十里加汗地区上古生界储层 “四性”关系研究

刘泽，章成广

唐军，范姗姗 （油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学），湖北 武汉430100）

十里加汗地区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市的杭锦旗、伊金霍洛旗和东胜区境内。在大地构造位置上处于鄂尔多斯盆地伊盟北部隆起，该区上古生界地层自上而下有二叠系石千峰组 （P3sq）、上石盒子组 （P3sh）、下石盒子组 （P2sh）、山西组 （P1sx），缺失石炭系太原组 （C2t）。P1sx为一套三角洲平原和沼泽环境的沉积。P3sh主要为一套冲积平原沉积，是该地区主要含气层段。上古生界烃源岩主要是暗色泥岩、炭质泥岩及煤，储集相带为陆相冲积平原的河道沉积，其沉积物以中～厚层块状含砾中～粗砂岩，粗、中砂岩为主，局部夹薄透镜体状砾石层，构成良好的天然气储集层［1］。

目前中高孔渗储层勘探开发已到中后期，各大油田把目光投向了低孔低渗、页岩气等非常规油气勘探与开发。十里加汗地区储层属于低孔、低渗、低产气藏，对现有的低孔低渗砂岩进行孔隙结构测井定量解释及储层参数计算，目前还是难题。在低孔低渗储集层测井解释中，各个地区的测井评价方法特点不同且无规律性，对于一个地区适用的测井解释评价方法不能适用于另一个地区。因此，有必要分析十里加汗地区P2sh、P1sx的孔隙度、渗透率及含油气饱和度，利用含气性描述资料和测试资料、试采数据，建立储层测井识别油气的解释标准及解释图版，为该地区储层气水层识别提供依据。

1 储层岩性、物性特征

1．1 岩性特征

1）下石盒子组3段 （P2sh3）为冲积平原河道及边滩沉积。铸体薄片鉴定表明，P2sh3储集岩岩性以粗粒岩屑砂岩和中粒岩屑砂岩为主，砂砾岩也有发育，总体上，石英质量分数高，岩屑质量分数低。岩石碎屑物总量占88%～94%，砂岩碎屑成份中以石英质量分数为主 （一般在56%～64%），偶见少量的多晶石英和集晶石英。岩屑质量分数一般在35%左右，主要由千枚岩、泥板岩、变粉砂岩屑为主，变石英岩、变砂岩、中基性火山岩、硅质岩屑少量组成。自生矿物主要成分自生绿泥石、自生高岭石、方解石、自生石英，水云母等，质量分数一般在10%。砂岩颗粒分选中等，磨圆度以次棱角状为主，碎屑间颗粒支撑，点线接触，胶结类型以孔隙式为主。

2）下石盒子组2段 （P2sh2）为冲积平原河道微相沉积，砂体十分发育。该组地层为中褐、灰色泥岩、粉砂质泥岩与浅灰、浅灰绿色中、细砂岩呈略等厚互层。

3）下石盒子组1段 （P2sh1）同样为冲积平原河道滩沉积，砂体也十分发育。P2sh1储集岩岩性以砾岩、砂砾岩、含砾粗粒岩屑砂岩和粗粒岩屑砂岩为主，石英质量分数偏低，岩屑质量分数偏高。岩石碎屑物总量占83%～88%，偶见长石碎屑；砂岩碎屑成分中以石英质量分数为主 （一般在56%～75%），偶见少量的多晶石英和集晶石英。岩屑质量分数一般在18%～35%，主要由千枚岩、泥板岩、变微砂岩碎屑为主，少量变石英岩、硅质岩云母、火山岩等组成岩屑。自生矿物主要成分为自生绿泥石、高岭石、方解石、自生石英、伊利石，水云母等，质量分数一般在10%～15%。砂岩颗粒分选中等～好，磨圆度以次棱角状为主，碎屑间颗粒支撑，点线接触，胶结类型以孔隙式为主。

4）P1sx为扇冲积平原河道微相沉积。储层3层，储层最大厚度5．5m，岩性以岩屑砂岩为主，平均孔隙度12．2%，平均渗透率1．17mD，是该区最好的储集岩。薄片鉴定表明，锦21井山西组1段（P1sx1）储集岩岩性以含砾粗～中粒岩屑砂岩为主，其次为细－中粒岩屑砂岩。岩石碎屑物总量占83%～88%，偶见长石碎屑，砂岩碎屑成份中以石英质量分数为主，一般在56%～75%，偶见少量的多晶石英和集晶石英。岩屑质量分数一般在18%～35%，主要由千枚岩、泥板岩、变微砂岩碎屑为主，少量变石英岩、硅质岩云母、火山岩等组成岩屑。自生矿物主要成份为自生绿泥石、高岭石、方解石、自生石英、伊利石，水云母等，质量分数一般在10%～15%。上古生界储层砂岩以粗砂岩为主，含砾粗砂岩、砂砾岩次之。颗粒分选中等～好，颗粒磨圆度以次棱角为主。碎屑颗粒主要为点线接触，胶结类型以孔隙式为主，胶结物成分主要为硅质胶结物，以颗粒支撑为主。

