宜黃地區(qū)本溪組天然氣成藏特征

◇中國(guó)石油遼河油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 馬滿興

宜黃地區(qū)構(gòu)造位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部，北側(cè)毗鄰靖邊氣田，行政區(qū)劃隸屬陜西省延安市宜川縣、黃龍縣。2012年JT3井本溪組、太原組、山2段、盒8段合試，日產(chǎn)氣0.5883×104m3/d，獲得工業(yè)氣流；2014年A4井在本溪組鉆遇氣層7.6m，試氣日產(chǎn)氣2.2206×104m3/d；2015年A32井在本溪組試氣獲8.8928×104m3/d的高產(chǎn)氣流，逐漸顯現(xiàn)出鄂爾多斯盆地東南部古生界石炭系本溪組天然氣勘探潛力。本溪組作為鄂爾多斯盆地天然氣勘探重要層系，已有前人分析該區(qū)及周邊地區(qū)的本溪組沉積微相、儲(chǔ)層特征、儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)與分類、物性測(cè)井解釋模型、產(chǎn)能影響因素等問(wèn)題[1-6]，而對(duì)該區(qū)本溪組天然氣成藏特征綜合分析不足。本文將依據(jù)A2、A17、A76、A157等12口井的94.9m巖心的分析測(cè)試數(shù)據(jù)和A49、A56和A157等15口井的試氣數(shù)據(jù)，以及錄井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，綜合分析宜黃地區(qū)本溪組烴源巖特征、儲(chǔ)層特征、源儲(chǔ)配置關(guān)系、成藏特征等，并提出該區(qū)本溪組天然氣勘探潛力區(qū)。

1 烴源巖特征

宜黃地區(qū)本溪組主要為障壁島、瀉湖沉積，沉積剖面中部發(fā)育砂巖，少量薄層灰?guī)r，底部以鋁土質(zhì)泥巖之底為界，頂部以上古生界下煤組8#煤層之頂為界，沉積厚度一般25～50m，呈現(xiàn)自東北向西南逐漸減薄的特征。潛在烴源巖包括黑色煤層、灰黑色泥巖、少量灰黑色炭質(zhì)泥巖。本溪組發(fā)育8#、9#兩套煤層，煤層具有低密度、低伽馬、高電阻、高時(shí)差、高中子的測(cè)井曲線特征，在測(cè)井曲線綜合圖上易于識(shí)別，8#煤層單層厚度1.4～5.2m，分布穩(wěn)定；9#煤層單層厚度1.1～3.3m，橫向分布不穩(wěn)定。泥巖具有高伽馬、低電阻、高中子、高時(shí)差、中高密度的測(cè)井曲線特征，泥巖厚度大，橫向全區(qū)連續(xù)穩(wěn)定分布；炭質(zhì)泥巖自然伽馬高于泥巖的，但低于煤層的，電阻率較高，中子和密度介于泥巖和煤層之間，在個(gè)別地區(qū)零星分布，單層厚度薄。

采用陸相烴源巖地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法（SY/T 5737-1995），對(duì)本溪組烴源巖實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，3個(gè)煤樣實(shí)測(cè)有機(jī)碳含量47.83%、71.72%、82.74%。2個(gè)煤樣的鏡質(zhì)體反射率1.65%、2.38%，處于貧煤～無(wú)煙煤演化階段。本溪組2個(gè)灰黑色泥巖樣品有機(jī)碳含量0.86%、1.36%，Tmax為553℃、556℃，屬于高成熟階段的好-中等烴源巖。依據(jù)有機(jī)碳含量、烴源巖規(guī)模，認(rèn)為8#煤層、9#煤層是該區(qū)主力烴源巖，泥巖是重要烴源巖，而炭質(zhì)泥巖分布規(guī)模有限，不是該區(qū)重要烴源巖。

