榆林—绥德地区上古生界现今压力系统

王晓梅,姚泾利,赵靖舟,曹 青

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院,陕西 西安 710065;2.西安石油大学 陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065；3.中国石油长庆油田分公司,陕西 西安 710021)



·地球科学·

榆林—绥德地区上古生界现今压力系统

王晓梅1，2,姚泾利3,赵靖舟1,2,曹 青1,2

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院,陕西 西安 710065;2.西安石油大学 陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065；3.中国石油长庆油田分公司,陕西 西安 710021)

勘探与开发实践表明,榆林—绥德地区上古生界压力系统复杂,搞清其现今压力系统的分布特征对气藏评价、成藏机理研究以及气藏开发等具有重要意义。该文根据实测地层压力资料剖析了研究区上古生界压力的纵向和横向分布特征，并在此基础上,以子洲气田山2段为例,采用压力梯度曲线法划分了其压力系统,并探讨了储层非均质性对现今压力系统分布的控制作用。研究认为,研究区上古生界现今地层压力是以常压为主，多种压力类型并存;子洲气田山2段可初步划分为9个压力系统,单个压力系统分布面积小,压力系统之间流体互不连通;子洲气田储层非均质性严重,为压力系统提供了不渗透边界。

压力梯度;压力系统;上古生界;鄂尔多斯盆地

压力系统是在油气藏的纵、横向上流体能连续流动,压力能相互传递的渗流体系的范围。在同一系统内,任何一点上的压力发生变化,就必将传播到整个系统,遵循连通器原理[1]。以压力系统为单元可以计算动态储量,并结合地质、测井和地震资料的解释可判断压力系统的规模、大致分布范围和气藏特征,为油气勘探与开发提供比较可靠的科学依据;另一方面,压力系统的正确认识也是判别气藏性质的核心问题之一[2-5]。

鄂尔多斯盆地上古生界的天然气资源十分丰富,已先后在盆地北部多个地区和层系发现了天然气田。因此，长期以来对该盆地上古生界地层压力的研究是学者关注的热点之一。前人关于其压力研究主要集中在两个方面:① 地层压力的分布特征及成因。上古生界气田以低压特征为主,其流体压力梯度东高西低,气藏负压主要是由于地层温度的降低、后期埋深的增加、天然气散失和气水密度差等引起[6-18]; ② 地层压力的演化和成藏过程。鄂尔多斯盆地上古生界经历了超压到常压或负压的演化历史[19-25]。前人的研究集中于压力分布特征及其形成过程,对于气田压力系统的划分研究比较薄弱。本文系统地分析了地层压力的纵向和平面分布规律，并在此基础上,采用压力梯度曲线法划分了子洲气田山2段的压力系统,进一步探讨现今压力系统的成因。

1 区域地质特征

鄂尔多斯盆地经历了加里东期长达 1.5×108多年的风化剥蚀,晚古生代盆地地势非常平缓,发育大型缓坡浅水三角洲沉积[26]。子洲地区山西组山2段砂体为三角洲前缘水下分流河道沉积,是榆林南砂体在东南向的继续延伸。砂体平面呈鸟足状展布,砂体间发育分流间湾沉积*冯强汉等.子洲气田探明储量报告.西安：中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，2006.。研究区位于鄂尔多斯盆地榆林—绥德地区(见图1),上古生界的产气层位包括下石盒子组、山西组、太原组和本溪组。

图1 研究区位置示意图Fig.1 Location of the study area

2 上古生界压力分布特征

2.1 地层压力的纵向分布特征

本研究参照李熙哲(2001)的压力划分方案,将盆地上古生界压力划分为4种类型:压力系数小于0.9为异常低压,在0.9～0.96 时为低压,在0.96～1.06时为常压,在1.06～1.2 时为高压(见表1)。经过详细筛选后获得相对可靠的84口井107个压力数据表明,榆林—绥德地区上古生界存在异常低压、低压、常压和异常高压4种压力类型,分别占到5%，22%，60%和13%,以常压压力系统占优势。在盆地东部下石盒子组、山西组、太原组和本溪组，随海拔降低,压力系数呈现降低趋势[17]。

表1 榆林—绥德地区上古生界地层压力系数统计表

Tab.1 Formation pressure coefficient of the Upper Paleozoic in Yulin and Suide area

