蘇77區(qū)塊山23段儲(chǔ)層特征及分類評價(jià)

齊婷婷，齊新隴，陸艷萍

（1.西南石油大學(xué)研究生院，四川成都 610500；2.新疆喀什市發(fā)展和改革委員會(huì)；3.中國石油測井公司油氣評價(jià)中心）

蘇77區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地北部伊盟隆起與伊陜斜坡過渡帶，蘇里格氣田中區(qū)東北端，西部與S76區(qū)塊相接，東距巴漢淖6 km，北至加不沙以北2 km，南距烏審召1 km，東西寬23 km，南北長43 km，面積1012 km2。經(jīng)過不斷勘探開發(fā)發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量新的增長熱點(diǎn)是山23小層，打破了前人通常認(rèn)為的主力產(chǎn)層（石盒子組盒8段和山西組山1段），儲(chǔ)層具有低孔隙度、低滲透率、低豐度、低壓力、高含水飽和度的特征［1］。

1 儲(chǔ)層基本特征

1.1 砂巖類型及組分

研究區(qū)山23段儲(chǔ)層主要巖性為含礫石英砂巖、粗粒石英砂巖和中－粗粒石英砂巖，以及少量的巖屑石英砂巖。根據(jù)區(qū)內(nèi)薄片資料統(tǒng)計(jì)，砂巖具有石英含量高，巖屑含量低，基本不含長石以及成分成熟度高的特點(diǎn)。區(qū)塊儲(chǔ)集巖的碎屑成分組合以石英、隧石、石英巖等硬質(zhì)組分為主，巖屑成分主要為隱晶巖、片巖、千枚巖、板巖、變質(zhì)砂巖及云母等，填隙物成分有水云母、高嶺石、綠泥石、黃鐵礦及硅質(zhì)等，其中石英含量65%～98%，平均含量89.17%；長石含量0～1%，平均含量0.057%；巖屑含量（0.5%～18%，平均含量2.071%，主要為變質(zhì)巖巖屑和巖漿巖巖屑，另有少量沉積巖屑［2－4］。

1.2 巖石結(jié)構(gòu)及填隙物特征

山23段儲(chǔ)集砂巖以中粗粒－粗粒結(jié)構(gòu)為主，主要粒徑區(qū)間分布在0.35～1.50 mm。砂巖顆粒分選以中等為主，部分樣品中等－好，磨圓度主要為次圓狀－次棱角狀為主，少量次圓、次棱角狀。碎屑普遍具顆粒支撐，顆粒間多為點(diǎn)接觸，區(qū)塊填隙物主要為粘土礦物和硅質(zhì)。粘土礦物有高嶺石、水云母、綠泥石等。儲(chǔ)集層段膠結(jié)物主要為硅質(zhì)膠結(jié)，含量2.37%～2.49%，其形態(tài)和產(chǎn)狀各式各樣，有孔隙式充填、次生加大等，由于硅質(zhì)膠結(jié)物難以溶解，后期的溶解作用難以產(chǎn)生次生孔隙，對儲(chǔ)層的物性影響較大。上述表明山23段砂巖沉積期有一個(gè)相對穩(wěn)定的沉積環(huán)境，碎屑顆粒有一定分選磨圓，成分成熟度較高［5］。

1.3 儲(chǔ)層物性特征

收集并分析研究區(qū)塊9口井251個(gè)巖心資料，其孔、滲頻率分布如圖1、圖2所示。研究區(qū)物性較差，特別表現(xiàn)在滲透率方面。儲(chǔ)層孔隙度最大值15.95%，最小值2.2%，平均值為7.95%，頻率分布主體集中在6%～10%這個(gè)區(qū)間，占樣品總數(shù)的58.17%；滲透率值最大值2219×10－3μm2，最小值為0.01×10－3μm2，平均值為6.60×10－3μm2。滲透率頻率分布主體集中在（0.1～100）×10－3μm2，占樣品總數(shù)的70.69%，滲透率多數(shù)偏低，表明總體具低孔、低滲的分布特征［6－7］。

