延川南气田二叠系储层砂体形态研究

罗 薇

中石化华东分公司勘探开发研究院，江苏 南京

1.引言

延川南气田是华东油气分公司的煤系气区块，前期工作以煤层气勘探开发为主，并取得了重大突破。2010年针对Y3井上石盒子组盒6段致密砂岩层进行压裂改造，揭开了研究区煤系气勘探的序幕，随后开展了多层位合压合试，煤系气勘探获得突破。前人主要在延川南煤层气资源潜力等方面做了大量研究[1]-[6]，但对研究区煤系气，特别是二叠系致密砂岩气储层砂体的发育特征、形态等认识不够，砂体分布特征尚不明确，不利于下一步致密砂岩气的勘探和开发。

本文通过对延川南气田24口取心井岩心观察，结合薄片、粒度等试验分析，结合982口井测井曲线，认为研究二叠系沉积期发育三角洲平原及曲流河沉积，并识别出分支河道砂体、决口扇砂体、河道砂体、堤岸-河漫砂体等4种储层砂体。通过研究上述4种储层砂体的剖面连通性及平面展布特征，结合孔渗数据，分析有利储层位置，为油气田下一步开发提供了基础和依据。

2.气田地质概况

延川南气田处于渭北隆起、晋西挠褶带与伊陕斜坡的交叉带，呈西北低、东南高的整体形态[1][2]。气田煤系气主要烃源岩为山西组2段4小层的2号煤及太原组5小层的10号煤，主要储层为二叠系山西组、石盒子组。整套地层自下而上可细划分为13个组段、42个小层(图1)。

Figure 1.The comprehensive stratigraphic column of the Yanchuannan gas field 图1.延川南气田地层综合柱状图

3.沉积相划分

延川南气田本溪—太原期受鄂尔多斯盆地古隆起的影响，发育滨海相含煤地层沉积[3][4][5][6]，为潮坪—泻湖环境；二叠系山西—盒8期，在盆地区域海退陆表海的基础上发育三角洲平原沉积；进入盒7期以后，由于盆地北部隆起的进一步抬升[3][4][5][6]，气田主要发育曲流河沉积体系。

3.1.三角洲相

研究区三角洲平原沉积，包括分支河道、决口扇、沼泽等微相，主要发育于山西组—盒8段地层。

分支河道沉积与河流沉积的河床亚相特征相似，在三角洲平原沉积中粒度最粗，砂岩中沉积构造丰富，底部常见冲刷面[7][8]。研究区分支河道沉积以灰色、浅灰色中—细砂岩为主(图2)。

决口扇沉积发育在分支河道两侧，是山洪爆发期洪水漫溢的产物[7][8]。沉积物粒度较分支河道沉积变细，常见波状层理及小型交错层理[7][8]。研究区陆上天然堤沉积以灰白色、浅灰色细—粉砂岩、泥质粉砂岩为主(图2)。

沼泽沉积广泛分布于三角洲平原之中，主要发育在分支河道之间[7][8]。沉积物主要为细粒粘土岩，包括泥岩、炭质泥岩，夹煤层，常见植物碎片化石[4]。研究区沼泽沉积为灰黑色泥岩、炭质泥岩，夹薄煤层(图2)。

3.2.曲流河相

研究区曲流河沉积，包括河床、堤岸、河漫等亚相，主要发育于盒7段以上地层。

河床亚相是河流沉积单元的根基，沉积物粒度最大，层理发育丰富[7][8]。研究区主要发育河道沉积微相，以浅灰色、灰中—粗砂岩为主(图2)。

堤岸亚相垂向上位于河床沉积上部，沉积微粒度较河床亚相较小，层理规模也较小[7][8]。研究区主要发育天然堤沉积微相，岩性以灰绿色、浅灰色粉砂岩、泥岩薄互层为主(图2)。

河漫亚相在河流沉积广泛分布，垂向上位于层序最顶部，平面上位于堤岸沉积外侧[7][8]。研究区主要发育河漫滩微相，泥岩自下而上呈现出灰色—绿色—杂色—紫红色的变化趋势，并夹少量粉砂岩(图2)。

4.储层砂体特征

4.1.分支河道砂体

分支河道砂体是研究区二叠系山西组—盒8段地层的主要储层砂体。研究区分支河道砂体以灰色细—中砂岩为主，上部发育少量粉砂岩，底部见含砾砂岩，沉积物粒度整体较河道沉积细。砂岩垂向上单层厚度小，但多层叠加，总体呈向上变细的趋势。测井曲线上，自然伽马一般呈中—高幅齿状钟型，其次为箱型。沉积构造常见板状交错层理。沉积物分选中等，碎屑组分中石英含量较高。砂岩物性较好，一般孔隙度2%～11%，渗透率大于0.4×10-3μm2，虽属低孔低渗储层，却为本区二叠系山西组—盒8段地层最好的储层。

