大牛地气田大28井区下石盒子组盒1-1亚段沉积微相

刘 嘉

（中国石化华北油气分公司采气一厂，河南 郑州 450006）

0 引言

大牛地气田位于鄂尔多斯盆地东北部，具有层系多、储层薄、圈闭幅度低且含气性隐蔽、同层单井产量变化大的特点，导致其动用难度较大，也制约了天然气的勘探与开发。大28 井区位于大牛地气田北部，主力含气层为二叠系山西组、下石盒子组［1-2］，2012 年12 月开始部署井位，10 年间共投产139 口井，其中水平井126 口，正处于局部调整建产阶段。下石盒子组一段盒1-1 亚段发育辫状河相沉积，为低压、低渗透致密砂岩储层，有效砂体厚度薄、规模小、宽度大、多层叠合［3-5］，呈透镜状零星分布在大段致密砂岩中，单砂体分布规律不清，导致气层连通性差、钻遇率低，影响新井达产效果。笔者针对大28 井区盒1-1 亚段储层纵向叠置关系复杂、横向岩性变化大、平面非均质性强的问题，结合岩心、测井资料进行小层地层对比，建立岩—电响应模板，分析小层沉积微相纵向叠置及平面特征，厘清单砂体空间展布规律，以期为加密开发井网提供依据。

1 区域地质背景

大牛地气田处于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北东段，表现为向南西缓倾的单斜构造，倾角小于1°［6］。天然气资源量为8 237 × 108m3，上古生界提交天然气探明储量4 545.6×108m3，现已进入综合调整开发阶段［7］。大28 井区位于大牛地气田北部，占地面积729.6 km2，探明天然气地质储量为737.6×108m3，动用地质储量559.5×108m3，截至2021年12月，累计天然气产量为17.7 × 108m3，采出程度为3.2%。大28 井区主力开发层系为下石盒子组盒1段，与盒2段以紫红色桃花状泥页岩相隔，发育陆相辫状河沉积体系，气候干旱，北部物源持续抬升，构造活动加强，河流向南快速推进［1，8］，水体流速快，砂体厚度大，内部叠置关系复杂，近南北向展布，岩性为灰色中—粗岩屑石英砂岩，孔隙类型以残余粒间孔、粒间溶孔为主，分选中等，平均孔隙度为9.5%，渗透率为0.5 mD，为典型陆相致密砂岩储层，油气近源聚集［9-10］。盒1 段储层可以划分为盒1-1、盒1-2、盒1-3 三个砂层组，盒1-1 亚段以灰色厚层中—粗砂岩为主，砂体厚度稳定；盒1-2亚段发育灰色薄层中砂岩，局部砂体发育，砂体厚度差异较大；盒1-3 亚段以泥岩为主，全区广泛分布，为明显的标志层。其中，盒1-1亚段以沉积旋回为依据，可进一步细分为盒1-1-1、盒1-1-2两个小层组，二者厚度相当，盒1-1-1小层岩性以灰白色含砾中—粗砂岩为主，底部砾石无规则排列，粒度向上变细，表现出正韵律特征；盒1-1-2小层岩性以灰色细砂岩、粉砂岩为主，水平层理发育。

2 沉积构造与微相识别

沉积构造是指沉积岩在沉积作用和成岩过程中各个组分之间的空间排列［11］，大牛地气田盒1 段沉积构造丰富，总体表现为砂包泥的正粒序特征，结合自然伽马（GR）典型曲线形态特征，识别出心滩、辫状河道、泛滥平原共3种主力沉积微相。

