蘇里格氣田馬五4-5亞段氣藏富集區主控因素
——以蘇6、蘇36-11區塊為例

2021-12-23 02:15:28馬羽龍王麗瓊何潤華

天然氣勘探與開發 2021年4期

馬羽龍王超王麗瓊鄭凡何潤華胡兵

中國石油長慶油田公司第四采氣廠

0 引言

蘇6、蘇36-11區塊位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田中部，主力含氣層系是上古生界二疊系石盒子組8段及山西組1段，近年產能建設遵循“打下去”的原則，陸續發現下古生界奧陶系馬家溝組上組合馬五1-4以及中組合馬五5氣層，累計鉆遇147口井、其中84口井見含氣顯示、7口井試氣無阻流量百萬立方米以上，呈現出較好的勘探開發潛力。巖溶古地貌是沉積作用、構造作用、成巖作用、巖溶作用等各類地質作用的綜合結果，富集區受多重因素控制[1-2]。本文利用鉆試測錄、動態監測、氣井生產等資料，開展構造特征、沉積相特征、古地貌恢復、儲層評價等研究[3]，明確富集區控制因素，為蘇里格氣田下古生界儲層有利區優選及產建井位部署提供科學依據。

1 區域沉積背景

秦嶺古大洋板塊向華北板塊俯沖，早古生代寒武紀在鄂爾多斯盆地西部形成了中央古隆起。奧陶系馬家溝時期鄂爾多斯古陸解體成伊盟古陸、慶陽古陸，發育了華北海與秦祁海兩大海域，古隆起以東屬華北海域，發育陸表海碳酸鹽巖與局限海蒸發巖交替的旋回沉積[4]。根據沉積旋回和巖性特征，馬家溝組分為6個亞段，其中馬一、三、五段為相對海退期，屬局限海蒸發臺地環境，主要發育白云巖和膏鹽巖；馬二、四段為相對海侵期，屬陸表海陸棚環境，主要發育石灰巖。

馬五段內部存在振蕩性的海進－海退，其內部形成了膏鹽巖－碳酸鹽巖的互層狀沉積[5]。根據巖性組合特征，將馬五段劃分為10個亞段，馬五1-4亞段古巖溶風化殼為上組合，馬五5-10亞段白云巖為中組合，馬四段白云巖為下組合[6]。上組合馬五1-4亞段和中組合馬五5亞段是主力含氣層系，由于沉積環境的不同，兩者在儲層巖性、物性、展布規模、和氣井產能存在差別（圖1）。

圖1 研究區位置及風化殼巖溶古地貌分布圖

2 沉積相特征

沉積相決定沉積環境范圍內的巖石類型，研究區整體屬于潮坪相沉積，潮上帶含膏云坪是上組合風化殼儲層發育的基礎，而顆粒灘相有利于中組合白云巖儲層的發育[7]。馬五5亞段經歷盆地內一次較大的海侵期，為開闊潮坪沉積，沉積亞相以潮間帶為主，局部見潮上帶。受古隆起東側的水動力作用，在靖西臺坪環帶發育藻屑顆粒灘相沉積透鏡體，至馬五4期古隆起東側間歇性暴露，發生白云石化，形成晶間孔型粉細晶結構白云巖儲層[8]。顆粒灘相沉積是形成馬五5亞段晶間孔型儲層的基礎。馬五5亞段發育生物碎屑，局部見鳥眼構造及藻團塊[9]。馬五1-4亞段以潮上帶沉積為主，為蒸發潮坪環境，廣泛發育含膏云坪相帶沉積，易溶膏鹽礦物含量高，為風化殼溶孔型儲層的發育奠定了物質基礎，球狀硬石膏結核、石膏晶體、干裂、鳥眼構造發育[10]（圖2）。

圖2 研究區馬五4-5亞段沉積微相模式圖

沉積微相研究表明，馬五2亞段以灰云坪和泥云坪為主；馬五3亞段以泥云坪為主，東北部發育小范圍泥灰坪沉積；馬五4亞段中部發育灰云坪，西部、中東部以泥云坪為主，東南部以泥灰坪為主；馬五5亞段西側發育灰云坪、云坪沉積，東部以灰坪、云灰坪為主（圖3）。

