大牛地气田盒1 段气层产能主控因素分析

客 昆，刘 栋，刘爱田，过 敏，刘广景

（成都理工大学能源学院，四川成都 610059）

大牛地气田盒1 段气藏属于低渗透致密砂岩定容弹性驱动岩性气藏[1]。以构造平缓、断层不发育、辫状河沉积砂体侧向迁移频繁且分布范围广为特点，后期成岩过程压实和胶结作用较强，是储层物性变差的主要原因[2]，致使储层纵横向非均质性强，低品位气层广泛分布。这种致密化与复杂化导致物性、下伏地层裂缝、溶缝系统和含气性的差异性，是气层成藏好坏、优质气层的分布及后期开发的重要影响因素。前人利用本区致密气层的测井参数与产能关系做过大量研究[3，4，5]，提出了产能预测方法，少有对产能控制因素进行直接的详细分析，且未涉及小层气层的精细刻画。如今致密气田（大牛地、苏里格气田等）大量采用水平井开采，气层精细刻画、弄清单套气层的主控因素和平面分布规律对勘探开发具有重要意义，同时对与盒1 段气层特征类似的山西组气层具有一定的参考意义。本文通过测井、薄片鉴定、实验分析、试井等测试分析资料，进行大牛地气田上古生界盒1 段气层四性关系研究和产能主控因素分析，找寻岩性、物性、泥质、成藏有效性对气层含气性的影响及对产能的控制，精细刻画气层特征，弄清气层纵横向展布规律，为气层评价和勘探开发进程提供参考。

1 储层特征

“四性”关系是指储层的岩性、物性、电性及含油气性之间的关系，它能综合反映储层孔渗特征、含油气性的好坏及其测井响应[6]。研究测井响应与储层物性、含油气性的关系，能够更高效、低耗的进行生产实践。一般情况下，岩性、物性不同的层段各类测井曲线相应特征有所不同；同时二者对含气性、产能也有不同程度的影响[7]。大牛地盒1 段气藏属于下生上储近源成藏组合；具有下伏煤系发育、广覆式生烃、南部演化程度高于东北部的烃源岩特征，天然气就近运移，储集砂体发育，垂向厚度较大，呈现低孔渗、含气性较差的气层特点,聚集成藏过程浮力所起作用不大，动力主要来自源储剩余压差[8]。

图1 盒1 段气层岩石薄片显微镜下特征

研究区储集岩以含砾中、粗粒岩屑和岩屑石英砂岩为主。岩石所经压实作用较强，颗粒多呈线接触、缝合式接触；粒间孔隙少见且多被泥质充填；胶结物多以方解石、硅质和次生粘土矿物为主，致密层段钙质、硅质与粘土胶结均较发育。

储层孔隙空间以微裂缝和粘土内微孔隙、溶蚀孔隙为主，部分井段的高孔渗主要来自粒内、粒间溶孔的贡献。物性普遍不好，孔渗基本在6 %～10 %、0.1 mD～0.3 mD，大于1 mD 的高渗气层仅占10 %（见图1）。毛管压力曲线特征主要为陡斜式和高陡型压汞曲线形态，启动压力小但中值压力大，反映孔喉分布不均匀，裂缝对于天然气的初始流动起到重要作用，属低孔特低渗气层（见图2）。

2 产能控制因素分析

产能的影响因素主要有岩性、物性、含气性、有效厚度、非均质性和钻采工艺等。从前文研究来看，盒1段物性对含气性影响较为明显，含气性、有效厚度、封盖性（关系到充盈度）等因素对产能是否具有直接影响，下文针对这几个方面对产能的影响进行评估。

2.1 含气饱和度与产能的关系

图2 大牛地气田盒1 段气层岩样压汞曲线图

气层含气饱和度与无阻流量关系较为密切，随着含气性变好，无阻流量总体上增大趋势明显。从平面分布图（见图3）来看，中高产气层基本在含气饱和度高于55 %的区域内，大部分位于60 %以上的区域，这也与交汇图结果吻合。

2.2 砂岩厚度与含气性的关系

在常规储层条件下，砂岩厚度越大，气层连通性越好，越易成藏，形成的气藏开发过程产能也越高，而对于致密气层而言，储层连通性普遍较差，单套砂体厚度所起的连通作用被物性、岩性夹层大大掩盖，从前文研究结果也可以看出，有效厚度与产能的关系也不甚明显，结合含气性与产能的相关关系可以判断，厚度对于气层含气性影响不大。

