東勝氣田錦30井區盒1段儲層非均質性特征

郝 廷

（中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南 鄭州 450006）

0 引言

近年來，致密砂巖氣已經成為中國天然氣勘探開發的重點領域［1-3］，鄂爾多斯盆地是其中的重要代表區域之一。東勝氣田位于鄂爾多斯盆地北部，自勘探開發以來，研究主要集中在沉積特征［4-5］、儲層評價［6-9］、氣水分布［10-13］及油氣成藏［14-18］等方面，而關于儲層非均質性的探討相對較少，因而加強該方面的研究對儲層展布特征認識和氣田勘探開發均具有重要的指導意義。因此，筆者從鉆井、測井及測試生產等地質資料出發，對東勝氣田錦30 井區二疊系下石盒子組盒1段儲層層內、層間和平面非均質性開展研究，旨在為后期天然氣勘探開發提供參考和依據［19］。

1 地質概況

錦30 井區位于鄂爾多斯盆地北緣東勝氣田的西部，面積為525 km2，構造上處于伊陜斜坡、伊盟隆起與天環坳陷的交界部位。已有鉆井揭示，研究區的主要勘探開發目的層位是下石盒子組盒1段，次要目的層為山西組山2段。盒1段發育辮狀河沉積，沉積物粒度粗、砂體厚度大，砂巖顏色為淺灰、灰白色，有利沉積微相為心灘和辮流水道（圖1），發育槽狀、板狀交錯層理和平行層理等層理構造。

圖1 東勝氣田錦30井區沉積綜合柱狀圖

2 儲層巖石學及物性特征

研究區盒1 段儲層以中砂巖和含礫粗砂巖為主，總體粒度較粗；巖石類型主要為石英砂巖和巖屑石英砂巖（圖2a），碎屑中石英含量介于61%～94%，平均為82%；巖屑含量分布在5%～36%，平均為15%；長石含量介于0～19%，平均為3%。薄片鑒定分析表明，盒1 段儲層雜基含量高，顆粒分選性為差—中等，磨圓度為次棱角—次圓狀，顆粒支撐。膠結類型主要為接觸型膠結或孔隙型膠結，接觸關系多為線接觸，部分為凹凸接觸、點接觸，反映出強烈的壓實作用，使儲層物性變差。統計分析研究區278個孔隙度、滲透率樣品發現，盒1段儲集砂體孔隙度主要介于5.0%～18.2%，平均為8.3%（圖2b）；滲透率主要介于0.2～4.0 mD，平均為0.6 mD（圖2c），總體屬于低孔隙度、低滲透率儲層。

圖2 錦30井區盒1段儲層巖石類型及孔隙度、滲透率分布圖

3 儲層宏觀非均質性

3.1 儲層層內非均質性

儲層層內非均質性一般是指某一單砂層內部儲層性質在垂向上的變化［20］，主要從儲層內部垂向粒度韻律、滲透率非均質性以及夾層的分布差異等方面進行描述。

3.1.1 垂向粒度韻律

研究區盒1段辮狀河沉積微相包括心灘、辮流水道及泛濫平原，不同沉積微相的粒度變化差異明顯（圖3）。心灘微相砂體以灰白、淺灰色粗、中砂巖為主，自然伽馬曲線形態呈微齒化—齒化箱形，表明水動力強但不穩定。受季節及水動力強度變化的影響，心灘砂體粒度縱向上呈現為多個正、反韻律疊置形成的復合韻律。辮流水道沉積初期水動力較強，隨后水動力逐漸減弱；受水體能量變化和河道遷移擺動的影響，砂體粒度呈下粗上細的正韻律特征，自然伽馬曲線形態表現為底部突變的鐘形。泛濫平原沉積以泥巖和粉砂質泥巖為主，厚度一般大于2 m，物性差，自然伽馬曲線靠近泥巖基線，一般是儲層之間的隔層。

圖3 P1井盒1段儲層垂向非均質特征剖面圖

3.1.2 滲透率非均質程度

層內非均質性通常用滲透率的相關統計指標來反映，一般包括滲透率變異系數（Vk）、突進系數（Tk）、級差（Jk）及均質系數（Tp）等4 個指標，其中Vk、Tk、Jk與儲層非均質程度呈正相關，即Vk、Tk、Jk越大，則儲層滲透率變化越大、非均質程度越高。Tp越接近于1，儲層越均質，反之儲層非均質性越強。研究區盒1段不同亞段的滲透率非均質特征參數統計結果表明（表1），從Vk看，盒12、盒13亞段具有較強的非均質性；從Tk看，盒11亞段的非均質性最強，其次為盒12亞段；從Tp來看，盒1段的3個亞段均表現為強非均質性。總體而言，盒1段的3個亞段中盒11亞段的均質性最好。

表1 盒1段滲透率非均質性特征參數統計表

3.1.3 層內夾層分布

層內夾層一般是指砂體內部厚度小于2 m的非滲透層或者低滲透層。研究區夾層主要為泥質夾層和物性夾層，以發育泥質夾層為主（圖4）。泥質夾層發育與河道遷移、水體能量強度變化等沉積環境密切相關，可以根據泥質夾層發育位置和成因，將其分為河道間夾層、心灘內部夾層、心灘與河道間夾層3種類型［21］。

圖4 下石盒子組盒1段沉積相剖面圖

夾層是認識研究區儲層非均質性的重要因素，通常利用夾層頻率、夾層密度等參數來定量評價夾層發育情況。夾層頻率是指單位厚度巖層中夾層的層數，夾層密度為夾層總厚度與所統計的砂巖剖面總厚度的比值，夾層頻率和密度越高，夾層越發育［22-24］。統計結果顯示，研究區盒1段盒13亞段的夾層頻率和夾層密度都較盒11、盒12亞段高，表明盒13亞段夾層更發育（表2）。

