲(chǔ)量規(guī)模為4.7×1012m3，據(jù)此推算Ⅲ2類儲(chǔ)層內(nèi)天然氣資源基礎(chǔ)巨大，蘊(yùn)含約2.90×1012m3天然氣，是未來(lái)最具有開(kāi)發(fā)潛力的儲(chǔ)層類型，Ⅳ和Ⅴ類儲(chǔ)層厚度雖大，但其內(nèi)所蘊(yùn)含的天然氣資源量有限，難以成為未來(lái)開(kāi)發(fā)潛力儲(chǔ)層。

3 潛力儲(chǔ)層形成主控因素、發(fā)育模式與動(dòng)用方式

3.1 潛力儲(chǔ)層形成主控因素

鄂爾多斯盆地山1段和盒8段沉積期古氣候開(kāi)始向熱帶、亞熱帶干旱氣候轉(zhuǎn)變，干旱氣候下河流補(bǔ)給以間歇性大氣降水為主，在洪水期辮狀河水系搬運(yùn)能力強(qiáng)，沉積物載荷量大，而枯水期水系搬運(yùn)能力有限[18]。根據(jù)辮狀河水體能量的強(qiáng)弱與碎屑組分構(gòu)成的差異，將蘇里格氣田目的層段普遍發(fā)育的辮狀河劃分高能辮狀河和中-低能辮狀河。高能辮狀河集中發(fā)育于洪水期，由于水體能量較強(qiáng)粗粒、中-細(xì)粒碎屑沉積都發(fā)育，粗粒碎屑組分主要沉積于高能心灘、高能河道微相中-下部和底部，而中-細(xì)粒組分則主要發(fā)育于上述微相中上部和上部；中-低能辮狀河主要發(fā)育于枯水期，由于水體能量偏弱，粗粒碎屑組分不發(fā)育，中-細(xì)粒沉積組分主要發(fā)育于中-低能心灘及河道微相的主體部位(圖5)。

蘇里格氣田天然氣富集受生烴強(qiáng)度、儲(chǔ)層物性和微構(gòu)造幅度等多種因素的綜合影響[5-7,19]。目前氣田西部主體及北部部分區(qū)受水影響嚴(yán)重，在宏觀生烴強(qiáng)度一定的條件下，儲(chǔ)層物性對(duì)天然氣富集起著決定性影響。研究表明，蘇里格氣田儲(chǔ)層物性同砂巖粒度有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，隨著砂巖粒度的由粗變細(xì)，物性較好儲(chǔ)層的發(fā)育比例逐漸降低，儲(chǔ)層物性逐漸變差(圖6)。有效砂體主要受控于粗粒巖相，主要發(fā)育于高能心灘中下部及高能河道底部。潛力儲(chǔ)層發(fā)育主要受控于中細(xì)粒巖相，主要發(fā)育于高能心灘及河道的中上部、中-低能心灘及河道的主體部位及中下部(圖5)。

3.2 潛力儲(chǔ)層發(fā)育模式

3.2.1 有效砂體發(fā)育模式

受沉積物源、水動(dòng)力及古地形等條件控制，蘇里格氣田辮狀河沉積體系可分為辮狀河體系疊置帶、辮狀河體系過(guò)渡帶和辮狀河體系間3個(gè)宏觀相帶單元[20]。

圖5 蘇里格氣田高能和中-低能辮狀河含氣性、粒度及儲(chǔ)層發(fā)育特征Fig.5 Gas content,sandstone grain size,and reservoir characteristics in high-energy and low-energy braided river reservoirs in Sulige gas fielda.SD30-52井，高能辮狀河，潛力儲(chǔ)層位于中上部；b.SD29-41井，中低能辮狀河，潛力儲(chǔ)層位于主體部

圖6 蘇里格氣田儲(chǔ)層物性與粒度相關(guān)性Fig.6 Correlation between reservoir physical properties and sandstone grain size in Sulige gas field

