引用本文
张鹏, 刘永建, 张瑞, 马琪, 贺刚, 张超. 靖边气田致密砂岩储层特征及含气性测井评价[J]. 录井工程, 2026,37(1): 77-86.
ZHANG Peng, LIU Yongjian, ZHANG Rui, MA Qi, HE Gang, ZHANG Chao. Characteristics and gas-bearing property logging evaluation of tight sandstone reservoirs in Jingbian Gas Field[J]. Mud Logging Engineering, 2026,37(1): 77-86.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2026.01.011  
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靖边气田致密砂岩储层特征及含气性测井评价
张鹏, 刘永建, 张瑞, 马琪, 贺刚, 张超
中国石油长庆油田公司第一采气厂

作者简介：张鹏 工程师,1986年生,2014年毕业于中国石油大学（华东）地球探测与信息技术专业,现在中国石油长庆油田公司第一采气厂从事天然气地质与开发工作。通信地址：718500 陕西省榆林市靖边县长庆路第一采气厂。E-mail：zhangpeng860108@126.com

收稿日期: 2026-01-05
摘要

靖边气田上古生界为典型的致密砂岩气藏,储量资源丰富,石盒子组盒8段、山西组砂岩地质成藏条件优越,是气田长期稳产的主要接替层,但因储层非均质性强,含气性评价难度大,严重制约了气田的高效开发。为进一步明确致密砂岩储层特征及开发潜力,基于岩心观察、薄片鉴定、物性测试、测井解释等技术,结合试气及生产资料,以研究区盒8段储层为目标,深化储层特征精细研究与含气性测井评价,通过建立测井交会图板确定了储层的含气性下限,并在储层精细分类评价的基础上,对储层含气有利区进行评价预测。结果表明：研究区盒8段岩石类型以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主,石英砂岩次之,其中石英砂岩的物性优于岩屑石英砂岩和岩屑砂岩;岩屑溶孔、粒间溶孔、晶间孔等次生孔隙控制着有效储集空间的成型;预测储层含气有利区为Ⅱ、Ⅲ两类,分布于研究区中部和东部。研究成果为靖边气田上古生界气藏的开发潜力研究及勘探部署提供了地质依据。

关键词: 致密砂岩; 储层特征; 含气性; 盒8段; 靖边气田; 测井评价
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Characteristics and gas-bearing property logging evaluation of tight sandstone reservoirs in Jingbian Gas Field
ZHANG Peng, LIU Yongjian, ZHANG Rui, MA Qi, HE Gang, ZHANG Chao
No.1 Gas Production Plant, PetroChina Changqing Oilfield Company, Yulin, Shaanxi 718500, China
Abstract

The Upper Paleozoic gas reservoir in Jingbian Gas Field is a typical tight sandstone gas reservoir with abundant reserves and resources, and the sandstone geological accumulation conditions of the He 8 Member of Shihezi Formation and Shanxi Formation are superior, which are the main successor layer is for long-term stable production of the gas field. However, the strong reservoir heterogeneity and great difficulty for gas-bearing property evaluation severely restrict the efficient development of gas field. In order to further clarify the reservoir characteristics and development potential of tight sandstone gas reservoirs, based on core observation, thin section identification, physical property testing, logging interpretation and other technologies, combined with gas testing and production data, the fine study on reservoir characteristics and gas-bearing property logging evaluation of He 8 Member are deepened. The gas-bearing property lower limit of the reservoirs was determined through the establishment of well logging crossplot charts, and on the basis of detailed classification and evaluation of the reservoirs, the favorable gas-bearing areas of the reservoirs were evaluated and predicted. The results show that the rock types of He 8 Member are mainly detritus sandstone and detritus quartz sandstone, quartz sandstone is secondary, but the physical properties of quartz sandstone is better than detritus quartz sandstone and detritus sandstone. Secondary porosity such as rock debris dissolution holes, inter-granular dissolution holes, and inter-crystalline holes control the formation of effective reservoir space. The predicted favorable reservoir gas-bearing areas are classes Ⅱand Ⅲ, which are distributed in the central and eastern parts of the study area. The study results provide a certain geological evidence for development potentials and exploration employments of the Upper Paleozoic gas reservoirs in Jingbian Gas Field.

