低渗-致密气藏有效储层发育主控因素分析_霍磊.pdf

低渗-致密气藏有效储层发育主控因素分析霍磊1，钟高润2，阎媛子1，张蔚红1，刘星1，孔啸1（1.陕西能源职业技术学院，陕西咸阳712000；2.西北大学地质学系/西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069）摘要：通过显微镜下碎屑矿物的定量统计、阴极发光等方法确定了研究区的物源；结合岩心观察、薄片鉴定、物性分析及压汞资料，分析了砂岩类型、胶结物特征与储层物性的关系。研究表明：有效储层受沉积作用和成岩作用共同控制。沉积物源决定了储层岩石类型和骨架矿物特征，是有效储层形成的物质基础。水动力条件决定有效砂体的空间分布和叠置样式，高能条件下心滩或复合河道沉积中冲刷切割型叠置型的砂体是有效储层发育的主要部位。压实作用和胶结作用使砂岩致密化，中-粗粒石英砂岩中保存部分原生孔隙，较纯的石英砂岩易发生石英次生加大，降低了砂岩的孔隙度；自生黏土矿物可能会降低储层渗透率，但并不绝对，如凝灰质、伊利石或蒙脱石收缩形成的收缩缝能够改善储层的渗透性；溶蚀作用有效的改善储层物性，为建设性成岩作用。关键词：有效储层；沉积作用；成岩作用；砂体叠置关系；盒 8中图分类号：TE122.221文献标识码：A文章编号：1673-5285（2023）03-0100-07DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2023.03.020Analysis of controlling factors for the developmentof low permeability-tight gas effective reservoirsHUO Lei1，ZHONG Gaorun2，YAN Yuanzi1，ZHANG Weihong1，LIU Xing1，KONG Xiao1（1.Shaanxi Energy Institute，Xianyang Shaanxi 712000，China；2State Key Laboratoryof Continental Dynamics，Northwest University/Department of Geology，Northwest University，Xian Shaanxi 710069，China）Abstract:Detrital minerals under the microscope by quantitative statistics,cathodoluminescence and other methods to determine the provenance of the study area.Combined core observation,thin section analysis,physical analysis and mercury data analyze the relationshipbetween the type of sandstone,cement characteristics and reservoir properties.Researchshows that effective reservoir is controlled by sedimentation and diagenesis.The sedimentsource determines the type of reservoir rock and mineral characteristics of the skeleton andis the material basis of effective reservoir formation.Hydrodynamic conditions determine thespatial distribution of effective reservoir and stacked styles,high-energy conditions and complex cardiac beach erosion of river sediments and overlying sandstone cutting type is the*收稿日期：202212-02基金项目：陕西省教育厅科学研究计划项目资助，项目编号：22JK0325。作者简介：霍磊（1988-），男，陕西绥德人，讲师，硕士研究生，主要从事地质、石油地质教学与研究等工作。石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第 42 卷第 3 期2023 年 3 月Vol.42 No.3Mar.2023表 1苏东南地区上古生界盒 8 段储层分类评价标准苏里格气田东南部地处内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗、陕西省榆林市榆阳区和靖边县境内，区域构造隶属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中北部。已钻探资料表明苏里格气田东南部上古生界下石盒子组盒 8 段含气性较好，已投产的 115 口井上古生界层位试气无阻流量0.41104m3/d126.40104m3/d，平均 7.70104m3/d，其中上古生界水平井 11 口，无阻流量（3.202 9204.181 5）104m3/d，平均 56.113 1104m3/d。储集砂体具“广覆式大面积分布”的特征1-2。有效储层是指在现有工艺技术条件下能够采出具有工业价值产液量（烃类或与烃类同体积的水）的储集层3，在实际生产中备受关注。研究区内盒 8 段有效储层受物源、沉积相带、水动力条件、成岩作用的影响，有效储层厚度一般仅占砂体总厚度的 1/31/2，在空间上分布复杂，展布（砂体剖面结构、叠置关系、连通性等）多样，目前对其分布情况认识尚不清楚，制约了对盒 8段气藏含气性的整体认识和勘探开发进程。从沉积和成岩的角度分析影响有效储层形成因素，从而为寻找有效砂体提供依据。