1．2 物性特征

1．2．1 孔渗特征

1）P2sh3统计35块样品。孔隙度平均值8．77%，孔隙度主要分布在4%～8%，占样品总数的57．1%；渗透率平均0．93mD，主要分布在0．4～1mD之间；密度分布2．3～2．6g／cm3，其密度值主要位于2．5～2．6g／cm3。

2）P2sh2统计62块样品。孔隙度平均值为8．04%；渗透率平均0．89mD，大于0．6mD的有19块，占29%；密度主要集中在2．4～2．6g／cm3，占总数的82．8%。

3）P2sh1统计404块样品。孔隙度平均值为10．86%，大于8%样品共计245块，占60．6%；渗透率平均1．37mD，大于0．6mD占35．1%；密度主要集中在2．4～2．6g／cm3。

4）P1sx统计326块样品。孔隙度平均值为8．32%；渗透率平均1．78mD，大于0．6mD的有183块，占50．1%；密度主要集中在2．3～2．6g／cm3，占总数的83%。

1．2．2 孔隙结构特征

十里加汗地区碎屑岩储层低孔低渗储层地质成因很多，十里加汗地区上古生界储层低孔低渗的原因主要包括沉积相以及成岩作用。沉积相是控制储集性质最重要的地质因素［2］。杭锦旗地区储层沉积相是以近物源的辫状河、冲积扇沉积为主的近物源沉积，由于搬运距离短，颗粒磨圆及分选性较差，沉积物成分成熟度和结构成熟度较差，造成砂砾岩储层物性差。压实作用、胶结作用使原生孔隙大量减少，渗透率降低。十里加汗地区上古生界储层埋藏深度较深，压实强度中等到强。砂砾岩体由于分选差，塑性杂质质量分数较高，压实作用表现强 （图1），造成孔隙度、渗透率损失大。

图1 压实作用对岩石组分的影响

工区上古生界储层同时还经历了漫长而复杂的成岩后生作用改造，储集岩中的原生孔隙大部分遭受破坏，仅残存残余粒间孔、自生溶孔以及高岭石晶间孔，这也是造成上古生界砂岩储层低孔、低渗的主要因素。胶结物充填在孔隙之间，也大大降低了孔隙的连通性，使得储层渗透性变差。结合岩石铸体薄片观察，工区内孔隙中普遍被高岭石充填 （图2（a）），伊利石、绿泥石少量发育 （图2（b）、图3）。胶结物类型有硅质、方解石 （图4）。

图2 黏土矿物对孔隙的影响

图3 锦9井高岭石、伊利石充填粒间孔扫描电镜图

图4 锦9井粒间充填的方解石胶结物

总体上看，十里加汗地区P2sh1和P1sx的物性要好于P2sh2、P2sh3。从岩性数据看十里加汗地区上古生界属于低孔低渗储层，储层普遍结构致密，孔隙结构复杂。

2 岩性、物性、含气性和电性关系

2．1 岩性与物性关系

岩石的物性和岩石的成分、成熟度、孔隙结构类型等有密切的联系。不同岩性的物性差异较大，图5为十里加汗地区孔隙度、渗透率和岩性的关系，由图5可以看出，在十里加汗地区岩性主要是以岩屑砂岩和石英砂岩为主，含有少量的砾岩。从总的来看，十里加汗地区石英砂岩的孔隙度和渗透率比岩屑砂岩要好，砾岩的含量少，但其渗透率较好，随着岩石颗粒粒径增大，分选越好其物性也越好。

2．2 含气性与电性关系

电性特征是储层岩性、物性和含气性的综合反映［3］。十里加汗地区的主力产气层P2sh1和P1sx主要岩石类型为岩屑砂岩，在测井曲线上自然伽马呈现出箱形或钟形的低值；自然电位出现负异常；电阻率分布在17～94Ω·m，特征峰值30Ω·m。一般气层电阻率大于49Ω·m，水层电阻率小于28Ω·m。气水同层电阻率介于气层和水层之间。

