大牛地氣田高產(chǎn)井儲(chǔ)層特征及主控因素研究

劉緒鋼

（中國(guó)石化華北分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部東段，構(gòu)造形態(tài)為北東高、西南低的平緩單斜，屬于典型的大型低滲致密砂巖氣田［1］。鉆井揭示大牛地氣田目地層深度為2500～3000 m，主要產(chǎn)氣層自上而下為下石盒子組的盒3、盒2、盒1段，山西組的山2、山1段和太原組的太2、太1段。經(jīng)過(guò)近幾年的開(kāi)發(fā)，目前天然氣保有產(chǎn)能已達(dá)到27×108m3。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中相繼鉆遇了不同類型的高產(chǎn)氣層，如何將其進(jìn)行科學(xué)分類，準(zhǔn)確把握不同類型儲(chǔ)層特征，掌握高產(chǎn)氣層分布模式和主控因素，對(duì)尋找天然氣富集區(qū)、部署高產(chǎn)井位、達(dá)到氣田的高效開(kāi)發(fā)具有重要的意義。

1 高產(chǎn)氣層儲(chǔ)層類型研究

高產(chǎn)井儲(chǔ)層類型研究的思路是：首先按照高產(chǎn)井儲(chǔ)層巖性的不同（主要包括巖屑石英砂巖和石英砂巖兩種巖性）進(jìn)行分類，然后統(tǒng)計(jì)典型電性特征，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，考慮物性、產(chǎn)能等因素，運(yùn)用交會(huì)圖技術(shù)，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類，最后確定各類型儲(chǔ)層的電性標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)選大牛地氣田不同井區(qū)82口井不同類型儲(chǔ)層的電性特征參數(shù)運(yùn)用交會(huì)圖技術(shù)制作了儲(chǔ)層類型研究圖版（見(jiàn)圖1）。

圖1 大牛地氣田儲(chǔ)層類型圖版

應(yīng)用圖版可將大牛地氣田的儲(chǔ)層分為4種類型：I類儲(chǔ)層（中高AC、高Rt）、Ⅱ類儲(chǔ)層（高AC、低Rt）、Ⅲ類儲(chǔ)層（中低AC、高Rt）、Ⅳ類儲(chǔ)層（非有效層）。其中Ⅱ類儲(chǔ)層又細(xì)分為Ⅱa類與Ⅱb類，二者的電性特征基本一致，差別僅在自然伽馬特征上，Ⅱb類儲(chǔ)層的伽馬值略高，表明儲(chǔ)層泥質(zhì)含量相對(duì)高，產(chǎn)能較Ⅱa類儲(chǔ)層差。由于Ⅱa類與Ⅱb類儲(chǔ)層的其它電性特征一致，故將這兩類儲(chǔ)層統(tǒng)一作為Ⅱ類儲(chǔ)層進(jìn)行分析。各類型儲(chǔ)層的電性標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 儲(chǔ)層類型電性特征標(biāo)準(zhǔn)

2 高產(chǎn)氣層儲(chǔ)層特征

2.1 巖石特征

（1）巖石成分。根據(jù)對(duì)儲(chǔ)層巖石特征資料分析，不同類型的儲(chǔ)層巖石具有一些共同點(diǎn)，巖石顆粒以石英為主，其次為巖屑，少量長(zhǎng)石顆粒；顆粒含量為86.1%～90.3%；填隙物主要由泥質(zhì)雜基、高嶺石、綠泥石、伊利石、菱鐵礦、方解石、石英及白云石組成。巖石顆粒一般為粗粒，少量中粒及細(xì)粒，分選中等～好；次棱～次園狀；顆粒支撐；顆粒之間為點(diǎn)接觸、點(diǎn)～線接觸為主。同時(shí)，不同類型儲(chǔ)層的巖石成分和含量略有差異，主要表現(xiàn)在石英顆粒的含量、泥質(zhì)雜基的含量和自生膠結(jié)物的含量上。