圖1 山23段孔隙度分布直方圖

圖2 山23段滲透率分布直方圖

圖3 山23段孔－滲交會(huì)圖

用山23段物性分析中孔滲配套的251個(gè)樣品的孔、滲數(shù)據(jù)制作交會(huì)圖（圖3）。結(jié)果顯示：一部分孔隙度在1%～10%，滲透率在（0.01～100）×10－3μm2，屬于低孔、低滲儲(chǔ)層；另一部分孔隙度值在10%～13%，滲透率大于100×10－3μm2，屬于低孔、高滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)層孔滲關(guān)系具有正相關(guān)關(guān)系，且隨深度增加而減小。對于任一孔隙度值，滲透率有正負(fù)1～2個(gè)數(shù)量級的差異。結(jié)合前人的研究，認(rèn)為造成這種差異的原因可能有以下2種原因：①分析樣品中存在細(xì)微裂縫；②有效孔隙度中包括了次生孔隙（次生孔隙與滲透率的相關(guān)性差）。

2 沉積特征

蘇里格氣田山23段儲(chǔ)層整體處于潮濕沼澤背景下距物源有一定距離的砂質(zhì)辮狀河沉積體系，下部河道的限制性相對較強(qiáng)，上部向較干旱氣候轉(zhuǎn)化，河道擺動(dòng)性增強(qiáng)。根據(jù)巖心和測井相分析可識(shí)別的最主要微相類型，并結(jié)合對有效儲(chǔ)層研究的需要，主要?jiǎng)澐殖鲂臑?、河道充填、河床滯留、決口扇、洪泛沼澤以及洪泛平原沉積微相。

據(jù)山23段測井資料的巖－電轉(zhuǎn)換對比關(guān)系分析，以GR配合RT的測井相分析結(jié)果，與取心井段的巖性組合和沉積相序列的分析結(jié)果對比良好。研究區(qū)塊以GR和SP曲線為代表的測井相類型有以下幾種。

高能水道心灘：沉積物源豐富，沉積速率快，以粗砂巖相為主，自然電位呈光滑的中－高幅鐘形或箱形。自然伽馬為較平滑的中－高幅箱形，底部為突變接觸。

低能水道心灘：水動(dòng)力條件相對較弱，整體粒度有所下降，自然電位呈現(xiàn)光滑的中－低幅箱形或鐘形，自然伽馬為箱形夾低幅度齒化小尖峰。

河道充填沉積：河道充填物粒度較細(xì)，以中細(xì)砂巖為主，內(nèi)部常有泥質(zhì)夾層，單層厚度較薄，自然電位中－低幅箱形或鐘形，自然伽馬和視電阻率均較高，自然伽馬表現(xiàn)為中－低幅齒化箱形和鐘形曲線的疊加。

河床滯留沉積：砂體常沉陷于下伏泥巖層中，含礫巖，泥質(zhì)含量低。自然電位常呈較光滑的箱形和鐘形，底部一般為突變接觸，自然伽馬表現(xiàn)為箱形。

洪泛沼澤沉積：主要由灰黑色泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤組成，與下伏心灘砂體呈巖性和巖相漸變關(guān)系，自然電位曲線形態(tài)相對平直，自然伽馬表現(xiàn)為中－高幅指形。

研究區(qū)山23段的GR、SP測井曲線主要為鐘形、齒化鐘形、箱型和齒化箱型，反應(yīng)沉積物供應(yīng)量豐富，沉積速率快，河道水動(dòng)力較強(qiáng)，河道的下切侵蝕能力也較強(qiáng)。心灘微相是儲(chǔ)層段最有利的沉積相帶，是氣體的有利富集區(qū)。

3 成巖作用對儲(chǔ)層物性的影響

沉積之后，碎屑組分、成巖作用及其差異成為儲(chǔ)層物性及其分布規(guī)律的主要控制因素。經(jīng)歷了深埋藏、漫長演化的本區(qū)二疊系地層成巖作用十分復(fù)雜，研究區(qū)成巖作用處于晚成巖B－C期，有機(jī)質(zhì)已經(jīng)處于高成熟－過成熟階段，Ro達(dá)到1.0%～l.75%之間。其中壓實(shí)壓溶作用和硅質(zhì)膠結(jié)作用是導(dǎo)致儲(chǔ)層致密的主要原因，溶蝕作用對改善儲(chǔ)層起決定性作用。