2.3 过剩压力与产能的关系

油气运移是浮力、水动力、毛细管力、流体压力、构造应力等综合作用的结果（吴保祥）[9]，研究认为油气运移过程中的成藏动力主要是烃类在水中的静浮力差和源储两点之间的剩余压力差（柳广弟）[10]，根据计算浮力（0.16 MPa）相比源储压差20 MPa 左右，在一定烃源岩压力条件下，储层的过剩压力越大，则对应的源储剩余压差越小，相应流体充注也越难。D47-26 与D1-3-26 的过剩压力对比发现，过剩压力小的产能更高。通过统计盒1 段所有单采气层的无阻流量与源储压差后，进行对应关系分析也发现，气层与过剩压力关系较为密切，随着过剩压力值的增大，产能呈现指数降低趋势（见图4）。也存在一些过剩压力不大且产能不大的中低产气层，这些气层可能受夹层、物性等因素影响。

3 气层含气性影响因素分析

图3 盒1 段气层含气饱和度与无阻流量交汇图

图4 过剩压力与无阻流量的关系图

分析结果可以看出除去钻采因素影响，决定盒1段气层产能高低的地质主因是物性和含气性两个参数，岩性、有效厚度等因素无明显影响，在一定的岩性基础上，物性好坏直接取决于成岩过程的差异性。下面针对影响盒1 段含气性的因素即物性、砂岩厚度、源储压力差、上覆封盖层发育情况等几个方面进行分析。

3.1 物性对含气性的影响

盒1 段气层随物性变好含气饱和度（Sg）明显增大，两者具有较好相关性。总体来看该区域高孔渗、含气性好的优质气层较少，存在少量中孔渗含气性较好的气层。当孔渗高于8 %、0.5 mD 的大部分气层含气性较好（见图5）。因此，物性应是影响盒1 段含气性的主因之一；一方面，物性好坏关系着储集天然气空间大小，进而影响到总体含气丰度；另一方面，物性的好坏关系着成藏过程能否优先成藏、充注气量多少等。

3.2 砂岩厚度与含气性的关系

在常规储层条件下，砂岩厚度越大，气层连通性越好，越易成藏，形成的气藏开发过程产能也越高，而对于致密气层而言，储层连通性普遍较差，单套砂体厚度所起的连通作用被物性、岩性夹层大大掩盖，从前文研究结果也可以看出，有效厚度与产能的关系也不甚明显，结合含气性与产能的相关关系可以判断，厚度对于气层含气性影响不大。

3.3 源储压差对含气性的影响

在储层致密和裂缝不发育的条件下，源储压差作为天然气成藏的主要动力，同时也是决定气层好坏的重要因素，同样的上覆岩层源储压力差越大，则天然气突破阻力进行运移成藏的可能性越大，天然气的运移聚集量也应越大。从前文研究结果也可以看出这一特点，随着过剩压力的增大，则源储剩余压力差减小，天然气向上运移可能性也越小，受物性、运移距离、夹层数量等其他因素的控制则更为明显。源储压差与物性一样，在成藏过程中共同决定着储层的含气性好坏。

3.4 夹层的发育对含气性的影响

盒1 段存在大量砂体厚度大、孔渗较好、含气性中等、单套气层厚度大而单层可采厚度较小的一类气层，这类气层夹层较发育，既有物性夹层，也有岩性夹层，因此，虽物性较好，但是含气性中等或更差，导致气层不具备工业产能。对盒1 段而言，夹层的发育对气层有如下几个方面影响：（1）夹层数量越多，成藏过程中需要与源岩直接接触的下伏砂体积累气量和能量越大方可继续向上运移，因此阻力也更大，天然气沿优势通道运移，进入离散分布的优质储层成藏，形成分散的“甜点”区，而致密砂岩的非均质性和渗透率级变系数是决定其成藏规模与含气饱和度的主要控制因素，均质性较好的致密砂岩含气性更好[11]，物性较差、非均质性强的盒1 段则整体含气性偏低；（2）夹层发育导致单层优质气层厚度较小，侧向连通性也不好，气层运移成藏过程在平面上运移也较差，如若运移动力不足，则成藏范围便小，整体含气丰度较差，开采过程天然气能量供给也较慢；（3）夹层发育，平面、垂向非均质性的增强会导致单气层解释的含气性控制范围受限，无法反映单套气层的整体含气性好坏。

