引用本文
于明航, 赵永刚, 刘茂果, 阴旭航, 杜家满, 申荣荣. 鄂尔多斯盆地中北部S井区盒8下亚段砂体刻画[J]. 录井工程, 2024,35(1): 146-154.
YU Minghang, ZHAO Yonggang, LIU Maoguo, YIN Xuhang, DU Jiaman, SHEN Rongrong. Sand body characterization of lower submember of He 8 Member in S well area of the central-northern Ordos Basin[J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(1): 146-154.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.01.022  
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鄂尔多斯盆地中北部S井区盒8下亚段砂体刻画
于明航①,②, 赵永刚①,②, 刘茂果③, 阴旭航①,②, 杜家满①,②, 申荣荣①,②
①西安石油大学地球科学与工程学院
②西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室
③中国石油长庆油田分公司第四采气厂
通信作者：赵永刚 1976年生,教授,西安石油大学地球科学与工程学院地质工程专业硕士生导师,研究方向为沉积学与储层地质。通信地址：710065 陕西省西安市雁塔区电子二路东段18号西安石油大学雁塔校区。电话：13636809726。E-mail：yg_zhao@126.com

作者简介：于明航 1995年生,西安石油大学地球科学与工程学院地质工程专业在读硕士,研究方向为沉积学与储层地质。通信地址：710065 陕西省西安市雁塔区电子二路东段18号西安石油大学雁塔校区。电话：18801379514。E-mail：875185844@qq.com

收稿日期: 2023-10-26
基金: 国家自然科学基金项目“泥质纹层对致密砂岩油藏中构造缝垂向扩展的抑制机理”（编号：42072185）; 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司项目“苏东41-33区块剩余储量评价及稳产对策研究”（编号：2022-12699）
摘要

中二叠统下石盒子组盒8段是鄂尔多斯盆地中北部S井区的主力产气层位。由于产量最高的盒8下亚段储层物性差、非均质性强,加之砂体连续性和连通性不明确,已影响到S井区盒8下亚段储层精细评价和储量复算工作的开展。在前人研究成果的基础上,通过短期基准面旋回层序划分、测井砂体形态识别、单井控砂微相分析、连井砂体接触关系剖面分析和平面砂体厚度图编制等方法的结合,对研究区砂体进行刻画。研究结果表明：研究区盒8下亚段砂体主要分布于基准面上升半旋回的中、下部和完整的基准面旋回顶部;测井砂体形态以箱形和钟形为主;心滩和河道充填为主要控砂微相类型,切叠式的砂体垂向叠置、侧切式和替代式的砂体侧向接触显著提高了砂体的连通程度;盒8下亚段1小层、盒8下亚段2小层平面上砂体发育,微相控砂明显,砂带宽度5~8 km,砂体厚度集中在0~16 m,盒8下亚段1小层平均砂体厚度为9.2 m,盒8下亚段2小层平均砂体厚度为7.4 m。以上研究成果为持续开展储层精细评价和储量复算工作提供重要地质依据。

关键词: 砂体刻画; 砂体形态; 控砂微相; 垂向叠置; 侧向接触; 砂体厚度
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Sand body characterization of lower submember of He 8 Member in S well area of the central-northern Ordos Basin
YU Minghang①,②, ZHAO Yonggang①,②, LIU Maoguo③, YIN Xuhang①,②, DU Jiaman①,②, SHEN Rongrong①,②
①School of Earth Sciences and Engineering, Xi＇an Shiyou University, Xi＇an, Shaanxi 710065,China
②Shaanxi Key Laboratory of Petroleum Accumulation Geology, Xi＇an Shiyou University, Xi＇an, Shaanxi 710065,China
③No.4 Gas Production Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company, Ordos, Inner Mongolia 017300,China
Abstract