圖3 馬五4-5亞段顯微照片

3 成巖作用分析

3.1 巖溶作用

研究區位于巖溶高地與巖溶斜坡過渡帶，東南部主要位于巖溶斜坡帶，西北部主要位于巖溶高地地貌單元，向西北方向風化淋濾程度逐漸變深，溶蝕作用增強[11]。馬五1-4儲層受風化溶蝕作用明顯，廣泛發育溶孔，伴溶縫，形成風化殼溶孔型儲層。馬五1-4儲層儲集空間以溶孔、晶間溶孔為主，其次為膏模孔和晶間孔，溶縫、微裂縫較為發育，對溝通溶孔、提高儲層滲流能力具有重要意義[12]。馬五5儲層不受溶蝕作用主控，以晶間孔為主要儲集空間，微裂縫次之，局部發育晶間溶孔[13]（圖4）。

圖4 研究區馬五4亞段顯微照片

3.2 巖石類型

馬五1-3近強風化溶蝕帶中心，地層保留完整，白云石化程度亦高；馬五41層受風化溶蝕作用白云石化程度相對較高，白云巖發育普遍，高白云石化程度帶明顯較馬五1-3亞段向西北偏移[14]；而馬五5亞段受沉積作用控制較強，白云石化程度局限。儲層巖石成分主要為白云石和方解石，含少量硅質、伊利石等礦物（表1）。白云質含量平面分布呈西部高、東部低的特點；石灰質含量平面分布與白云質呈相反趨勢（圖5）。

圖5 研究區馬五4-5亞段白云質含量平面分布圖

表1 研究區馬五4-5亞段碳酸鹽巖礦物成分統計表

4 儲層特征

4.1 儲層物性特征

統計測井解釋儲層物性數據，馬五1-4儲層孔隙度主要分布在4%～10%、平均8%，滲透率分布呈雙峰特征，分布在0.2～0.6 mD及1～2 mD，分別對應溶孔和溶縫，含氣飽和度分布在50%～80%、平均60%；馬五5儲層孔隙度主要分布在4%～8%、平均6%，滲透率分布同樣呈雙峰特征，含氣飽和度分布在50%～70%、平均55%。馬五1-4儲層物性整體好于馬五5儲層。

4.2 地層展布特征

研究區北部東西向骨架剖面反映出向西地層剝蝕較為嚴重，東部南北向骨架剖面反映出地層整體保存相對完好，僅局部存在較強剝蝕。整體上東部、南部地層保留相對較好，中北部、西部地層剝蝕嚴重。

巖溶地貌研究表明，馬五1-3亞段剝蝕嚴重，僅中南部發育Ⅰ類儲層；馬五41a小層整體以Ⅰ類儲層為主，Ⅱ類儲層分布在研究區東北部，馬五41b層以Ⅱ類儲層為主，馬五42層Ⅰ+Ⅱ類儲層主要發育在中部，馬五43層Ⅲ類儲層發育面積大；馬五5亞段Ⅰ+Ⅱ類儲層主要分布在中部，呈南北向條帶狀展布（圖 6）。

圖6 研究區馬五4-5亞段骨架剖面圖

4.3 有效儲層分布

利用錄井、測井資料綜合評價，馬五4亞段各小層均有發育，單個有效儲層厚度較薄，縱向多個疊置發育、厚度較大，其中馬五41層氣層更為發育，橫向連通性較好，馬五42、馬五43層差氣層相對發育。馬五5亞段有效儲層主要發育在上部，中下部發育水層、含氣水層，氣層、差氣層疊置發育，井間氣層相對連續（圖7）。

圖7 研究區馬五4-5亞段有效儲層分布圖

5 富集區主控因素分析

5.1 有利巖性組合

研究區馬五1-4儲層形成于蒸發潮坪環境，以準同生白云石化和回流滲透白云石化作用為主，白云石化作用較為充分；馬五5儲層形成于水下潮間帶環境，以埋藏白云石化作用為主，白云石化作用不夠充分。開發實踐表明，儲層白云質含量低于70%時無產能，高產氣井完全分布在較厚白云巖區域（圖8）。研究區儲層云質含量70%以上、厚度5 m以上，足夠規模的白云巖、灰質白云巖儲層是富集區形成的先決條件。

5.2 構造相對高部位

A井和B井同為研究區東北部馬五4亞段氣藏，A井處于構造高部位、B井處于構造低部位，氣層海拔相差13.4 m（圖9）。B井儲層物性尤其滲透率好于B井，試氣無阻流量111.4 104m3/d遠高于A井27.7 104m3/d（表2），但由于B井氣層海拔低，試氣階段產水5 m3/d，2018年投產后外圍水體侵入，生產效果較差，目前累產氣量僅570 104m3，遠小于A井2 580 104m3。兩口井生產效果表明，在同一氣藏范圍內，氣水分布符合上氣下水的規律，應在構造高部位布井。