苏里格气田西区上古生界低阻气层成因分析

1、 第 卷 第 期 年 月天然气地球科学 苏里格气田西区苏 区块储层微观特征及其对储层的影响作用郝 骞 ，张 吉 ，路 中 奇 ，万 单 夫 ，王 龙中国石油长庆油田公司苏里格气田研究中心 ，陕西 西安 ）摘要：根据鄂尔多斯盆地苏里格气田西区苏 区块盒 段山 段储集砂岩的岩石薄片 、铸体 薄 片、扫描电镜、射线衍射、高压压汞及核磁共振等测试分析数据，精细表征了盒 段山 段储层 微观特征。研究表明：砂岩类型以岩 屑石英砂岩、石英砂岩 为主，盒 段储 层孔隙类型以 粒间孔、岩 屑溶孔和晶间孔为主，盒下 亚段孔喉半径较大 ，喉 道发育程度较好，其有效孔隙 个 数和体积均高 于 其他储层。山 段孔隙类型

2、主要有岩屑溶孔 、晶间孔、凝灰质溶孔以 及长石溶孔，山 段孔喉半径较 小 。 盒 段 山 段喉道类 型主要有管束状喉道 、片 状 喉 道 和 点 状 喉 道 ，分 选 性 均 为 中 等 差 ，排 驱 压 力 相 差 不 大 。 通过高 压 压汞和核磁共振提供 的 喉 道 半 径 以 及 可 动 流 体 饱 和 度 的 精 细 表 征 结 果 ， 将 研 究 区 储 层 划 分 为 类 ，明确储层差异的原 因 是 受 到 碎 屑 成 分 、孔 隙 类 型 、结 构 及 非 均 质 性 的 共 同影响。关键词：苏里格气田西区；苏区块；盒 段山 段；储层微观特征 ；影响作 用 中图分类号：文献标志

3、码： 文 章编号：（）引用格式：， ， （）：郝骞，张吉，路中奇，等苏里格气田西区苏 区 块储层微观特征 及其对储层的 影 响 作用天 然 气地球 科 学，（）： 引 言苏 里 格气田西区苏 区 块 位 于 鄂 尔 多 斯 盆 地 伊陕斜坡西北部，区块勘探面积为，主 力 产气层段盒 段、山 段是一套以辫状 河三角洲相 曲流河三角洲相为主的陆 源碎 屑沉积。在整体 低孔、低渗、低丰度、储层非 均质性 极强和易形成大 型岩性气藏的 地质条件下寻找相对优质的储层， 明确储层微观特征、形成过程及储集性能等问题是 目前生产中亟需解决的关键问题。苏里格气田西区是当前重点开发的建 产 区块，前人虽对鄂 尔多

4、斯盆 地苏里格气田 产气目的层段 储层物性做过 大量研究，但 专 门针对苏区块上古 生界盒 段 山 段储层微观特征做 深入研究的相对收 稿 日 期 ：；修 回 日 期 ：基 金 项 目 ：国家科技重大专 项 （编 号 ：）资 助 较少 。笔者通过 物性分析、铸 体薄片、扫描电 镜等测 试技术研 究储层孔隙特征，用高压压汞技术分析孔 隙、喉道分布特征 ，用核磁共振技 术配合 射线衍射 分析储层渗 流特征及影响 因素。在此基 础上明确了 储层微观特征 ，这 对于 提高气藏认识、实现苏 里格气 田当前快速上产和今后长期稳产具有重要的意义 。 储层岩石学特征 碎屑成分及其特征据岩石薄片统计分析（表 ）

5、，稳定型的 石英是 最重要的造岩组分 。盒 段砂岩类型以岩 屑石英 砂 岩 、石 英 砂 岩 为 主 ，含 少 量 岩 屑 砂 岩 及 长 石 岩 屑 石 英砂岩。碎屑成分以石英 、岩屑为 主：石英占总碎屑 含 量 的 ；岩 屑 以 变 质 岩 岩 屑 和 火 成作 者 简 介 ：郝 骞 （），男 ，甘 肃 庆 阳 人 ，工 程 师 ，博 士 ，主要从 事苏 里 格 气田开发技 术工 作 ：郝骞 等 ：苏里格气田西区苏区块储层微观特征及其对储层的影响作用岩屑为主，占总碎屑含量的 ；长 石 含量仅为。山 段 砂岩类型以岩屑石英砂岩 、 石英砂岩为主 ，含少量 长石岩屑石 英砂岩和 岩屑 砂 岩。