辮狀河體系根據(jù)水系能量強(qiáng)弱、沉積物構(gòu)成、沉積微相類型等可劃分為高能辮狀河體系和中-低能辮狀河體系(圖7)。高能辮狀河體系疊置帶處于古地形最低洼處，為古河道持續(xù)發(fā)育部位，砂地比大且高能辮狀河集中發(fā)育，以高能心灘和高能河道等微相為主。中-低能辮狀河體系疊置帶也處于古地形相對(duì)低洼處，砂地比大且以中-低能辮狀河集中發(fā)育為主要特征，微相以中-低能心灘、中-低能河道等為主，高能微相不發(fā)育。辮狀河體系間則以泥質(zhì)沉積為主，砂地比最低，心灘、河道等富砂微相不發(fā)育。

密井網(wǎng)解剖及野外露頭等綜合分析表明，蘇里格地區(qū)有效砂體的疊置模式可劃分為孤立型、垂向疊置型和側(cè)向切割型等3種主要類型。孤立型是蘇里格氣田有效砂體發(fā)育的主體，有效砂體厚1～5 m，橫向展布數(shù)百米；垂向疊置型指縱向上多個(gè)有效砂體相鄰或切割疊置而發(fā)育形成的厚層有效砂體，累計(jì)厚度可達(dá)5～10 m，橫向展布可近千米；橫向切割型指有效砂體側(cè)向上切割疊置連通，有效砂體厚3～8 m，連通規(guī)?？蛇_(dá)千米(圖7)。

3.2.2 潛力儲(chǔ)層發(fā)育模式

在高能辮狀河體系發(fā)育帶，潛力儲(chǔ)層多與有效砂體相伴發(fā)育，因此其發(fā)育模式同有效砂體發(fā)育緊密相關(guān)。以密井網(wǎng)解剖為重要手段，同時(shí)緊密結(jié)合有效砂體發(fā)育模式，總結(jié)了蘇里格氣田潛力儲(chǔ)層發(fā)育的6種主要模式(圖7)。

1) 高能辮狀河孤立型

單期高能心灘或河道孤立發(fā)育，有效砂體垂、橫向上不與其他有效砂體接觸。剖面上潛力儲(chǔ)層發(fā)育于有效砂體中上部及兩側(cè)，空間上將單個(gè)有效砂體包裹于其中，潛力儲(chǔ)層厚度較小。

2) 高能辮狀河垂向疊置型

高能心灘或河道垂向上多期發(fā)育，多個(gè)有效砂體垂向切割疊置或緊密相鄰。剖面上潛力儲(chǔ)層填充于多個(gè)有效砂體之間及兩側(cè)，空間上潛力儲(chǔ)層將多個(gè)有效砂體包裹于其中，潛力儲(chǔ)層累計(jì)厚度較大。

3) 高能辮狀河側(cè)向疊加型

高能心灘或河道側(cè)向上多期切割，多個(gè)有效砂體側(cè)向切割連通。剖面上潛力儲(chǔ)層分布于側(cè)向連通有效砂體兩側(cè)，空間上潛力儲(chǔ)層與將有效砂體整體包裹，潛力儲(chǔ)層厚度也較大。

圖7 蘇里格氣田潛力儲(chǔ)層剖面發(fā)育特征及發(fā)育模式Fig.7 Profile features and depositional models for the potential reservoirs in Sulige gas field a.高能辮狀河體系；b.辮狀河體系類型劃分模式；c.中-低能辮狀河體系

4) 中-低能辮狀河孤立型

中-低能心灘或河道孤立發(fā)育，無(wú)有效砂體發(fā)育，潛力儲(chǔ)層垂、橫向上不與其他潛力儲(chǔ)層接觸，潛力儲(chǔ)層規(guī)模較小。

5) 中-低能辮狀河垂向疊置型

多期中-低能心灘或河道垂向上切割疊置，無(wú)有效砂體發(fā)育，潛力儲(chǔ)層垂向上多期切割疊置，可形成厚層連通儲(chǔ)滲單元體。

6) 中-低能辮狀河側(cè)向疊加型

中-低能心灘或河道側(cè)向上多個(gè)切割疊加，有無(wú)效砂體發(fā)育，潛力儲(chǔ)層側(cè)向可形成較大規(guī)模連通儲(chǔ)滲單元體。

