引用本文
贾然. 苏里格气田苏39区块下石盒子组盒8段储层综合评价[J]. 录井工程, 2023,34(1): 76-82.
JIA Ran. Comprehensive evaluation of He 8 reservoirs of Lower Shihezi Formation in Su 39 block of Sulige Gas Field[J]. Mud Logging Engineering, 2023,34(1): 76-82.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2023.01.012  
Permissions
Copyright©2023, 《录井工程》杂志社
《录井工程》杂志社 所有
苏里格气田苏39区块下石盒子组盒8段储层综合评价
贾然①,②
①中国石油集团录井技术研发中心
②中国石油长城钻探工程有限公司录井公司

作者简介：贾然 工程师,1987年生,2009年本科毕业于长江大学资源勘查工程专业,2016年硕士毕业于东北石油大学地质工程专业,现在中国石油长城钻探工程有限公司录井公司从事提高采收率实验工作。通信地址：124010 辽宁省盘锦市石油大街77号。电话：15942782626。E-mail：63619105@qq.com

收稿日期: 2023-02-02
摘要

苏里格气田苏39区块作为新的开发区域,分析化验资料少,主要含气层位下石盒子组盒8段储层特征认识不明确。该区储层埋藏深,隔夹层发育,有效气层厚度薄,横向差异变化快,空间连通性差,有效储层识别难度大。为开展系统的分析研究,指导制定下步开发方案,针对地质概况、储层岩石学、物性、孔隙结构和渗流特征,开展大量的岩心实验分析,综合运用常规薄片、铸体薄片、核磁共振、扫描电镜、敏感性、相对渗透率、高压压汞等实验技术手段,对苏里格气田苏39区块盒8段储层进行综合评价,并对盒8段3个主力产气段进行分类评价。结果表明,盒83段为Ⅰ类储层,盒81段和盒86段为Ⅱ类储层,可为下步区域开发提供有利的目标。

关键词: 储层评价; 苏39区块; 盒8段; 气水相渗; 苏里格气田
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Comprehensive evaluation of He 8 reservoirs of Lower Shihezi Formation in Su 39 block of Sulige Gas Field
JIA Ran①,②
①Mud Logging Technology R & D Center, CNPC, Panjin, Liaoning 124010,China
②GWDC Mud Logging Company,CNPC, Panjin, Liaoning 124010,China
Abstract

As a new development region, Su 39 block of Sulige Gas Field has few analytical and laboratory data, and the characteristics of He 8 reservoirs of Lower Shihezi Formation, the main gas-bearing horizons,are not clearly understood. In this region, the reservoirs are deeply buried, the barrier-intercalation are developed, the effective gas reservoir thickness is thin, the lateral difference changes quickly, the spatial connectivity is poor, and the effective reservoir identification is difficult. In order to carry out systematic analysis and study for making next development plans, analysis of a large amount of cores has been carried out based on the geologic aspects, reservoir petrology, physical properties, pore structure and percolation characteristics. By comprehensive use of experimental technical methods such as conventional thin section, cast thin section, NMR, SEM, sensitivity, relative permeability, and high-pressure mercury intrusion, etc., He 8 reservoirs of Su 39 block in Sulige Gas Field were comprehensively evaluated, and the three major gas-producing reservoirs of He 8 Member were classified and evaluated. The results show that He 83 is class Ⅰ reservoir, and He 81 and He 86 are class Ⅱ reservoirs, which can provide favorable targets for the future regional exploration.