He 8 Member of the Middle Permian lower Shihezi Formation is a main gas-producing zone in S well area of the central-northern Ordos Basin. Due to the poor physical properties and strong heterogeneity of lower submember of He 8 Member, which has peak production, as well as unclear continuity and connectivity of the sand bodies, it has affected fine evaluation and reserve recalculation of the reservoirs in the lower submember of He 8 Member in S well area. On the basis of previous research results, the sand bodies in the study area are characterized by combining the methods of short-term base level cycle sequence division, well logging sand body morphology identification, single well sand controlling microfacies analysis, profile analysis of well-tie sand body contact relationships, and plane sand body thickness map drawing. The research results show that the sand bodies of the lower submember of He 8 Member in study area are mainly distributed in the middle and lower parts of the base level rising hemicycle and the top of the complete base level cycle. The well logging sand body morphologies are mainly box shape and bell shape. Channel bar and channel fill are the main types of sand controlling microfacies. The vertical superposition of cut superimposed sand bodies, and the lateral contacts of lateral tangential and substitutional types of sandbodies significantly improve the connectivity degree of the sand bodies. Sand bodies are developed on the plane of subzones 1 and 2 in the lower submember of He 8 Member, with obvious microfacies sand control. Sand belt width is 5-8 km. The thickness of sand bodies is concentrated in 0-16 m. The average sand body thickness of subzone 1 in the lower submember of He 8 Member is 9.2 m. The average sand body thickness of subzone 2 in the lower submember of He 8 Member is 7.4 m. The above research results provide important geologic bases for continuously carrying out the work of reservoir fine evaluation and reserve recalculation.

Keyword: sand body characterization; sand body morphology; sand controlling microfacies; vertical superposition; lateral contact; sand body thickness
0 引言

本文研究的S井区所在的鄂尔多斯盆地苏里格气田是我国最大的气田之一[1, 2], 盒8下亚段为其中主要的产气层位, 但由于受到构造、沉积和成岩作用的共同影响, 苏里格气田的开发地质问题复杂, 开发难度越来越大, 吸引众多研究者对其沉积环境、构造特征、储层构型及圈闭等方面开展深入分析[3]。

尹志军等[4]应用系统取心井资料研究指出盒8段为辫状河三角洲沉积。文华国等[5]在对苏6井区沉积相标志及其特征分析的基础上, 划定盒8下亚段属于辫状河沉积。徐蒙等[6]对岩心资料和测井数据进行研究, 认为苏里格气田盒8段为浅水辫状河三角洲平原沉积, 并据此建立辫状化程度不同的浅水辫状河三角洲沉积模式。孙诗等[7]通过对剖面露头及沉积相标志的深入研究, 分析认为盒8下亚段为多河道的缓坡型辫状河沉积, 沉积相可划分为河道亚相与堤泛亚相, 且剖面结构上可识别出一个较完整的辫状河沉积正韵律旋回。可见前人对鄂尔多斯盆地盒8下亚段的研究主要集中在沉积相、沉积环境及模式等方面, 但在其沉积背景下的砂体刻画研究相对较少, 且该段地层储层物性差、非均质性强、砂体连续性差, 导致砂体展布特征仍不明确, 已影响到S井区盒8下亚段储层精细评价和储量复算等工作的开展, 同时前期研究所得到的认识与成果已不能有力支撑该井区气藏持续高效稳产, 亟需对盒8下亚段进一步开展砂体刻画工作。

本文主要通过短期基准面旋回层序划分、测井砂体形态识别、单井控砂微相分析、连井砂体接触关系剖面分析和平面砂体厚度图编制等方法的结合, 对S井区盒8下亚段砂体进行刻画, 为持续开展储层精细描述和储量复算等工作提供重要地质依据。

1 区域地质概况

S井区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗南部, 隶属于鄂尔多斯盆地中北部（图1）, 区域构造为宽缓的西倾斜坡, 在单斜背景上发育多排近北东向的低缓鼻隆[8]。鄂尔多斯盆地古生界具有广覆型生烃、储集岩多层系发育、区域性封盖层广泛分布等诸多有利条件[9], 尤其是苏里格气田上古生界位于有利生烃中心, 发育大面积展布的三角洲沉积砂体, 并且在地质历史时期稳定下沉, 区域封盖保存条件良好, 有利于大型岩性气藏的形成与富集[10]。苏里格气田盒8下亚段属于冲积平原背景下沉积并由多套含气组合的岩性气藏叠加而成的复杂气田。