2 儲(chǔ)層特征

本溪組儲(chǔ)集層主要是障壁島砂巖，以細(xì)粒石英砂巖、中粗粒石英砂巖、粗粒石英砂巖、粗粒巖屑石英砂巖為主，以及少量不等粒石英砂巖、細(xì)礫巖。巖石石英含量54.0%～91.7%，平均74.9%，長(zhǎng)石含量0～8.0%，平均0.9%，說(shuō)明巖石成分成熟度高。砂巖顆粒分選以中等-好為主，其次為分選差。磨圓度主要為次棱角-次圓狀、次圓狀為主。碎屑普遍具顆粒支撐，顆粒間多為線接觸和凹凸接觸，膠結(jié)類型主要為孔隙式膠結(jié)、孔隙-次生加大式膠結(jié)，膠結(jié)物為泥鐵質(zhì)。本溪組儲(chǔ)集層發(fā)育四類孔隙，原生粒間孔、粒間溶孔、巖屑溶孔、晶間孔（圖1），其中以原生粒間孔和粒間溶孔為主，巖屑溶孔、晶間孔在孔隙構(gòu)成中居于次要地位，含少量微裂縫。A51、A53、A129等3口井6塊樣品掃描電鏡分析，粒間高嶺石等粘土填隙物及粒間殘余孔隙發(fā)育，常見(jiàn)石英加大，偶見(jiàn)晶粒狀黃鐵礦等填隙物，鏡下高嶺石呈書(shū)頁(yè)狀，多以孔隙充填的形式存在于粒間孔隙，堵塞、分割孔隙和喉道。面孔率主要分布在0.1%～7.0%，平均2.2%，中值1.2%，面孔率＞2.0%的主要為中粗粒石英砂巖、中粗粒巖屑石英砂巖。

圖1 本溪組砂巖孔隙結(jié)構(gòu)照片

依據(jù)砂巖巖心實(shí)測(cè)孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)（圖2），94塊樣品孔隙度分析結(jié)果，主要分布在3.6%～13.0%，平均7.3%，中值6.7%；90塊樣品滲透率分析結(jié)果，主要分布在0.01×10-3μm2～95.85×10-3μm2，平均6.95×10-3μm2，中值0.93×10-3μm2。主體屬于特低孔-低孔、超低滲-特低滲儲(chǔ)層。

圖2 本溪組砂巖巖心實(shí)測(cè)孔隙度、滲透率直方圖

3 源儲(chǔ)配置

依據(jù)地質(zhì)條件、測(cè)井解釋和試氣數(shù)據(jù)，認(rèn)為本溪組氣藏整體上屬于源內(nèi)型天然氣藏。含氣砂巖巖心出筒直觀干燥，無(wú)氣泡，無(wú)氣味，無(wú)咸味；浸水試驗(yàn)氣泡呈串珠狀逸出，泡徑＜1mm，持續(xù)時(shí)間1～4分鐘后減弱，冒氣面積＜1%。塑料袋密閉實(shí)驗(yàn)，塑料袋內(nèi)表面呈薄霧-無(wú)霧狀。含氣砂巖段對(duì)應(yīng)的錄井氣測(cè)曲線呈現(xiàn)異常高值特征。含氣砂巖測(cè)井曲線呈現(xiàn)低幅度平直-微齒狀自然伽馬（20～60API）、中高電阻率(20～800Ω.m)、中時(shí)差(210～240μs/m)、低密度（2.30～2.55g/cm3）、低中子（8%～20%），中子-密度曲線挖掘效應(yīng)明顯等特征。

依據(jù)烴源巖與儲(chǔ)層的配置關(guān)系，分為三明治型和上源下儲(chǔ)型。三明治型，以本溪組頂部煤層、中部灰黑色泥巖、下部灰黑色泥巖為烴源巖，以中部灰色砂巖為儲(chǔ)層，儲(chǔ)層上、下均發(fā)育較厚的灰黑色泥巖，如A157井區(qū)、A32井區(qū)。上源下儲(chǔ)型以本溪組頂部黑色煤層、中部灰黑色泥巖為烴源巖，以底部灰色砂巖為儲(chǔ)層，儲(chǔ)層與下伏的馬家溝組碳酸鹽巖之間或存在薄層的灰黑色泥巖、雜色鋁土質(zhì)泥巖，如A53井區(qū)、A72井區(qū)。