Keyword: reservoir evaluation; Su 39 block; He 8 Member; gas-water relative permeability; Sulige Gas Field
0 引言

鄂尔多斯盆地天然气储量十分丰富, 是现今勘探开发潜力巨大的盆地之一[1, 2]。苏里格气田位于鄂尔多斯盆地中部, 在1996年被发现, 于2005年正式投产, 现今已成为中国探明储量规模最大、开发前景较好的天然气矿藏。由于致密砂岩气田稳产期较短, 需要通过新井的部署开发来弥补整体产量的递减, 目前还是以储量丰度较高的富集区作为主要开发区域, 为了实现苏里格气田持续稳产20年以上的目标, 储量丰度较低的未动用区成为当前研究热点。该区域储层非均质性强, 且可动水饱和度大, 气井投产后, 能量衰减快[3], 亟需通过对储层内部结构的研究, 丰富分析化验资料, 形成储层综合评价体系并进行分类, 提出开发建议。

1 研究区地质概况
1.1 构造背景

苏里格气田位于伊陕斜坡的西北端（图1）, 在整体上受到燕山运动和喜山运动影响的背景下, 现如今在南北向上被伊盟隆起和渭北隆起包裹, 西侧以西缘逆冲构造带为界, 东侧以晋西挠曲带为界, 呈现偏西倾斜的单斜构造, 区域内发育多条鼻隆构造。

图1 苏里格气田构造图

苏39区块横亘两个次级构造单元, 隶属于天环凹陷东北端。整体上南部较平缓, 北部陡且处于低部位, 由南向北构造梯度为4.1~31.5 m/km。构造最低点位于工区的西北部, 断层不发育, 多数鼻状构造为不规则形态, 这种构造形态对天然气的富集影响意义不大。

1.2 沉积特征

苏39区块在古生代期间经历了早古生代的被动陆源坳陷沉积, 晚古生代克拉通内坳陷沉积及晚古生代晚期-中生代早期的陆内坳陷沉积几个重要的演化阶段[4]。上古生界二叠系自下而上发育太原组、山西组、石盒子组及石千峰组, 其中石盒子组又分为以硅质层为主的上石盒子组和以桃花泥岩和骆驼脖子砂岩为主的下石盒子组。苏里格气田上古生界气藏主要分布在下石盒子组盒8段, 岩性以浅灰-灰色粉砂-粗砂岩为主, 夹带灰-深灰色泥岩, 粒径分布不均, 平均地层厚度34 m, 平均砂体厚度22.5 m。

2 储层岩石学特征

储层岩石学特征研究包括岩石碎屑的矿物组成、分选、磨圆、支撑类型、接触方式以及填隙物特征等, 是影响储层成岩作用、物性特征、孔隙结构、渗流特征的重要因素。一般采用X射线全岩分析、常规薄片鉴定技术分析碎屑成分和结构等特征; 通过X射线黏土分析、扫描电镜等手段判断填隙物特征。储层岩石学特征的分析与研究是储层综合评价的理论基础。

2.1 岩石类型

采用业内认可的三角图解法对岩石类型进行分类, 依据石英、长石、岩屑含量变化细分为长石砂岩、石英砂岩和岩屑砂岩3个顶端（图2）。依据碎屑矿物成分和相对含量, 对苏39区块120块薄片样品进行观察及分析, 结果表明, 该区域砂岩以岩屑石英砂岩为主, 石英砂岩次之。

图2 苏39区块下石盒子组砂岩分类三角图

2.2 碎屑成分结构特征

对苏39区块盒8段进行矿物成分含量统计（表1）, 结果表明：盒8段碎屑组分主要为石英, 少量岩屑。其中盒81段石英含量最高, 达到78.0%, 盒86段次之, 为75.0%, 盒83段最低, 为68.9%; 岩屑以变质岩、沉积岩为主, 少量云母及岩浆岩岩屑; 粒径0.50~0.80 mm, 分选好, 次圆状为主, 颗粒支撑, 点接触为主, 石英次生加大胶结, 岩石致密, 孔隙不发育（图3）。