3.3 潛力氣層動(dòng)用方式

目前，蘇里格氣田開(kāi)發(fā)主體目標(biāo)是有效砂體，主要采取直井多層和水平井多段壓裂的開(kāi)發(fā)動(dòng)用方式，潛力儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)動(dòng)用還處于探索階段。各類垂向疊置、側(cè)向疊加型潛力儲(chǔ)層發(fā)育厚度大、延伸范圍廣，是開(kāi)發(fā)動(dòng)用的重點(diǎn)類型。在前述潛力儲(chǔ)層發(fā)育模式分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)3種開(kāi)發(fā)動(dòng)用方式(圖8)。

1) 間接動(dòng)用型

主要針對(duì)分布于有效砂體外圍的潛力儲(chǔ)層。在有效砂體持續(xù)開(kāi)采過(guò)程中，滲流邊界范圍不斷擴(kuò)大，當(dāng)擴(kuò)大至潛力儲(chǔ)層時(shí)，其內(nèi)天然氣便開(kāi)始向有效砂體區(qū)供給，并最終通過(guò)井筒開(kāi)采出來(lái)。這種動(dòng)用方式也可稱之為“高滲采低滲”，即通過(guò)高滲有效砂體的開(kāi)發(fā)帶動(dòng)外圍相對(duì)低滲潛力儲(chǔ)層的動(dòng)用。適用于高能辮狀河孤立型、高能辮狀河垂向疊置型、高能辮狀河側(cè)向疊加型等模式中有效砂體外圍潛力儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)。

圖8 蘇里格氣田潛力儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)動(dòng)用模式Fig.8 Potential reservoir development models in Sulige gas fielda.間接動(dòng)用型;b.組合動(dòng)用型;c.直接動(dòng)用型

2) 組合動(dòng)用型

主要針對(duì)與有效砂體上下相鄰的潛力儲(chǔ)層。在開(kāi)采過(guò)程中，同時(shí)對(duì)上下相鄰的有效儲(chǔ)層和潛力儲(chǔ)層采取壓裂措施，有效儲(chǔ)層和潛力儲(chǔ)層內(nèi)的天然氣同時(shí)流向井筒并開(kāi)采出來(lái)。同“高滲采低滲”的間接動(dòng)用方式相比，組合動(dòng)用方式主要是針對(duì)與有效儲(chǔ)層垂向相鄰的潛力儲(chǔ)層，而非分布于有效儲(chǔ)層四周的潛力儲(chǔ)層。適用于高能辮狀河孤立型、高能辮狀河垂向疊置型、高能辮狀河側(cè)向疊加型等模式中與有效砂體上下相鄰的潛力儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)。

3) 直接動(dòng)用型

主要針對(duì)于無(wú)有效砂體發(fā)育的類型?？蛇x擇疊置層厚度較大的潛力儲(chǔ)層，采取工藝措施進(jìn)行直接動(dòng)用。與前兩種潛力儲(chǔ)層的動(dòng)用方式相比，直接動(dòng)用模式中潛力儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)動(dòng)用不受有效儲(chǔ)層影響。適用于中-低能辮狀河孤立型、中-低能辮狀河垂向疊置型、中-低能辮狀河側(cè)向疊加型等模式中潛力儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)。

