苏X区块盒8段致密砂岩气藏水体分布控制因素

金文辉，周 文，2，张春阳，于 雷，范玲玲

(1.成都理工大学，四川 成都 610059;2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室 成都理工大学，四川 成都 610059;3.中油长庆油田分公司，陕西 西安 710018)

引 言

地下水作为油气成藏系统中的驱动力和载体，在油气生成、运移、聚集和散失的整个过程中自始至终起着不可替代的作用。前人从地震响应特征、圈闭保存条件、地下水化学成分、埋藏史以及采气曲线特征等方面，对气水分布、油(气)水的生成环境以及气藏的封闭情况做了大量研究［1］，有力地促进了石油、天然气的有效开发，在中国石油工作者中得到了认同，取得了一定的成效。但大部分仅仅针对气水界面分布明显的气藏，即具边水或底水的气藏。近年来随着低孔、低渗致密气藏勘探的逐步深入，众多学者开始在低孔、低渗致密气藏领域进行了研究［2－3］，其中水体分布的控制因素研究是该类气藏研究的基础和难点。

苏里格气田是目前发现的中国陆上最大的气田，是典型的低孔、低渗砂岩气藏，也是最为复杂的气田之一［4－7］。其主力气层——二叠系山西组山1段和石盒子组盒8段储层低孔、低渗特征明显，非均质性严重，地层水分布的控制因素复杂。近年来不少学者从储层、构造等方面针对苏里格上古界气藏的水体分布的控制因素做了研究［5－8］。但在认识上存在一定的分歧，给该区天然气的顺利、有效开发增加了难度。随着勘探的不断深入，苏里格气田的勘探范围在不断扩大。苏X区块是近年来开辟的新区，截至2010年，苏X区块完成钻井108口，其中试气山西组、盒8出水井50余口，平均日产水量为7.1 m3/d，主要集中在1～20 m3/d，且产水井位分散，给气田的合理、有效开发带来很大的困难。前人针对该区块地层水分布控制因素的研究很少涉及。因此，研究盒8段气藏水体分布的控制因素，对该区天然气开发具有重要的理论意义和现实意义。

1 区域地质概况

图1 研究区构造位置

研究区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗和陕西省榆林市榆阳区境内，苏里格气田的东北部，东侧为榆林气田，南邻乌审旗和靖边气田，勘探面积约11000 km2;区域构造隶属鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中北部(图1)，构造平缓，大体为一南西向缓倾的大单斜，坡降幅度为7～10 m/km，倾角不足1°。上古地层自下而上发育石炭系本溪组、二叠系太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组，其中本次研究的下石盒子组盒8段为该区上古生界的主力含气层段之一，盒8段至下而上可进一步分为盒8下2、盒 8下1、盒8上2及盒8上14 个小层。盒8沉积期盆地北部构造活动强烈，河道发育，横向迁移频繁，形成冲积扇—辫状河—缓坡型辫状河三角洲沉积体系。盒8段以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主，少量石英砂岩。储集砂岩以中—粗粒结构为主，主要粒径为 0.3～1.0 mm［10］。通过对研究区300多口井的数据统计，储层孔隙度为4.0% ～12.0%，平均为8.075%;渗透率为0.01×10－3～0.5 ×10－3μm2，平均为 0.439 ×10－3μm2，属典型的低孔、低渗致密砂岩储层。

2 水体分布特征

2.1 剖面特征

研究区南北向地层较为平稳，地层由西向东逐渐抬升。气水剖面图显示(图2、3)，该区有如下特征:① 盒8下2、盒8下1段的砂体较盒8上2、盒8上1段发育，且物性较好;水层主要分布于盒8下2、盒8下1段，干层则主要分布在盒8上2、盒8上1段;②横向上水层多被致密干层、隔夹层的分隔影响，无区域性的连片分布，多呈现出孤立的水体，在纵向上，水层多为单个的薄层。

图2 苏A－苏E井气水剖面

2.2 平面特征

通过对研究区三百多口单井的测井综合解释，盒8段共识别出近150个单水层，反映在平面上，盒8段4个小层中盒8下2段、盒8下1水体分布数量相对较多，主要分布在研究区中部以及东南部;盒8上2段、盒8上1水体分布数量相对较少，尤其盒8上1段水体最少，且水体分布区域相对分散。总体来说，研究区盒8段水体主要分布在中部和东南部且不存在大面积连片水体;主要为水体分布相对较小的“局部水体”且分布分散(图4)。

图3 苏F—统B井气水剖面

图4 苏X区块盒8段水体叠合图

3 水体分布控制因素

3.1 砂体分布对水体分布的影响

储层砂体作为气、水的运移通道和储集空间为水体的分布提供了基础。据研究区三百多口单井砂体厚度统计，盒8段砂体发育，最大厚度为24.44 m，平均厚度为10.77 m;通过对储集砂体的解剖分析，认为纵向多期河道叠置，河道变化快，有效储集砂体分布不连续，存在相对孤立河道型砂体;平面上砂体受物源影响，呈近南北向条带状分布。因此该区不存在大规模区域性的气、水运移;在相对孤立的河道，尽管物性较好，但由于没有天然气的通道进入，其中往往形成孤立的水体(图2苏B井盒8上1段水体)。