Keyword: tight sandstone; reservoir characteristics; gas-bearing property; He 8 Member; Jingbian Gas Field; logging evaluation
0 引言

靖边气田位于鄂尔多斯盆地中东部的靖边-横山一带[1, 2, 3], 北部为沙漠覆盖, 南部为黄土塬区, 海拔1 050~1 800 m, 构造上处于伊陕斜坡中部、中央古隆起东北侧, 构造相对平缓, 倾角小于1°。其上古生界发育典型的致密砂岩气藏, 地质成藏条件良好, 资源储量丰富, 是盆地重要的含气富集带。气藏呈多层叠合分布, 自下而上发育本溪组、太原组、山西组、石盒子组和石千峰组, 沉积岩总厚度约700 m。其中, 山西组和石盒子组盒8段为主力含气层, 为连续沉积的三角洲体系, 厚度约100 m, 河流相砂泥岩互层发育[4, 5]。

自2003年以来, 靖边气田已建成55.0×108 m3/a的生产规模并稳产20余年。目前, 下古生界气藏储量动用程度高, 综合递减率约10%, 而上古生界气藏可采地质储量约4 000×108 m3, 是靖边气田长期稳产的主要接替层[6, 7, 8]。近年来, 为弥补气田产量递减, 保证长期稳产, 上古生界气藏建产规模由（4.0~5.0）×108 m3/a迅速提升至8.0×108 m3/a。研究区位于靖边气田中部, 是上古生界储层的主力建产区, 区块总面积0.44×104 km2, 探明地质储量3 028×108 m3, 储层砂体发育期次多、规模小、横向变化快, 局部区域出现产水特征, 地质条件复杂, 勘探开发面临诸多挑战。当前, 对储层发育特征及含气性分布规律认识不清, 是制约高效勘探部署的关键问题。

因此, 以研究区盒8段致密砂岩储层为研究对象, 借鉴前人相关研究成果, 基于研究区的81口井359块岩心样品, 利用岩心观察、薄片鉴定、物性测试及测井解释等技术, 结合试气及生产资料, 深入开展储层特征精细研究与含气性测井评价, 以便进一步明确储层发育特征及有效储层空间展布规模, 建立含气性测井评价标准, 预测含气有利区, 为靖边气田上古生界气藏开发潜力研究及勘探部署提供地质依据。

1 致密砂岩储层特征

基于岩心观察、薄片鉴定与物性测试数据, 系统揭示研究区盒8段致密砂岩储层的岩石学组成、物性条件及孔隙结构特征, 为后续含气性评价奠定地质基础。

1.1 储层岩石学特征

储层岩石学特征是理解储层储集性能的物质基础, 其矿物组成与类型直接影响了储层的成岩演化与孔隙发育。根据岩心观察及薄片鉴定结果, 绘制了致密砂岩储层岩石类型三角图和分布直方图（图1、图2）。由图中可知, 研究区盒8段储层岩石类型以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主, 石英砂岩次之, 表现为高石英、高岩屑、低长石的特点。石英含量22.7%~97.6%, 平均为71.2%; 岩屑含量2.4%~78.3%, 平均为28.1%; 长石含量0~14.1%, 平均为0.7%。岩屑成分较为复杂, 变质岩、岩浆岩、沉积岩岩屑均有发育, 其中岩浆岩岩屑平均含量为19.1%, 变质岩岩屑平均含量为77.7%, 沉积岩岩屑平均含量为2.2%。

图1 靖边气田致密砂岩储层岩石类型三角图

图2 靖边气田致密砂岩储层岩石类型分布直方图

1.2 储层物性特征

储层物性是评价储层性质的重要参数, 孔隙度体现了储层储集流体的能力, 渗透率则反映储层的流体渗流能力。岩心物性测试资料统计结果（图3）表明, 盒8段储层孔隙度主要分布在4%~10%, 平均为7.1%; 渗透率主要分布在0.01~0.5 mD, 平均为0.558 mD, 属典型低渗-致密砂岩储层。孔隙度和渗透率变化范围较大, 储层非均质性强, 二者整体上呈现正相关关系。统计不同岩石类型的物性特征可知, 石英砂岩物性最好, 岩屑砂岩最差。

图3 靖边气田致密砂岩储层岩心物性分布直方图

1.3 储层孔隙结构特征

储层孔隙结构主要是指储层岩石的孔隙和喉道的空间形态、大小、分布及其相互连通关系[9, 10]。致密砂岩储层的微观孔隙结构复杂, 孔隙结构的好坏直接反映着储层性质的优劣, 研究区储层孔隙类型多样, 特征复杂, 开展储层孔隙结构特征研究尤为重要。

