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延长气田山西组沉积相及储层研究

蒋金晶  
【摘要】:延长气田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中东部,构造断裂不发育,主要为西倾单斜构造,局部有小型鼻状隆起。气田主要位于子洲、清涧、子长、延安地区,区域面积达10755km2,近年来的勘探实践表明,区内上古生界具有较大的勘探潜力,其中山西组在勘探过程中屡获高产井,是区内的主力含气层位。但长期以来对储层砂体展布和油气富集的认识不明确,制约着下一步的勘探工作,因此,加强对沉积相及储层的研究已刻不容缓。针对这些问题,本文在前人的研究基础上,结合区域地质资料,以沉积学、层序地层学、储层地质学等学科理论为指导对延长气田山西组进行层序地层划分、沉积相分析、储层研究及有利勘探目标分析等研究,为后期勘探部署提供科学依据。主要成果及认识如下: 在参考鄂尔多斯盆地上古生界地层划分方案的基础上,依据研究区标志层、岩电特征、沉积旋回等对山西组进行了地层划分,将山西组自下而上划分为山23、山22、山21、山13、山12、山11六个砂层组,并详细地描述了各层的地层特征。同时,利用Cross的基准面旋回法、地层厚度法,将研究区山西组划分为2个长期旋回和6个中期旋回。2个长期旋回分别对应于山一段和山二段。6个中期旋回则分别对应于山23~山11的6个砂层组。在此基础上,建立了地层格架,证实研究区山西组地层连续性好,可对比性强,为下一步的沉积相研究奠定了基础。 在区域地质背景基础上,结合碎屑岩的岩石类型、地球化学特征及沉积特征在平面上的变化,分析了研究区上古生界的物源方向,主要有东北、南部两个方向,山西组沉积物主要来源于盆地北部的浅变质结晶基底。研究区山西组岩石类型以碎屑岩为主,主要有砂岩、粉砂岩、泥岩、碳质泥岩及煤层。砂岩在本区各层位分布广泛,在山西组底部山23层段最为发育,且含较多的不等粒砂岩、粗砂岩及中砂岩。煤层大多分布于山2段,其中砂岩成分以石英、岩屑为主,长石较少,富含云母和高岭石胶结物,杂基支撑、孔隙式胶结,分选程度中—好,磨圆以次棱角状为主,成分、结构成熟度高:粒度以细、粉砂岩为主,其概率粒度曲线分析表现为三段式或两段式,由悬浮、跳跃总体构成,并以跳跃总体为主,为典型的河道沉积特征;常见平行层理、交错层理、透镜状层理及冲刷面等沉积构造;含大量碳化植物化石碎片,偶见生物遗迹化石,根据沉积学、古生物、地球物理、地球化学等标志,结合测井相综合分析认为研究区山西组属于典型的曲流河三角洲,主要发育三角洲前缘亚相,进一步可划分为水下分支河道、分支河口沙坝、支流间湾、席状砂四个沉积微相。山西组沉积期水体浅,地形平坦,湖泊波浪改造作用较弱,三角洲前缘以水下分支河道和支流间湾微相为主,分支河口沙坝发育较差。水下分流河道能量较强,底冲刷构造发育,且河道砂岩中通常夹泥砾。砂岩以中—细粒石英砂岩为主,分选、磨圆较好,单层厚度一般小于5m,大套厚层砂岩为多期河道相互切割叠置而成。剖面中砂岩横向连续性差,呈透镜状分布;平面上砂体呈鸟足状展布,同时受河流影响,展布显示南北条带状特征。因此水下分流河道构成三角洲前缘的骨架砂体,是区内天然气的主要储集体。 在沉积微相与砂体在空间的展布特征研究基础上,提出了三角洲的沉积模式,分析了其沉积演化。纵观山西组各个气层组的沉积环境演化,发现在山西组沉积过程中,水体整体逐渐加深,即从山23期一山11期呈现出湖进河退的特点,研究区北部三角洲体系后缩,南部三角洲北进,沉降中心也向北移。 区内上古生界主要发育岩性气藏,烃源岩、有利相带控制的储层展布及有利构造位置(近源优相高部位)是天然气成藏主控因素,在此基础上,对山西组储层特征进行分析,预测研究区有利储层分布。 通过30余口井的常规薄片鉴定、物性、压汞、扫描电镜、粒度分析等多项室内测试分析手段,结合测井、野外岩心描述、录井等资料,分析了山西组储集砂岩特征,确定研究区山西组储集砂岩主要为石英砂岩,具有成分成熟度和结构成熟度均较高的特点,次为岩屑石英砂岩及岩屑砂岩。山西组储层主要发育原生粒间孔、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、晶间孔隙及微裂缝5类孔隙类型,其中溶蚀孔隙和粒间孔构成了区内山西组的优势孔隙。区内砂岩储层孔隙度普遍小于12%,主要集中在2-8%之间,渗透率小于1.0×10-3μm2,属于低孔、低渗的砂岩储气层。研究区山西组储层主要受沉积相带和砂体展布特征的控制。其中研究区最有利储层分布在三角洲前缘相带的水下分流河道,其砂体厚度大,物性好,砂岩的分选性比较好,以粗砂岩和中砂岩为主。综合考虑物性、储集砂体规模与分布、含气性和与生烃中心的关系等因素,对储集层性能进行评价分析,可将储层按优质到劣质划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类,这四类储层在山西组的各个层段均有发育,其中Ⅰ类储层在山23层段最为发育,Ⅱ类储层在山22层段最为发育,Ⅲ类储层在山13层段最为发育,Ⅳ类储层储集性能最差,主要发育在山11、山12层段。


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