延安气田上古生界山西组有效储层识别与评价

李 浩

油气田开发

延安气田上古生界山西组有效储层识别与评价

李 浩

（陕西学前师范学院，陕西 西安 710100）

通过分析延安气田上古生界山西组含气储层岩性、物性、电性、含气性与岩石相特征的多重对应与制约关系，利用主成分分析法，探讨该区山西组有效储层识别与评价方法。研究表明：山西组含气砂岩储层岩石相可分为纯石英砂岩、高凝灰质杂基石英砂岩、富石英贫塑性岩屑砂岩、富塑性岩屑砂岩、碳酸盐致密胶结砂岩五类；采用“权重”评价法，优选出储层厚度、岩石相、有效孔隙度、含气饱和度以及与渗透率参数五项储渗能力分类评价指标定量评价，延安气田山西组优质储层和良好储层主要发育于山23中，其他层段则为差储层和非有效储层。

延安气田；上古生界；山西组；有效储层识别；定量评价

延安气田是鄂尔多斯盆地南部新探明的天然气富集区，勘探潜力较大[1]。延安气田上古生界砂岩储层致密，非均质性较强，埋深大，成岩作用强烈，胶结类型多样，普遍发育纳米—微米级孔隙，束缚水含量高[2-3]，导致有效储层与非储层电性差异小，常规的“四性关系”不能满足有效储层识别的需要。因此，本文在“四性关系”分析参数的基础上，引入能够反映岩石成分、塑性和胶结类型的“岩石相”参数，综合分析储层岩性、物性、电性、含气性与岩石相多重对应与制约关系，利用主成分分析法和“权重”评价法，探讨延安气田上古生界山西组有效储层识别与评价方法。

1 地质背景

盆地山西期沉积环境是建立在继承太原期陆表海沉积环境的背景上发展起来的，处于残余陆表海—近海湖盆发育阶段，大面积发育海陆过渡三角洲体系[4-5]。钻井揭示，延安气田上古生界山西组地层厚度一般为80～130 m，其中山2段厚28～72 m，山1段厚33～75 m，总体东厚西薄、北厚南薄。山2段以石英砂岩为主，孔隙度介于3.0%～10.0% 之间，渗透率主要分布在（0.01～1.0）×10−3μm2之间，平均含气饱和度为62.5%；山1段以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主，孔隙度主要分布在1.0%～8.0%之间，渗透率主要分布在（0.01～0.5）×10−3μm2之间，平均含气饱和度为49.1%[6-8]。

2 有效储层识别

2.1 储层“岩石相”类型划分

根据砂岩组分和结构特征、物性和孔隙特征、成岩演化过程的差异，将山2段含气储层分为纯石英砂岩、高凝灰质杂基石英砂岩、富石英贫塑性岩屑砂岩、富塑性岩屑砂岩、碳酸盐致密胶结砂岩[9]；将山1段含气储层分为富石英贫塑性岩屑砂岩、富塑性岩屑砂岩、碳酸盐致密胶结砂岩。

2.2 储层“四性一特征”关系

分析延安气田山西组储层岩性、物性、电性、含气性与岩石相特征多重对应与制约关系，建立储层“四性一特征”关系，进一步识别出有效储层特征。1）岩性较纯、录井有含气显示、物性较好，低伽马、中低声波时差，电阻率相对高值，深浅电阻率呈正差异或重合，且补偿中子和声波时差曲线（同向刻度）、电阻率曲线与声波时差曲线（反向刻度）呈“镜像变化”特征[10]。2）典型测井响应特征主要表现为低自然伽马、中高负异常幅度自然电位、低中子、较高声波、低密度、高电阻率。3）岩石相多为中-粗纯石英砂岩和富石英低塑性岩屑砂岩，孔隙类型主要为粒间孔，还有部分粒间溶蚀孔及少量的高岭石晶间孔。4）储层物性好，孔隙度分布在3.92%～13.09%之间，渗透率分布在（0.1～193.0）×10-3μm2之间（图1）。