4 潛力儲(chǔ)層可動(dòng)用性分析

4.1 潛力儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

目前潛力儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)動(dòng)用方式主要為間接動(dòng)用和直接動(dòng)用。間接動(dòng)用主要是重點(diǎn)分析生產(chǎn)時(shí)間較久且后期表現(xiàn)為間歇式生產(chǎn)特征的氣井。蘇38-16-5井是氣田中區(qū)蘇6區(qū)塊的典型氣井，于2003年10月投產(chǎn)，氣井生產(chǎn)歷史可劃分為初始生產(chǎn)(2003—2005)、擬穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)(2005—2006)、間歇生產(chǎn)(2006—2015)3個(gè)階段，前兩個(gè)階段天然氣產(chǎn)自有效砂體，間歇生產(chǎn)中后期天然氣應(yīng)主要產(chǎn)自于潛力儲(chǔ)層。分析表明，目前有效儲(chǔ)層累計(jì)產(chǎn)出天然氣4 316×104m3，潛力儲(chǔ)層累計(jì)產(chǎn)出約455.8×104m3，目前產(chǎn)量貢獻(xiàn)率為10.56%，表現(xiàn)出較好的開(kāi)發(fā)效果。直接動(dòng)用重點(diǎn)針對(duì)有效砂體不發(fā)育的潛力儲(chǔ)層，壓裂試氣表明，潛力儲(chǔ)層自身也具有較好的產(chǎn)氣能力，如蘇314井，山1段潛力儲(chǔ)層厚度為11 m,孔隙度為6.26%,滲透率為0.044×10-3μm2,含氣飽和度為40.46%，試氣產(chǎn)量為1.32×104m3/d;蘇364井，山1段潛力儲(chǔ)層厚度為4 m,孔隙度為5.43%,滲透率為0.047×10-3μm2,含氣飽和度為38.46%，試氣產(chǎn)量為0.57×104m3/d。

4.2 潛力儲(chǔ)層可動(dòng)用性評(píng)價(jià)

為系統(tǒng)評(píng)價(jià)3種潛力儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)動(dòng)用方式的效果，設(shè)計(jì)了系列組合條件下的單井機(jī)理預(yù)測(cè)模型。間接動(dòng)用模式下有效砂體分別與5種不同物性非有效儲(chǔ)層橫向等厚度組合；組合動(dòng)用模式下有效砂體分別與5種不同物性非有效儲(chǔ)層垂向等厚度組合；直接動(dòng)用模式下分別評(píng)價(jià)5種不同物性非有效儲(chǔ)層各自的開(kāi)發(fā)效果(表2)。配產(chǎn)方式為先定產(chǎn)生產(chǎn)，后定壓生產(chǎn)，配產(chǎn)范圍為(0.1～1.5)×104m3/d。以地層壓力為2.3 MPa、經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量為0.1×104m3/d為廢棄條件。

表2 3種動(dòng)用模式下單井理論模型儲(chǔ)層組合參數(shù)Table 2 Parameter setting of single-well theoretical model in three recoverable modes

圖9 不同動(dòng)用方式下潛力儲(chǔ)層采出程度及產(chǎn)量貢獻(xiàn)對(duì)比Fig.9 Comparison on recovery rate and ultimate production of potential reservoir in different development modesa.采出程度；b.產(chǎn)量貢獻(xiàn)

分析表明，3種動(dòng)用方式下潛力儲(chǔ)層天然氣采出程度主要與物性相關(guān)，物性越好采出程度越高。間接動(dòng)用與組合動(dòng)用相比，前者潛力儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)效果相對(duì)較好，天然氣采出程度、產(chǎn)量貢獻(xiàn)率都相對(duì)較高(圖9)。主要因?yàn)樵诮M合動(dòng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程中，有效砂體和潛力儲(chǔ)層自始至終都同時(shí)向井筒供給天然氣，在開(kāi)發(fā)過(guò)程及達(dá)到廢棄條件時(shí)，受有效砂體產(chǎn)氣能力較強(qiáng)的影響，潛力儲(chǔ)層壓力釋放和天然氣產(chǎn)出不徹底；而間接動(dòng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程中，前期為有效砂體單獨(dú)供氣，后期產(chǎn)量則主要為潛力儲(chǔ)層貢獻(xiàn)，達(dá)到廢棄條件時(shí)，壓力釋放和天然氣的產(chǎn)出都相對(duì)徹底。直接動(dòng)用方式下，產(chǎn)量都由潛力儲(chǔ)層貢獻(xiàn)，當(dāng)儲(chǔ)層物性低于0.05×10-3μm2時(shí)，由于難以達(dá)到經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量而無(wú)法開(kāi)發(fā)動(dòng)用，隨著儲(chǔ)層物性變好，采出程度快速增加并迅速超過(guò)間接動(dòng)用型和組合動(dòng)用型。