表1 盒8段矿物成分含量统计

图3 盒81段粗粒石英砂岩（井深3 704.93 m）

2.3 填隙物特征

在沉积和成岩过程中, 填隙物的存在对孔隙的充填与固结起着重要的作用, 其成分类型标志着储层品质的优劣。

杂基是碎屑岩中细小的机械成因组分, 其粒级以泥为主, 碎屑颗粒的组成也可包括一些细粉砂级碎屑, 它们是悬浮载荷经卸载后形成的堆积产物。胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的自生矿物[5], 盒8段碎屑岩中杂基填隙物主要由火山尘及泥质组成（图4）。胶结物中主要为高岭石、绿泥石、伊/蒙混层、伊利石, 以及方解石、次生加大石英、微晶石英、黄铁矿等; 黏土矿物中高岭石含量最高, 平均38.4%, 绿泥石和伊/蒙混层次之, 伊利石含量最少, 平均7.5%（表2）。

图4 盒81段火山尘填隙物（井深3 704.35 m）

表2 盒8段碎屑岩填隙物统计
3 储层物性特征

孔隙度和渗透率是评价储层物性特征重要的参数, 也是石油开发中最需要关注的基础地质特征研究内容之一[6]。孔隙度反映储层岩石颗粒间孔隙储集能力大小, 其测量精度很大程度上取决于所使用的方法, 在室内一般采用氦气作为驱替介质, 应用波义耳定律测定颗粒体积, 进而得到孔隙度数据。渗透率反映储层颗粒间流体流通能力强弱, 是多孔介质的固有性质, 一般采用氮气作为驱替介质, 应用达西定律测定气体渗透率。同时核磁共振技术也可检测获得各项物性参数, 主要是通过检测岩石孔隙内的流体量、流体类型、流体性质, 以及流体与岩石孔隙固体表面之间的相互作用, 来快速获得储层内的孔隙度、渗透率、油（气）饱和度、可动（束缚）流体饱和度、岩石润湿性等重要信息, 为储层快速评价提供准确数据, 进一步提高储层快速评价的可靠性。

开展储层物性空间分布特征研究, 能够更好地为储层微观孔隙结构特征和微观渗流特征研究奠定基础。结合储层孔隙度与渗透率的内在联系及分布特征, 对储层整体物性品质进行评价, 进一步为储层微观特征相关研究夯实基础理论。

3.1 物性参数及相关性分析

苏39区块下石盒子组盒8段为典型的低孔、低渗储层, 孔、渗范围变化大, 储层非均质性强[1], 其中孔隙度最大20.6%, 最小5.5%, 平均13.3%, 渗透率最大20.7 mD, 最小0.162 mD, 平均3.37 mD。由于石英含量较高, 以及次生溶蚀孔隙较发育, 目前盒8段成为上古生界发育最好的储集空间之一。

研究区储层孔隙度与渗透率整体上呈现正相关趋势（图5）, 由孔隙度与渗透率相关性关系可知, 孔隙度增大, 渗透率也增大。尽管孔、渗相关性整体呈现较好匹配性, 但仍存在部分样品渗透率相近, 孔隙度差异较大, 相差幅度达到15%左右, 还有一些样品孔隙度相近, 渗透率相差2~5倍。当孔隙度大于10%以后, 数据点偏离拟合曲线开始分散, 说明储层物性特征不仅受到沉积过程的影响, 还与碎屑成分类型、磨圆度、胶结程度等成岩过程密切相关。

图5 盒8段孔隙度与渗透率相关性

3.2 可动流体饱和度及相关性分析

盒8段核磁孔隙度平均值12.34%, 可动流体饱和度平均值42.50%, T2截止值3.17~6.99 ms, 平均4.86 ms, 符合储层物性特征, 从图6可以明显看出孔隙度与可动流体饱和度相关性不明显, r2仅为0.314 7, 说明可动流体饱和度不随孔隙度的增大而明显增大, 与油藏特征存在明显区别, 对于气藏开发的影响以及气层出水的相关作用机理有待进一步研究。