2.3 储层参数模型

2.3.1 岩石相模型

将26口井取心段砂岩测井信息作为数据基础，以取样分析观察点为依据，借助于大量物性、薄片鉴定等分析资料，综合判断并提取反映岩性和渗透率的自然伽马（GR）[11]、分析流体性质和地层含气性质的电阻率对数（LnRD）[12]、以及确定储层孔隙度的DEN、CNL、AC测井响应特征。使用主成分分析法将五条测井曲线进行尺度缩减，主成分个数以累计方法百分比大于80%为准，提取主成分并将测井曲线均一化。主成分分析结果显示，F1特征值为2.768，可以说明初始5个变量的60.367%，F2值是1.022，可以说明总变量的25.448%，故使用F1，F2变量就能说明原来变量的85.815%（表1）。

图1 延272井山23“四性一特征”关系图

表1 山西组不同砂岩岩石相测井响应主成分分析结果

注：ZAC为均一化后的声波时差，μs/ft；ZCNL为均一化后的补偿中子孔隙度，%，ZDEN为均一化后的体积密度，g/cm3；ZGR为均一化后的自然伽马，API；ZLnRD为均一化后的电阻率对数，Ω·m。

通过五参数载荷图（图2）可以看出，F1主成分主要是由GR、DEN、AC构成的，指示的主要是岩性的差别。F2主成分主要是由CNL、GR和DEN组成，是岩性和孔隙度的综合参数。在此基础上制作出的主成分分析图版（图3），能很好地区分不同的岩石相。

2.3.2 储层参数模型

选用延安气田山西组10口天然气井62个声波时差数据与实测孔隙度进行回归分析；选用4口天然气井73个全岩样品实测得到的孔渗数据来建立孔渗关系式；采用阿尔奇公式法建立饱和度模型。所建立的参数模型公式如下：

=0.106×Δ-16.349 （=0.80，=62） （1）

=0.000 80.795 8Φ（=0.94，=73） （2）

w=（1.042 6×0.944 7w/1.845×R）1/1.862 4（3）

式中：—孔隙度，%；

Δ—声波时差，μs/ft；

—渗透率，×10-3μm2；

w—含水饱和度，%；

wi—初始含水饱和度，%。

用孔隙度测定值对上式进行验证，平均绝对误差小于1.5%的层点占95.2%，平均绝对误差为0.6%。

图2 山西组五参数主成分分析载荷图

图3 山西组主成分识别图版

3 有效储层定量评价

选用“权重”评价法，优选出与储量有关的五项参数：储层厚度、岩石相、有效孔隙度、含气饱和度以及与储层非均质性有关渗透率来作为评价山西组储集层储渗能力的指标（表2），由此可以实现研究区储层定量化分类评价。需要注意的是：1）使用极大值标准化法来测算每项参数的评价分数，将单项评价分数在0～1之间；2）设置第一权重系数渗透率值0.3，确认第二权重系数储层厚度以及岩石相的值0.2；3）将有效孔隙度的权重系数设置成0.1，而含气饱和度权重系数是0.2；4）把各项参数最大值标准化后，获取各个评价分数，再将对应权重参数相乘，继而可以获得单项权衡分数再累加，由此可得各层段综合权衡评价分数。

通过综合研究确认，Ⅰ类优质储层得综合权衡评价分数为1.0，Ⅱ类良好储层的对应评价分数在0.65～1.0之间，Ⅲ类差储层对应的对应评价分数介于0.34～0.65，对应评价分数小于0.34是Ⅳ类非有效储层。综合评判结果显示，延安气田上古生界含气储层山23主要是Ⅱ、Ⅲ类，局部区域储层是Ⅰ类；山12、山13、山21以及山22主要是Ⅳ类储层。Ⅲ、Ⅳ类储层主要在山11，Ⅱ类储层较少。总体上，延安气田上古生界山西组优质储层和良好储层主要发育于山23中，其他层段则为差储层和非有效储层。

表2 山西组储集层分类评价表

4 结 论

1）延安气田上古生界山西组含气储层岩石相可分为纯石英砂岩、高凝灰质杂基石英砂岩、富石英贫塑性岩屑砂岩、富塑性岩屑砂岩、碳酸盐致密胶结砂岩五类。

2）分析延安气田山西组砂岩储层岩性、物性、电性、含气性与岩石相特征的多重对应与制约关系，利用主成分分析法，可以识别延安气田上古生界山西组有效储层。

3）选用“权重”评价法，优选出储层厚度、岩石相、有效孔隙度、含气饱和度以及与渗透率参数五项储渗能力分类评价指标定量评价，延安气田上古生界山西组优质储层和良好储层主要发育于山23中，其他层段则为差储层和非有效储层。

［1］王香增.陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探开发进展与展望[J].中国石油勘探，2018,23(01):36-43.