1.3.1 储集空间类型

鄂尔多斯盆地整体上成岩作用较强, 碎屑颗粒经压实、胶结、溶蚀等作用后, 原生粒间孔隙减少, 次生溶蚀孔隙增加。岩石铸体薄片及扫描电镜结果显示, 研究区盒8段储层主要发育原生孔隙、次生孔隙和微裂缝3种孔隙类型：以次生孔隙为主; 少量原生孔隙, 主要为残余粒间孔（图4a）; 局部发育微裂缝（图4b）。其中, 溶蚀孔（图4c）、岩屑溶孔（图4d）、粒间溶孔（图4e）和晶间孔（图4f）等次生孔隙, 是构成有效储集空间的主控类型。

图4 靖边气田致密砂岩储层主要孔隙类型

1.3.2 孔隙结构特征

微观孔隙结构是影响储层储集能力和渗透特性的主要因素, 其与宏观物性之间具有良好的对应关系, 孔隙结构类型不同, 储层物性特征及产出能力也不同。研究区储层渗透率低, 单井产量低, 孔喉结构复杂程度高, 根据压汞曲线形态和相关参数特征, 将研究区储层孔隙结构划分为4种类型（图5）：Ⅰ类为孔隙-裂缝组合型, 以溶蚀孔、残余粒间孔、粒间溶孔等为储集空间, 微裂缝及喉道为渗流通道, 孔喉连通性好; Ⅱ类为裂缝-溶孔组合型, 以晶间孔、溶蚀孔等为储集空间, 微裂缝及喉道为渗流通道, 孔喉连通性较好; Ⅲ类为含溶孔的裂缝型, 以晶间溶孔、晶间微孔等为储集空间, 微裂缝及喉道为渗流通道, 孔喉连通性差; Ⅳ 类为裂缝型, 以晶间微孔、孤立溶蚀孔为储集空间, 微裂缝为渗流通道, 孔喉连通性极差。盒8段储层总体上具有“大孔隙、小喉道、孔喉连通性差”的特点, 孔隙结构类型以Ⅲ和Ⅳ 类为主。

图5 靖边气田致密砂岩储层孔隙结构分类

2 储层测井响应特征

储层测井响应特征是含气性测井评价的基础。不同岩性、含气性的储层因矿物组成、孔隙结构存在差异, 呈现不同的测井曲线响应规律。通过分析常规测井曲线特征建立岩性识别依据, 再聚焦典型气层测井响应规律, 可为后续含气性测井评价奠定基础。

2.1 测井曲线特征

致密砂岩储层在矿物成分、物性上的差异, 使得不同类型储层测井响应特征也不同, 可根据测井曲线形态特征和数值划分岩性[11, 12]。通过岩心观察和测井曲线综合分析, 建立了自然伽马（GR）与光电吸收截面指数（Pe）交会图板（图6）, 由此可知, 研究区盒8段岩屑砂岩储层GR为50~102 API, Pe为2.8~3.7 b/e; 石英砂岩储层GR为20~62 API, Pe为1.7~2.2 b/e; 岩屑石英砂岩储层介于岩屑砂岩与石英砂岩之间, GR为30~86 API, Pe为2.2~2.8 b/e。

图6 靖边气田不同类型致密砂岩储层测井响应特征

此外, 结合全井段测井数据统计可知, 岩屑砂岩储层补偿密度（DEN）>2.62 g/cm3, 补偿中子（CNL）>17.37%; 石英砂岩储层DEN<2.24 g/cm3, CNL<7.26%; 岩屑石英砂岩储层介于岩屑砂岩与石英砂岩之间, DEN为2.24~2.62 g/cm3, CNL为7.26%~17.37%。综合分析可知, 岩屑砂岩储层测井曲线特征整体为高GR、高Pe、高DEN、高CNL; 石英砂岩储层为低GR、低Pe、低DEN、低CNL; 岩屑石英砂岩储层为中等GR、中等Pe、中等DEN、中等CNL。