图6 盒8段孔隙度与可动流体饱和度相关性

4 储层孔隙结构特征

储层孔隙结构特征反映的是岩石内部孔隙喉道的配置关系, 对其特征的研究是油气储层地质学的重要内容之一, 其与储层产能预测、油气层改造及提高采收率方法研究息息相关。业内一般采用铸体薄片鉴定、扫描电镜以及高压压汞等技术手段定性表征孔隙类型、连通情况, 定量分析孔喉半径、均值系数、变异系数、排驱压力等特征参数, 通过各参数差异性综合评价储层孔隙结构特征。

苏39区块盒8段储层储集空间以孔隙为主, 裂缝只占储集空间的极少部分。通过对孔隙度与渗透率的相关性分析表明, 渗透率的变化主要受孔隙发育程度的控制, 同时大量的现场岩心观察及铸体薄片分析均未发现以裂缝为主的储集层段。

4.1 孔隙类型

孔隙喉道的形状、大小控制着孔隙的储集性能和渗流能力, 孔喉对储层微观非均质性的影响很大[7]。研究区孔隙类型主要为碎屑溶蚀孔隙和填隙物, 以及少量的残余粒间孔。依据铸体薄片数据, 盒8段储集空间发育不均, 孔隙主要为填隙物（高岭石）的溶蚀微孔, 少量碎屑颗粒溶蚀孔, 局部见残留的粒间孔, 整体表现为以次生溶孔为主, 原生孔隙次之的特征, 孔隙连通性和渗流性一般（图7）。

图7 盒8段孔隙结构特征

4.2 孔喉特征参数

孔喉结构是指孔隙及连通孔隙的喉道大小、形状、分布与连通的微观状态[8]。研究区大部分毛管压力曲线较为圆滑、规则, 毛管压力最高29.76 MPa, 最大进汞饱和度56.4%, 退汞饱和度12.3%, 退汞效率较高（图8）。反映出储层以孔隙为主要储集空间的特征, 按曲线形态特征仅有一种类型, 随渗透率由高至低储层的微观孔喉结构依次变差。排驱压力为0.055~2.04 MPa, 两级分化严重, 说明大中小孔喉均发育, 平均值为0.521 MPa, 以中、小孔隙为主; 中值压力介于3.324~29.402 MPa之间, 平均值为16.669 MPa, 说明整体渗滤性较差; 分选系数为0.067~3.526, 平均为0.750, 变异系数介于0.665~1.444之间, 平均为1.073, 孔喉半径在0.004~4.000 μ m均有分布, 主要分布在0.630~2.500 μ m之间, 渗透率贡献率同样集中在1.000~4.000 μ m之间, 说明孔喉分布不均匀, 非均质性较强（图9）。

图8 毛管压力曲线

图9 孔喉分布频率与渗透率贡献曲线

5 储层渗流特征

储层中的流体是以油水两相、气水两相或油气水三相方式存在的。某一相流体的渗流状态与其饱和度的变化相关。为了研究气井开发过程中的各项参数变化、评价开采阶段和开发周期, 为给数值模拟提供基础参数, 气水相对渗透率实验是十分必要的。气井开采前需要进行体积压裂, 压裂液系统参数的选择需参考储层敏感性实验数据结果, 避免对储层造成二次伤害。储层渗流特征基于达西定律和无因次累计产液量算法, 通过模拟储层条件下岩心驱替实验分析评价, 为开发方案的编制和调整提供理论基础。

5.1 储层敏感性实验分析

随着对储层研究的进一步深入, 除了进行常规的孔隙度、渗透率、饱和度、孔隙结构等研究外, 还必须对储层进行敏感性评价, 以确定储层与钻井液接触时, 可能产生的潜在危害以及对储层可能造成伤害的程度。由于各种敏感性主要来自于孔隙中胶结物和填隙物的成分、含量、分布及其在孔隙中的产出状态等, 直接影响储层敏感性发生。储层保护技术是通过采用合理生产压差及采出速率、保持储层压力开采等措施, 对油气田开发生产中的储层进行保护工作, 其在油气田勘探开发中的地位越来越重要。造成储层损害的主要原因有两个方面：岩石矿物本身的特征和外来条件对储层岩石的影响。岩石中普遍存在敏感性矿物, 它们除了在骨架颗粒间的基质中存在外, 大多数都是在成岩作用期从孔隙中沉淀出来, 然后充填在孔隙中或附着在孔隙壁和骨架颗粒上的自生矿物。这些自生矿物一般颗粒很小, 且多数存在孔喉处, 总是优先且充分与地层外来流体接触, 因此能直接反映储层的敏感性。

