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苏里格气田所处的位置在鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部,是我国最大的气田之一,具低压、低渗、低丰度、强非均质性等特征,并且有效砂体连续性差、单井控制储量低。苏120区块是苏里格气田2009年投入勘探开发的新区,位于苏里格气田的西区,面积约4969km2。区块共有钻井80余口,其中探井60余口,主力产层为中二叠统下石盒子组盒8段以及山西组山1段。盒8段和山1段砂岩储层埋藏深,经历了长期的复杂成岩作用,储层致密,物性差。如何在致密砂岩储层中找到物性相对较好的“甜点”,——也即优质储层,并明确其分布规律,对气田的高效开发具有重要的意义。
前人研究表明,研究区中粗粒河道砂体构成储层的主体,但是对沉积体系的认识却存在分歧,这对砂体预测带来挑战。同时,研究区盒8段和山1段砂岩成岩作用复杂,成岩作用类型多样,对储层的影响也不尽相同,因此仅依靠沉积背景还难以准确评价优质储层,必须与成岩作用背景结合起来,才能准确认识优质储层的形成机理。这对苏120区块的进一步勘探开发具有重要意义。
本文以苏120区块上古生界盒8段和山1段致密砂岩储层为研究对象,综合大量的基础地质、钻井、岩心、测井、分析化验及测试资料,在应用沉积学、沉积岩石学、储层地质学等多学科理论与方法的指导下,开展小层划分对比、沉积微相、储层地质特征等研究,在此基础上,总结了研究区优质储层的形成机理,分析了优质储层的分布规律。
论文的主要研究内容和成果认识包括:
1、研究区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部,上古生界二叠系盒8段、山1段沉积时期发育浅水辫状河三角洲平原,物源主要来自于盆地北部边缘的阴山古陆。盒8下分流河道有明显的辫状河道沉积特征,沉积物粒度粗,发育大型交错层理,发育不完整的正旋回、内部心滩次级旋回,河道砂体多期叠置,特征十分鲜明;相比而言,山1段、盒8上砂体不及盒8下丰富,但单期河道砂体顶部细粒沉积不够发育,内部也见次级心滩沉积旋回以及河道砂体叠置,总体还是表现为辫状河道沉积特征,河道两侧漫溢、决口水道、决口扇较为多见,呈现向曲流河转化的趋势。
2、受北部物源供给的影响,分流河道及砂体呈南北向展布,总体上砂体中北强南弱、东强西弱;发育的2~3条分流河道具有一定的继承性,但是也显示出东西向来回的迁移性。山1段砂体发育一般,盒8下沉积时期砂体向南推进,发育达到鼎盛时期,随后盒8上砂体发育萎缩,差异富集明显。砂体主要发育于北部近源河道中部、分支河道合并部位以及河道明显弯曲部位,而这些砂体主要发育区也将会是优质储层最有可能发育的区域。
3、研究区砂岩富石英,平均含量达82.25%~85.46%,成分成熟度高,以岩屑石英砂岩为主,还含有部分石英砂岩和少量岩屑砂岩;砂岩储层埋藏深,经历过复杂的成岩改造,主要的成岩作用类型有:压实作用、胶结作用、交代蚀变作用以及溶蚀作用等。
4、研究区砂岩胶结物主要是硅质、碳酸盐、自生粘土等。石英次生加大普遍是Ⅱ级-Ⅲ级,加大后颗粒接触紧密;同时碳酸盐胶结物中存在成岩晚期碳酸盐胶结物如铁方解石和铁白云石;自生粘土有高岭石、伊利石、绿泥石等,伊/蒙混层(I/S)间层比(S%)都是小于10%的,属于超点阵有序混层带,都表明研究区处于中成岩阶段B期。
5、研究区砂岩储层总体表现为致密储层的特征,孔隙分布存在正常孔隙总体和异常孔隙总体两个部分,异常孔隙总体与溶蚀作用有关。盒8上的砂岩物性相对较好,孔隙度平均为8.15%,渗透率平均为0.75×103μm2;盒8下砂岩孔隙度平均6.93%,渗透率平均0.44×10-3μm2;山1段的砂岩物性相对较差,孔隙度平均为6.79%,渗透率平均为0.36×103μm2。物性主要受砂岩粒级、砂岩成分、沉积微相、成岩胶结物含量的影响。
6、研究区盒8段储层孔隙主要发育细孔和微孔,以及少量的中粗孔,孔喉主要为中-偏细喉,还发育少量的大喉;山1段储层孔隙主要发育细孔和微孔,孔喉主要为中-细喉。孔隙结构分析还表明,盒8段的孔喉比山1段孔喉大,孔隙结构整体上好于山1段,并且随着石英含量增多,石英砂岩的孔隙结构要好于岩屑石英砂岩的孔隙结构。
7、根据储层岩性、物性、孔隙结构等特征,可以将研究区盒8段和山1段储层分别分为三类,即Ⅰ类好储层、Ⅱ类中储层、Ⅲ类差储层。其中,Ⅰ类好储层发育异常孔隙总体,Ⅱ类中储层部分发育异常孔隙总体,Ⅰ类储层和部分Ⅱ类储层可以作为研究区致密砂岩背景下的优质储层。
8、优质储层的形成受沉积及成岩的双重控制。原始的沉积因素是优质储层形成的根本,而后期有利的成岩改造也有益于优质储层的形成。研究区分流河道砂体相互叠置,厚度较厚,再加上砂岩碎屑中刚性颗粒石英的含量较高以及石英早期次生加大,这些为抵抗压实、保存孔隙提供了有利条件;成岩阶段的酸性和碱性溶蚀则产生了大量的次生孔隙,这是孔隙分布中异常孔隙总体的成因,对优质储层形成意义重大;储层中存在的一些微裂缝及在此基础上形成的溶蚀缝改善了致密砂岩储层的物性,为优质储层发育提供了有利条件。
9、优质储层多发育于分流河道微相、成分成熟度高的中粗粒砂岩中。在剖面上,优质储层多以透镜状分布,平行分流河道方向的连通性好于垂直分流河道方向;平面上,优质储层主要发育在砂体厚度比较大的分流河道心滩部位,相对来说比较分散,“点缀”在研究区广泛的致密砂岩储层中。