2．3 物性与含气性关系

根据杭锦旗十里加汗地区的测试层位的试气结论，结合对应层位的物性资料得出：气层的孔隙度和渗透率最好，其次是水层，气水同层和含气水层的物性差别不明显，干层的孔渗最差。

图5 十里加汗地区岩性和物性关系图

2．4 物性、含气性与电性关系

根据测试、取心和测井资料的分析和处理得出，随着储层孔隙度的增大，储层的含气性变好，一般有效储层的孔隙度下限值为6%，气层和水层的电阻率曲线差别比较显著，气层电阻率一般大于49Ω·m；储层的渗透率一般大于0．3mD；渗透率越大，含气储层的流动性越好；随着储层物性的变好，其含气性也增加。

3 储层解释标准和图版

十里加汗地区上古生界储层岩屑砂岩、石英砂岩、砾岩在纵向上岩性、物性非均质性比较严重，表现出的气水变化也较复杂，给测井气水识别，特别是含气水层、气水同层的识别带来很大的困难。笔者主要根据以前的研究结果以及测试、岩性分析和测井资料来确定测井解释标准和解释图版。

3．1 物性、电性的下限值

对测试资料和测井资料进行分析，发现测试资料在电阻率与孔隙度交会图、渗透率与孔隙度交会图上能很好地识别气水层。

图6是测试资料在电阻率与孔隙度交会图上的分布，从图6中可以看出，气层、水层、干层能够很好地区分开来：一般气层电阻率要大于49Ω·m，孔隙度大于6%，水层电阻率小于28Ω·m，孔隙度大于10%；干层的电阻率一般要大于40Ω·m，孔隙度小于6%；含气水层、气水同层电阻率在28～49Ω·m之间。

测试资料在渗透率与孔隙度交会图上的分布 （图7），可以看出，干层与其他储层能够很好地区分开，但气层、含水气层、气水同层和水层的区分相对困难。干层孔隙度小于6%，渗透率小于0．3mD；气层的渗透率分布范围较广，水层的孔隙度、渗透率比较集中。一般气层孔隙度大于6%，渗透率大于0．3mD。

图6 测试资料在电阻率与孔隙度交会图上的分布

图7 测试资料在渗透率与孔隙度交会图上的分布

3．2 油气层测井解释标准和解释图版的确定

根据试验确定的岩电参数，利用阿尔奇公式和测试资料、测井解释资料可以确定测井油气层评价图版［4］。

图8为杭锦旗十里加汗地区上古生界的测井解释图版。气层、水层、干层基本上能够区分开：干层电阻率大于45Ω·m，孔隙度小于5．3%；当孔隙度大于10% 时，气层电阻率一般要大于49Ω·m；含气水层和气水同层的电阻率区别不明显。综合上述分析的结果，该区油气层测井解释的标准如表1所示。

表1 十里加汗地区上古生界测井解释标准

图8 十里加汗地区测井解释图版

4 结论

1）十里加汗地区P2sh1和P1sx砂岩储层物性相对较好于P2sh2和P2sh3。储层岩性主要为岩屑砂岩和石英砂岩。该地区的孔隙度和渗透率很小，属于低孔低渗低产气层。岩屑砂岩的孔渗值分布较广，石英砂岩孔渗相对较好。储层的物性受岩屑、胶结物质量分数影响较大。

2）该地区储层的气水层识别在测井响应上有较好的对应关系，气层对应的孔渗较好，电阻率也处于相对的高值。但气水同层和含气水层在测井响应上的区别不是很明显。

3）十里加汗地区的辫状河流相沉积体系控制着岩性，岩性的颗粒大小，分选的好坏，以及胶结物的多少又控制着储层的孔隙度和渗透率，而物性的好坏又影响了含油气性。电性则是岩性、物性、含油气性的综合反映。储层的岩性、物性、含气性及电性是相互联系但又相互制约的，通过对杭锦旗十里加汗地区的四性关系的研究，确定了该区有效储层的下限值和储层气水层解释标准，为该区参数模型建立和油气层识别提供了依据。

［1］王明健，何登发 ．鄂尔多斯盆地伊盟隆起上古生界天然气成藏条件 ［J］．石油勘探与开发，2011，38（1）：30～39．

［2］裘亦楠，薛叔浩 ．油气储层评价技术 ［M］．北京：石油工业出版社，1997．

［3］刘延梅 ．中深层天然气储层 “四性”关系研究及解释标准建立 ［D］．东营：中国石油大学，2007．

［4］王全，章成广 ．塔中4油田CⅢ油组含砾砂岩段储层四性关系研究 ［J］．石油天然气学报 （江汉石油学院学报），2009，31（5）：86～89．