3.1 壓實(shí)壓溶作用

壓實(shí)作用是使巖石向著致密化方向發(fā)展的主要因素之一，本區(qū)主要發(fā)育機(jī)械壓實(shí)（又稱物理壓實(shí)）作用［8］。壓實(shí)效果與碎屑組分有關(guān)：石英顆粒的抗壓能力最強(qiáng)，長石次之，巖屑最低。山23段儲(chǔ)層巖性以石英砂巖為主，壓實(shí)作用使剛性組分呈鑲嵌狀、鋸齒狀及縫合線狀接觸，并在此過程中提供了大量的硅質(zhì)，為硅質(zhì)加大提供了一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟組分如千枚巖、片巖、板巖等，在壓力下形變，呈假雜基充填孔隙，形成以微孔為特征的致密儲(chǔ)層，嚴(yán)重影響了儲(chǔ)層的孔滲性，呈隨軟組分含量的增加滲透率降低的明顯趨勢［6］。壓實(shí)作用對原生孔隙產(chǎn)生不可逆的破壞，研究表明該區(qū)石英砂巖的壓實(shí)損失的孔隙度達(dá)22.57%。壓實(shí)作用造成顆粒間的原生粒間孔減小，儲(chǔ)層段原生粒間孔占總面孔率的18.73%。

3.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)膠結(jié)作用發(fā)育，主要由硅質(zhì)膠結(jié)、粘土礦物膠結(jié)等，在壓實(shí)作用背景下，對進(jìn)一步降低儲(chǔ)層物性。

硅質(zhì)作用：硅質(zhì)膠結(jié)物是本區(qū)儲(chǔ)層普遍存在的自生膠結(jié)物，含量0%～9%，平均值為2.48%，一般以次生石英加大形式產(chǎn)出，呈共軸生長狀態(tài)，向粒間孔中心擴(kuò)散并占據(jù)部分粒間孔隙，石英砂巖中可完全充滿粒間孔隙，硅質(zhì)在壓實(shí)致密的砂巖中通常起堵塞粒間孔的作用。同時(shí)，由于粒間孔被硅質(zhì)充填后，相應(yīng)地增加了骨架顆粒強(qiáng)度，在一定程度上抑制了壓實(shí)作用的強(qiáng)度?？偟膩碚f硅質(zhì)膠結(jié)物的含量越高，儲(chǔ)層物性越差。

高嶺石充填作用：研究區(qū)蝕變高嶺石呈不完全蝕變狀或完全蝕變狀泥質(zhì)組分，且多保留泥質(zhì)殘余或在巖石中交代長石，成分已完全轉(zhuǎn)化為高嶺石的形式出現(xiàn)，而大量自型較好呈蠕蟲狀的淀高嶺石，充填于次生粒間孔內(nèi)。蝕變高嶺石和淀高嶺石形成于不同的成巖時(shí)期，蝕變高嶺石形成于前埋藏早期，淀高嶺石形成于埋藏成巖階段，早期蝕變形成的高嶺石由于發(fā)育大量的晶間孔而對儲(chǔ)層具有建設(shè)性作用，而淀高嶺石與泥巖屑、長石的溶蝕作用共存，堵塞充填溶蝕作用造成的部分次生孔隙，不利于次生溶孔的保存。

3.3 溶蝕作用

溶蝕作用是形成次生孔隙、改善儲(chǔ)層物性的主要成巖作用。山23段儲(chǔ)集砂巖中被溶解的礦物質(zhì)包括碎屑顆粒和自生礦物兩大類，被溶蝕的碎屑顆粒主要有巖屑（火山巖、變質(zhì)巖巖屑）及少量的長石。被溶蝕自生礦物有自生膠結(jié)物或交代礦物，這些被溶解的礦物質(zhì)在成巖過程中只要有合適的地球化學(xué)條件、溫度、壓力及足夠長時(shí)間的作用過程，它們都會(huì)發(fā)生不同程度溶解，產(chǎn)生次生孔隙或改造原有的孔隙。

4 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征及分類評價(jià)