6、碎屑成分 以石英、岩屑为主：石英占总碎屑含量 的 ；岩 屑 占 总 碎 屑 含 量 的 ，以 变 质 岩 屑岩和火成岩 岩屑为主；长石含量达到。 填隙物成分及其 特征盒 段山 段储层 填隙物类型主要有黏 土矿 物、硅质、浊沸 石、铁 方解石等（表 ）。盒上 亚段 填 隙物平均含 量为，普 遍 发育高岭 石、水 云 母、浊沸石；盒下 亚段填隙 物含量平均 为 ， 高岭 石 、水云 母 、硅质 、浊沸石在研究区广泛存在 ，绿 泥石、铁方解 石仅在少数井 区发育。山 段填隙物 含量平均为 ，高 岭石、水云母、硅质、铁方解 石在研究区广泛分布 ，绿 泥石仅 在少数井区发育 。 碎屑结构 特征盒 段 砂

7、 岩 粒 径 主 要 分 布 在 之 间 ，砂 岩 类 型 以 粗 粒 、粗 巨 粒 砂 岩 为 主 ，分 选 性 中 等好，磨圆度以次棱 状为主，少量圆状 和次棱次 圆状，胶结类型以次生 加大孔 隙式为主，少量孔隙 式胶结。山 段砂岩以粗粒、粗中 粒砂岩为主，粒 径分 布在 之 间，分 选性中等好，磨 圆 度以次棱状为主 ，少 量 次 圆 状 和 次 棱 次 圆 状 ，胶 结类型为孔隙式和次生加大 孔隙式胶 结。表 苏区 块盒 段 山 段碎屑 组分统 计区块层位石 英 类长 石类变质岩岩屑岩屑 类 火成岩岩屑沉积岩岩屑盒上苏 盒 下山表 苏 区块盒 段 山 段填隙 物组分统 计 储层 微 观

8、特征 常规实验研究微 观孔隙结构 孔隙 类 型由铸体薄片及扫描电镜 分析可知 （图）：研 究 区内盒 段发育的孔隙类型主要有粒间孔 、岩屑 溶 孔和晶间孔，岩屑溶孔 是发育的主要 孔隙类型，盒上 亚段、盒下 亚段中岩屑 溶孔分别占总 孔隙的 和；山 段发育 的孔隙类型与 盒上 亚 段、盒下 亚段相 差较大，主要有岩屑溶孔、晶间孔 以及凝灰质 溶 孔 ，分 别 占 总 孔 隙 的 、 和 。 对比 可 知：盒下 亚 段 孔 隙最 大，面 孔率 平 均 值 为 ；其 次为盒 亚段，面孔率平均 值为； 山 段最小，面孔率平 均值为。 孔隙特 征对研究区内块样 品的图 像孔隙测试数据 （表 ）统计可知

9、：盒下 亚段 储层孔隙半径较大 ，孔隙半径 平 均值为 ，均质系数平均值为，分 布较 为图 苏区 块储层 显微镜下 粒间孔特 征均匀且相对集中；盒上 亚段平均孔隙半径变化 较大， 在 之 间 ，孔 喉 分 选 差 ，均 质 系 数 为，均 质性一般；山 段储层 孔隙半径在 之间，平均值 为 ，孔隙较小，均 质系 喉 道 类 型喉道的大小和形态取决于 岩 石颗粒的大 小、形 状、接 触 关 系 及 胶 结 类 型 ，前人将喉道分为 种 类 型：缩 颈喉；点状喉道；片 状或弯片 状喉 道；管 束状喉道 。根据样品铸体薄片和扫描电镜 分析可知，苏区块储层喉道类型以点状 喉道、片状 喉道和管束状喉道为

10、主 （图 ）。 高压压汞实验研 究 微观孔 隙结构选取研究区口井 块 样品做高 压 压汞实 验，根据测试数 据绘制的毛细管压力曲 线形态（图 ），将储层分为类： 类 ：排 驱 压 力 最 低 ，平 均 为 。 孔 喉 歪度平均为，分选系数平均为 ，最 大进汞 饱和度平均为 ，进 汞孔喉半径主要 分布在 之间。这类孔喉 偏粗，分布集中，分选 中 等 差，储集和渗流能 力较好，对应 的 沉积微相多 分 布 于 心滩或分流河道中心部位。表 苏区块各小层图像 孔隙特 征 参数统 计井号层位底界深度孔隙总数面孔率平均孔隙半径 平均比表面 平均形状 因子平均孔喉比平均配位数均质系数分选系数盒上上盒盒下盒下

