苏里格气田南部地区盒8段气藏储层特征及主控因素研究*

卢蜀秀 阎荣辉 袁晓明

(1.中国石油长庆油田公司气田开发处 2.中国石油长庆油田公司勘探部)

0 引言

长庆气田是西气东输的重要枢纽，承担着向北京及周边十五个城市的稳定供气任务，责任大、任务重。苏里格气田是我国近期发现的储量规模最大的气田，苏里格南部地区是苏里格气田向南的延伸，肩负着长庆气田的调峰和气化地方的重担。同时，苏里格南部地区也是苏里格气田主力储层向南的延伸区，发育着与苏里格气田类似的储集层。储集层是油气藏形成不可缺少的条件之一，历来都是油气勘探和开发工作中的重点。盒8段储集层为鄂尔多斯盆地上古生界天然气主产层之一，更是目前苏里格地区天然气的勘探开发目的层和主产层。苏里格南部地区是勘探程度相对较低的地区，砂体的横向展布以及储层物性严格控制着气藏的分布，寻找高渗透性砂岩储集层是苏里格南部地区岩性气藏勘探的关键。

1 研究区地质概况

苏里格南部地区位于苏里格气田南侧，行政区划处于陕西省榆林市定边县、靖边县和延安市吴起县、志丹县境内 ，勘探面积约10000km2。地表为沙漠、草地，地形相对平缓；属内陆性半干旱气候；交通条件较差，仅有乡村简易公路。区域构造主要属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西部中段，发育上古生界二叠系石盒子组盒8段大型河流-三角洲砂岩岩性圈闭气藏，盒8期古地形平缓、水动力条件强，三角洲前缘水下分流河道砂体发育，厚10m～20m；宽度10km～15km，向前延伸较远，构成苏里格南部的骨架砂体，与苏里格气田本部具有相同的沉积体系和沉积背景，储层物性参数与气田本部基本一致，具有巨大的勘探开发潜力。

2 储集层岩石学特征

石盒子早期(以盒8亚期为典型代表)由于鄂尔多斯盆地北部物源区快速隆升，陆源碎屑物质(尤其是砂质碎屑)供给极为充足，地表冲积水系亦较为发育，河流沉积作用普遍，有较多的砂质沉积物开始在盆地内广泛沉积。盒8期，北部物源区碎屑物质供给更充足，苏里格南部地区由于地表冲积水系与径流发育，形成以多条水浅流急的网状或交织状分流河道为特征的浅水辫状河控三角洲平原，主要为亚相沉积，南部为三角洲前缘亚相沉积。整体上，盒8上、下两段储集层自下而上粒度变细，是一套成分成熟度高、填隙物含量高、结构成熟度中等的砂岩。

2.1 成分成熟度高

盒8段储集层岩石类型以石英砂岩和岩屑质石英砂岩为主，其次为岩屑砂岩(图1)。通过537个镜下薄片鉴定，研究区盒8上、盒8下平均石英含量分别为80.86%、84.11%，以单晶石英为主，不同程度的见碎屑石英自身加大现象；长石平均含量分别为0.16%、0.04%，除在个别薄片中见到未完全发生次生溶解的长石外，均已次生溶解。溶模孔中只有自生石英半充填，个别全充填，也有没被高岭石半充填，甚至全充填。

2.2 填隙物含量高、结构以胶结物-杂基混合填隙为主

根据薄片鉴定结果统计，苏里格南部地区盒8上、盒8下填隙物组分及其含量相似，平均含量在15%左右，填隙物结构类型以胶结物-杂基混合填隙为主，主要由黏土矿物(水云母、高岭石、绿泥石等)、碳酸盐(方解石、白云石、铁方解石、铁白云石)、硅质及凝灰质组成。其中水云母含量最高，平均含量为5%～6%。其次为硅质和高岭石，平均含量分别为2%～3%、2.5%～3.5%。绿泥石、方解石、铁方解石、凝灰质等含量在1%左右。

图1 盒8上(A)、盒8下(B)砂岩类型三角图

2.3 富含塑性易变形岩屑

盒8段砂岩中岩屑成分较复杂，碎屑组分中，盒8段上、盒8下砂岩岩屑平均含量分别为18.96%、15.84%。其中以千枚岩、片岩、板岩、石英岩、燧石等变质岩岩屑为主，平均含量为10%左右。其次为花岗岩、隐晶岩以及流纹岩、英安岩等火成岩岩屑，含量在2.5%左右，沉积岩岩含量较少，普遍含有云母。岩石中刚性稳定岩屑组分含量明显低于塑性不稳定岩屑组分含量。以千枚岩为典型代表的低变质岩抗压实强度极低，易被压实，对储集层物性影响严重[1]。塑性岩屑的出现主要是盒8期，由于鄂尔多斯盆地北部造山运动增强，构造高差逐渐增大，从而表现为盒8期地势相对陡峭，沉积分异作用相对较差[2]，表现为近源陆相沉积的碎屑产物。