2.1 沉积构造

大牛地气田盒1 段发育灰色中—粗岩屑石英砂岩，地层向上与盒2段以底砾岩为界（图1a），地层向下与山2段以灰黑色粉砂质泥岩为界（图1b），山2段顶部表现为深灰色细砂岩夹灰色中砂岩，发育槽状交错层理。盒1段表现出砂包泥的正粒序结构，岩性垂向序列依次表现为灰白色底砾岩（图1c）、灰色含砾粗砂岩、浅灰色粗砂岩、浅灰色含砾中砂岩（图1d）、灰色细砂岩与深灰色粉砂岩互层（图1e）、棕色、杂色泥岩，发育底砾岩冲刷面、平行层理、槽状交错层理、沙纹层理、水平层理等沉积构造，局部存在泥质粉砂岩薄夹层，盒1 段顶部可见灰黑色植物茎叶（图1f），反映出强水动力条件下的辫状河沉积特征［12］。

图1 大牛地气田盒1段岩心照片

2.2 沉积微相

测井曲线形态能够直接反映岩性垂向变化和砂体叠置关系，间接反映地层沉积环境［13］。结合露头、岩心，优选GR作为典型曲线，建立岩—电响应模板，划分大牛地气田盒1段测井相。研究区测井曲线形态多样，主要有微齿化箱形、平滑箱形、钟形—齿化箱形、锯齿状、微锯齿状等（图2）。参照曲线的幅度、光滑程度和齿中线的形态，识别出心滩、辫状河道、泛滥平原共3 种主力沉积微相：①心滩以灰色粗粒沉积为主，正韵律，砂体厚度大，单期心滩厚度介于3～5 m，延伸宽度介于35～50 m，夹层厚度介于0.1～0.3 m，夹层泥岩形成渗流屏障，砂体遭受强水流冲刷形成大型槽状、板状交错层理，测井曲线呈箱形、齿化箱形、平滑箱形；②辫状河道底部常见冲刷面，向上粒度变细，砂体厚度较薄，高能环境沉积，发育槽状交错层理、斜层理，测井曲线表现为钟形，河道水体频繁迁移，砂体内部呈泛连通状态，河道沉积具有较大的宽厚比，纵向上多个透镜体相互叠置；③泛滥平原以棕色、杂色细粒沉积为主，均质韵律，水动力条件较弱，发育水平层理，测井曲线近于平直状、微锯齿状。

图2 大牛地气田盒1段测井相—岩石相模式图

3 沉积微相纵横向与平面特征

在岩心相观察、测井相解释的基础上，明确岩石成分、结构、沉积构造等特征，建立单井相模板，选取主干剖面，分小层对比大28 井区盒1-1 亚段沉积微相纵横向展布规律与平面分布特征。

3.1 单井沉积微相特征

通过建立测井相—岩石相模板，结合沉积构造与沉积微相特征，识别单砂体，确定单井纵向沉积结构。大28 井区盒1 段发育辫状河相，储层分为盒1-1、盒1-2、盒1-3三个砂层组，盒1-1亚段以灰色厚层中— 粗砂岩为主，砂体厚度可达25 m，以心滩、辫状河道微相为主；盒1-2亚段发育灰色薄层中砂岩，多见泥岩夹层，砂体厚度介于10～15 m，以辫状河道、河道边缘微相为主；盒1-3亚段以泥岩为主，沉积厚度不超过10 m，为泛滥平原沉积微相。盒1-1 亚段可分为两个小层，二者以沉积旋回为界，盒1-1-1 小层发育高幅度箱形、锯齿状辫状河道、钟型心滩，盒1-1-2小层发育叠合型心滩（图3）。

图3 大牛地气田大28井区盒1段沉积微相综合柱状图

3.2 沉积微相纵横向特征

结合砂体叠置关系、地层沉积厚度划分单砂体沉积微相连井剖面，加强储层剖面对比的可靠性与预测性。辫状河道横向迁移频繁，发育期次不同，后期河道多次冲刷，剥蚀前期河道沉积，在地层垂向上表现出明显的层次性，砂体叠置类型有孤立型、叠加型和切叠型［14］。大28 井区盒1-1 亚段砂体厚度稳定，表现为垂向、侧向叠加，单期砂体保存完整，剥蚀不明显，厚层泥质沉积较少，常见细粒薄层分隔。测井曲线组合形态呈阶梯状，GR回返较少，砂体韵律性较为完整。