11、盒下盒下盒下盒下山山山山图 苏 区块储层 显微镜下 喉道类 型 类 ：排 驱 压 力 较 低 ，平 均 为 。 孔 喉 歪度平均为，分选系数平均为 ，最 大进汞 饱和度平均为，进汞孔喉半径 主要分布在 之 间。这类孔 喉较粗，分布较集 中， 分选中等，储集和渗流能力 好，对应的沉积微相集中有分布。类：排驱压力较高，平 均为。孔喉 歪度平均为，分选系数平均为 ，最 大进汞 饱和度平均为 ，进 汞孔喉半径主要 分布在 之 间 。 这 类 储 层 孔 喉 较 细 ，分 选 等差，对应的沉积微 相主要分 布在分流河道 边部。样品号井号深度层位水测孔隙度可动流体 饱和 度可 动 流 体 孔 隙度束缚水

12、饱 和度可动流 体饱和度分类盒上盒下盒下盒下山山试结果分 析统 计类：毛细管压力 曲线具窄的平台，靠向图 的右 上方。排驱压力最高，平均为。 孔喉歪度 平均为，分 选系数平均 为，最 大进汞饱和 度平均为，进 汞孔喉半径主 要分布在 之 间 。 这 类 储 层 孔 喉 细 ，分 选 中 等 ，对 应图 苏区 块盒 段 山 段储层岩样毛 细管压力 曲线分 类 表 核磁共振测 、 和，可 动流体饱和度 较 高，分别为 、 和 ； 号样 品 束缚水饱和度相对较高，为，可 动流体 饱和 度较低，为 ；号 、号样品 束缚水饱和度 相 对最 高 ，分别 为 和 ，可动流体饱和度 最低，分别为 和。对比可知

13、：号 样 品储层物性相 对最好，孔喉半径大，黏土矿物含 量 低，微 裂缝发育，孔隙连通性 好，流体在其中 容易 渗 流，导致可动流体饱和度高；号和 号样品物性较 好，前者次生孔隙发育，后者多见微裂缝，孔喉 半径 较大，孔隙结构相对有 利，黏 土矿物含量相对较低， 孔隙连通性较 好，使得 可动流体 饱和 度较高；号 和 号样品物性较差，孔隙类型以岩屑溶孔、长石溶 孔 为主，可见微裂缝，但孔喉较小 ，黏土矿物含量较高 ， 地层水在孔隙空间内基本以束缚水的形式 存在，导 致储层可动流体饱和度低； 号样品物性中等偏下， 孔隙类型主要 有岩屑溶孔、晶间孔和收缩孔 ，孔 喉半 核磁共振实验研 究 微观孔

14、隙结构 核磁共振测井是近年来 迅速发展起 来的 一种新 测井 方 法，其 独特之处在于它能够将可动流体 孔隙率与不可动流体孔 隙率分开，得到岩 心饱和水 状态的 核 磁共振 谱，进 而 得 到孔 隙 度、渗 透 率、 可动流体百分数及孔径分布 等丰富的油气层 物理信 息。笔 者选取块 岩心进行 核磁共振及 射线衍 射检测，得 到了岩心 饱 和水状态 下的核磁共振 谱及黏土类型、含量定量分析数据（表，表 ）。以 作 为 可 动 流 体 与 束 缚 流 体 的 弛 豫 时 间界 限值（经岩心离心实 验测定），小 于各 点的幅度和占 谱所有点幅度和的百分比表示束 缚流 体饱和度，大于该值的幅度和的百

15、分比表示可 动流体饱和度。分析表明（表）：号样品束缚水饱和度最低， 为 ，可 动 流 体 饱 和 度 最 高 ，为 ； 号 、 号 和 号 样 品 束 缚水饱和度相对较低 ，分 别 为径较大，微裂缝少见，伊利石、高岭石等黏 土矿物相 对含量 较高，多见毛 发状、卷曲片状的伊利石生长 在 孔壁上，使 粒间孔变为晶 间孔或黏土微孔 。纤维 状 伊利 石具有较大 比表面积，在这些微孔中的流体多 为束缚 流体，渗流中 不参与流动，导致储层可动流 体 饱和度 较小（图 ）。 储层物性 特征根据研究区 块样品的测试数据得 知（表）， 盒 段 山 段储层总孔隙度在 之间 ， 平均为 ，总 渗 透率在（） 之

