蘇里格氣田南區(qū)下奧陶統(tǒng)馬家溝組氣藏復(fù)雜巖溶儲層的精細(xì)評價

付金華 黃有根 鄭小鵬 汪淑潔 胡薇薇

1.中國石油長慶油田公司 2.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院 3.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室

蘇里格氣田南區(qū)位于蘇里格氣田西南部，區(qū)域構(gòu)造位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中西部，開發(fā)區(qū)域處于靖邊氣田西側(cè)。下古生界下奧陶統(tǒng)馬家溝組馬五5亞段是該區(qū)的重點開發(fā)層段。

馬五5亞段儲層是在短期海侵期形成的相對淺水高能藻屑灘相沉積，經(jīng)白云巖化、巖溶等作用改造而形成的白云巖儲層，巖性主要為塊狀或厚層狀粗粉晶—細(xì)晶結(jié)構(gòu)的晶粒狀白云巖，儲集空間類型主要為白云石晶間孔、溶蝕孔洞、裂縫等，圈閉類型為巖性圈閉,研究區(qū)馬五5亞段在加里東末期受整體構(gòu)造抬升作用，遭受了長達1億多年的風(fēng)化剝蝕，地層“殘缺不全”。該類氣藏具有“侵蝕溝槽發(fā)育、儲層品質(zhì)差異大、非均質(zhì)性強”的地質(zhì)特點[1-7]，這也決定了其儲層刻畫難度大，制約了氣田的規(guī)模建產(chǎn)。

為此，筆者以沉積微相刻畫為基礎(chǔ)，結(jié)合該區(qū)現(xiàn)代巖溶地貌特征，多方法聯(lián)合恢復(fù)古地貌形態(tài)，劃分三級地貌單元，評價有效儲層潛力區(qū)；根據(jù)成巖作用機理，開展研究區(qū)主要成巖作用差異性特征研究（裸露期巖溶作用和埋藏充填作用），綜合分析儲層品質(zhì)，刻畫有效儲層平面展布，為制訂合理的井位部署方案提供依據(jù)，以滿足氣田規(guī)模建產(chǎn)的需要。

1 儲層基本特征

1.1 孔隙類型

蘇里格南區(qū)馬五5亞段以粗粉晶白云巖為主,儲層發(fā)育晶間孔、溶孔和微裂縫，晶間孔是主要孔隙類型，裂縫對改善儲層作用顯著。其中，晶間孔和晶間溶孔常發(fā)育于粗粉晶—細(xì)晶白云巖，細(xì)晶白云巖通常不含石膏結(jié)核或溶斑，晶間孔和晶間溶孔面孔率面孔率可達14%，常形成良好的儲層。

儲層壓汞曲線具有較寬的平臺區(qū)，馬五5亞段排驅(qū)壓力介于0.3～2.9 MPa，喉道中值半徑分布在0.01～0.27 μm，最大進汞飽和度介于20.3%～91.8%，反映儲層具有小孔細(xì)喉、分選較好的孔隙結(jié)構(gòu)特征。

1.2 物性特征

根據(jù)403塊巖心物性分析統(tǒng)計結(jié)果，馬五5亞段孔隙度主要集中在2%～8%，其中大于4%的樣品分布頻率為56.1%，平均孔隙度為4.9%；滲透率主要集中在0.1～0.5 mD，其中大于0.1 mD的樣品分布頻率為54.1%，局部儲層滲透率超過10.0 mD，平均滲透率為0.7 mD。

2 儲層刻畫方法及思路

通過沉積微相刻畫儲層空間展布，結(jié)合巖溶古地貌恢復(fù)及巖溶作用特征研究，落實儲層發(fā)育區(qū)，評價儲層品質(zhì)。

2.1 沉積微相刻畫

有利的沉積微相帶為該區(qū)古巖溶有效儲層發(fā)育奠定了基礎(chǔ)，其主要原因是在高溫高壓情況下，白云巖比石灰?guī)r更容易發(fā)生溶解，產(chǎn)生有利于油氣運移和保存的孔洞縫。

筆者主要利用測井、巖心、分析化驗等資料，對研究區(qū)馬五5亞段儲層進行沉積微相分析，識別出潮坪淺水高能帶的顆粒灘相、潮坪低能帶的泥晶灰云坪微相。綜合巖心、測井（密度、電阻、PE）、動態(tài)資料分析等手段，建立了研究區(qū)沉積微相判識標(biāo)準(zhǔn)，并通過單井相分析、連井剖面相對比，刻畫沉積微相平面展布（圖1-a）?？坍嫿Y(jié)果顯示：馬五5亞段發(fā)育近南北向（區(qū)域上環(huán)帶狀分布）顆粒灘和云坪及含泥云坪相，單個顆粒灘規(guī)模小，整體具有一定的連片性，是有利的沉積微相，也是白云巖儲層的最有利發(fā)育區(qū)（圖1-b）。

