張占楊

（中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450006）

0 引言

東勝氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北緣，北部邊界為伊盟隆起。鉆井表明該氣田發(fā)育多套含氣層段，主要目的層為二疊系下石盒子組、山西組、太原組，其中，下石盒子組由下往上劃分為盒1段、盒2段、盒3段等3個含氣層段，為致密砂巖氣藏。已成功開發(fā)蘇里格、大牛地等多個同類型氣田，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。東勝氣田總體構(gòu)造形態(tài)為北東高南西低的單斜，局部發(fā)育微幅構(gòu)造及鼻狀隆起，與盆地內(nèi)其他氣田相比構(gòu)造更復(fù)雜，斷裂更發(fā)育，烴源巖分布差異更大，儲層非均質(zhì)性更強(qiáng)，氣水關(guān)系更為復(fù)雜，勘探開發(fā)難度更大。研究區(qū)J72井區(qū)下石盒子組盒1段埋藏深度介于2 700～3 000 m，地層厚度介于50～65 m。主要發(fā)育辮狀河砂巖沉積，儲層平均孔隙度為8.5%、平均滲透率為0.7 mD，屬于典型的低孔隙度、低滲透率儲層。進(jìn)入勘探及評價階段以來，盒1段氣藏探井及評價井均出現(xiàn)了產(chǎn)水問題，從而制約了氣井產(chǎn)能釋放與氣藏的效益開發(fā)。在已有致密砂巖氣藏氣水關(guān)系識別的基礎(chǔ)上，對盆地北緣J72井區(qū)主力氣藏下石盒子組盒1段的氣水分布關(guān)系進(jìn)一步開展研究，同時對其控制因素進(jìn)行更深入地分析。J72井區(qū)地質(zhì)特征復(fù)雜，主要表現(xiàn)為縱向砂體厚度大，單有效砂體厚度薄，主要為含礫粗砂巖，儲地比低；砂體連通性差，大片砂體連續(xù)而不連通，有效砂體孤立分布于厚層砂體中；儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，儲層電性特征差異小，但氣井產(chǎn)出差異大；氣藏差異富集，有利目標(biāo)區(qū)分布不明確。復(fù)雜的地質(zhì)特征導(dǎo)致氣水識別、氣水分布、控制因素等研究難度大。筆者通過多種資料并綜合構(gòu)造、沉積、儲層、烴源巖等分析識別氣水層，以期尋找有利的油氣開發(fā)目標(biāo)區(qū)。

1 地層水類型

通過對研究區(qū)35口井下石盒子組盒3段、盒2段、盒1段地層水資料的分析可知，地層水礦化度介于2.3～3.5 g／L，陽離子以Na+和Ca2+為主，陰離子以Cl-為主，具有明顯的CaCl2型水特點，表明地層封閉性好，地層水為沉積殘余水。統(tǒng)計50余口井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，日產(chǎn)氣量介于（0.3～4.1）×104m3，日產(chǎn)水量介于0.8～20.8 m3，液氣比介于1.1～12.5 m3／104m3，大部分氣井產(chǎn)液量較大。目標(biāo)區(qū)地層水的主要類型有自由水、束縛水、毛細(xì)管水3類［1-3］。其中，自由水主要分布于大孔喉中，受局部構(gòu)造、儲層非均質(zhì)性、充注程度控制，保持原始飽和度水狀態(tài)，主要分布于盒2段、盒3段氣藏物性好的儲層中，測井解釋易于識別；束縛水主要分布于小孔喉中和孔隙盲端，主要受儲層孔隙結(jié)構(gòu)或礦物顆粒表面性質(zhì)的影響，被“束縛”在孔隙盲端中或孔隙壁面上不參與流動，各層位均有分布，該類水不產(chǎn)出；毛細(xì)管水主要受儲層孔隙—喉道配位關(guān)系及孔隙毛細(xì)管力的影響，氣相進(jìn)入孔隙的壓力不足以克服毛細(xì)管力，無法驅(qū)動孔喉處的液相。其主控因素為儲層毛細(xì)管力，主要分布于盒1段氣藏中，氣井壓裂后，毛細(xì)管兩端的壓差增大，該類水開始流動，是氣井產(chǎn)水的主要來源，測井解釋難度較大。