表2 盒1段夾層發育情況統計表

3.2 儲層層間非均質性

層間非均質性是指相鄰儲層或砂體垂向上巖性、結構和物性等方面的差異以及隔層發育、分布情況［25-26］。筆者采用砂地比、分層系數等參數開展研究區層間非均質程度分析。砂地比越大表明砂體越發育，分層系數越大表明層間非均質性越嚴重。統計表明，研究區盒11亞段砂地比為44.83%，分層系數為10.50；盒12亞段砂地比為52.56%，分層系數為9.36；盒13亞段砂地比為53.60%，分層系數為9.14。分析統計結果可知，盒1段的3個亞段中，盒11亞段的砂地比最低，但分層系數最高，反映多層砂體疊置發育、砂體之間夾薄層泥巖的特征，層間非均質性強；從盒11到盒13亞段，研究區砂地比逐漸增高，分層系數逐漸降低，表明從盒1 段早期到晚期，砂體沉積厚度逐漸增大，層間非均質性有所減弱。

研究區盒1段層間隔層主要為泛濫平原沉積的泥巖、粉砂質泥巖，厚度一般大于2 m，呈連片分布且比較穩定（圖3、圖4）。

3.3 儲層平面非均質性

儲層平面非均質性一般是用砂體厚度、孔隙度及滲透率平面展布特征來進行分析。從研究區砂體展布特征可以看出，盒13亞段砂體全區連片發育，規模大，寬度介于2.2～4.5 km，但砂體厚度橫向變化大，平面非均質性較強。研究區西部砂體寬度介于2.8～4.5 km，厚度介于8～12 m，規模明顯大于東部。盒11、盒12亞段砂體發育規模較盒13亞段小，砂體寬度介于1.2～3.5 km。與盒13亞段砂體類似，盒11、盒12亞段砂體同樣具有較強的平面非均質性，不同的是盒11、盒12亞段在研究區東部砂體寬度和厚度較西部大（圖5）。

圖5 盒1段各亞段砂體厚度圖

根據孔隙度、滲透率平面展布特征，研究區孔隙度、滲透率受沉積作用控制較明顯，物性較好的相對高孔隙度、高滲透率區主要發育在辮狀河心灘微相，分析認為心灘沉積過程中水動力較強，攜帶沉積物粒度較粗，有利于孔隙的保存［27］。與砂體展布特征類似，研究區盒1段的3個亞段孔隙度、滲透率均顯示出較強的平面非均質性，相對高孔隙度、高滲透率區域在平面上變化較快。盒11、盒12亞段在研究區東部物性較好，而盒13亞段在研究區西部物性較好（圖6、圖7）。此外，對比不同亞段的孔隙度、滲透率平面展布特征可知，盒13亞段物性較盒11、盒12亞段好，高孔隙度、高滲透率區分布范圍較盒11、盒12亞段更大。總體而言，研究區盒1段非均質性較強，物性好的儲集砂體有利于天然氣保存富集。

圖6 盒1段各亞段孔隙度分布圖

圖7 盒1段各亞段滲透率平面圖

3.4 儲層宏觀非均質性控制因素

3.4.1 沉積微相

不同的沉積微相類型導致儲層巖石成分、結構、沉積構造、粒度等在縱、橫向發生變化，從而對儲層非均質性起到控制作用。研究區盒1段發育辮狀河沉積，縱向上，心灘微相儲集砂體粒度較粗，分選、磨圓度較好，次生孔隙發育，物性最好；辮流水道、泛濫平原等微相粒度變化大，孔隙發育較差，物性差。平面上，辮狀河河道擺動遷移頻繁，受沉積微相控制，儲層非均質性較強。

3.4.2 成巖作用

研究區盒1 段儲集層埋深多在3 500 m，壓實作用較強，儲集層致密化程度較高。成巖過程中，儲集砂體中有伊利石等黏土礦物大量生成，充填了部分孔隙、喉道，使得儲層孔隙度和滲透率進一步變差。此外，由于不同沉積微相中石英、巖屑等顆粒分布不均，導致儲層巖石成分存在差異，經過成巖作用后影響了儲層物性。

4 結論

1）垂向上，研究區盒1 段儲層主要發育復合韻律和均質韻律，夾層包括泥質夾層和物性夾層，以泥質夾層居多。

2）層間非均質性研究表明，盒1 段的3 個亞段儲層非均質性均較強，其中盒13亞段非均質性最強。

3）平面上，盒1 段的3 個亞段儲層復合連片發育，但孔隙度、滲透率受沉積作用控制較明顯，表現出較強的非均質性，盒11、盒12亞段在研究區東部相對高孔隙度、高滲透率區發育，盒13亞段在研究區西部相對高孔隙度、高滲透率區更發育。

4）與盒11、盒12亞段相比，盒13亞段砂體規模更大，物性更好，高孔隙度、高滲透率區分布范圍更廣。

5）沉積相與成巖作用共同影響了儲層非均質性特征。縱向上不同沉積微相的差異導致儲層物性變化大；平面上，辮狀河道遷移擺動，心灘、辮流水道沉積微相儲集砂體物性差異較大，導致儲層非均質性增強。此外，儲層巖石成分的差異導致成巖作用后非均質性增強，強烈的壓實作用和膠結作用導致儲層物性變差。