［2］武富礼,赵靖舟,闫世可,等.鄂尔多斯盆地延长区上古生界储集层地质特征及天然气勘探前景[J].石油勘探与开发, 2007, 34 (04): 401-405.

［3］陈占军,任战利,赵靖舟,等.鄂尔多斯盆地延安气田山西组二段致密气藏特征与类型分析[J].中南大学学报(自然科学版), 2016, 47 (05): 1625-1636.

［4］周进松,王念喜,赵谦平,等.鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层特征及控制因素分析[J].石油天然气学报,2014,36(02):27-33.

［5］马强,王凯,尹红佳.鄂尔多斯盆地东南部上古生界盒8段储层特征研究—以G区块Y井区为例[J].辽宁化工,2020(07):787-791.

［6］杜永慧,李晓路,韩小琴,等.鄂尔多斯盆地东南部山西组沉积特征[J].东北石油大学学报,2017,41(03):44-51.

［7］王亮,申延刚,黄杰,等.延长气田姚家坡地区上古生界山2段储层成岩作用特征[J].西安石油大学学报（自然科学版）,2012,27(03):25-29.

［8］张满郎,李熙喆,谷江锐,等.砂体组合的划分及评价—以鄂尔多斯盆地山2段、盒8段为例[J].岩性油气藏,2009,21(06):12-19.

［9］秦波,曹斌风,周进松,等.致密砂岩气储层有效性识别和定量评价—以鄂尔多斯盆地东南部上古生界山西组一段为例[J].沉积学报.2019(02):403-415.

［10］王永炜.延气2井区上古生界低渗致密砂岩气藏研究[D].西安石油大学,2014.

［11］秦绪英,肖立志,张元中.鄂尔多斯盆地天然气有效储层识别与评价方法[J].地球物理学进展,2005,20(04):1099-1107．

［12］李霞,石玉江,王玲,等.致密砂岩气层测井识别与评价技术—以苏里格气田为例[J].天然气地球科学,2013,24(01):62-68.

Identification and Evaluation of Effective Reservoirs in Shanxi Formation of Upper Paleozoic in Yan'an Gas Field

（Shaanxi Xueqian Normal University, Xi'an Shaanxi 710100, China）

By analyzing the multiple correspondence and constraints between lithology, reservoir properties, electrical property, gas bearing property and lithofacies characteristics of gas bearing reservoir in Shanxi formation of Upper Paleozoic in Yan'an gas field, the principal component analysis method was used to discuss the effective reservoir identification and evaluation method of Shanxi formation in this area. The results show that the lithofacies of gas bearing sandstone reservoir in Shanxi formation can be divided into five types: pure quartz sandstone, high setting calcareous quartz sandstone, quartz rich and plastic poor lithic sandstone, plastic rich lithic sandstone and carbonate tight cemented sandstone; By using the "weight" evaluation method, five indexes of reservoir thickness, lithofacies, effective porosity, gas saturation and permeability parameters were selected for quantitative evaluation. The high-quality reservoir and good reservoir of Shanxi formation in Yan'an gas field are mainly developed in Shan 23layer, while the other layers are poor reservoir and ineffective reservoir.

Yan'an gas field; Upper Paleozoic; Shanxi formation; Effective reservoir identification; quantitative evaluation

“十三五”重大专项，鄂尔多斯盆地西南部中上元古界—下古生界构造演化与保存条件（项目编号：2017ZX05005-002-008）。

2021-04-28

李浩（1986-），男，陕西省佳县人，工程师，博士，2016年毕业于西北大学矿产普查与勘探专业，研究方向：地质资源与地质工程。

P618.13

A

1004-0935（2021）06-0873-04