2 氣水層識別

目標(biāo)區(qū)為典型的低孔隙度、低滲透率氣藏，氣藏含氣飽和度低，總體呈現(xiàn)低電阻特征，氣水層識別難度大，主要識別方法有氣測綜合判識法、侵入分析與側(cè)向聯(lián)合解釋法、分區(qū)圖版法、聲波時差—自然電位曲線重疊法和聲波時差—深電阻率曲線重疊法等［4-5］。但常規(guī)的識別方法難以對氣水層進(jìn)行有效識別。近年來，針對J72井區(qū)氣水關(guān)系復(fù)雜的情況，通過氣測形態(tài)分析、測井曲線重構(gòu)法優(yōu)選出適合研究區(qū)、效果最優(yōu)的聲波時差與補(bǔ)償中子重構(gòu)法對氣水層進(jìn)行評價。該方法能夠較好地區(qū)分干層、差氣層、氣水層和氣層，結(jié)合氣測判別法，其區(qū)分效果要明顯優(yōu)于補(bǔ)償中子與補(bǔ)償密度重構(gòu)法。研究區(qū)北部J-3井聲波時差與補(bǔ)償中子測井重構(gòu)法解釋實例如圖1所示。從圖1可以看出，1號層物性差，含氣性差，解釋為干層。4號層物性好，但感應(yīng)電阻率低，補(bǔ)償中子與補(bǔ)償密度重構(gòu)法解釋為氣水同層，而通過聲波時差與補(bǔ)償中子重構(gòu)法，結(jié)合氣測形態(tài)為飽滿型，綜合解釋為氣層，通過對4號層進(jìn)行測試，試氣初期日產(chǎn)氣量為4.0×104m3，投產(chǎn)5個月，累計產(chǎn)氣量為526×104m3，不產(chǎn)液，與解釋結(jié)果吻合。

圖1 J-3井聲波時差與補(bǔ)償中子測井重構(gòu)評價氣水層典型曲線圖

3 氣水分布特征

在氣水層有效識別的基礎(chǔ)上，利用已有單井測井資料，結(jié)合投產(chǎn)井生產(chǎn)特征，對該盆地北緣J72井區(qū)氣水分布進(jìn)行研究。該區(qū)主要發(fā)育辮狀河心灘儲層，儲層物性差異大，儲層中氣水關(guān)系主要分為4種類型：一是多個物性好的心灘疊合，但心灘之間有非滲透隔層，多個心灘砂體連續(xù)而不連通，氣水界面不統(tǒng)一（圖2a）；二是多個物性好的心灘切疊程度高，心灘砂體連續(xù)并連通，呈現(xiàn)上氣下水的特征，具有明顯的氣水界面（圖2b）；三是多個心灘砂體不連續(xù)，水層呈現(xiàn)孤立狀（圖2c）；四是多個物性差的心灘疊置，砂體連續(xù)且連通，但氣水呈現(xiàn)混儲狀態(tài)，沒有出現(xiàn)氣水分異［6］，即氣水同層（圖2d）。

圖2 J72井區(qū)氣水分布模式圖

基于氣水關(guān)系進(jìn)行分析表明，井區(qū)西部J88-J87河道主要發(fā)育氣水層、水層、干層，為氣水混儲狀態(tài)，水型主要為束縛水；井區(qū)中部J91河道從下往上盒1段主要發(fā)育水層、氣水層，主要為孤立水體和氣水混儲，水型為束縛水、自由水，盒2段主要發(fā)育氣層，P16河道盒1段主要發(fā)育氣層，是氣層分布區(qū)；井區(qū)東部J70-P15井主要表現(xiàn)為上氣下水，即邊底水氣藏，水型為自由水，在P15井呈現(xiàn)明顯的上部高電阻、下部低電阻特征（圖3）。從北往南，北部構(gòu)造高部位主要發(fā)育氣層，中部主要為致密層，南部多套氣層疊合發(fā)育，是J72井區(qū)盒1段氣藏的主要發(fā)育區(qū)（圖4）。

圖3 J72井區(qū)東西向氣水分布連井剖面圖

圖4 J72井區(qū)南北向氣水分布連井剖面圖

4 氣水分布控制因素

通過氣水層識別與分布特征研究，綜合分析表明該盆地北緣J72井區(qū)氣水分布主要受斷裂、局部構(gòu)造、儲層非均質(zhì)性等因素的共同控制。

1）斷裂的封堵性

J72井區(qū)北部發(fā)育泊爾江海子逆斷裂（圖5），傾向向北，平面東西向延伸近70 km，斷距為100～300 m，主要形成于加里東期，后經(jīng)歷海西、印支、燕山等多期活動，最晚活動期發(fā)生在侏羅紀(jì)晚期，為早白堊世天然氣的運(yùn)移充注提供了通道。該斷層的封閉性具有分段性、分層性的特點，石千峰組和上石盒子組斷裂封閉，下石盒子組和山西組斷裂開啟。該井區(qū)北西部斷層封堵性差，斷裂南部天然氣易通過裂縫側(cè)向優(yōu)勢疏導(dǎo)區(qū)向北發(fā)生運(yùn)移富集成藏；井區(qū)中部側(cè)向封閉區(qū)斷層封堵性好，南部易富集成藏［7］。井區(qū)北東部砂體發(fā)育區(qū)受厚層砂體與斷層、裂縫共同作用［8］，向北部運(yùn)移，主要發(fā)育氣水層、水層。根據(jù)斷層封堵性，J72井區(qū)中部J91-P16河道成藏條件好，含氣性較好，可作為有利評價目標(biāo)區(qū)。該井區(qū)西部封堵性差，J87-J88河道成藏條件較差，含氣性差。該井區(qū)東部封閉性較差，砂體發(fā)育，天然氣易逸散。