2.2 古地貌刻畫

巖溶古地貌對氣藏控制作用明顯，不同古地貌形態(tài)巖溶強度差異大[8-12]，影響儲層溶蝕孔洞、微裂縫的發(fā)育和分布，對侵蝕溝槽展布趨勢具有指向意義。

結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)特征，對不同古地貌恢復(fù)方法優(yōu)缺點進行了詳細(xì)對比分析[13-15]，綜合應(yīng)用殘厚法、印模法、地球物理法、層拉平技術(shù)，建立了三級地貌單元定量劃分標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了對古地貌形態(tài)的定量化描述。

2.2.1 溝槽識別與刻畫

研究區(qū)位于巖溶高地—巖溶斜坡過渡帶，巖溶作用下殘余厚度差異大，局部馬五5亞段剝蝕殆盡，通過地震上應(yīng)用波阻抗反演、相干分析等技術(shù)，刻畫出研究區(qū)主溝槽。在主溝槽約束下，通過古地質(zhì)法來確定古地貌的分布格局。

2.2.2 三級地貌單元恢復(fù)

圖1 研究區(qū)馬五5亞段沉積微相、白云巖平面分布圖

地貌單元恢復(fù)中采用“印模法”與“殘厚法”相結(jié)合，其中印模法是以本溪組頂部9號煤層為基準(zhǔn)面，對本溪組巖石地層進行厚度恢復(fù)，得到石炭系沉積前奧陶系頂古侵蝕面形態(tài)；殘厚法則是以馬五5亞段底部為基準(zhǔn)面，對馬五5亞段及其上覆地層進行厚度恢復(fù)，得到奧陶系馬五5亞段底及上覆地層殘余厚度[16]。再綜合殘厚法、印模法，結(jié)合“上?。卤?、上?。潞瘛钡榷喾N組合形式，應(yīng)用層拉平技術(shù)，建立了古地貌單元劃分量化標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了三級古地貌單元從定性識別到定量化識別的轉(zhuǎn)變（圖2）。

結(jié)合沉積相劃分結(jié)果，進一步細(xì)化了古地貌平面分布（圖3）。從恢復(fù)結(jié)果來看，研究區(qū)西側(cè)為巖溶高地，中東部為巖溶斜坡帶。其中巖溶高地中的古臺地是儲層發(fā)育區(qū)，巖溶斜坡可劃分古溝槽、古殘丘等三級地貌單元，古殘丘是有效儲層主要發(fā)育區(qū)。在此基礎(chǔ)上，初步預(yù)測了6個有利天然氣勘探區(qū)帶（圖3），包括4個古殘丘、1個殘丘和1個古臺地。

2.3 儲層品質(zhì)評價

白云巖儲層物性主要受裸露期巖溶作用和埋藏期充填作用控制。裸露期巖溶作用形成較大的溶蝕孔洞，在后期弱充填作用下，特別是弱泥質(zhì)充填，保存部分巖溶孔洞縫至今，形成有效儲層。

2.3.1 巖溶作用

表生期巖溶作用具有垂向分帶特征，由地表往下依次發(fā)育地表巖溶帶、垂直滲流巖溶帶和水平徑流巖溶帶，其作用強度由地表往下逐漸減弱。因此，碳酸鹽巖儲層受到巖溶作用的強弱與其上覆地層厚薄緊密相關(guān)。而研究區(qū)處于巖溶高地與巖溶斜坡的過渡帶，馬五5亞段儲層上覆沉積厚度由西向東逐漸增厚，溶蝕作用程度逐漸減弱，研究區(qū)西側(cè)馬五5亞段儲層溶蝕作用總體較強，溝槽兩側(cè)強溶蝕特征最為明顯（圖4）。

2.3.2 充填作用

馬五5亞段儲層充填物包括白云石、方解石、高嶺石、伊利石。不同三級古地貌單元充填程度差異明顯，同一古地貌單元也存在一定差異。通過巖心分析及薄片觀察，對比發(fā)現(xiàn)研究區(qū)馬五5亞段儲層自西向東充填程度逐漸增大，儲層隨之變得致密。西側(cè)馬五5亞段溶蝕孔洞發(fā)育，白云石及方解石半充填，東側(cè)或南部馬五5亞段發(fā)育的孔、縫被方解石幾乎全充填。

