鄂东永和地区山西组山二段砂岩储层特征与评价*

王红坤 杨启明 刘 倩

（1.中国地质大学（北京）工程技术学院 2.中国石化中原油田分公司采油一厂）

0 引言

鄂尔多斯盆地是中国重要的含油气盆地之一，按现今构造形态，盆地可划分为伊盟隆起、渭北隆起、晋西扰褶带、陕北斜坡、天环向斜及西缘逆冲断裂构造带等6个一级构造单元。随着鄂尔多斯盆地勘探目的层从下古生界向上古生界转移,先后发现了榆林、榆林南、子洲—清涧、统万城、镇北台和塔湾—高桥等气田或含气区带[1-2]。山二段是该盆地中东部上古生界最重要的天然气产层之一，发育自生自储型天然气成藏组合，且成藏条件优越[3]。晋西挠褶带位于鄂尔多斯盆地东缘，近年来在晋西挠褶带永和地区取得了重大的发现，但针对该地区的储层方面的研究比较少，因此，储层研究已成为该地区油气勘探最重要的核心问题之一。笔者从研究区的储层特征及控制因素方面进行研究，为确定本地区天然气进一步勘探的有利位置提供可靠的地质依据。

1 区域地质概况

研究区位于鄂尔多斯盆地晋西挠褶带的西南部（图1），构造背景稳定，工区面积约860 km2。鄂尔多斯盆地中东部上古生界山西组山二段沉积时期主要发育榆林和神木两大河流—三角洲沉积体系，自北而南依次发育冲积平原—三角洲平原—三角洲前缘—滨浅湖沉积体系，北部普遍发育一系列的近南北向三角洲平原分流河道砂体；南部则是三角洲平原分流河道砂体及三角洲前缘水下分流河道砂体发育普遍[4]。

图1 研究区位置

研究区山西组山二段主要为三角洲前缘—滨浅湖沉积，微相分别为水下分流河道、水下分流河道间及浊积砂（图2）。物源来自西北方向，三角洲前缘呈北西—南东伸展，地层厚度一般为55～80 m，属于含煤碎屑岩地层。

图2 永和地区山西组山二段储层沉积相平面分布

2 储层特征

2.1 储层岩石学特征

根据钻井岩心、录井、测井曲线和铸体薄片等资料分析，结果表明，研究区山西组山二段的储层厚度为10～25 m，储层段岩石主要以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主（图3），砂岩以中粒、粗粒结构为主，主要粒径区间分布在0.3～1.5 mm范围内。颗粒分选较好，磨圆以次圆状为主，次棱角状次之。颗粒间以线、凸凹接触为主，部分成缝合状接触。胶结类型主要为镶嵌胶结，总体表现压实较强。根据砂岩碎屑成分统计表明，山二段碎屑成分主要为石英，其次为岩屑，还有少量的长石、云母和燧石。储层填隙物含量平均约为13.18%；主要为黏土矿物、硅质和碳酸盐胶结物。

图3 永和地区山西组山二段碎屑成分三角图

2.2 储层物性

（1）储层物性特征

研究区山二段砂岩岩心分析样品的统计结果显示，山西组山二段储层孔隙度区间为0.57%～11.39%，平均6.11%；82.13%的样品孔隙度分布在2%～10%之间，孔隙度大于10%的样品分布频率为6.76%，小于2%的样品分布频率为11.11%；渗透率区间为0.002～214.55 mD，平均11.13 mD，分布在0.01～100 mD区间的样品约占80.19%，小于0.01 mD的样品约占14.98%，大于100 mD的样品约占4.83%（图4）。从统计结果来看，研究区储层属于典型的特低孔、低渗储层，局部发育低孔、中渗储层。

（2）储层孔隙度-渗透率相关性

图4 永和地区山西组山二段孔隙度和渗透率分布频率直方图

整体上，孔隙度与渗透率之间呈明显的正相关对数关系（图5），渗透率随孔隙度的增加呈现指数增加，而且相关性很好，说明渗透率大小主要受孔隙发育程度控制。

图5 永和地区山西组山二段孔隙度和渗透率关系图

2.3 储层孔隙特征

（1）储集空间类型

通过对研究区内岩石铸体薄片观察研究得知，研究区内山二段储集层砂岩孔隙发育较差，且非均质性较强，连通性中等，空间类型主要包括残余粒间孔、溶蚀孔、高岭石晶间孔（图6）。

（2）孔隙结构特征

储层的孔隙结构指储集岩所具有的孔隙和孔喉的几何形态、大小、分布及其相互连通关系等，体现储集岩的微观物理性质，比常规储层物性更好地反映储层的渗透能力、产能和储集能力[5-6]。

根据研究区山二段的压汞曲线参数及形态特征，可将储层的孔隙结构分为以下3条压汞曲线为代表的3类（图7）：①以图中Ⅰ类曲线为代表，曲线形态以偏粗歪度为主，此类岩石分选较好，一般孔隙度大于8%，渗透率一般大于0.5 mD，排驱压力小于0.5 MPa，孔喉中值半径主要集中在3～7 μm之间，最大进汞饱和度达80%，此类储在研究区内占22.7%左右；②以图中Ⅱ类曲线为代表，此类岩石分选中等，一般孔隙度位于4%～8%之间，渗透率主要范围为0.05～0.5 mD，排驱压力分布在0.5～5 MPa之间，孔喉中值半径主要集中在0.5～3 μm之间，此类储岩34.3%左右；③以图中Ⅲ类曲线为代表，曲线形态以偏细歪度为主，此类岩石分选较差，一般孔隙度小于4%，渗透率一般小于0.05 mD，排驱压力分布在5～20 MPa之间，孔喉中值半径小于0.5 μm，此类储岩在研究区内占33%左右。