敏感性矿物一般可分为黏土矿物和非黏土矿物两大类。黏土矿物有遇水膨胀的特性, 因此会对储层的水敏性产生影响。颗粒在孔隙壁上固结不牢, 可能在高流速下发生运移, 堵塞喉道, 降低渗透率; 或与酸碱液发生作用产生沉淀、释放微粒, 也会引起渗透率的下降等。

盒8段储层的临界流速为4.03~19.83 m/d, 速敏性为中等偏弱, 水敏性为弱-中等偏弱; 临界盐度25 165 mg/L, 酸敏性为弱-中等偏弱; 临界pH值为10~11.5, 评价为弱碱敏; 应力敏感性整体上为弱, 最大渗透率损害率45.3%~84.0%, 不可逆渗透率损害率21.9%~45.1%（表3）。

表3 盒8段储层敏感性数据
5.2 气水相渗实验分析

气水相对渗透率测定过程为：首先将岩样饱和水, 进行水相渗透率的测定, 然后进行气驱水测定不同含气、水饱和度下气、水的相对渗透率。测试过程模拟采气过程。随着含气饱和度（Sg）的升高, 水相渗透率（Krw）下降。

苏39区块盒8段储层气水相渗分析结果：等渗点处含水饱和度平均值为75.5%, 整体表现为强亲水特征; 束缚水饱和度平均值为61.9%, 整体普遍很高, 说明岩石的比表面积偏大; 等渗点处相对渗透率平均值为0.078 mD, 整体偏低, 气水两相间干扰较为严重, 孔喉偏小, 连通性较差。水相渗透率与气相渗透率曲线共渗区面积较小, 说明多相流体在储层岩石中的渗流能力较弱（表4）。盒81段物性相对更好, 束缚水饱和度相比较低, 而气相渗透率偏高, 是较好的含气储层; 盒83段整体物性较好, 中部受取样非均质影响个别偏低, 整体层段分析底部砂岩的渗流特征要好于上部; 盒86段的数据反映不是很明显, 上部和底部渗流特征较好, 中部差, 砂体顶部气相渗透率较高, 但束缚水饱和度也相对较高, 与同层其他样品相比更突出（图10）。

表4 盒8段气水相渗数据

图10 盒8段气水相渗分析

6 储层综合评价

储层综合评价是针对目标区开展的储量评估、勘探区域部署、开发方案编制等的系统分类和评判。通过大量的实验数据分析结果建立综合评价标准, 以此达到针对性研究开发的目的, 并对盆地内其他区块提供指导性意见。

通过结合其储集性能、渗流能力对苏39区块盒8段3个主力产气段建立评价标准并进行分类。划分两类储层, 其中Ⅰ 类储层属于有利储层区, Ⅱ 类储层为次有利储层区。最终优选盒83段为Ⅰ 类储层, 盒81段和盒86段为Ⅱ 类储层（表5）。

表5 苏39区块盒8段储层综合评价数据及分类标准
7 结论

本次研究不仅丰富了区域内实验分析资料, 明确了苏里格气田苏39区块盒8段储层核心特征, 还评价出两类优质储层, 为后期开发方案编制提供详尽的数据支撑。本文在大量实验数据分析以及相关研究的基础上, 得出以下结论：