1有效砂体分布特征在气田的勘探开发过程中，依据孔隙度、渗透率、孔隙结构、孔隙类型、含气性以及实际产能对储层进行分类评价。研究中将苏里格东南部盒 8 段储层分为四类（表 1），其中、类储层属于有效储层，但是储层品质及产能均依次降低，类储层物性差，孔隙结构复杂，含气性差，生产中不产气或产气量很小，不具备工业开采价值，为非有效储层46。在剖面上有效储层具有较强的非均质性，在垂直河道方向上多呈孤立的似透镜状分布，有效储层的连通性较差；而顺河道方向上表现为叠置连通或似透镜状分布，有效砂体的连通性明显增强。在不同层位上有效储层的发育程度不同，盒 8下2有效砂体最为发育，单个有效砂体发育厚度在 69 m，局部可达到 9 m 以上，盒 8上1、盒 8上2、盒 8下1有效砂体局部发育，单个有效砂体发育厚度在 24 m，局部叠置可达到 6 m 以上，分布范围小。同时，有效储层的展布受沉积相带控制，主要分布于岩性相对较粗的三角洲分流河道或心major part of the effective reservoir development.Compaction and cementation make sandstone densifie,to the medium-coarse grade quartz grains mainly sandstone,save part of theoriginal porosity,relatively pure quartz sandstone prone quartz overgrowth,reducing theporosity sandstones.Authigenic clay minerals may reduce reservoir permeability,but not absolute,such as tuffaceous,shrink illite or montmorillonite contraction joints formed to improve permeability reservoirs and to become the effective reservoir,dissolution is constructive diagenesis and improve reservoir property effectively.Keywords：effective reservoir；sedimentation；diagenesis；sand overlying relationship；He 8类型孔隙度/%渗透率/（10-3m2）岩性孔隙组合孔隙结构储层评价面孔率/%中值喉道半径/mm排驱压力/MPa最大连通喉道/mm歪度分选121.0石英砂岩晶间孔溶孔型、粒间孔溶孔型、微孔溶孔型6.00.500.51.5粗歪度好中等好1281.00.5石英砂岩、岩屑石英砂岩晶间孔溶孔粒间孔型、溶孔型6.02.50.500.200.51.01.51.0较粗歪度好较好850.50.1岩屑石英砂岩、岩屑砂岩微孔晶间孔溶孔型、溶孔晶间孔型、晶间孔微裂隙型2.50.50.200.050.81.01.00.5较细歪度较好中等50.5以岩屑砂岩为主微孔型、微孔晶间孔型、微孔微裂隙型0.51.00.5细歪度差差霍磊等低渗-致密气藏有效储层发育主控因素分析第 3 期101滩沉积部位。2沉积分异对有效储层的控制沉积分异作用造成了不同尺度的沉积物非均质性6，在区域上，沉积物源及母岩性质决定了岩石类型；在沉积相带规模内，相同的沉积体系内不同沉积相带砂体的叠置模式，连通性等方面也存在差异；在沉积微相的尺度上，水动力条件决定了砂岩的结构、构造等特征。这种不同尺度上的非均质性决定了砂岩储层原始物性不尽相同，也影响成岩作用演化过程，进而决定砂岩的孔隙结构，控制有效储层的展布。2.1沉积物源及母岩性质对储层物性的影响源区母岩是储集砂体的物质基础，砂岩的储集性能与母岩性质密切相关7。苏东南上古生界盒 8 段岩石类型主要为岩屑石英砂岩、岩屑砂岩，在西部地区有少量的石英砂岩。岩石类型及岩屑成分在平面上分布具有一定的分区性。鄂尔多斯盆地北部晚古生代陆源碎屑物质主要来自北缘阴山和西北缘阿拉善隆起的太古界集宁群、乌拉山群石英岩、片麻岩、变粒岩，元古界色尔腾山群、白云鄂博群、渣尔泰山群、黄旗口群、阿拉善群和千里山群石英岩、变质砂岩、石英片岩、板岩、千枚岩和火山岩及碳酸盐岩810。研究区西部有少量的石英砂岩具有高石英碎屑和石英岩岩屑的特征，石英颗粒阴极发光主要呈蓝色发光弱，岩屑主要为石英岩岩屑，其物源主要来自阴山地块古元古代形成的富含石英与石英岩的孔兹岩带、TTG 片麻岩；东部的岩屑砂岩具有高体积百分含量变质岩和火山岩岩屑的特征，岩屑主要为千枚岩岩屑、喷出岩和隐晶岩岩屑；部分岩屑砂岩的沉积岩岩屑体积百分含量较高，主要为粉砂岩岩屑和钙化碎屑；石英颗粒阴极发光主要呈深蓝色或褐色光，部分为蓝色，其物源来自孔兹岩带与 TTG 片麻岩，阴山地块来自太古宇的古老变质岩、泥盆纪-石炭纪花岗岩及陆壳火山岩物质；中部的岩屑石英砂岩同时受到石英砂岩与岩屑砂岩相同物源的共同控制。研究表明，储层原始物性与岩石类型，石英及岩屑体积百分含量密切相关。薄片（167 块）观察统计，初步估算，研究区盒 8 段石英砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑砂岩原始孔隙度分别为 33.0%、31.1%、30.0%；石英砂岩面孔率 0%6.50%，平均 3.61%；岩屑石英砂岩面孔率0%7.00%，平均 2.65%，岩屑砂岩面孔率 0%1.00%，平均 0.83%。储层的孔隙度与石英体积百分含量呈正相关，与岩屑体积百分含量呈负相关。石英砂岩、岩屑石英砂岩相对于岩屑砂岩物性较好，有利于有效储层的形成。2.2沉积微相苏东南地区盒 8 段为辫状河三角洲沉积体系，平面上发育辫状河三角洲平原分流河道、分流河道间沉积，局部存在心滩沉积。在不同沉积微相中，砂岩岩石类型、粒度、沉积构造、岩相组合及原始物质组分均不相同。在高能环境下的心滩和分流河道沉积中，砂岩的结构成熟度较高，粒度较粗，泥质体积百分含量低，粗粒碎屑格架支撑的岩石具有较高的原始孔隙空