3.2 局部构造特征对水体的影响

研究区区域构造为一宽缓的区域性西倾大单斜，从历史演化来看，由沉积时期的西高东低，转为现今的东高西低、北高南低。由图4可看出盒8段顶面表现为多排近北东走向的沟—隆相间的构造特征，水体分布分散，基本不受区域构造的控制。在局部独立的气水系统中受局部构造的控制，水体往往在构造低部位聚集，如图2中苏A—苏B井盒8下2段，在同一个有效储集砂体中的水体，水在构造低部位，气在构造高部位。

3.3 储层非均质性对水体分布的影响

储层的非均质性是造成水体分布复杂的主要原因，由于辫状河道体系水流汇聚、迁移频繁，多期分流河道相互叠置，致使有效储集层岩性、分布复杂，进而造成储层的非均质性强。研究区盒8段优质储层多位于河道的心滩部位，多呈不连续、透镜状分布，且在三维空间上被低渗透的泥岩、致密砂岩所包围，因此在纵向上表现出非储层—储层—非储层的交替出现，尽管部分储层物性较好，但由于没有天然气进入的通道，其中往往富集水体，表现为四周受致密干层包围的孤立水体(如图3统A井盒8下2段水体)。因此研究区盒8储层纵向和横向上的非均质性，使得水体在储层中往往是孤立的，呈透镜状，横向上互不连通。

3.4 成藏过程对水体的影响

成藏过程决定了水体赋存形式。鄂尔多斯盆地上古生界层位稳定，没有明显的生气中心，属于“广覆式”生烃，生成的天然气沿压力梯度降低较快的方向向相邻储集层或疏导层运移。盒8段现今有效“储集体”中水体分布状况，取决于天然气成藏中烃源运移的通道存在与否、气排水过程(图5)。盒8气藏属于源外近源成藏和天然气形成之后以近垂直裂缝、断层及叠置的河道砂体为运移通道经过纵向和侧向运移至有利储层聚集成藏，如果是孤立的河道砂体又无断层或裂缝沟通，则天然气无法进入，即使物性再好也只含水，表现为富水河道或者孤立的透镜体水;有运移路径沟通且物性好的砂体，受气藏能量的影响，天然气进入储集层后如果无法将水排出，此时在该储集体内受砂体微构造的影响表现为上部为气下部为水，该水体以局部的边底水的形式存在。

图5 苏X区块盒8段砂体天然气运移路径及气水分布

4 结论

(1)苏X区块盒8段水体主要分布于盒8下1、盒8下2段，横向上水层多呈现出孤立的水体。在纵向上，水层多为单个的薄层;平面上，水体分布分散，不存在大面积连片水体，主要为水体分布相对较小的“局部水体”，在研究区中部和东南部相对较多;各个水体呈相对独立的“水岩”系统。

(2)影响研究区盒8段水分布的因素中:河道砂体的分布是水体分布的基础;区域构造对水体分布影响不大，受局部构造的控制，在局部独立的气水系统中水体往往在构造底部位聚集:储层的非均质性是水体分布复杂的主要原因，水体在储层中往往是孤立的，横向上互不连通;成藏过程是关键，决定了盒8段现今有效“储集体”中水体存在形式。

［1］冉宏.川东地区石炭系气藏气水分布特征及其成因探讨［J］.天然气工业，2001，21(1):52－56.

［2］黎菁，杨勇，王少飞，等.苏里格气田东区致密砂岩储层物性下限值的确定［J］.特种油气藏，2011，18(6):52－56.

［3］代金友，王蕾蕾，李建霆.苏里格西区气水分布特征及产水类型解析［J］.特种油气藏，2011，18(2):69－72.

［4］窦伟坦，刘新社，王涛.鄂尔多斯盆地苏里格气田地层水成因及气水分布规律［J］.石油学报，2010，31(5):767－773.

［5］张海涛，时卓，任战利，等.鄂尔多斯盆地苏里格气田盒8气藏含水特征及气水分布主控因素分析［J］.现代地质，2011，25(5):931 －937.

［6］李义军，樊爱萍，李浮萍，等.苏里格气田二叠系砂体储集性能及其控制因素［J］.特种油气藏，2012，16(6):12－14.

［7］朱亚东，王允诚，童孝华.苏里格气田盒8段气藏富水层的识别与成因［J］.天然气工业，2008，28(4):46－48.

［8］张新新，赵靖舟，马静辉，等.苏里格气区盒8段地层古今构造特征及其对气水分布的控制作用［J］.西安石油大学学报:自然科学版，2011，26(3):14－20.

［9］吴伟涛，陆祥，程豪杰，等.苏里格气田东区二叠系盒8、山1段储层特征及影响因素［J］.内蒙古石油化工，2008，35(23):113 －115.