圖2 印模法與殘厚法恢復(fù)古地貌模式圖及定量劃分標(biāo)準(zhǔn)圖

圖3 研究區(qū)古地貌平面分布圖

以上成巖作用分析結(jié)果表明，研究區(qū)西側(cè)巖溶作用強烈，溶蝕孔洞和裂縫發(fā)育，規(guī)模相對較大，向東及南部巖溶作用減弱，溶蝕孔隙及裂縫規(guī)模相對較小。另一方面，西側(cè)充填作用小，溶蝕孔洞充填程度低，向東孔隙及裂縫充填程度逐漸增高。因此，研究區(qū)西側(cè)儲層發(fā)育區(qū)品質(zhì)較好，向東儲層品質(zhì)逐漸變差（圖4）。

2.4 儲層展布

以前述地質(zhì)認(rèn)識為指導(dǎo)，在有利儲層發(fā)育區(qū)初步刻畫及評價的基礎(chǔ)上，結(jié)合三維地震預(yù)測結(jié)果，從縱向儲層精細(xì)識別、橫向變化對比、空間分布特征的角度，精細(xì)描述儲層空間展布。

縱向上，通過常規(guī)測井、成像測井及取心資料，綜合分析馬五5亞段儲層在單井縱向上的發(fā)育特征。研究發(fā)現(xiàn)，馬五5亞段白云巖厚度介于20～25 m，溶蝕孔洞集中發(fā)育儲層厚度介于2～8 m，規(guī)模有限，但在局部地區(qū)，垂直及水平裂縫發(fā)育。

橫向上，該區(qū)自西向東巖溶作用減弱，充填程度增強，儲層物性逐漸變差，研究區(qū)東側(cè)，馬五5亞段儲層整體致密，局部發(fā)育有效儲集層，但橫向連續(xù)性較差，西側(cè)儲層物性較好，有效儲層較為發(fā)育（圖4、5）。

平面上，馬五5亞段有效儲層平面上總體呈“孤立”分布，局部呈連片但不連通。這里以研究區(qū)G井區(qū)（井區(qū)位置見圖5）為例進行說明。首先，從反映巖溶作用強弱的殘余厚度分布情況來看，G井區(qū)馬五5亞段底以上殘余厚度具有“厚此薄彼”的特征，厚度越厚表明經(jīng)歷溶蝕作用越弱，儲層相對致密，厚度越薄反映受到溶蝕作用越強，儲層物性相對較好。另外，單井氣體測試（H2S）與水體礦化度的平面區(qū)間分異也表明該區(qū)有效儲層的不連續(xù)性[17-18]（圖6-a）。綜合以上認(rèn)識刻畫了馬五5亞段有效儲層展布，結(jié)果顯示，馬五5亞段單個有效儲層發(fā)育區(qū)有限，局部連片但不連通（圖6-b）?；诖?，G井區(qū)馬五5亞段氣藏可以劃分為多個獨立的地質(zhì)單元（圖6-c）。

圖4 研究區(qū)東西向馬五5亞段氣藏剖面圖

圖5 馬五5亞段有效儲集層分布圖

3 結(jié)論

1）蘇里格氣田南區(qū)馬五5亞段近南北向發(fā)育顆粒灘、云坪及含泥云坪相等沉積微相，單個顆粒灘規(guī)模小，整體具有一定的連片性，是白云巖儲層的最有利發(fā)育區(qū)。

2）研究區(qū)處于巖溶高地—巖溶斜坡過渡帶，西側(cè)為巖溶高地（馬五5亞段剝蝕嚴(yán)重），東側(cè)位于巖溶斜坡帶，發(fā)育古殘丘、古坡地、古溝槽等三級地貌單元，其中古殘丘為最有利的地貌單元。西側(cè)巖溶作用強，充填程度低，向東巖溶作用弱，充填程度高，由西往東孔隙類型由裂縫、溶蝕孔洞轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗄？诪橹?，儲層逐漸致密，品質(zhì)變差。

圖6 G井區(qū)馬五5亞段有效儲層及氣藏單元平面分布圖

3）馬五5亞段儲層表現(xiàn)出較強的非均質(zhì)性，平面上具有明顯分帶特征，各個區(qū)帶儲集層品質(zhì)差異明顯，并且同一區(qū)帶內(nèi)因經(jīng)歷巖溶作用強度不同，儲集層表現(xiàn)為較強的非均質(zhì)性，局部呈連片但不連通特征，可劃分為多個獨立的地質(zhì)單元。

4）研究成果有效地指導(dǎo)了蘇里格南區(qū)下古生界碳酸鹽巖氣藏的效益開發(fā)，產(chǎn)能規(guī)模達到預(yù)期目標(biāo)，試氣日產(chǎn)100×104m3以上氣井達14口。

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