4.1 孔隙類型

山23段砂巖的孔隙類型以粒間孔、溶孔和晶間孔為主，部分井發(fā)育微裂縫。根據(jù)收集到的薄片鑒定資料統(tǒng)計(jì)分析得出：區(qū)塊山23段砂巖的孔隙類型中粒間溶孔占總面孔率的40.18%，粒間孔占總面孔率的18.73%，晶間孔占總面孔率的38.19%，微裂縫占總面孔率的0.90%（圖4）?？紫督M合類型主要有：晶間孔－溶孔、溶孔－晶間孔、粒間－晶間－溶孔、晶間－粒間－溶孔。

圖4 山23段孔隙類型餅狀圖

4.2 孔隙結(jié)構(gòu)分類評價(jià)

根據(jù)研究區(qū)塊各小層壓汞樣品統(tǒng)計(jì)，并按照王允誠教授非正態(tài)概率分布的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理，其毛管壓力曲線特征參數(shù)與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)為：孔隙度均值7.41%，滲透率均值4.60×10－3μm2，排驅(qū)壓力均值1.13 MPa，中值壓力均值13.24 MPa，喉道中值半徑均值0.54μm，分選系數(shù)均值2.38，歪度均值－0.12，最大進(jìn)汞飽和度均值87.13%，退出效率均值40.07%，可以看出儲(chǔ)層物性差，排驅(qū)壓力值高，孔喉分選、連通性較差，最大進(jìn)汞飽和高但退出效率低。

地質(zhì)綜合研究依據(jù)儲(chǔ)層巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)特征值及相關(guān)關(guān)系，將研究區(qū)塊山23段儲(chǔ)層劃分為4類：

Ⅰ類儲(chǔ)層：巖性以石英砂巖、巖屑石英砂巖為主，發(fā)育少量殘余粒間孔、巖屑溶孔和高嶺石晶間孔，平均孔隙半徑、喉道半徑明顯大于其他儲(chǔ)層。毛管壓力曲線呈略向左下凹的陡坡狀，曲線有明顯的平臺(tái)。此類儲(chǔ)層具有較好的物性，孔隙度大于10%，滲透率1.0×10－3μm2，排驅(qū)壓力小于0.5 MPa，中值壓力小于7.5 MPa，進(jìn)汞飽和度大于85%，退出效率大于40%?？梢钥闯銎渑膨?qū)壓力小、孔喉連通性好、退汞效率高，根據(jù)王允誠、邸世祥分類評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，只能算中上等儲(chǔ)層。

Ⅱ類儲(chǔ)層：巖性以巖屑石英砂巖為主，發(fā)育巖屑溶孔和高嶺石晶間孔，微裂縫較發(fā)育，平均孔隙半徑、喉道半徑低于Ⅰ類儲(chǔ)層。毛管壓力曲線呈略向右上凸或略向左下凹的接近45°的斜坡狀，壓汞曲線具有一定斜率的平臺(tái)型。此類儲(chǔ)層孔隙度8%～10%，滲透率（0.5～1.0）×10－3μm2，排驅(qū)壓力0.5～1.0MPa，中值壓力7.5～15 MPa，最大進(jìn)汞飽和度85%，退出效率大于30%。此類為中等產(chǎn)層，是研究區(qū)主要產(chǎn)層。

Ⅲ類儲(chǔ)層：巖性以巖屑石英砂巖為主，發(fā)育高嶺石晶間孔，可見巖屑溶孔，平均孔隙半徑、喉道半徑均低于Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層。毛管壓力曲線呈向右上凸的斜坡狀，壓汞曲線平臺(tái)斜率大，門檻壓力較高。此類儲(chǔ)層物性較差，孔隙度5%～8%，滲透率（0.1～0.5）×10－3μm2，排驅(qū)壓力1.0～2.5 MPa，中值壓力15～25 MPa，最大進(jìn)汞飽和度大于75%，退出效率大于20%。此類為中低等產(chǎn)層。