图1 鄂尔多斯盆地中北部S井区位置

2 S井区盒8下亚段沉积特征

S井区盒8下亚段沉积时期, 可容空间远远小于沉积物供给速率。辫状河水动力整体较强, 河道带之间频繁交互汇合, 主体发育心滩、底部滞留和河道充填, 河道分支间发育河道间泥质沉积及零星河间洼地, 局部存在废弃河道、决口扇和泛滥平原沉积微相[11]。河道快速侧向迁移, 垂向多期叠置, 形成典型的辫状河三角洲平原沉积[12, 13, 14]。前人研究认为：砂体的规模受控于辫状河河道带的规模, 此时心滩的分布决定了高孔隙度和高渗透率储层的分布[15]; 心滩的组成主要是下部高流态粗粒沉积和上部低流态沉积, 中间的侵蚀界面将两者分开, 被侵蚀改造后只剩下粗岩相; 心滩分布规模决定了形成储集体的规模, 其既是砂体最为富集的区域, 也是储集性能最好的储层; 辫状河河道带形成的砂体横向连续性好, 但内部的砂体构型表现不一致, 剖面上表现为粗粒心滩与细粒河道的交替; 心滩沉积时形成的沉积物厚度大、粒度粗, 易形成较厚且物性较好的储层, 而次级河道仅在充填小沙丘的地带可形成物性较好的储层, 但厚度薄、规模小, 不易形成较好的储层[16]。

3 单井盒8下亚段小层砂体刻画

对于S井区单井盒8下亚段小层砂体主要从短期基准面旋回层序划分、测井砂体形态识别和控砂微相分析3方面进行研究, 这三者结合共同刻画砂体的纵向分布。

3.1 短期基准面旋回层序划分

短期基准面旋回时限变化范围小, 有很强的分布规律性, 在小范围内能有更好的可对比性, 因此本文中短期基准面旋回基本对应于小层[17]。通过对S井区岩心、测井、录井等相关地质资料的分析研究, 对盒8下亚段小层进行短期基准面旋回层序划分（图2）。短期基准面旋回主要有基准面下降半旋回、基准面上升半旋回和完整的基准面旋回, 短期基准面旋回多以中、小规模韵律性湖进面或侵蚀冲刷面及与冲刷面可对比的整合面为边界, 识别标志主要是纵向上的岩相组合和界面接触关系[18]。通过识别小规模湖进面、冲刷面等确定短期旋回方案, 对盒8下亚段小层进行进一步砂体分析。根据图2可知砂体主要分布于上升半旋回的中、下部和完整基准面旋回的顶部。

图2 S井区盒8下亚段短期基准面旋回层序及沉积相划分综合剖面

3.2 测井砂体形态识别

S井区盒8下亚段测井相分析以自然伽马（GR）曲线为主要依据, 自然电位（SP）曲线、声波时差（AC）曲线和电阻率（RT）曲线作为辅助依据[6], 通过这4条测井曲线的幅值、光滑程度、形态特征等进行砂体的形态识别。

根据以上4条测井曲线和砂泥比识别测井砂体形态以箱形和钟形为主, 见齿化箱形、指状和漏斗形。箱形和齿化箱形测井砂体形态GR曲线整体表现均为高幅, 顶、底突变, 垂向层序均为不明显正韵律, 其中箱形为弱齿化, 齿化箱形齿化特征明显; 钟形测井砂体形态GR曲线表现为上部中幅、下部高幅, 顶部渐变、底部突变, 垂向层序表现为正韵律; 指状测井砂体形态GR曲线上、下部均为中幅, 顶、底渐变; 漏斗形测井砂体形态GR曲线表现为上部高幅、下部低幅（图3）。

图3 S井区盒8下亚段测井砂体形态

3.3 控砂微相分析

根据前人的研究成果及认识[19], 结合S井区盒8下亚段测井相标志等, 认为该井区盒8下亚段为辫状河三角洲平原亚相, 并从中识别出心滩、河道充填、废弃河道和河道间等微相类型, 在研究区筛选具有较全面资料的单井, 并绘制单井沉积微相、砂体形态综合剖面图（图2）。经过单井分析可知, 心滩和河道充填为主要的控砂微相类型, 心滩微相被河道包围, 和河道充填微相一起控制砂体分布。

4 连井盒8下亚段砂体连通关系
4.1 砂体垂向叠置样式

根据单井砂体识别结果及分布特征, 可以将S井区盒8下亚段砂体叠置样式确定为垂向叠置样式, 主要是分析不同期次砂体上、下有无发生接触, 及其接触的程度。测井曲线特征在砂体垂向关系上的判别起到了较为重要的作用, 是判别的主要依据。目前砂体垂向叠置样式主要分为：分离式、叠加式（垂向叠加、侧向叠加）、切叠式（侧向切叠、垂向切叠）、替代式[20]（图4）。