4.2.决口扇砂体

决口扇砂体是洪水期快速沉积的产物。研究区决口扇砂体以灰白色细—粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩，沉积物粒度较分支河道细，与河流相堤岸沉积类似。砂体垂向上呈想上变粗的反韵律，测井曲线呈小型漏斗形或指形。沉积构造可见小型交错层理、波状层理等。砂体物性差，孔隙度小于3%，渗透率小于0.05×10-3μm2，不能作为有效储层。

Figure 2.The single well facies of Y21图2.Y21井单井相图

4.3.河道砂体

河道砂体是研究区盒7段以上地层的主要储层砂体。研究区河道砂体以浅灰色中—粗砂岩为主，底部见河床滞留沉积，粒度曲线呈两段式，以跳跃组分为主，沉积物粒度较粗。砂岩连续沉积厚度较小，河道砂体垂向上未见明显粗细变化，但常与堤岸砂体组成向上变细的“二元结构”。测井曲线上，自然伽马呈高幅齿状箱型、钟型。沉积构造可见平行层理及槽状、板状交错层理。沉积物分选中等—较差，磨圆次圆—次棱角状。砂岩物性较好，一般孔隙度3%～13%，渗透率0.1×10-3μm2～1×10-3μm2，为本区二叠系盒7段以上地层最好的储层。

4.4.堤岸、河漫砂体

堤岸、河漫砂体平面上分布于河道砂体两侧[7][8]。研究区堤岸砂体以灰绿色、浅灰色粉砂岩为主，沉积物粒度细。砂岩厚度薄，一般1～2 m。测井曲线上，自然伽马呈低幅微齿状钟型。沉积物分选差，物性差，不能作为有效储层。河漫砂体本身极少极薄，较堤岸砂体分选、物性更差，亦无法成为有效储层。

5.储层砂体平面展布特征

鉴于以上研究，三角洲平原分支河道砂体、曲流河河道砂体为研究区二叠系有效储层砂体。以研究区三角洲平原分支河道砂体在联井剖面上北西—南东向(图3(a))、北东—南西向砂体连通性均较好，砂体厚度一般8～16 m (图3(b))；平面上，以下盒83小层砂体平面山体展布特征为例，砂体厚度一般4～10 m，多处厚度大于14 m，总体呈南东—北西西向展布，主要发育9～10条分流河道，局部受河道频繁迁移，呈现出连片的特征，河道宽约0.5 km。有利储层分布于河道主体部位，厚度一般6～10 m，面积48.2 km2(图4)。

Figure 3.(a)The NW-SE trending multi-well section of P1x-h8-d;(b)The NE-SW trending multi-well section of P1x-h8-d 图3.(a)下盒八段北西—南东向联井剖面；(b)下盒八段北东—南西向联井剖面

Figure4.The sandstonethicknessplanar distribution of P1x-h8-d-3图4.下盒83小层砂体厚度平面图

研究区曲流河河道砂体在联井剖面上北西—南东向砂体连通性一般，砂体厚度2～5 m (图5(a))；北东—南西向河道砂体连通性较好，且厚度大，一般2～12 m (图5(b))；平面上，以盒73小层砂体平面砂体展布特征为例，砂体厚度一般6～10 m，最大厚度14 m，砂体平面上呈南东—北西向展布，主要发育7～8条河道，宽约0.4～0.7 km。有利储层分布于河道主体部位，厚度一般6～10 m，面积46.6 km2(图6)。

Figure 5.(a)The NW-SE trending multi-well section of P1x-h7;(b)The NE-SW trending multi-well section of P1x-h7图5.(a)盒7段北西—南东向联井剖面；(b)盒7段北东—南西向联井剖面

6.生产上的应用

在认清储层砂体特征、摸清砂体展布形态的基础上，于研究区河道中心部位新部署水平井Y3G4井(图6)，目的层为下石盒子组盒73小层，获5.5×104m3/d 的测试高产；对河道中心部位的老煤层气直井Y3-32-30(图6)、Y3-14-36、Y3-34-44(图4)等井进行了老井调层，目的层下石盒子组盒73、下盒83等小层，获得1.2×104～1.6×104m3/d 的测试高产。进一步验证了三角洲平原分支河道砂体、曲流河河道砂体的主体部位为研究区二叠系的优质储层，并为下一步富集主控因素的研究及井位部署提供了基础依据。

Figure 6.Thesandstone thickness planar distribution of P1x-h7-3图6.盒73 小层砂体厚度平面图

7.结论

1)延川南气田二叠系山西组—盒8段发育三角洲平原相，包括分支河道、决口扇、沼泽微相；盒7段以上地层发育曲流河相，包括河床、堤岸、河漫亚相。

2)三角洲平原分支河道砂体孔隙度2%～11%，渗透率大于0.4×10-3μm2，曲流河河道砂体孔隙度3%～13%，渗透率0.1×10-3μm2～1×10-3μm2，为延川南气田二叠系有效优质储层砂体。

3)两种有效储层砂体在剖面上北西—南东向砂体连通性好，砂体厚度2～16 m，砂体平面上呈南东—北西向展布，砂体厚度一般4～10 m，发育7～10条河道，有利储层分布于河道主体部位。