圖5 J72井區(qū)過泊爾江海子斷裂南北向剖面圖

2）氣藏局部構(gòu)造

構(gòu)造格局對天然氣的富集成藏起到了關(guān)鍵性的作用。通過對研究區(qū)構(gòu)造的精細(xì)解釋與編圖，明確了該區(qū)的平面構(gòu)造特征，總體上是平緩的單斜，具北東高南西低的特征，局部發(fā)育閉合圈閉、鼻隆構(gòu)造（圖6a），平均坡降為7.8 m／km，地層水向低部位聚集［9-11］，導(dǎo)致井區(qū)西部為水層的主要發(fā)育區(qū)，在遠(yuǎn)離泊爾江海子斷裂的南部局部構(gòu)造發(fā)育區(qū)，氣藏更富集。在單一河道內(nèi)部連通砂體，盒3段、盒2段氣藏孔隙度為15%，平均滲透率為1.5 mD，物性好，易發(fā)生氣水分異，構(gòu)造高部位含氣、低部位為水層，形成邊底水巖性—構(gòu)造氣藏。盒1段氣藏平均孔隙度為8.5%，平均滲透率為0.6 mD，物性差，天然氣浮力難以克服毛細(xì)管阻力，氣水不能發(fā)生分異，呈現(xiàn)氣水混儲的狀態(tài)，無統(tǒng)一的氣水界面。

3）儲層非均質(zhì)性

J72井區(qū)屬于低孔隙度、低滲透率、強(qiáng)非均質(zhì)性儲層，天然氣聚集成藏需要一定的滲透率極差。高滲透率儲層的天然氣起始充注壓力低，氣體運(yùn)移阻力小，氣驅(qū)水效率高；而低滲透率儲層的起始壓力高，天然氣較難充注，易形成差氣層、干層、氣水層、水層［12-13］。由于儲層的非均質(zhì)性，天然氣在致密儲層中差異充注成藏，天然氣主要富集于辮狀河道高孔隙度、高滲透率心灘砂體中，水層、氣水層主要分布在河道側(cè)翼或辮流水道砂巖中［14-15］，同時也易物性封堵形成巖性氣藏?？碧介_發(fā)證實，J72井區(qū)北部天然氣主要在局部構(gòu)造高部位心灘砂體中，氣測全烴含量高，含氣飽和度高，而井區(qū)中部主要發(fā)育辮流水道細(xì)砂巖沉積，砂地比高、儲地比低（圖6b、圖6c），物性差，形成良好的封堵條件，使天然氣在井區(qū)南部聚集，形成巖性氣藏區(qū)。P5井附近為高產(chǎn)富集區(qū)，P5井測試日產(chǎn)氣量為4×104m3，套壓為11 MPa，是該區(qū)開發(fā)的主要目標(biāo)區(qū)。

圖6 J72井區(qū)盒1段構(gòu)造與產(chǎn)量分布特征圖

研究認(rèn)為，J72井區(qū)下石盒子組氣水分布主要受斷裂、局部構(gòu)造、儲層非均質(zhì)性3個關(guān)鍵因素的綜合控制，氣藏富集區(qū)主要分布有兩個：①該井區(qū)南部P5井附近，受巖性、物性控制，分布在心灘發(fā)育位置，形成巖性氣藏；②該井區(qū)北部J-3井附近，受構(gòu)造、巖性、物性控制，分布在構(gòu)造高部位、心灘發(fā)育部位，形成巖性—構(gòu)造氣藏。

5 結(jié)論

1）J72井區(qū)地層水具有明顯的CaCl2型水特點，地層封閉性好，地層水為沉積殘余水，主要包括自由水、束縛水、毛細(xì)管水3類，其中毛細(xì)管水為主要產(chǎn)出水類型。

2）根據(jù)研究區(qū)儲層及含水特征，采用聲波時差與補(bǔ)償中子重構(gòu)法，結(jié)合氣測曲線分析法能夠有效地識別氣層與水層，應(yīng)用效果良好。

3）J72井區(qū)下石盒子組氣水關(guān)系復(fù)雜，發(fā)育上氣下水、孤立水體、氣水混層等多種類型。井區(qū)西部發(fā)育水層，南部與北部局部構(gòu)造高部位發(fā)育氣層。

4）氣水分布主要受斷裂、局部構(gòu)造、儲層非均質(zhì)性控制，井區(qū)北部斷裂封堵性好、心灘發(fā)育的局部構(gòu)造高部位含氣性好，發(fā)育巖性—構(gòu)造氣藏；井區(qū)南部心灘發(fā)育、局部構(gòu)造高部位、受斷裂影響小，是天然氣富集的部位，發(fā)育巖性氣藏。