16、间 ，平均为 。由小层物性统计数据可 知，盒下 亚段储层物 性最好，盒上 亚段次之，山 段最 差。盒下 亚储 层物性优于盒上 亚段，是 因为盒下 亚段 中发育微裂缝 ，微裂缝的发育可导致岩层渗透性极大 提高，渗透率最高可达 。对样 品物性 相关性进行分析 ，盒 段 山 段总孔隙度和总渗透率 相关性较好 ，孔隙度渗透率相关性系数达到 。表射线衍射分析结果黏土绝黏土类型及含量样品号井号深度层位对 含 量伊利石绿 泥 石高岭石伊蒙 间 层（）盒上盒下盒下盒下山山注 ： 为 粒 径在 以 下 的 黏土 矿物组合 特 征图 核磁共振 谱及其扫描镜下孔隙充填特 征（号样品）表 苏区 块小层 物性统 计区块

17、层位孔隙度渗透率（）样品数最大值最小值平均值最大值最小值平均值盒上苏 盒下山合计 对储层的影响作用 碎屑成分对储层的影 响研究区各沉 积 微相碎屑 成 分与物性对应关系表 明（表）：研 究 区心滩、边滩 石英含量 高，为 ， 孔隙度为，渗 透率为 ，物 性 最好 ；分 流 河 道 石 英 含 量 为 ，孔 隙 度 为 ，渗 透率为，物 性较好；天然 堤石英含量为，孔 隙度为 ，渗透率为 ，物性最差。对 比 可见，整 体上较好 的储层石英含量较 高，岩石类型以石英砂岩 、岩屑石 英砂 岩 为主；相对较差的 储层石英含量较低 ，岩屑含 量较高，砂岩类型以岩屑砂岩为主。 孔隙 类 型 对储层 的 影

18、 响苏 区块各沉积微 相的孔隙类型特征为 ：边 滩与心滩的岩屑溶孔最发育，粒间 孔及凝灰质溶孔相 对发育，边滩长石溶孔 不发育，心滩长石溶孔 含量也 较小，心滩面孔率最高 ，为 ；分流河道 粒间孔 发育较少，岩屑溶孔含量较低，晶间孔及长石 溶孔相 对 发育；天然堤凝灰质 溶孔和长 石溶孔不发育 ，粒 间 孔含量极低 ，岩屑溶孔最发育。由此可见，有利沉积 微 相中岩屑溶孔和粒间孔较为发育，面孔 率较高，有利 于天然气的聚集与渗流 。 孔隙结构对储层 的 影 响通过对 主要沉积微 相 的多 项参数 统 计可知（表 ），各类沉积微相的孔 隙结构差 异较大 ，反映 为孔喉 大小、孔喉分选和孔喉连通程度

19、 均不同。心滩与分 流河道物性相对较好，排驱压力低，孔 喉半径较大， 分选较差，最大进汞 饱和度较高，退汞效率较低；而 天然堤物性相对较差，排驱压力高，孔 喉半径较小， 郝骞 等：苏里格气田西区苏 区块储层微观特征及其对储层的影响作用 分选较好，最大进汞饱 和度较低，退汞效率较高 。气藏描述的核心内容 。非均质变化表现 在储层岩性 非均质性对储层 的影响和厚度 、泥岩夹层的数 量以及厚 、薄储层 内部物性的非均质性 制约储层的渗透性和开发效果，是 油 变化及所含流体的性质和空 间分布。表 苏 区 块沉积 微相碎屑 成分与物性 对应关系 统 计区块沉积微相石 英 类长石 类变质岩岩屑岩屑 类 火

20、 成 岩 岩 屑沉积岩岩屑孔 隙 度渗 透 率（）分流河道苏 天然堤心 滩 、边 滩表 苏区块沉积微相孔 隙结构 参数统 计沉积微相孔隙度渗 透 率排驱压力中值压力分选变异均值歪度最 大 孔 喉中值半径最大进汞退出效率（）系数系数系数系数半径饱 和 度心滩分流河道天然堤（）层内非均质性：是在 一个单砂层内部研究储 层垂向上变化，以层内渗透率非均 质程度为指标制 定苏区块储层非均质性分类标 准 （表）。通 过 计算各小层渗 透率的变异系数、突进系数、极差 系数 （表），认 为盒上 亚段、山 亚段非均质性 较强， 盒上 、盒下 、盒下、山、山 等亚段非均质性中等 。表 苏区 块储层 非均质性 分类