（2）巖性類型和沉積微相類型。結(jié)合野外觀察和巖心分析資料，不同類型儲(chǔ)層其巖性類型和沉積微相類型也不盡相同，Ⅰ類型儲(chǔ)層的巖性主要為淺灰、灰、灰白色粗粒巖屑石英砂巖，巖石相類型為交錯(cuò)層理含礫粗砂巖相，沉積微相類型為心灘。Ⅱa類型儲(chǔ)層的巖性主要為淺灰、灰、灰白色粗粒巖屑石英砂巖，巖石相類型為交錯(cuò)層理含礫粗砂巖相、塊狀砂礫巖相，沉積微相類型為心灘、分流河道。Ⅱb類型儲(chǔ)層的巖性主要為淺灰、灰色中－粗粒巖屑石英砂巖，巖石相類型為交錯(cuò)層理粗砂巖相，沉積微相類型為心灘、分流河道。Ⅲ類儲(chǔ)層的巖性主要為灰白色粗粒石英砂巖，巖石相類型為厚層狀石英砂巖相，沉積微相類型為障壁砂壩、分流河道。Ⅳ類型儲(chǔ)層的巖性主要為淺灰、灰色粗－中粒巖屑砂巖，巖石相類型為交錯(cuò)層理含礫中細(xì)砂巖相、平行層理砂巖相，沉積微相類型為心灘、分流河道、障壁砂壩、決口扇等。

2.2 物性特征

根據(jù)對(duì)不同類型儲(chǔ)層的物性統(tǒng)計(jì)，表明Ⅱa類儲(chǔ)層的物性最好，平均孔隙度、滲透率相對(duì)大，分別達(dá)11.34%、1.54×10－3μm2；其次為Ⅰ類儲(chǔ)層，平均孔隙度、滲透率相對(duì)較大，達(dá)8.97%、1.01×10－3μm2；再次為Ⅱb、Ⅲ類儲(chǔ)層，平均孔隙度分別為8.97%、8.35%，平均滲透率分別為0.49×10－3μm2、0.85×10－3μm2；Ⅳ類儲(chǔ)層物性最差，平均孔隙度為5.66%，平均滲透率為0.22×10－3μm2。

2.3 孔喉結(jié)構(gòu)特征

儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)特征表征參數(shù)主要由排驅(qū)壓力、飽和度中值壓力、平均喉道半徑、中值喉道半徑等參數(shù)來(lái)反映［2］。在巖心化驗(yàn)分析資料統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，各類型儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)特征如表2，從表中可以看出，Ⅰ類儲(chǔ)層中值壓力最低、平均、中值喉道半徑相對(duì)最大、半徑大于0.1μm的孔喉相對(duì)最多、分選相對(duì)最好，孔喉結(jié)構(gòu)好于其它類儲(chǔ)層；Ⅱa類儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)好于Ⅱb、Ⅲ、Ⅳ類儲(chǔ)層，僅比Ⅰ類略差，該類儲(chǔ)層排驅(qū)壓力最低、中值壓力低，平均喉道半徑、中值半徑相對(duì)較大；Ⅱb類儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)比Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa均差，好于Ⅲ、Ⅳ類儲(chǔ)層；Ⅲ類儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)好于Ⅱb、Ⅳ類儲(chǔ)層，比Ⅰ、Ⅱa略差；Ⅳ類儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)相對(duì)最差。

表2 不同類型儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

3 高產(chǎn)氣層分布模式及天然氣富集主控因素分析

3.1 高產(chǎn)氣層分布模式

不同類型的儲(chǔ)層，其氣層的產(chǎn)能高低不同。根據(jù)對(duì)該氣田95口井不同類型儲(chǔ)層發(fā)育的氣層無(wú)阻流量的統(tǒng)計(jì)，表明Ⅰ類儲(chǔ)層產(chǎn)能相對(duì)較高，一般無(wú)阻流量大于10×104m3／d，其次為Ⅱa和Ⅲ類儲(chǔ)層，其它類型儲(chǔ)層的氣層產(chǎn)能相對(duì)較低，無(wú)阻流量一般小于5×104m3／d。

Ⅰ類儲(chǔ)層為中高時(shí)差高電阻氣層，儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，巖石相對(duì)較純，孔喉結(jié)構(gòu)好，沉積微相為心灘，主要分布層位為盒3、盒2段。