图4 S井区盒8下亚段砂体垂向叠置样式

4.1.1 分离式

是指不同期次的砂体之间在垂向上存在一定厚度的稳定隔夹层, 同时砂体厚度较小, 平面上呈窄条带状分布, 主要是由于砂体沉积速率与可容纳空间增长的比值远小于1, 物源供给不足形成的。从GR测井曲线上看, 表现为两段明显分离的“ 箱形” 测井曲线, 但中间发育稳定且有一定厚度的泥岩或粉砂质泥岩隔夹层。在S井区中, 这种垂向分离式比较发育, 因为两段砂体之间几乎没有接触, 导致这种叠置关系的砂体之间连通性很差, 如S 44-40井盒8下亚段3 100 m与3 106 m处（图4a）。

4.1.2 叠加式

是指不同河道叠加相连, 厚度增大形成, 但河道带宽度增加不大, 主要是由于沉积速率与可容纳空间增长的速率相当形成的。各砂体（砂层）间不再相互独立, 不同期次砂体（砂层）之间, 只有不稳定薄隔夹层[21]。GR测井曲线形态表现为“ 箱形” 测井曲线在单井上的垂向叠加（图4b）或相邻井之间的侧向叠加（图4c）, 中间分布稳定的泥岩或粉砂质泥岩薄层。在S井区中, 这种叠加式发育较多, 此类接触关系连通性要优于分离式, 砂体（砂层）间的薄隔层对连通性有一定的影响。如S井区中S 62-02井盒8下亚段有厚层粗-中砂岩中间夹薄层泥岩, 是典型的叠加式。

4.1.3 切叠式

切叠式接触关系和叠加式差别不大, 砂层间发育较薄隔夹层, 夹层厚度有时在GR测井曲线上无法表现出来, 一般有一到两个井距的宽度。由于是垂向叠加, 复合连片, 河道的宽度和厚度都显著增大。GR测井曲线表现为“ 箱形” 和“ 齿化箱形” 在相邻井之间的侧向切叠（图4d）或单井上的垂向切叠（图4e）, 中间夹细-粉砂岩。在S井区中, 切叠式发育明显, 这种接触关系连通性最好, 因为砂层间的薄隔夹层对连通性几乎没有影响。具有切叠式接触关系的砂体不容易区别, 一般称之为复合砂体。

4.1.4 替代式

是指垂向上后期形成的砂体（砂层）把早期形成的砂体（砂层）全部侵蚀、冲刷掉, 导致早期砂体不能在垂向上保留下来。该类型的砂体常在湖平面上升的早期和下降的晚期见到, 此时可容纳空间的增长远小于沉积速率[22], GR测井曲线表现为“ 齿化箱形” 和“ 钟形” , 有较好的连通性（图4f）。

4.2 侧向接触关系

根据单井砂体识别结果及分布特征, 可以将S井区盒8下亚段砂体接触关系确定为侧向接触关系, 主要是分析相同层位同一期次的砂体在横向上的接触关系, 是在垂向期次划分之后进行的砂体侧向关系研究, 是对同期次不同位置发育的河道砂体侧向有无接触的分析, 对砂体连通性有重要影响。目前砂体侧向接触关系主要分为：对接式接触、侧切式接触、替代式接触（图5）。

图5 研究区盒8下亚段砂体侧向接触关系

4.2.1 对接式接触

是指两个同期砂体相互对接, 砂体间切叠关系不明显, 厚度由两边厚向中间变薄, 在对接处两口井的测井曲线差异性较大, 即两套砂体间存在物性差异, 不属于同一套砂体。因为两个砂体之间接触部分较少, 所以此类接触方式为弱连通或不连通, 在S井区盒8下亚段中较为发育, S 44-15井与S 44-24井处盒8下亚段发育对接样式的砂体, 为典型的对接式接触（图5a）。

4.2.2 侧切式接触

是指后期形成的砂体对早期形成的砂体有明显的冲刷、切割作用, 形成在横向上的侧切效果, 形成原因主要是两支河道向同一个方向迁移[23]。因为两个砂体部分重叠或大面积叠合, 接触部分较多, 所以连通性较好, 如研究区S 63-06C4和S 62-04井盒8下亚段为典型的侧切式砂体（图5b）。