联络测线AA′跨越DPH-75井、D28-1井、D28-5井、D41井、DPH-52井共5口井，呈北东—南西向展布，顺物源方向。盒1-1-1小层纵向上两期河道保存完整，北部河道纵向砂体叠置，南部河道纵向存在泥质沉积，泥岩厚度介于2.5～4.0 m。一期河道横向延伸18 km，北部主力微相为心滩，心滩中部砂厚5 m，DPH-75 井、D28-1 井含气性好，发育气层，泥质含量介于10%～15%，GR值介于55～70 API；向南砂体减薄，主力微相演变为辫状河道，砂厚3 m，最南部发育典型锯齿状辫状河道组合模式，含气性较好，DPH-52 井解释为差气层，泥质含量为10.3%，GR值为70 API。二期河道横向延伸15 km，表现为复合型心滩，心滩中部砂厚为4 m，DPH-75井、D28-1 井含气性好，发育气层，泥质含量为6.8%，GR值介于45～60 API，向南砂体略有减薄，泥质含量增多，超过15%。盒1-1-2小层纵向上同样发育两期河道，中部沉积细粒薄夹层，厚度为1 m，横向整体连通。一期河道横向延伸18 km，主力微相为辫状河道，砂厚2.6～3.4 m，北部表现为高能辫状河道组合，D28-1 井气层发育、泥质含量为11%、GR值为53 API，向南砂厚略有减薄，向河道边缘演变。二期河道横向延伸19 km，主力微相为心滩，砂厚3.6～5.3 m，DPH-75 井、D28-1 井北部含气性好，发育气层，泥质含量介于12%～15%，GR值介于55～60 API，向南厚度稳定，但泥质含量增多，物性变差，DPH-52井气层不发育（图4）。

图4 大牛地气田大28井区盒1-1亚段联络测线AA′沉积微相剖面图

主测线a 跨越DPH-87 井、DPH-78 井、D28-5井、DPH-48 井、DPT-20 井共5 口井，近东西向展布，垂直物源方向，砂体叠置较为复杂，含气性差异较大。盒1-1-1小层纵向上发育两期河道，横向连通性较好，偶有间断，尤其是底部砂体，呈泛连通状态。一期河道横向延伸13 km，西部心滩规模较大，三套砂体纵向叠置，总体砂厚为6.6 m，横向延伸5 km，DPH-78井含气性好，发育气层，泥质含量为6.5%，GR值介于45～60 API；向东演变为辫状河道微相，砂体厚度减薄至1.7～2.8 m，横向连通性较好，延伸范围为9 km，DPH-48 井、DPT-20 井东部发育差气层，泥质含量介于7.5%～9.0%，GR值为60 API。二期河道横向延伸14 km，砂体厚度变化较大，为1.5～3.0 m，中部砂体厚，向两侧减薄，而中部厚层砂体部位物性差，泥质含量高达30%，D28-5井测井解释为干层。两侧薄层砂体部位物性好，泥质含量介于7.8%～10.0%，GR值为55 API，DPH-78井、DPT-20 井气层发育。盒1-1-2 小层纵向上同样发育两期河道，砂体叠置关系更为复杂。一期河道表现为辫状河道沉积，东部砂体基本稳定延伸10.6 km，砂厚介于2.1～2.4 m，气层发育部位泥质含量为9.1%，DPH-78 井GR值为55 API，差气层发育部位泥质含量为15%，DPT-20 井GR值介于70～75 API。二期河道纵向叠置两套砂体，总体砂厚3.5～4.7 m，横向延伸14 km；西部主力微相为心滩，砂厚4.3～4.7 m，横向延伸5 km，含气性较好，泥质含量为7.3%，DPH-78 井GR值为50 API；向东演变为辫状河道微相，砂厚3.5～3.7 m，横向范围扩至9 km，东部整体含气程度较高，泥质含量介于8.2%～13.0%，DPH-48井、DPT-20井GR值介于57～70 API（图5）。

