大牛地气田下石盒子组岩相-测井相与砂体储集关系及其平面分布的油气意义

常兴浩, 田景春, 李 良, 张 翔, 李 蓉, 古 娜, 杨忠亮

(1.中国石化 华北石油工程有限公司,郑州 450006; 2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059; 3.中国石化 华北分公司，郑州 450006)

大牛地气田下石盒子组岩相-测井相与砂体储集关系及其平面分布的油气意义

常兴浩1, 田景春2, 李 良3, 张 翔2, 李 蓉2, 古 娜2, 杨忠亮2

(1.中国石化 华北石油工程有限公司,郑州 450006; 2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059; 3.中国石化 华北分公司，郑州 450006)

以鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界下石盒子组为研究对象，利用钻井岩心、测井、物性和产能等资料，研究不同岩相-测井相与储集砂体物性及产能的关系，结果表明：(含砾)粗粒砂岩相(箱形)储集砂体物性最好，产能最高；其次为粗粒砂岩相-中粒砂岩相(伽马测井曲线为钟形或齿状箱形)储集砂体物性较好，产能中等；细粒砂岩相(漏斗形)储集砂体物性差，产能低。在对研究区内700余口单井优势岩相-测井相统计分析的基础上，以沉积微相和砂体平面分布特征为基础，以盒3-1小层为例编制岩相-测井相平面分布图，精细刻画盒3-1小层优势岩相-测井相的平面分布特征；结合岩相-测井相与储集砂体物性和产能的相关性，得到了盒3-1小层储集砂体在平面上不同位置物性、含气性的差异，为岩性圈闭的评价提供预测依据。

大牛地气田；下石盒子组；岩相-测井相；物性；产能

位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部东段(图1)的大牛地气田，面积约2 000 km2。该气田自20世纪70年代末开始勘探，于1999年大探1井在上古生界钻获工业气流后，正式揭开了上古生界天然气勘探、开发的序幕[1,2]。针对该气田1998年提出大型岩性圈闭地质概念以来，至今统一认为大牛地气田是一个大型致密低渗透的大型砂岩岩性气藏[3-6]。

图1 大牛地气田区域位置图

大牛地气田主要含气层位为上古生界下石盒子组，主要为一套陆源碎屑岩沉积，包括块状含砾粗-中砂岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩和少量碳质泥岩。依据中国石化华北分公司地层划分方案，区内下石盒子组自下而上可进一步划分为3段，依次为盒1段、盒2段和盒3段。根据旋回性和岩性组合，盒1段可进一步划分为4个小层，盒2段划分为2个小层，盒3段划分为3个小层。

随着大牛地气田勘探、开发的不断深入，不同学者采用不同的研究方法，从不同角度对岩性气藏进行了预测和评价研究[7-12]。如张俊成等(2010)将沉积微相与产能建立相关性，预测有利储层的分布[7]。刘伟新等(2008)对储层砂岩成岩作用、孔渗结构、微裂缝及其与产能相关性进行研究，进而分析储层发育的主控因素[8]。罗东明(2009)提出岸线控制气源、储层及其对气藏的控制作用[9]。陈召佑等(2009)和郭振华(2007)利用储层测井参数精细解释，对气层产能进行了定性和定量评价[10,11]。本文在对上述成果认识的基础上，以岩心、测井、录井、储层物性和测试成果为基础，结合已有的大牛地气田下石盒子组发育岩相-测井相类型划分成果，深入分析岩相-测井相与物性及产能的相关性；通过对研究区内700余口单井优势岩相-测井相统计分析基础上，以沉积微相和砂体平面分布特征为基础，以盒3-1小层为例编制岩相-测井相平面分布图，精细刻画不同小层优势岩相-测井相的平面分布特征，结合上述岩相-测井相与储集砂体物性和产能相关性研究成果，来反映该小层储集砂体在平面上不同位置物性、含气性的差异。这为岩性圈闭的评价提供了预测依据，为该气田进一步开发井的部署提供最直接的地质依据。

1 岩相-测井相与储集砂体物性的相关性分析

通过对研究区大量取心井岩心观察，在大牛地气田下石盒子组中识别出的岩相类型主要包括：块状层理砾岩相、块状层理含砾粗砂岩相、槽状交错层理砂岩相、板状交错层理砂岩相、板状交错层理砂岩相、块状层理砂岩相、平行层理砂岩相等7种岩相类型。

在岩相类型划分的基础上，根据不同岩相与之对应的自然伽马曲线形态特征，可将研究区具有一定储集性能的储集砂体划分为5类不同的岩相-测井相类型(表1)：①(含砾)粗粒砂岩相——(伽马测井曲线)箱形储集砂体；②(含砾)粗粒砂岩相——钟形储集砂体；③中-细粒砂岩相——锯齿状箱形储集砂体；④中-细粒砂岩相——钟形储集砂体；⑤细粒砂岩相——漏斗形储集砂体。