2.2 地层压力的平面分布特征

榆林—绥德地区山2段地层压力由东向西呈逐渐增大的趋势,受构造控制总体上呈南北向带状展布,在Y143井和ZC5井的两个范围内出现局部低压(见图3)。该区压力系数分布趋势与压力分布趋势大体一致,呈现南北向带状展布。正常压力系统主要分布在研究区中部余兴庄—龙镇一线以东,余兴庄—龙镇一线以西的大部分地区属于低压系统,研究区山2段不存在高压。

3 压力系统划分:以子洲气田山2段为例

低渗透气田内的同一气层,由于储层的纵横向上连通性差,往往可以分割为多个压力系统[1,5,27]。在判断气层压力系统时,通常采用几种方法:压力梯度曲线法、折算压力法、原始气层压力等值图、流体的性质和井间干扰实验等。划分压力系统最可靠的方法是井间干扰实验,但在勘探阶段，井间距过大不可能实现,所以最常用的方法是压力梯度曲线法。

子洲气田位于鄂尔多斯盆地东北部, 构造上隶属于伊陕斜坡, 主力气层为上古生界山西组山2段。子洲气田的大部分区域都为饱和气区,大多数井气产量达工业气流而水产量为零。气田西南存在局部含水区,井孔的水产量为0.9～46.6 m3/d。

3.1 气层压力梯度的确定

压力梯度曲线法即用各气层或同一气层不同部位所测得的原始压力资料,绘制成压力梯度曲线。如果绘制出的原始压力梯度曲线只有一条,则说明各气层或同一气层的各点属于同一个压力系统;如果有数条压力梯度曲线,则说明各气层或同一气层的各点不属于一压力系统中。

根据研究区Y29井、Y30井、Y45井、Y53井和Y58井5口井的井筒静压力资料,计算出各井的气层压力梯度值。在研究中气层压力梯度取5口井的平均值0.16×10-2MPa/m。

3.2 压力系统划分

根据压力梯度曲线法,子洲气田山2段可划分为以下9个压力系统:I.Y143井区压力系统;II.Y142井区压力系统;III.Y30井区压力系统;IV.Y45井区压力系统; V.Y29井区压力系统;VI.Z3井区压力系统;VII.Y48井区压力系统;VIII.P2井井区压力系统;IX.Y69井井区压力系统(见图3)。下面以Y30井区压力系统和Y45井区压力系统为例阐明压力系统的划分。

1) Y30井区压力系统(压力系统III)。Y30井压力系统包括Y30井、Y53井和Y73井所在的区域。Y30井、Y53井和Y73井地层静压分别为23.44，23.21，23.69 MPa,折算水位分别为840, 785, 850 m。Y30井、Y53井和Y73井在地层海拔和压力图上,气层的压力梯度基本在同一条直线上(见图4)。该压力系统山2段砂体厚度一般大于16 m。

图3 榆林—绥德地区山2段地层压力和压力系数分布图[15]Fig.3 Sketch map showing the distribution of formation pressure and pressure coefficient of the 2nd member of Shanxi Formation in Yulin-Suide area[15]

2) Y45井区压力系统(IV压力系统)。Y45井区压力系统包括Y45井、Y55井和Y58井所在的区域。Y45井、Y55井和Y58井地层静压分别为23.90，23.94，24.13 MPa,折算水位分别为946，925，1 024 m。在地层海拔和压力图上,Y45井、Y55井和Y58井的压力梯度在同一条直线上(见图4),Y45和Y55井的气层压力梯度为0.15×10-2MPa/m。该压力系统山2段砂体厚度范围12～18 m,一般大于16 m。

从子洲气田可以看出,鄂尔多斯盆地上古生界气田具有多个压力系统并存,单个压力系统分布面积小,压力系统之间互相分割、互不连通的分布规律。

图4 子洲气田山2段压力系统分布图Fig.4 Sketch map showing the distribution of pressure system of the 2ndmember of Shanxi Formation in Zizhou gas field

4 现今压力系统成因探讨

根据盆地流体包裹体分析测试结果,盆地东部早白垩世末期上古生界地层压力系数为1.14～1.66,现今盆地东部正常压力是盆地压力演化过程中的最后一幕。地层抬升剥蚀和构造热事件消退引起地层温度下降,从而导致压力下降了8.6～11.1MPa,占整个压力降幅的32%～40%;天然气散失引起压力降低占整个压力降幅的20%～30%[17]。