2.4 分选中-好、磨圆中-好、结构成熟度中等

苏里格南部地区盒8段上、盒8段下砂岩碎屑力度都在粗砂—中砂—细砂范围内，沉积物粒度粗、分选磨圆中等—好，多为次棱角状、次棱角—次圆状、次圆状。砂岩多呈颗粒支撑，颗粒间多为点—线接触，胶结类型主要为孔隙式，再生孔隙式以及薄膜孔隙式。该区储集层较好的结构成熟度是其优质的孔隙结构的基础，碎屑颗粒间的接触关系体现了原生孔隙的破坏程度。

3 孔隙类型及结构特征

3.1 储集空间类型

(1) 储集空间以孔隙为主，裂缝只占储集空间的极少部分

岩石薄片、铸体薄片及扫描电镜分析表明，盒8段砂岩储层的主要储集空间是孔隙，其类型包括：残余原生粒间孔，粒间溶孔、粒内溶孔、填隙物内溶孔等次生孔隙(图2)。岩心样品的孔隙度与渗透率相关性分析表明，其渗透率与孔隙度呈明显的正相关关系。说明渗透率的变化主要受孔隙发育程度的控制，是孔隙型储集层的重要特征。同时，仅局部偶见少量微裂缝和粒内破裂缝，它们占岩石孔隙体积的很少一部分。

(2)孔隙构成中，次生溶孔占主要地位

本区盒8段砂岩，由于埋藏深度大(地史期最大埋深在3500m～4000m以上)、埋藏历史长(250Ma～300Ma)，经历了复杂的成岩作用改造。由于强烈的压实—压溶作用和胶结作用改造，使大部分的原生孔隙丧失殆尽(尤其塑性岩屑组分含量较高的含泥岩屑砂岩)；而中晚成岩阶段，次生孔隙主要是渐进埋藏成岩环境过程中，有机质成岩作用产生大量有机水溶液后对铝硅酸盐碎屑、基质组分和碳酸盐组分的溶蚀而成，蒙脱石向伊蒙混层、伊利石等黏土矿物转化产生的酸性水也是形成次生孔隙营力[3]，使岩石的孔隙性得到一定程度的恢复。

图2盒8段储集层孔隙类型特征图

a：残余粒间孔，苏112井 3590.78 m 盒8上；b：粒间溶孔，莲3井 3774.62m 盒8上；c：粒内溶孔，莲6井 4128.28m 盒8下；d：高岭石晶间孔苏124井 3627.37m 盒8下。

铸体薄片的储层孔隙分析表明，盒8段的储集空间均以次生溶孔为主，原生孔隙在孔隙构成中居次要地位。在这里，原生孔隙主要指原生粒间孔(或残余粒间孔)和杂基内微孔；次生孔隙主要为次生溶孔、胶结物晶间孔、成岩收缩缝及构造微缝等。次生溶孔又可按其被溶组构类型进一步分为岩屑溶孔、长石(及角闪石等)单矿物颗粒溶孔、杂基溶孔及胶结物溶孔等[4]。

3.2 孔隙结构

储集层的孔隙结构特征是指储集层的孔隙和喉道的几何形态、大小、分布及相互连通的关系，主要由孔隙和喉道组成，喉道是连通两个孔隙的狭窄通道，对储层的渗流能力起着决定性的作用，喉道的大小和形态主要取决于岩石的颗粒接触关系、胶结类型、颗粒的形态及大小[5]。毛细管压力法是目前获得孔喉特征和孔喉分布的主要手段，它测定出的排驱压力(MPa)、中值压力(MPa)、最大孔喉半径(μm)、中值孔喉半径(μm)、分选系数等最能反映砂岩的孔喉结构。

研究区砂岩由于压实作用强烈，储层以弯片状喉道和管束状喉道为主，其次为片状喉道。统计结果(表1)显示，苏里格南部地区盒8上段砂岩储集层的主要孔隙结构类型为中孔喉-中排驱压力-高汞饱和度-高分选系数型，排驱压力一般为0.6MPa～1.2MPa，平均中值半径为0.27μm，分选系数为1.76，歪度为1.06。盒8下段砂岩储集层的主要孔隙结构类型为中孔喉-中排驱压力-高汞饱和度-高分选系数型，排驱压力一般为大于1MPa，平均中值半径0.17μm，分选系数2.06，歪度1.24。

