鄂尔多斯盆地苏里格气田有效砂体展布规律与开发方式研究——以苏东南区为例

费世祥 陈兴官 靳锁宝 叶 珍 王金成

1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院 2.低渗透油气田勘探开发国家工程试验室 3.中国石油长庆油田第一采气厂4.中国石油长庆油田气田开发处 5.中国石油长庆油田第四采气厂

苏里格气田是长庆油田近年来发现的大型致密砂岩气藏，主力储层盒8、山1段为大型缓坡河流三角洲沉积，河道砂体纵向多期叠置，横向复合连片，有效砂体规模小，连通性差，单井控制储量有限、单井产量低[1]。综合苏里格气田开发方式可将其分为4个阶段[2]：即，直井为主阶段、丛式井为主阶段、水平井和丛式井并重阶段、水平井为主阶段。如何提高单井产量、提高气田采收率，寻求有效开发方式成为能否实现苏里格气田高效开发的关键。本文以苏东南区（图1）盒8、山1段储层为目标，结通过剖析苏东南区沉积特征与有效砂体空间展布规律，针对开发地质体不同的地质特征制定不同的开发方式，形成了有针对性的开发方式。

图1 苏东南区位置图

1 沉积特征

依据钻测井及岩芯分析资料，结合区域构造和沉积演化特征，对苏东南区盒8段沉积环境进行了深入研究，将盒8段划分成两种不同的沉积环境[3-4]（图2），其中盒8上1反映出弱辫状分流河道的沉积特征，而盒8上2到盒8下2反映出强辫状分流河道的沉积特征。辫状分流河道作为辫状河三角洲平原亚相的主要沉积微相，也是砂体主要发育部位，分流河道快速摆动使多个成因砂体在垂向及侧向相互连通，形成广泛分布的厚砂岩，即河道砂体，主要的砂体类型为心滩砂体和河道充填砂体[5-7]，其发育状况各小层之间存在较大差异。河道边界特征不明显，沉积砂体多见粗砂、含砾、云母矿物沿砂层而集中分布，表明为水体携带能量强，但纵横向变化快，并见强烈冲刷、河道多期异置、岩性变化快、储层非均值强等现象，表明其为平原上典型的多级分叉、汇聚的辫状河道沉积特点。

图2 鄂尔多斯盆地缓坡型浅水辫状河三角洲示意

2 砂体定量化描述

2.1 单砂体宽度刻画

辫状河道带由不同期次的单砂体叠置而成，单砂体刻画对河道带宽度计算至关重要，单砂体研究基于开展构造与对比充分结合的思路[8]，落实小层及单砂体对比成果，编制单砂层顶面构造图。采用“单井识别、侧向划界、平面组合”的方法识别出单砂体，落实河道带展布方向，垂直河道发育方向以目的层顶部明显的泥岩为标志层拉齐，编制“等高程对比”剖面图，划分河道期次，落实河道单砂体的分界线（图3）。对召*井区北部密井网区做了东西向4条剖面，将盒8下2小层顶部泥岩拉齐，比对刻画单砂体，进而划分单期河道，该区盒8下2期共刻画出3条单期主河道，方向呈西北—东南向，宽度在 400 ～ 2 000 m。

2.2 河道带宽度刻画

在苏里格气田开发过程中，尤其对于水平井整体开发，有效识别刻画并定量化描述河道宽度十分重要，定量化描述河道宽度方法主要应用野外露头测量、井间对比和干扰试井研究。

图3 召×井区西北部盒8下2期单河道对比图

本调研前人相关研究[9-12]，在利用经验公式计算本区河道宽度和砂体叠置关系研究的基础上，结合野外露头测量，运用密井网解剖的方法进行河道砂体宽度划分，计算河道宽度，以此约束河道形态。选取横切区块的大剖面为研究对象，解剖本区河道带的发育规模。解剖下来的结果如下表所示（表1），可以看出从盒8上1到盒8下2，各小层的河道宽度范围、河道平均宽度、宽厚比等一系列参数依次增大。

具体对于各小层回归出河道带宽与河道砂厚的经验公式（图4～7），从图中可以看出，盒8上1河道砂厚在6.2～16 m之间，河道宽在400～1500 m之间；盒8上2河道砂厚在6～25 m之间，河道宽在 600 ～ 2 750 m 之间；盒河道砂厚在8～27 m之间，河道宽在500～3 400 m之间；盒河道砂厚在4～34 m之间，河道宽在1 050～5 100 m之间；由盒河道宽依次增大，回归公式相关性较高，与调研经验公式吻合性较好。

3 砂体与有效砂体展布规律

3.1 砂体与有效砂体平面展布规律

苏东南区砂体受物源和沉积环境控制，盒8整体呈南北向条带状展布（图8），其中盒8上属于弱辨状河沉积体系，盒8上1和盒8上2主要发育5条主河道，各条主河道继承性强，相对较为孤立，河道宽度在400～2 750 m之间；盒8下属于强辨状河沉积体系，主要发育6条主河道，各条主河道继承性强，交汇分流频繁，河道宽度在500～5100 m之间。有效砂体平面上分布整体受控于砂体展布，主要取决于物性发育情况，受物源控制，北部有效砂体发育程度好于南部。其中盒呈长条状零星分布，规模在宽300～2000 m左右；呈长条状较为连片分布，规模在宽400～ 4 000 m 左右（图 9），局部富集。