21、标 准互含气的整体研究 。用砂岩密度和分层 系数定量描 述层间非均质性 程度，砂岩密度为垂向上砂岩总厚 度 与地层总厚度之比 ，比 值 越 大 砂 体 越 发 育 ；分 层 系 数是层系内每百米砂 层的层数，分层系数 越大储层 非均质性越强。统计可见（表，表）：盒下 亚段 砂岩密 度最高，分层系数中等，代表叠置 状厚层砂岩表 苏区块砂岩密 度及 分层系数统 计类型变异系数突进系数级差弱非均质性中等非均质性较强非均质性表 苏区 块非均质性评价层位非均质性参数变异系数突进系数级差系数非均质性评价盒 上 盒较强盒 上 盒中等盒 下 盒中等盒 下 盒中等山较强山中等山中等平均中等（）层间非均质性：是指

22、 垂向上砂体交互出现的 规律性及泥岩 隔层的分布 情 况，是对一套 砂泥岩 间层位砂岩密度分层系数最大值最小值平均值最大值最小值平均值盒上盒上盒下盒下山山山表 苏 区块层间非均质性分 析砂 岩 分 层 密度 系 数表现特征典型小层叠置状厚 层 砂 岩夹薄层泥 岩 组 合 ，层高中等间 非 均质 性 中 等盒下较高高叠置状厚层砂岩夹薄层泥岩组合，层 盒上 、盒下、间非均质性中等 较 强山中等较高砂岩叠互状产出 ，层间非均质性较强盒上 、山砂岩呈孤立的单砂体出现 ，层间非均低低山质性较弱夹薄层 泥岩 组 合，盒下、盒上、山、盒上、山、山 等 亚段砂岩密度依次减小；盒下 分 层系数最大，较高 砂岩

23、密度与高分 层 系数组合 代表叠置状厚层砂岩夹 薄层泥 岩组 合，山、盒上 、盒上 、山、盒下 、山 等亚 段分层系数依次减 小。由此可见，山西组层间砂体 发育程度最低、非均质性最 弱，由盒下 亚段到盒上 亚 段砂体发育程度逐 渐减弱、层间非均质性依次增强 。 结 论（）苏区块盒 段山 段砂岩 类型以岩屑 石英砂岩、石英砂岩为主，储 层 孔隙类型以粒 间孔 、 岩屑溶孔和晶间孔 为主。高压压汞表明盒下 亚段孔 喉半径较大，喉道发育较好，其有效孔隙个数 、体积 均高于山 段和盒上 亚段。通过核 磁 共振提供的喉 道半径及可动流体饱和度 精细表征结果，将 研究区 储层划分为类：类 、类 储层主要分

24、布在分流 河 道主河道砂体 部位；类储层多分布在分流河道边 部砂体较薄的部位 ；类储 层以天然堤为主 。（）整体上较好的储层石英含量较高，边 滩、心 滩及 分流河道有 利 沉积微相 中岩屑溶孔和粒间孔较 为 发 育 ，面 孔 率 较 高 ，排 驱 压 力 低 ，孔 喉 半 径 大 ，最 大 进汞饱和度较高，有利于天然气 的聚集与渗 流。山 段各层间砂体发育程度最低，非 均质性最弱；盒下 亚段砂岩密度最高 ，分层系 数中等，代表叠置状厚层 砂岩夹薄层泥岩 组合；由盒下 亚段到盒上 亚段砂体 发育程度逐渐减弱，层间 非均质性依次增强 。参考 文献（）： ， ， ，（）：武 富 礼 ，赵 靖 舟 ，

25、闫 世 可 ，等 鄂 尔 多 斯盆地延长区上古生界储集层地质特征及天然气勘探前景 石油勘探与开发 ，（）： ， ， （）：闵琪，付 金华，席胜利，等鄂 尔多 斯盆地上古 生 界天然气运移聚集特征石 油 勘 探 与 开 发 ，（）： ， ，（）：张 满 郎 ，李 熙喆 ，谷 江 锐 ，等 鄂 尔 多 斯 盆 地 上 古 生 界 岩 性 圈 闭 类 型 探 讨天 然 气 地 球 科 学 ，（）： ， ， ，（）：卢 涛，李 文 厚 ，杨 勇 苏 里 格 气 田 盒 气 藏 的 砂 体 展 布 特 征 矿 物 岩 石 ， ，（）： ， ， ，（）：张 明 禄 ，达 世 攀 ，陈 调 胜 苏里格气田二叠系 盒 段 储 集 层的成 岩作 用 及 孔 隙 演 化 天 然气工 业 ，（）： ， ， ，（）：席 胜利，李 文厚，魏 新 善，等鄂尔 多 斯 盆地上古生界两 大气田不 同石英 砂岩储层特征 对比研 究 沉积学报 ，（）： ，