4.2.3 替代式接触

是指早期产生的砂体被后期产生的砂体所冲走、侵蚀掉, 而两种砂体重叠的部分一般不会留下早期砂体的痕迹。虽然在局部早期的砂体被后期砂体所取代, 不过在其他部位这两种砂体之间还是有相互接触的部分, 所以这两个砂体间的连通性好（图5c）。

4.3 砂体连通性分析

在对S井区砂体之间接触关系进行分析的基础上, 绘制盒8下亚段连井砂体接触关系剖面图, 进而分析砂体在剖面上的连通性。此剖面位于研究区东部, 与物源方向平行。S 41-3井和S 42-3井一带见分离式和对接式砂体, 砂体间无接触导致连通性较差。S 44-3井处多发育分离式、侧向叠加式、侧向切叠式和替代式垂向叠置样式, 侧切式接触关系, 该位置处砂体连通性好。Z 99井和S 54-3井一带发育侧向叠加式和侧向切叠式垂向叠置样式, 对接式接触关系, 砂体连通性较好（图6）。

图6 S 41-3井-S 54-3井盒8下亚段连井砂体连通剖面

在研究区内平行物源方向和垂直物源方向上选取多条剖面进行砂体刻画, 分析盒8下亚段各小层砂体的接触关系类型。通过对砂体垂向叠置样式分布频率的统计可知（图7）, 盒8下亚段1小层主要发育叠加式和切叠式垂向叠置样式, 在一定程度上增加了砂体在纵向和横向上的连通程度; 盒8下亚段2小层主要发育切叠式和替代式垂向叠置样式, 其中替代式垂向叠置显著提高了砂体横向连通程度。通过对砂体侧向接触关系分布频率的统计可知（图8）, 盒8下亚段1小层主要发育替代式接触, 盒8下亚段2小层主要发育对接式和替代式接触, 其中替代式侧向接触关系显著提高了砂体的横向连通性。

图7 盒8下亚段砂体垂向叠置样式分布频率直方图

图8 盒8下亚段砂体侧向接触关系分布频率直方图

5 研究区盒8下亚段小层砂体展布特征

以苏里格气田盒8下亚段沉积模式为指导[24], 以S井区盒8下亚段1小层、盒8下亚段2小层微相控制砂体分布, 利用小层砂体厚度数据, 绘制S井区盒8下亚段1小层、盒8下亚段2小层的砂体厚度平面图, 以此刻画砂体平面展布特征。

S井区盒8下亚段属于辫状河三角洲平原亚相, 主要发育心滩、河道充填。水浅流急, 河流的改道次数较多, 而且相互之间交错纵横, 砂体的发育态势表现出连片状[25]。盒8下亚段1小层、盒8下亚段2小层砂体发育, 砂带宽度5~8 km。砂体厚度分布集中在0~16 m, 盒8下亚段1小层平均砂体厚度为9.2 m（图9）, 盒8下亚段2小层平均砂体厚度为7.4 m（图10）。厚度小于8 m的砂体, 盒8下亚段1小层少于盒8下亚段2小层; 厚度8~16 m的砂体, 盒8下亚段2小层少于盒8下亚段1小层; 厚度大于16 m的砂体, 盒8下亚段2小层多于盒8下亚段1小层。

图9 盒8下亚段1小层砂体厚度平面图

图10 盒8下亚段2小层砂体厚度平面图

6 结论

（1）在单井砂体刻画中可知, 砂体主要分布于短期基准面旋回的上升半旋回的中、下部和完整的基准面旋回的顶部。测井砂体形态以箱形和钟形为主, 见齿化箱形、指状和漏斗形。心滩和河道充填为主要控砂微相类型, 共同控制砂体分布。

（2）盒8下亚段1小层主要发育叠加式、切叠式垂向叠置样式和替代式侧向接触关系, 在一定程度上增加了砂体在纵向和横向上的连通程度; 盒8下亚段2小层主要发育切叠式、替代式垂向叠置样式和对接式接触、替代式接触, 砂体连通性得到了明显提高。

（3）盒8下亚段1小层、盒8下亚段2小层砂岩几乎覆盖整个研究区, 砂带宽度5~8 km, 砂体厚度分布集中在0~16 m, 盒8下亚段1小层平均砂厚为9.2 m, 盒8下亚段2小层平均砂厚为7.4 m。

编辑 王丙寅

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