Ⅳ類儲(chǔ)層：巖性以巖屑砂巖為主，巖屑蝕變高嶺石晶間孔發(fā)育，可見少量巖屑溶孔，平均孔隙半徑、喉道半徑均很低。毛管壓力曲線呈右上凸的斜坡狀，壓汞曲線平臺(tái)斜率比Ⅲ類儲(chǔ)層更大。此類儲(chǔ)層物性差，孔隙度小于5%，滲透率小于0.15×10－3μm2，排驅(qū)壓力大于2.5 MPa，中值壓力大于25 MPa，最大進(jìn)汞飽和度小于60%，退出效率大于10%。此類為非儲(chǔ)層。

據(jù)研究區(qū)所有孔隙結(jié)構(gòu)壓汞資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析：研究區(qū)塊以Ⅱ類儲(chǔ)層為主。對儲(chǔ)層物性與孔喉大小及分布參數(shù)的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)：孔隙度、滲透率與排驅(qū)壓力、中值壓力呈負(fù)相關(guān)性，隨著排驅(qū)壓力、中值壓力減小，儲(chǔ)層物性均變好；與最大孔喉半徑、喉道中值半徑呈較好的正相關(guān)性，隨著最大孔喉半徑、喉道中值半徑增大，儲(chǔ)層物性變好，與最大進(jìn)汞飽和度呈正相關(guān)，隨著最大進(jìn)汞飽和度的增大，儲(chǔ)層物性變好。

5 結(jié)論

（1）蘇77區(qū)塊山23段儲(chǔ)集層主要為辮狀河沉積，沉積微相主要有高能水道心灘、低能水道心灘、河道充填、河床滯留和洪泛沼澤，其中心灘為最有利的沉積相帶。自然伽馬、自然電位主要表現(xiàn)為鐘形、箱形。

（2）研究區(qū)儲(chǔ)集巖性主要為石英砂巖，含少量的巖屑石英砂巖，碎屑顆粒的成分成熟度高，結(jié)構(gòu)成熟度低。山23段孔隙度和滲透率較低，屬于典型的低孔低滲儲(chǔ)層，且滲透率隨著孔隙度的增大而增大，屬于典型的孔隙性儲(chǔ)層。

（3）成巖作用是影響儲(chǔ)集層物性的重要因素。壓實(shí)作用造成顆粒間的原生粒間孔減小，硅質(zhì)含量與儲(chǔ)層物性具有較好的負(fù)相關(guān)性，高嶺石的充填具有雙重作用，溶蝕作用對儲(chǔ)層物性起到一定的改善作用。

（4）儲(chǔ)層段孔隙類型以粒間溶孔和晶間孔為主，根據(jù)儲(chǔ)層巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)特征值及相關(guān)關(guān)系將儲(chǔ)層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類儲(chǔ)層，其中Ⅱ類較發(fā)育，為好的含氣儲(chǔ)層段。

［1］陳小梅，溫愛琴，李仲東.鄂爾多斯盆地南部鎮(zhèn)涇地區(qū)中生界油氣成藏規(guī)律研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2009，23（3）：12－15.

［2］李濤，馮三強(qiáng)，吳濤，等.安塞油田高52井區(qū)長101儲(chǔ)層特征研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2011，25（1）：20－23.

［3］鄭銳，劉林玉，李南星.白狼城地區(qū)長2儲(chǔ)層四性關(guān)系及有效厚度下限研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2011，25（2）：33－36.

［4］鄒德江，于興河.低孔低滲砂巖儲(chǔ)層特征及巖石物理實(shí)驗(yàn)分析［J］.石油地質(zhì)與工程，2008，22（1）：12－14.

［5］陳科貴，齊婷婷，何太洪，等.蘇77山23段低阻氣層的形成機(jī)理與識(shí)別方法［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，28（4）：23－27.

［6］南祥，解麗琴，劉綏保，等.鄂爾多斯蘇里格氣田二疊系低孔低滲儲(chǔ)層成因［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，35（2）：207－210.

［7］楊建鵬.鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長4＋5儲(chǔ)層特征與低滲成因探討［J］.石油地質(zhì)與工程，2011，25（2）：23－27.

［8］王芳，馮勝斌，何濤，等.鄂爾多斯盆地西南部延長組長7致密砂巖伊利石成因初探［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，27（4）：19－22.