2.2 典型气层测井响应特征

致密砂岩因孔隙结构复杂、非均质性强, 储层含气性在测井曲线上的表现也相对复杂, 可利用测井响应特征反映储层性能[13, 14]。通常, 气层自然电位（SP）负异常、GR低值、声波时差（AC）明显增大、DEN与CNL值偏低、Pe偏低、气测全烃值高、电阻率高、侧向测井存在减阻侵入现象。图7为X-7井盒8段致密砂岩储层测井响应特征, 该井在3 213.0~3 216.0 m井段单层试气, 日产气12.387×104 m3, 不产水, 无阻流量30.381 2×104 m3/d, 试气结论为工业气流, 测井响应特征为：SP负异常明显, GR为42 API, 电阻率为181 Ω· m且呈减阻侵入特征, AC为229 μs/m, DEN为2.50 g/cm3, CNL为5.87%, 全烃曲线明显高值。AC与SP测井曲线重叠图呈现明显幅度差, 反映物性好, AC与电阻率曲线重叠图幅度差明显, 反映含气性好。

图7 靖边气田X-7井盒8段致密砂岩储层测井响应特征

3 储层含气性测井评价及分布特征

研究区盒8段储层含气性测井评价整体研究思路为：先通过交会图板法实现含气性的精准识别, 确定含气性评价下限参数; 再基于含气性识别结果, 分析储层含气饱和度与有效厚度的平面分布特征, 为后续含气有利区预测提供支撑。

3.1 含气性测井识别

交会图识别技术是测井解释中常用的多井对比方法, 通常利用单层试气数据在测井曲线上的差异特征进行交会, 找出储层的测井响应范围, 达到识别气层的目的[14, 15]。测试数据越多, 识别图板精度越高, 若单层测试资料较少, 可选择多层合试资料通过提取目的层位的特征层点数据进行识别。目前主要采用声波时差与电阻率等交会图板对储层进行流体识别。

将研究区盒8下1的120个试气层点和盒8下2的290个试气层点分别绘制声波时差与深侧向电阻率交会图（图8）, 根据试气成果与测井值交会图中气层与非气层的分界线, 分别确定了盒8下1气层声波时差下限值为208 µ s/m, 电阻率下限值为22 Ω· m; 盒8下2气层声波时差下限值为208 µ s/m, 电阻率下限值为24 Ω· m。部分合试层结论为气水同层、气层且分布于图板中声波时差低、电阻率较高区域, 测井曲线特征综合分析认为整体反映储层孔隙度较低, 初步判定该类试气段为干层, 分布于下限值以外。统计分析, 两个层段图板识别准确率均大于90%。

图8 靖边气田致密砂岩储层声波时差与深侧向电阻率交会图

3.2 储层含气分布特征

测井解释通常根据岩电实验, 利用阿尔奇公式确定含气饱和度。该公式是著名学者阿尔奇于1942年提出通过电阻率测井进行含油气饱和度估算的关系式[16, 17], 作为利用测井资料计算含气饱和度有效的解释公式, 其核心是确定地层因素和电阻增大率。阿尔奇定义地层因素为完全饱含水的纯岩石电阻率R0与地层水的电阻率Rw的比值, 用F表示。地层因素取决于岩石的孔隙度ϕ, 同时在一定程度上受岩性、胶结程度以及孔隙结构的影响, 公式如下：

F=R0Rw=aϕ-m（1）

阿尔奇将含油气纯岩石电阻率Rt与完全饱含水的纯岩石电阻率R0的比值定义为电阻增大率I, 其主要取决于岩石的含水饱和度Sw, 公式如下：

I=RtR0=bSw-n（2）

由公式（1）和（2）变换可得：

Sw=abRwRtϕmn（3）

则可计算含气饱和度Sg：

Sg=1-Sw （4）

以上各式中：a（岩性系数）、m（胶结指数）、b（饱和度系数）、n（饱和度指数）统称为岩电参数。

通常通过岩电实验合理地选取岩电参数a、m、b、n值, 对于建立准确的含气饱和度解释模型尤为关键。由于本研究区缺少岩电实验数据, 借鉴邻区盒8段相似岩性储层岩电实验数据分别将孔隙度ϕ与地层因素F（图9a）、含水饱和度Sw与电阻增大率I（图9b）进行回归分析, 其相关系数均为0.89。根据回归公式确定研究区岩电参数a=1.41、m=1.43、b=1.44、n=2.54, 利用阿尔奇公式可进行含气饱和度计算。阿尔奇公式是在纯砂岩模型的基础之上建立的, 而研究区储层泥质含量低, 符合其适用条件。