表1 苏里格南部地区盒8上段、盒8下段砂岩毛管压力参数统计表

4 影响储层的控制因素分析

4.1 沉积条件对储集性能的影响

沉积环境是影响储层储集性能的地质基础，不同沉积微相中砂岩储集性能之间存在明显差异[6]，同时由沉积微相的变化形成分布于各个侧向或垂向加积砂层之间，厚度一般仅几厘米或几十厘米的泥岩和水动力条件的减弱形成韵律性的旋回层理，是导致层内非均质性的原因。统计数据证明苏里格南部地区盒8段辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体的孔隙度、渗透率大于水下分流间湾砂体。在单砂体内部，孔隙度与渗透率分布并不均匀，且表现形式多样：苏112井盒8下(3625.4m～3632.18m)辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体内部，孔隙度和渗透率都呈正韵律，跟砂体韵律基本一致；苏110井盒8上(3736.5m～3742.0m)辫状河三角洲前缘河口坝砂体内部，孔隙度和渗透率都呈反韵律，跟砂体韵律基本一致；莲7井盒8下(4012.9m～4020.8m)辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体内部，孔隙度和渗透率都呈正反复合韵律，跟砂体韵律基本一致。

4.2 成岩作用对储集物性的影响

(1) 压实作用对储层物性的影响

压实作用是指沉积物沉积后在其上覆水层或沉积层的重荷作用下，或在构造形变作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用，这种作用在沉积物埋藏的早期阶段比较明显。苏里格南部地区盒8上、盒8下段储层压实作用的主要表现为云母、岩屑颗粒的压实弯曲杂基化，长石、石英颗粒的受应力作用破裂，以及石英颗粒边缘的港湾状溶蚀现象，最终使岩石致密化，岩石孔隙度和渗透率也随深度发生变化。

(2) 胶结作用对储层物性的影响

胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出矿物质(胶结物)，将松散的沉积物固结起来的作用，是使岩石孔隙度、渗透率降低的主要原因之一。

苏里格南部地区盒8上、盒8下储层的胶结作用主要表现为硅质胶结、粘土胶结和碳酸盐胶结，是储层原生孔隙减少的主要原因之一。

(3)溶蚀作用对储层物性的影响

砂岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代产物，包括稳定的石英和硅质胶结物，在一定的成岩环境下都可以不同程度地发生溶解。

苏里格南部地区盒8上、盒8下储层的溶蚀作用主要表现为岩屑颗粒和碳酸盐矿物的溶解作用，这在一定程度上改善了储层的物性。

5 结论

(1)苏里格南部地区盒8储层砂体类型为石英砂岩、岩屑质石英砂岩及岩屑砂岩，粒度较粗，以粗砂岩为主，分选磨圆中等—好，多为次棱角状、次棱角—次圆状、次圆状。

(2)砂岩储集空间主要是孔隙，以次生溶孔为主，原生孔隙在孔隙构成中居次要地位。孔隙组合类型主要为粒间孔+填隙物内孔组合、粒内孔+填隙物内孔组合。储集层以弯片状喉道和管束状喉道为主，喉道半径中等，孔喉分选较好。

(3)研究区盒8段储层特征受到物源、沉积环境及成岩作用多种因素控制。不同类型的砂岩，其物性存在明显的差别，石英砂岩物性明显好于岩屑质石英砂岩和岩屑砂岩；沉积环境是影响储层储集性能的地质基础，辫状河三角洲前缘相砂体中，水下分流河道、河口坝储集物性较好，砂岩粒度的大小与储层物性存在明显的正相关性；压实作用、胶结作用和溶解作用是影响盒8段砂岩物性及孔隙发育程度的主要成岩作用类型，在成岩过程中，压实作用和碳酸盐矿物胶结作用对储集砂岩储层致密化影响较大，溶解作用和早期绿泥石环边有利于砂岩储集性能的改善。因此，对砂岩储集层特征及控制因素进行深入研究，为认识气藏的空间分布规律、寻找勘探开发的高渗富集区提供地质依据。

1 况军，唐勇，朱国华，等. 准格尔盆地侏罗系储集层的基本特征及其主控因素分析[J].石油勘探与开发，2002，29(1)：52-60.

2 席胜利，王怀厂，秦佰平. 鄂尔多斯盆地北部山西、下石盒子组物源分析[J].天然气工业，2002，22(2)：21-24.

3 张明禄，达世攀，陈调胜. 苏里格气田二叠系盒8段储集层的成岩作用及孔隙演化[J].天然气工业，2002，22(6)：13-16.

4 何自新，付金华，席胜利，等. 苏里格大气田成藏地质特征[J].石油学报，2003，24(2)：6-12.

5 方少仙，候方浩. 石油天然气地质储层沉积学[M].北京：中国石油大学出版社，2002 ：124-143.

6 兰朝利，何顺利，张君峰，等. 苏里格气田储层“甜点”控制因素探讨[J]，西安石油大学学报(自然科学版)，2007, 22(1)：45-48.