表1 大牛地气田下石盒子组岩相-测井类型及其对应的沉积微相类型特征

在上述岩相-测井相类型划分的基础上，通过对大牛地气田盒3段小层岩相-测井相与之对应的砂体物性进行统计分析，来阐明岩相-测井相与储集砂体物性的相关性(表2、图2、图3)，结果表明：(1)(含砾)粗粒砂岩相——箱形储集砂体，平均孔隙度为8.7%，渗透率为0.58×10-3μm2。(2)中-细粒砂岩相——齿状箱形储集砂体，平均孔隙度为8.0%，渗透率为0.42×10-3μm2。(3)中-细粒砂岩相——钟形储集砂体，平均孔隙度为7.5%，渗透率为0.41×10-3μm2。(4)细粒砂岩相——漏斗形储集砂体，平均孔隙度为6.2%，渗透率为0.35×10-3μm2。

由上可以看出，伽马曲线为箱形的(含砾)粗粒砂岩相储层物性最好，齿状箱形中-细粒砂岩相和钟形中-细粒砂岩相次之，漏斗形砂岩相最差。

导致上述不同岩相-测井相储集砂体物性参数不同的原因与成因有关。

a.(含砾)粗粒砂岩相——箱形储集砂体是多期主河道叠置沉积，组成砂体的碎屑颗粒粗、厚度大，因此，其储集性好。如DK13井盒2段箱形含砾粗砂岩相，为辫状河心滩沉积，水动力条件强，沉积物粒度粗，泥质含量小，储层物性好(图3)。

b.中-细粒砂岩相——齿状箱形储集砂体为河道侧翼沉积，组成砂体的碎屑颗粒细、厚度小，因此，其储集性较差。

表2 大牛地盒3段(含)气储集砂体测井相与测井参数及物性关系统计表[13]

图2 大开13井盒2段含砾粗砂岩相(箱形-齿化箱形)储集砂体与产能关系

图3 大开3井盒3段粗砂岩-细砂岩相(钟形)储集砂体与产能关系

图4 大牛地气田盒3-1小层岩相-测井相平面分布及对比图

c.中-细粒砂岩相——钟形储集砂体为曲流河边滩的沉积，从下向上物性由好逐渐变差。如DK3井盒3段河道底部的河床滞留沉积为光滑箱形，其孔隙度和渗透率均最高；往上随着水动力条件减弱，过渡为钟形。代表了河道侧向迁移边滩的沉积特征，水动力条件减弱，其孔隙度和渗透率均低于光滑箱形滞留沉积(图4)。

d.细粒砂岩相——漏斗形储集砂体，为决口扇沉积，组成砂体的碎屑颗粒细、砂体厚度薄，其储集性最差。

2 岩相-测井相与产能的相关性分析

在上述岩相-测井相类型与储集砂体物性关系研究的基础上，通过对大牛地气田盒2段和盒3段砂岩岩相-测井相与气层的无阻流量相关性分析(表3)，建立岩相-测井相与储集砂体产能的相关性，结果表明：(1)(含砾)粗粒砂岩相——箱形储集砂体产能最高，平均为11.7×104m3/d；(2)中-细粒砂岩相——齿状箱形储集砂体产能较高，平均为5.82×104m3/d；(3)中-细粒砂岩相——钟形储集砂体产能中等，平均为2.13×104m3/d；(4)细粒砂岩相——漏斗形储集砂体产能最低，平均为1.99×104m3/d。

表3 大牛地气田盒3、盒2段产能(无阻流量)与不同岩相-测井相储集砂体关系[13]

通过单井岩相-测井相划分与其对应的产能测试分析，表明高产储集砂体的分布与岩相-测井相类型有着密切的关系。高产层位的储集砂体(无阻流量>10×104m3/d)如D1-1-22和D1-1-117砂砾岩相——光滑箱形的储集砂体，为辫状河道心滩沉积，产能分别为19.7×104m3/d、11.96×104m3/d。而具有中高产能的储集砂体(无阻流量<10×104m3/d)的层位，如D1-4-46井粗粒砂岩相——钟形储集砂体产能为3.9×104m3/d，其主要为河道侧翼甚至溢岸沉积。

由此可见，岩相-测井相类型的空间展布与储集砂体的产能关系密切，因此，可以根据优势岩相-测井相的平面分布进行含气砂体的平面分布预测。

3 岩相-测井相平面分布的油气地质意义

在上述研究成果基础上，以沉积微相及砂体平面分布特征为依据，通过对大牛地气田700余口钻井下石盒子组不同小层岩相-测井相统计分析，以盒3-1小层为例编制岩相-测井相平面分布图(图4)。可以看出，岩相-测井相的分布规律十分明显：在研究区的西南部是盒3-1小层主体河道的发育区域，伽马测井曲线为箱形的(含砾)粗粒砂岩相在该区域最为发育，这也说明了主体河道发育区河道分布稳定。在研究区的中北部，盒3-1小层沉积期，由于河道不稳定，河道频繁改道，导致该区形成厚度小而分散的砂体，优势岩相-测井相的分布规律不明显。