图6 永和地区山西组山二段储层孔隙类型

图7 永和地区山西组山二段压汞曲线特征

3.储层评价

3.1 行业标准评价

参照石油天然气行业标准《SY/T6285-1997油气储层评价方法》，山西组山二段储层总体属于特低孔、低渗致密性砂岩储层，局部发育中—低孔、中渗储层（表1）[7]。

表1 含气碎屑岩储层孔隙度、渗透率评价分类标准

3.2 研究区储层分类

考虑到本研究区山西组山二段整体为致密砂岩储层，结合本区储层实际性质，依据储层孔隙度、渗透率、储集空间类型、压汞参数等，把研究区山西组山二段储层划分为3类（表2）。根据试气结论对储层评价成果进行检验，结果表明：产气层段均分布在Ⅰ类和Ⅱ类储层。

3.3 储层分布特征

（1）储层垂向分布特征

研究区山二段主要发育岩屑石英砂岩、岩屑砂岩和泥岩，夹薄层细—粉砂岩和煤层，储集砂体主要位于山二段第3气层组（图8）。

表2 永和地区山西组山二段储层分类评价

图8 永和地区XX井山西组山二段综合柱状图

（2）储层平面分布特征

根据研究区储层的分类标准（表2），将研究区储层分为3类，作储层类型平面分布图（图9），对比发现，储层类型区域分布主要受沉积相带控制。

3.4 储层有利区分布

通过对储层的垂向及平面分布特征分析发现，有效储集层在垂向上主要发育于山二段第3气层组。在平面上，Ⅰ类和Ⅱ类储层分布在永和18、永和15、永和12、永和10井区附近，这些井区主要发育水下分流河道微相（图2、图9），为该地区最有利的储层区域，浊积砂与水下分流河道间微相主要发育Ⅲ类储层，为该地区差的储层区域。

图9 永和地区山西组山二段储层类型平面分布

综上所述：研究区物源方向为西北方，有利储层主要分布在西北方水下分流河道微相。

4.影响储层的因素

4.1 沉积相

沉积相不但控制储层的厚度、形态和分布范围，而且还决定岩石的成分成熟度、结构成熟度、颗粒大小、填隙物含量等，对成岩作用类型、强度及演化起着重要作用，是造成储层优劣的内因［8］。通过对研究区物性的分析可以看出，同为三角洲前缘沉积亚相的背景下，不同沉积微相的储层物性有明显的差异，水下分流河道微相储层物性较好（图10）。

图10 永和地区山西组山二段沉积相与物性关系图

4.2 颗粒粒度及石英含量

研究区储层物性与砂岩粒径有很好的正相关关系（表3），这个结果表明：研究区的储集岩物性与砂岩颗粒粒度有密切关系，即中—粗粒砂岩物性最好，中—细粒砂岩物性中等，粉—细砂岩物性最差。

表3 永和地区山西组山二段不同粒径储层孔隙度和渗透率

图11 永和地区山西组山二段石英含量与物性关系图

储集层物性的好坏与石英含量也有很好的对应关系（图11），当石英质量分数大于70%时，储层的物性明显变好。这是因为不同组分的岩石抵抗压实作用能力不同，本区山二段储层的砂体埋深作用较大，埋深时间较长，成岩演化阶段高，经历了强烈的压实－压溶作用的改造［9］，石英抵抗压实能力强，有利于原生孔隙的保存和次生孔隙的生成，因而物性较好。

4.3 成岩作用

根据普通薄片、铸体薄片及扫描电镜镜下观察和统计，通过成岩矿物颗粒间的关系和成岩矿物的分布特征以及岩石、成岩矿物颗粒间的接触关系综合分析得出，对本区储集层物性影响较大的成岩作用有压实—压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、高岭石化作用。薄片统计表明:储集层因压实—压溶作用减少的原生孔隙度为15%～23%,方解石、铁方解石、铁白云石3种胶结作用使孔隙度损失8%～16%，溶蚀作用使孔隙度增加3%～8%，高岭石化对储层具有一定的建设作用。

5.结论

（1）鄂东永和地区山西组山二段碎屑岩储集层主要发育三角洲前缘水下分流河道砂体，以中—粗粒、粗粒岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主，成岩作用整体较强。

（2）鄂东永和地区山西组山二段碎屑岩储集层砂岩孔隙结构总体较差，属于常规储层中典型的特低孔、低渗致密性砂岩储层，局部发育中—低孔、中渗储层。

（3）根据储层孔隙度、渗透率、储集空间类型、压汞参数等，把研究区山西组山二段储层划分为3类。研究区西北方向发育Ⅰ类和Ⅱ类储层的水下分流河道微相为下一步勘探的首选目标。

（4）储集层的影响因素主要为储集岩沉积相、储集岩碎屑的石英含量及粒度大小和成岩作用。沉积相对储层分布优劣起控制作用；石英含量及粒度大小决定了储层物性；成岩作用对储层进行改造：压实、压溶作用和胶结作用是孔隙度减小的主要因素，溶蚀作用和长石高岭石化对储层具有建设作用。

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