本區(qū)有15口井在本溪組試氣，其中12口井是在本溪組單試的，另外3口是本溪組與其他層位合試的。本次采用12口單試井評(píng)價(jià)源儲(chǔ)配置關(guān)系優(yōu)劣（表1），12口單試井射孔井段厚度2.0～7.5m，入地壓裂液200～800m3，加砂或陶粒22419～97482kg，采用一點(diǎn)法求產(chǎn)，10口井測(cè)試出氣，日產(chǎn)氣量0.0207×104m3～18.7412×104m3。從單井試氣產(chǎn)量、每種配置關(guān)系的平均日產(chǎn)氣量對(duì)比分析，可知以A157井、A32井為代表的三明治型源儲(chǔ)配置關(guān)系氣層的日產(chǎn)氣量更高，而干層、差氣層均出現(xiàn)在上源下儲(chǔ)型源儲(chǔ)配置關(guān)系中?？傮w分析，認(rèn)為三明治型源儲(chǔ)配置關(guān)系更有利于天然氣成藏。

表1 宜黃地區(qū)本溪組不同源儲(chǔ)配置關(guān)系的單試井試氣成果表

4 氣藏特征

宜黃地區(qū)本溪組內(nèi)部多期砂體復(fù)合疊置形成的大型復(fù)合儲(chǔ)集體，在橫向和縱向上都存在一定非均質(zhì)性（圖3）。但總體來(lái)看，同一層段內(nèi)氣層呈層狀分布，橫向疊合連片且縱向竄通，屬同一氣藏。各氣藏內(nèi)部未見(jiàn)明顯的邊水、底水，屬?gòu)椥则?qū)動(dòng)層狀定容氣藏。氣藏實(shí)測(cè)地層壓力值在17.36MPa～21.48MPa，平均地層壓力19.42MPa，壓力系數(shù)在0.69～0.89之間，平均壓力系數(shù)0.82。本溪組氣藏實(shí)測(cè)地層溫度在60.55℃～84.29℃，平均地層溫度74.15℃。本溪組氣藏有8口井測(cè)試分析了天然氣組分，甲烷平均含量97.95%，乙烷平均含量1.22%，丙烷平均含量0.20%，天然氣相對(duì)密度平均值為0.5591。本溪組氣藏中未見(jiàn)硫化氫，屬無(wú)硫干氣氣藏。A32井本溪組2339.0～2356.0m氣樣甲烷碳同位素為-32.99‰，具有煤成氣特征，進(jìn)一步說(shuō)明煤層是該區(qū)本溪組主力烴源巖。

圖3 宜黃地區(qū)本溪組氣藏剖面圖

宜黃地區(qū)北部A4井區(qū)、A32井區(qū)、A157井區(qū)已經(jīng)逐步開(kāi)發(fā)，潛力勘探區(qū)帶位于宜黃地區(qū)中南部的三個(gè)較大的障壁島砂體，砂體累積厚度介于9～36m，潛在有利區(qū)面積達(dá)570km2，其中A74井區(qū)障壁島砂體規(guī)模最大，是本溪組天然氣勘探潛力區(qū)。

5 結(jié)論

（1）宜黃地區(qū)本溪組規(guī)模發(fā)育煤層、灰黑色泥巖，零星發(fā)育炭質(zhì)泥巖等烴源巖?；液谏鄮r為高成熟階段的中等-好烴源巖。天然氣甲烷碳同位素分析證實(shí)氣藏具有煤成氣特征，說(shuō)明煤層是該區(qū)本溪組主力烴源巖。

（2）主要儲(chǔ)集體是障壁島砂巖，存在原生粒間孔、粒間溶孔、巖屑溶孔、晶間孔等孔隙類型，巖心分析孔隙度平均值為7.3%，滲透率平均值為6.95×10-3μm2，主體屬于特低孔-低孔、超低滲-特低滲儲(chǔ)層。中粗粒石英砂巖、中粗粒巖屑石英砂巖物性好。

（3）本溪組發(fā)育兩種類型源儲(chǔ)配置關(guān)系，三明治型源儲(chǔ)配置關(guān)系優(yōu)于上生下儲(chǔ)型。本溪組氣藏屬于彈性驅(qū)動(dòng)層狀定容氣藏，但氣藏壓力偏低，依據(jù)組分屬無(wú)硫干氣氣藏。下一步重點(diǎn)勘探潛力區(qū)帶在宜黃地區(qū)中南部，如A74井區(qū)。