岩相-测井相与储集砂体的关系具体表现为：(含砾)粗粒砂岩相——箱形储集砂体厚度大，是水动力较强的河道滞留和心滩沉积的产物，该区域产能最高，为最有利的勘探区。如D1-4-32井位于河道中心，为心滩沉积的箱形含砾粗砂岩相，其产能为0.134×106m3/d。(含砾)粗粒砂岩相——钟形储集砂体主要发育在河道侧体部位，厚度较大，为边滩沉积的产物。如D1-4-31井位于河道侧翼，为边滩沉积的钟形中砂岩相，无产能。粗粒砂岩相——锯齿状箱形储集砂体为主河道边侧部或废弃河道充填沉积的产物，砂体厚度较小。

所以，研究区下石盒子组各小层岩相-测井相平面分布的油气地质意义主要表现为：(1)系统反映了各小层沉积期储集砂体的平面分布特征；(2)反映了同一时期不同区域储集砂体的储集性不同；(3)反映了同一时期不同区域储集砂体的产能不同。这一成果为进一步开发提供了科学依据。

4 结 论

a.以大牛地气田下石盒子组为研究对象，通过对大牛地气田下石盒子组各小层岩相-测井相与之对应的砂体物性进行统计分析，阐明了岩相-测井相与储集砂体物性的相关性：(含砾)粗粒砂岩相——箱形储集砂体物性最好；中-细粒砂岩相——齿状箱形储集砂体和中-细粒砂岩相——钟形储集砂体物性较好；细粒砂岩相——漏斗形储集砂体物性差。

b.在上述基础上，阐明了岩相-测井相与储集砂体产能的关系：(含砾)粗粒砂岩相——箱形储集砂体产能最高；中-细粒砂岩相——齿状箱形储集砂体和中-细粒砂岩相——钟形储集砂体产能中等；细粒砂岩相——漏斗形储集砂体产能低。

c.通过对大牛地气田700余口钻井下石盒子组不同小层岩相-测井相统计分析，编制了研究区下石盒子组盒3-1小层岩相-测井相平面分布图。所编制的岩相-测井相平面图具有重要的油气地质意义，它不仅突出了主力勘探开发层系的岩相-测井相类型及特征，还突出了不同岩相-测井相类型与物性及产能的关系。这一成果为进一步开发提供了科学依据。

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Relationshipsbetweenlithofacies-loggingfaciesandsandbodyreservoirpropertiesandthepetroleumgeologicalsignificanceoflithofacies-loggingfacieshorizontaldistributionofXiashiheziFormationinDaniudigasfield,OrdosBasin,China

CHANG Xing-hao1, TIAN Jing-chun2, LI Liang3, ZHANG Xiang2,LI Rong2, GU Na2, YANG Zhong-liang2

1.NorthChinaPetroleumEngineeringCo.Ltd.,SINOPEC,Zhengzhou450006,China;2.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;3.Exploration&productionresearchInstituteofNorthChinaCompany,SINOPEC,Zhengzhou450006,China

Taking Xiashihezi Formation in the Daniudi gas field as the research object and using the data of the drilling cores, logging, properties and productive capacity, etc., this paper studies the relationship between different lithofacies-logging facies and reservoir sandbody properties and productive capacity in detail. The results show that the reservoir sandbody containing pebbly coarse-grained sandstone lithofacies whose gamma well log is box shape has the best physical property and the highest productive capacity, that the reservoir sandbody containing coarse-grained sandstone and medium-grained sandstone facies whose gamma well log is bell shape or dentation box shape has better physical property and middle productive capacity, and that the reservoir sandbody containing fine-grained sandstone facies whose gamma well log is funnel shape has poor physical property and low productivity. Based on the statistical analysis of the superior lithofacies-logging facies, of more than 700 wells in study area and according to the plane distribution characteristics of the sedimentary microfacies and the sandbody, taking the He 3-1 small layer for example, the authors make the lithofacies-logging facies plane distribution map of the He 3-1 small layer, and depict the plane distribution characteristics of the superior lithofacies-logging facies of the He 3-1 small layer. The plane distribution map reflects the distribution rule of the physical property and production ability and also highlights the plane distribution of the gas reservoir sandbody. The achievements provide the forecast basis for appraising the traps of lithology.

Daniudi gas field; Xiashihezi Formation; lithofacies-logging facies; property; productive capacity

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.04.09

1671-9727(2013)04-0417-07

2013-03-11

国家“十二五” 专题(2011ZX05045-01-01)

常兴浩(1962-),男,高级工程师,主要从事石油地质及油气田工程研究与管理工作, E-mail:cxhao2003@163.com。

P631.81; TE122.35

A