子洲气田山2段为低渗透储层。根据子洲气田28口取心井2 285块常规物性分析资料统计表明,子洲气田山2段有效储层孔隙度主要分布在4.0%～7.0%,平均5.6%,最大可达11.0%，这反映出储层低孔隙度的特征。子洲气田山2段渗透率主要分布在(0.1～10.0)×10-3μm2,平均1.27×10-3μm2,最大可达161×10-3μm2,反映出储层低渗透的特征*冯强汉等.子洲气田探明储量报告.西安：中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，2006.。子洲气田储层沉积相主要为三角洲前缘水下分流河道,砂体呈北北西方向展布,河道的摆动和切割冲刷使河道主体和河道边部物性特征变化明显(见图4)。成岩胶结作用使岩层的孔隙度和渗透率降低,储层变致密。因而即便同一砂体的不同部位,其物性特征也存在差异,物性差的致密岩层往往构成压力系统的不渗透边界。子洲气田储层山2段横向非均质性严重,赋存在岩石孔隙中的流体,正是由于储层非均质性提供了流体互不连通的物质屏障。由于子洲气田山2段测压井有限,从目前勘探阶段掌握的资料,无法提供压力系统的具体边界,还有待今后开发井加密后进一步的再认识和深化。

苏里格气田是鄂尔多斯盆地中部上古生界气藏,2003年钻12口加密解剖井,证实在800 m井距下气层大部分不连通[28];四川盆地卧龙河气田下二叠统气藏(低渗透气藏)也具有这样的规律[1]。勘探与开发实践表明,低渗透储层气层非均质性严重,连通性差,因而具有多个压力系统并存的特点。

图5 子洲气田压力系统划分示意图Fig.5 Schematic diagram showing the partition of the pressure systems in Zizhou gas field

5 结 论

1)榆林—绥德地区上古生界地层压力以常压为主，多种压力类型并存,同一层位地层压力分布受构造控制，总体上为南北向带状展布；由东向西随埋深加大，地层压力呈逐渐增大、压力系数呈逐渐减小的趋势。

2)根据压力梯度曲线法将子洲气田山2段划分为9个压力系统。子州气田具有多个压力系统并存,单个压力系统分布面积小,压力系统之间互相分割、互不连通的分布规律。

3)子洲气田储层非均质性严重,物性差的岩层往往构成压力系统的不渗透边界,提供了流体互不连通的物质屏障。

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(编 辑 雷雁林)

Present pressure system of the Upper Paleozoic in the Yulin-Suide area, Ordos Basin

Wang Xiaomei1,2, Yao Jingli3, Zhao Jingzhou1,2, Cao Qing1,2

(1.School of Eeath Sciences and Engineering, Xi′an Shiyou University, Xi′an 710065, China;2.Shaanxi Key Lab of Petroleum Accumulation Geology, Xi′an Shiyou University, Xi′an 710065, China;3.PetroChina Company Limited Changqing Oilfield Branch, Xi′an 710021， China)

It has been showed by exploration and development practices that the present pressure system of the Upper Paleozoic in the eastern Ordos Basin is complex. To clarify the distribution characteristics of pressure system is significant for the evaluation of gas reservoir rules, the study of accumulation mechanism and gas development. By detailedly selecting the existing formation pressure data, the vertical and horizontal pressure distribution features of the Upper Paleozoic have been concluded in study area. Mainly according to pressure gradient curve method, the pressure system of the 2nd Member of Shaanxi Formation in Zizhou gas field has been divided. The conclusions have been drawed by the research as follows. Firstly, there are various kinds of pressure type in study area, but normal pressure type is common. Secondly, Zizhou gas field can be divided into nine pressure systems, and the extent of single pressure system is small, the fluid in different pressure systems is disconnected. Finally, serious reservoir heterogeneity of Zizhou gas field served as the impermeable boundary for pressure systems.

pressure gradient; pressure system; the Upper Paleozoic; the Ordos Basin

2015-10-23

国家科技重大专项基金资助项目(2011ZX05007-004); 陕西省教育厅油气成藏地质学重点实验室基金资助项目(16JS088);西安石油大学青年科技创新基金资助项目(2015BS07)

王晓梅,女,陕西缓德人，博士,从事石油与天然气地质综合研究

TE122

A

10.16152/j.cnki.xdxbzr.2016-06-017