比較而言，直接動(dòng)用型開(kāi)發(fā)效果最好，間接動(dòng)用型次之，組合動(dòng)用效果較差。潛力儲(chǔ)層具備采出20%天然氣蘊(yùn)含量的開(kāi)發(fā)前景，可有效擴(kuò)大蘇里格氣田長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)的資源基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

1) 基于蘇里格氣田孔、滲關(guān)系曲線的3段式特征，并結(jié)合儲(chǔ)層物性下限標(biāo)準(zhǔn)，將儲(chǔ)層系統(tǒng)劃分成5個(gè)大類6種類型。其中Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ1類為有效儲(chǔ)層，Ⅲ2，Ⅳ，Ⅴ為含氣基質(zhì)儲(chǔ)層。分析認(rèn)為，Ⅲ2類儲(chǔ)層具有厚度大、物性好、豐度高的特點(diǎn)，是未來(lái)最具開(kāi)發(fā)前景的潛力儲(chǔ)層。

2) 潛力儲(chǔ)層發(fā)育于高能心灘、辮狀河道微相中上部，中-低能心灘、辮狀河道微相的主體及中下部，其形成主要受控于中-細(xì)粒巖相。總結(jié)了潛力儲(chǔ)層的6種發(fā)育模式，提出垂向多期疊置和側(cè)向疊加型潛力儲(chǔ)層厚度大，是未來(lái)開(kāi)發(fā)動(dòng)用的重點(diǎn)。

3) 明確潛力儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)動(dòng)用的3種方式：間接動(dòng)用、組合動(dòng)用和直接動(dòng)用。采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與理論模型分析相結(jié)合的方法，開(kāi)展了潛力儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)動(dòng)用效果評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，直接動(dòng)用和間接動(dòng)用的開(kāi)發(fā)效果較好。

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Characteristics and recoverability evaluation on the potential reservoir in Sulige tight sandstone gas field

Wang Guoting,Jia Ailin,Yan Haijun,Guo Zhi,Meng Dewei,Cheng Lihua

(ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development，PetroChina,Beijing100083，China)

Sulige tight sandstone gas field has been in the stable production stage.However,the remaining undeveloped high-quality gas reserves is not sufficient for long term stable production.It is of great significance to utilize potential reservoirs which are below current quality cut-offs,and to evaluate their recoverability to increase gas resources for long term production.Considering that the present reservoir classification criteria is not sufficient,a new comprehensive evaluation criterion of tight sands reservoir is established.Tight sandstone reservoir in Sulige gas field can be divided into 5 categories (6 types),and the Ⅲ2type is the most potential reservoir for future development.The potential reservoir is mainly controlled by their physical properties,which in turn related to grain size.The reservoir is fine-middle grained sandstone which belongs to middle-upper part of high-energy channel bar-braided channel,and middle-lower part of low-energy channel bar-braided channel.6 types of formation pattern and 3 kinds of development modes (indirect,combined and direct) for the potential reservoir are also summarized.Recoverability evaluation reveal the relatively good results for direct and indirect method.This potential reservoir characterization and recoverability evaluation can provide a reliable basis for future potential reservoir development.

recoverability evaluation,potential reservoir,reservoir evaluation,tight sandstone,Sulige gas field

2016-08-15;

2017-08-21。

王國(guó)亭(1982—)，男，博士、工程師，低滲致密氣藏開(kāi)發(fā)與評(píng)價(jià)。E-mail:wgting@petrochina.com.cn。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05015)。

0253-9985(2017)05-0896-09

10.11743/ogg20170508

TE122.2

A

(編輯 張玉銀)