图9 盒8段储层岩心岩电实验回归关系图

结合阿尔奇公式计算含气饱和度并绘平面等值线图可知, 含气饱和度平面变化与试气结果一致（图10a、图10b）。根据计算结果, 参考邻区盒8段相似岩性储层的束缚水饱和度45.0%, 选取55.0%作为研究区盒8段储层含气饱和度下限值。结合含气饱和度分析与气层识别结果对研究区有效厚度进行刻画（图10c、图10d）, 对比而言, 盒8下2有效储层分布范围广、厚度大。

图10 靖边气田致密砂岩储层含气饱和度及有效厚度平面分布等值线图

4 储层含气有利区预测

含气有利区预测是实现气田高效勘探部署的核心目标, 基于前文储层特征刻画及含气性测井评价成果, 进一步开展含气有利区优选工作。

4.1 储层精细分类

在储层特征和测井响应特征研究的基础上, 借鉴前人分类标准及研究经验, 结合研究区实际情况, 选择岩性、物性、含气性以及孔隙结构类型, 制定了储层精细分类标准, 将储层分为4类, 如表1所示。其中, 研究区盒8段储层以Ⅱ和Ⅲ类为主, Ⅲ类储层分布最广。

表1 靖边气田上古生界致密砂岩储层精细分类标准
4.2 含气有利区优选

以储层精细分类结果为依据, 优选沉积相与砂体结构、有效砂体展布及试气成果[18], 制定了研究区含气有利区划分标准, 如表2所示。

表2 靖边气田上古生界含气有利区划分标准

根据研究区储层含气有利区划分标准, 对盒8段分层进行了有利区预测：盒8下1含气有利区呈零星分布, 主要为Ⅱ、Ⅲ类, 分布在研究区中部和东部, Ⅰ类较少（图11a）; 盒8下2总体连片性较好, 集中分布在研究区中部和东部, 分布范围较大, 主要为Ⅱ、Ⅲ类, Ⅰ类零星分布（图11b）。

图11 靖边气田致密砂岩储层含气有利区平面分布图

5 应用效果

根据储层分类、含气有利区预测结果、盒8下测井曲线特征及敏感参数重叠等特征, 利用含气性测井识别下限标准进行单井对比, 结合邻井砂体、试气及生产特征综合分析, 对未射孔层段进行老井资料复查, 由图12可以看出, X-8井盒8下2储层发育2段有效砂体, 岩性为石英砂岩, 有效厚度12 m, 平均含气饱和度65.8%, 孔隙度8.6%, 渗透率0.42 mD, 属于Ⅱ类含气有利区。对该井实施查层补孔, 采用胍胶+陶粒砂压裂改造, 并与下部山2段合层试气, 测得日产气3.72×104 m3, 综合上述数据分析, 电性解释与试气成果相符, 经过压裂改造措施后, 产气量达到工业气流标准且具有工业开采价值。含气有利区的成功预测, 为研究区下古生界气藏的开发潜力研究及勘探部署提供了地质依据。

图12 X-8井测井解释成果图

6 结论

（1）研究区属典型的低渗透-致密砂岩储层, 主要发育三角洲沉积体系, 岩石类型主要为岩屑砂岩和岩屑石英砂岩, 石英砂岩次之。相对而言, 石英砂岩的物性优于岩屑石英砂岩和岩屑砂岩。储层孔隙结构复杂, 储集空间类型多样, 具有“大孔隙、小喉道、孔喉连通性差”特点, 岩屑溶孔、粒间溶孔、晶间孔等次生孔隙控制着有效储集空间的成型。

（2）储层测井响应特征分析表明, 岩屑砂岩储层总体具有相对高GR、高Pe、高DEN、高CNL“四高”特征, 石英砂岩储层总体具有相对低GR、低Pe、低DEN、低CNL“四低”特征, 岩屑石英砂岩介于两者之间。利用AC与电阻率交会图板及含气分布特征, 确定了盒8段储层AC下限208 µ s/m, 盒8下1电阻率下限22 Ω•m, 盒8下2电阻率下限24 Ω•m, 含气饱和度下限55%。

（3）研究区储层类型主要为Ⅱ、Ⅲ类, 以储层精细分类结果为依据, 优选沉积相与砂体结构、有效砂体展布及试气成果, 制定了研究区含气有利区划分标准, 并对盒8段储层进行了含气有利区预测。其中, 盒8下1含气有利区呈零星分布, 以Ⅱ、Ⅲ类为主; 盒8下2含气有利区总体连片性较好, 分布范围较大, 主要为Ⅱ、Ⅲ类, 均分布在研究区中部和东部。

编辑 卜丽媛

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