图5 盒1 段气层实测孔渗与含气饱和度交汇图

3.5 上覆封盖层对气层含气性的影响

盒1 段发育大套砂体，作为上覆气层的天然气运移通道（李仲东），上覆局部封盖层的发育与否直接关系到形成的气藏中天然气向上继续运移速率，若封盖性能较差，则可能导致盒1 段天然气向上散失速率大于充注速率，则成藏后难于保存，导致气藏含气性偏低。为盖层对盒1 段气层的影响，选取相邻两口井气层进行对比，选取气层满足以下几个条件：（1）气源充足，选取研究区西南角高产气层发育区，反映了充足的气源供给；（2）储集砂体物性、电性特征类似，保证对比的有效性；（3）天然气向盒1 段气层运移，通常选取的下伏山西组裂缝发育的区域。以D1 井与D1-3-6 井盒1段气层进行对比，H1-1 气层前者含气性和产能明显高于后者。从声波、伽马曲线、泥质含量可以看出D1 井盒1 段上覆泥岩更为发育，并且声波异常判断泥岩内可能存在异常压实，而D1-3-6 井上覆地层基本为砂泥互层或砂泥质岩类，声波值与砂岩相差不大，可以断定D1 井盒1 段上覆封盖性能好于D1-3-6 井。

4 优质气层主控因素及成因分析

盒1 段气层整体较为复杂，但从前文研究可知，对气层产能影响最为直接的有物性与含气性两个因素。气层的复杂性主因来自沉积、成岩作用过程，沉积微相变化主导了这一过程，机械压实、胶结、溶蚀等成岩作用在孔隙演化和改造过程起到了至关重要的作用（侯瑞云）。岩相是物性变化的物质基础，岩屑、泥质成分等塑性颗粒含量较大，压实作用较强是导致物性变差的主要原因，从薄片和压汞曲线特征来看，大量孔隙空间应属微孔隙、微裂缝，极少数溶蚀作用较强（见图1），孔隙较好。砂泥频繁互层及在平面上的互相叠置，同时胶结、溶蚀作用、非均匀压实和微裂缝的不同程度发育加剧了气层内和气层间的物性非均质性，导致气层整体复杂性加深。

物性的好坏决定了天然气储集空间的大小和充注过程的动力大小，先致密后成藏的过程（杨智，2010）对决定物性参数有重要影响，在天然气运移聚集过程中，较好的优势通道是天然气优先运移的途径，在高压流体充注过程中，这也是最先改造的部分，而较好的物性则提供了优先改造和成藏的条件。另一方面，物性较好的储层，层内连通性一般较好，在埋藏过程中形成异常高压的可能性比物性更差的储层要低，容易形成低势区，有利于天然气成藏，因此，良好的物性条件是含气性较好的有利前提。

含气性好坏直接关系到气层产能的高低，同时受控于物性好坏、夹层的发育、储层上覆封盖层好坏、源储压差的高低等因素。这几个因素在成藏过程中均有不同程度的影响，物性、岩性夹层的发育与否在某种程度直接关系到气层成藏有效性，致密砂岩储层的垂向、平面连通性较差，夹层的发育起到了分割不同储层的效果，导致气层运移距离和阻力加大，需要更大的运移动力方可进行有效成藏；烃源岩古压力大小差异不大，而源储压差大小更多取决于储层古压力大小，源储压差与夹层多少、物性好坏的匹配条件好坏是决定天然气成藏多少的关键因素。储层上覆局部封盖层的好坏关系到气层形成后能否较好的保存，否则向上逸散、运移进入盒2、盒3 段成藏。

气层厚度虽然对气层好坏影响不明显，但统计结果显示具备工业产能的气层有效厚度值基本在3 m 以上，可以认为3 m 是盒1 段气层进行工业开采的有效厚度下限。

在上述几个参数中，无论是夹层、上覆封盖层、源储压差均与砂泥岩不同配置有关，若砂泥岩配置较好，沉积的下砂上泥岩层分别较稳定，则夹层数量减少，上覆封盖层也可在成藏后对气层进行较好的保存，较为稳定的沉积砂岩体纵横向连通性变好，相对开放的储层比存在物性、岩性夹层的储层古压力也更低，有利于成藏。可见，盒1 段气层是在沉积、成岩作用控制下由物性、含气性好坏直接影响的岩性定容气藏。

5 结论

（1）气层与过剩压力关系较为密切，一般产能随着过剩压力值的增大而降低，同时气层产能也受控于含气性的好坏，高产气层绝大多数位于含气性较好的区域，盒1 段高产气层少，主要由于优质气层平面非均质性强、整体含气性偏低、平面岩性变化剧烈，导致岩性与物性夹层发育。

（2）大牛地气田盒1 段气层含气性受物性影响较大，而物性在一定程度上受控于粒度、泥质含量等因素；此外，成岩作用对物性改善有一定影响，当高岭石含量高于2 %时对物性改善作用明显。

（3）含气性普遍偏低的原因有物性较差、上覆局部封盖层不发育、岩性与物性匹配不好影响天然气成藏等因素。

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