表1 不同小层分流河道砂体宽、厚统计表

图4 盒8上1河道厚度与宽度关系

图5 盒8上2河道厚度与宽度关系

图 6 盒8下1河道厚度与宽度关系

图 7 盒8下2河道厚度与宽度关系

图8 苏东南区砂体平面展布图

3.2 砂体与有效砂体垂向展布规律

受浅水辫状河三角洲沉积控制，区内砂体纵向上叠置样式主要有孤立型、垂向叠置型、侧向搭接型。垂向自盒8下2至盒8上1砂体发育程度和规模依次减小；有效砂体多呈小薄层分散分布，纵向上多个小层含气，主河道部位发育集中分布、累积厚度较大的有效储层。位于河道中心部位的剖面AA'（图10），储层岩性较粗，成分较纯，物性最好（孔隙度在8%以上），单层有效厚度可达10 m以上，砂体组合形式为河道下切形成的厚层孤立型、多期河道叠置形成的垂向叠置型，横向上较稳定，连通性较好，是区内最有利的储层。位于河道边部沉积的剖面BB'（图10），粗粒成分减少，单砂体厚度在5～8 m，物性介于中间（孔隙度在5%～8%），有效砂体横向不稳定，纵向上多有隔夹层，以薄层孤立型、多期河道间歇发育形成的薄互层和河道迁移形成的侧向搭接型为主，储层质量一般。位于分流间湾内的剖面BB'（图10），砂体薄且不连续，很少发育有效砂体，储层开发潜力差。有效砂体平面上分区性明显；区块西侧发育两套主力含气层系，河道宽度较大；区块中部主力含气层系不突出，河道宽度较小，变化快；区块东部主力含气层系单一，河道宽度大。

4 有效开发方式研究

4.1 布井方式研究

基于河道带宽度定量化评价、砂体空间分布研究，根据纵向多层段储层分布类型，分区建立4种井型集群化布井模式[13-14]：水平井立体开发、大丛式混合井组开发、大丛式水平井组开发、大丛式直定向井组开发（图11）。

1）水平井立体开发：对于有两套主力含气层系的区域，中间隔层厚度达到一定程度（一般泥岩厚度大于15 m），压裂无法沟通时，同时砂体以多层叠置为主，位于主河道部位，河道带宽度大于2000 m，采用水平井立体开发，提高储量动用程度。

图9 苏东南区有效砂体平面展布图

图10 苏里格气田东南区盒8段砂体及有效砂体剖面（剖面位置见图9）

图11 苏里格气田水平井规模开发模式图

2）大丛式混合井组开发：对于主力含气层系不突出、含气层系较多，局部发育厚层砂体。位于河道边部或者河道带宽度较小（小于1 000 m）区域，采用大丛式混合井组开发。在河道中心顺河道方向部署水平井，提高单井产量；在河道边部部署定向井，兼顾立体其他层系储量。

3）大丛式水平井组开发：对于主力含气层系单一的区域，砂体以块状厚层为主，河道带宽度大于2 000 m，采用大丛式水平井组开发，提高气田开发效果。

4）大丛式直定向井组开发：对于主力含气层系不突出、含气层系较分散的区域，砂体以薄互层为主、且规模有限，采用大丛式直定向井组开发。

4.2 水平井设计方式研究

以水平井目的层有效储层精细描述为核心，根据有效砂体空间叠置关系，将大型孤立心滩体、具物性夹层的叠置心滩体、具泥质隔层的叠置心滩体、心滩侧向切割连通体、心滩横向串糖葫芦型作为水平井开发的有利目标砂体[15-16]。

图12 苏里格气田砂体分布模式与水平井优化设计示意图

基于目标砂体叠置样式，建立了3种水平段轨迹设计模式（图12）。块状厚层砂体，厚度较大（＞5 m），横向砂体连续性好，水平段轨迹设计为平直型。多层叠置砂体，厚度大（＞8 m），局部发育泥质夹层，水平段轨迹设计为大斜度。分段层状砂体，发育稳定泥岩隔层，水平段轨迹设计为阶梯式。

差异化轨迹设计技术提高了有效储层钻遇率和储量纵向动用程度。苏里格气田累计完钻水平井969口，其中平直型轨迹614口、阶梯型轨迹91口、大斜度轨迹264口。

5 结论

1）通过精细解剖砂体，多方法论证河道带宽度，回归了本区盒8段各小层的河道带宽度计算公式，为定量化描述河道砂体提供了基础。

2）苏东南区自盒8下2至盒8上1砂体发育程度和规模依次减小。有效砂体纵向上多个小层含气，平面上分区性明显；区块西侧发育两套主力含气层系，河道宽度较大；区块中部主力含气层系不突出，河道宽度较小，变化快；区块东部主力含气层系单一，河道宽度大。

3）根据纵向多层段储层分布类型，分区建立4种井型集群化布井模式：水平井立体开发、大丛式混合井组开发、大丛式水平井组开发、大丛式直定向井组开发。

4）根据有效砂体空间叠置关系，建立了平直型、大斜度、阶梯式3种水平段轨迹设计模式，提高了有效储层钻遇率和储量纵向动用程度。