图5 大牛地气田大28井区盒1-1亚段主测线a沉积微相剖面图

参考连井剖面分析结果发现，气层在心滩向辫状河道沉积微相演变区域，受水流冲刷影响，砂质更纯，泥质含量低于15%，GR值介于45～70 API，储层物性更好，含气程度更高。

3.3 沉积微相平面特征

相同地质时期的河道沉积，砂体中间厚两侧薄，不同地质时期的河道沉积，砂体两边厚中间薄。结合沉积背景、砂体走向、宽度及其空间展布，精细刻画单砂体沉积相图、砂厚等值线图，增加沉积相图的可信度。

大28 井区盒1-1 亚段发育辫状河沉积相（图6a、6b），中部为多期砂体叠置的主河道方向，河道宽度接近10 km，砂体沉积厚度普遍超过4 m，心滩侧向叠置宽度介于0.5～0.8 km，长度介于2～5 km，砂厚超过6 m，密集分布，滩头迎水面遭受侵蚀，滩尾背水面顺流加积［15］，两侧水体能量减弱，砂体厚度减薄、尖灭，河道边界明显。越过泥岩沉积的泛滥平原，向东、西方向出现次级辫状河道，规模小，厚度小，心滩较为孤立。在不同小层中，同一井位处的微相也存在差异，主要受河道迁移改道、水动力沉积能量的影响，砂体成片展布，非均质性强。

图6 大牛地气田大28井区盒1-1亚段沉积微相及砂体厚度图

大28 井区盒1-1-1 小层（图6c、6d），辫状河沉积相，主力微相为心滩、辫状河道，高能水动力条件下物源向南迁移。北部两条河道汇集成主河道，河道向南延伸宽度逐渐减小，砂厚稳定，粗粒沉积，心滩沿河道走向分布。河道边界沉积能量减弱，厚度明显减薄。东、西两侧以泛滥平原泥质沉积相隔，发育次级河道，心滩孤立，砂体厚度减薄。大28 井区盒1-1-2 小层（图6e、6f），基本延续了前期古地理环境和沉积特征，发育辫状河沉积相，主力微相为心滩、辫状河道。北部两条河道略向南发育后汇集成主河道，靠近河道边部心滩规模缩小，泛滥平原面积扩大，东、西两侧次级河道略向西迁移，心滩较为孤立，砂厚进一步减薄。

4 结论

1）大牛地气田大28井区盒1-1亚段发育辫状河沉积相，结合岩心观察结果与GR典型曲线形态，建立岩—电响应模板，识别出辫状河道、心滩、泛滥平原共3类主力微相。

2）大牛地气田大28井区盒1-1亚段细分为盒1-1-1、盒1-1-2两个小层，纵向上共发育4期河道，心滩与辫状河道多套砂体叠置，单期砂体保存完整，剥蚀不明显，河道多次冲刷导致厚层泥质沉积较少，局部发育细粒薄夹层。横向上砂体延伸范围大，保持在14～18 km，表现为心滩向辫状河道演变。平面上砂体沿物源向南连片推进，主河道位置不变，具有中部厚、两侧薄的特征，北部砂体更为发育，以粗粒沉积为主，为典型近源高能辫状河道沉积。

3）大牛地气田大28井区盒1-1亚段砂体叠置规律复杂，厚度与含气性存在明显差异，其中，心滩有效砂厚可以超过6.5 m，辫状河道有效砂厚低于4 m。气层在心滩与辫状河道微相中均可发育，尤其是在二者演变区域，受水流冲刷影响，砂质更纯，泥质含量低于15%，GR值介于45～70 API，砂体物性更好，含气程度更高，可以作为后期开发、措施井位部署的参考依据。