（1）苏39区块盒8段碎屑组分主要为石英, 少量岩屑, 碎屑岩中填隙物由杂基和胶结物组成。储层砂岩主要为岩屑石英砂岩及岩屑砂岩, 少量石英砂岩。受沉积环境、成岩作用等主控因素影响, 储层整体物性一般, 孔喉类型属于特小孔道。

（2）研究区为典型的低孔、低渗储层, 孔渗范围变化大, 储层非均质性强, 孔隙度与可动流体饱和度相关性不明显, 主要储集空间为粒间溶孔及粒间溶蚀扩大孔、高岭石晶间孔、粒间充填剩余孔、粒内溶孔以及铸模孔, 连通性和渗流性比较差。

（3）从储层伤害潜在因素分析, 水、盐敏感性较弱; 酸敏为弱-中等偏弱, 弱碱敏, 弱应力敏; 渗流特征显示储层整体表现为强亲水特征, 多相流体在储层岩石中的渗流能力较弱, 等渗点处相对渗透率偏低, 气水两相间干扰较为严重。

（4）依据储集性能和渗流能力在苏39区块建立储层评价标准, 可在苏里格气田推广应用, 并在此基础上将盒8段分成两类储层, 盒83段为Ⅰ 类储层, 盒81段和盒86段为Ⅱ 类储层, 据此建议优先在Ⅰ 类储层中布置水平井, 保证开采效率最大化。

(编辑 卜丽媛)

参考文献
[1] 何自新, 付金华, 席胜利, 等. 苏里格大气田成藏地质特征[J]. 石油学报, 2003, 24(2): 6-12.
HE Zixin, FU Jinhua, XI Shengli, et al. Geological features of reservoir formation of Sulige Gas Field[J]. Acta Petrolei Sinica, 2003, 24(2): 6-12. [本文引用:2]
[2] 韩进. 鄂尔多斯盆地王盘山区延长组储层微观孔隙结构及渗流特征表征[D]. 西安: 西北大学, 2020.
HAN Jin. Microscopic characteristics of pore structure and seepage of Yanchang Formation in Wangpanshan area in Ordos Basin[D]. Xi′an: Northwest University, 2020. [本文引用:1]
[3] 贾然, 邓南, 徐德月, 等. 高尚堡油田G 5断块储集层敏感性评价[J]. 录井工程, 2019, 30(3): 154-159.
JIA Ran, DENG Nan, XU Deyue, et al. Sensitivity evaluation of G 5 fault block reservoirs in Gaoshangpu Oilfield[J]. Mud Logging Engineering, 2019, 30(3): 154-159. [本文引用:1]
[4] 王卫红. 苏里格气田东区盒8段河流砂体沉积及其非均质性研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2016.
WANG Weihong. Research on fluvial sand deposition and heterogeneity to H8 in the east region adjacent to Sulige Gas Field[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2016. [本文引用:1]
[5] 贾然. 油田注水开发的创新方式研究[J]. 理论与创新, 2020(20): 144.
JIA Ran. Study on the innovative way of oilfield water injection development[J]. Theory and Innovation, 2020(20): 144. [本文引用:1]
[6] 于兴河. 油气储层地质学基础[M]. 北京: 石油工业出版社, 2009: 276-277.
YU Xinghe. Basis of hydrocarbon reservoir geology[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2009: 276-277. [本文引用:1]
[7] YU X H, MENG W F, XIANG L B. Comprehensive evaluation chronic pelvic pain based on fuzzy matrix calculation[J]. Neurocomputing, 2016, 173(3): 2097-2101. [本文引用:1]
[8] 贾然, 史晓波, 于文, 等. 南堡凹陷低渗透油藏启动压力梯度模拟实验研究[J]. 录井工程, 2021, 32(3): 119-123.
JIA Ran, SHI Xiaobo, YU Wen, et al. Simulated experimental research on starting pressure gradient of low permeability reservoir in Nanpu sag[J]. Mud Logging Engineering, 2021, 32(3): 119-123. [本文引用:1]