Ⅱa類儲(chǔ)層為低阻高時(shí)差氣層，儲(chǔ)層物性相對(duì)好，巖性純，孔喉結(jié)構(gòu)好，沉積微相為心灘、分流河道，主要分布層位為盒3、盒2、盒1、山2、山1。

Ⅲ類儲(chǔ)層為中低時(shí)差高電阻氣層，儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，巖石巖性純，孔喉結(jié)構(gòu)好，沉積微相為分流河道、障壁砂壩，主要分布層位為山1、太2。

3.2 天然氣富集主控因素分析

（1）相類型為先決因素。根據(jù)對(duì)不同類型儲(chǔ)層巖石相和沉積微相特征的統(tǒng)計(jì)表明，相同的巖石相、沉積微相類型但產(chǎn)能可以普遍高低不同，但相對(duì)高產(chǎn)的巖石相類型相對(duì)較少，主要為大型交錯(cuò)層理粗砂巖相、含礫粗砂巖相、灰白色厚層狀石英砂巖相，有利的沉積微相類型主要為心灘、分流河道、障壁砂壩［3］。總體上，儲(chǔ)層相類型是影響氣層產(chǎn)能的重要因素，是高產(chǎn)氣層形成的先決條件和因素。

（2）巖石成分和類型為關(guān)鍵因素。儲(chǔ)層的巖石類型既受到儲(chǔ)層巖石相類型、微相類型的控制，同時(shí)又控制著儲(chǔ)層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是研究?jī)?chǔ)層微觀特征和宏觀特征的紐帶，其巖石成分、結(jié)構(gòu)、粒度、分選等特征直接影響儲(chǔ)層的物性、成巖特征、非均質(zhì)性和微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征。通過(guò)對(duì)高產(chǎn)井Ⅰ、Ⅱa和Ⅲ 類儲(chǔ)層的巖石特征統(tǒng)計(jì)表明，儲(chǔ)層巖石中的石英顆粒成分含量明顯比其它類型高，雜基含量明顯低，同時(shí)巖石顆粒粒度也明顯偏大，儲(chǔ)層巖石中粗粒相對(duì)比例高于其它類型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層的巖石成分和類型是高產(chǎn)井形成的關(guān)鍵因素。

（3）微觀孔喉結(jié)構(gòu)為直接因素。儲(chǔ)層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包含平均喉道半徑、中值喉道半徑、排驅(qū)壓力、中值壓力、喉道分選系數(shù)、相對(duì)分選系數(shù)等，其中中值喉道半徑為表征儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)，不僅反映喉道大小，同時(shí)與儲(chǔ)層的無(wú)阻流量關(guān)系密切［4］。通過(guò)不同類型儲(chǔ)層中值喉道半徑與測(cè)試無(wú)阻流量關(guān)系圖（見(jiàn)圖2）表明，儲(chǔ)層的中值喉道半徑越大，其物性也就越好，測(cè)試無(wú)阻流量也越高。

圖2 中值半徑與無(wú)阻流量關(guān)系

4 結(jié)論

（1）大牛地氣田高產(chǎn)井儲(chǔ)層類型可分為4類：I類儲(chǔ)層（中高AC、高Rt）、Ⅱ類儲(chǔ)層（高AC、低Rt）、Ⅲ類儲(chǔ)層（中低AC、高Rt）、Ⅳ類儲(chǔ)層（非有效層）。

（2）沉積微相、巖石成分和類型及微觀孔隙結(jié)構(gòu)等的有效組合是影響大牛地氣田天然氣富集的主控因素。

［1］郝蜀民，惠寬洋，李良.鄂爾多斯盆地大牛地大型低滲氣田成藏特征及其勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2006，27（6）：762－768.

［2］張一偉.陸相油藏描述［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：80－100.

［3］郭建民.大牛地氣田盒3段致密儲(chǔ)層評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（12）：55－57.

［4］劉忠群，高青松，張健.低滲透砂巖氣藏巖性測(cè)井識(shí)別方法及意義［J］.天然氣工業(yè)，2001，21（增刊）：53－55.