蘇里格氣田蘇20區(qū)塊氣水分布規(guī)律

摘 要

摘要：蘇里格氣田蘇20區(qū)塊儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，氣藏氣水分布的復(fù)雜性嚴(yán)重影響了氣田產(chǎn)能建設(shè)效果，且隨著勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，井位部署逐漸由富氣區(qū)向外擴(kuò)展，新完鉆井投產(chǎn)后效果差，產(chǎn)水嚴(yán)
摘要：蘇里格氣田蘇20區(qū)塊儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，氣藏氣水分布的復(fù)雜性嚴(yán)重影響了氣田產(chǎn)能建設(shè)效果，且隨著勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，井位部署逐漸由富氣區(qū)向外擴(kuò)展，新完鉆井投產(chǎn)后效果差，產(chǎn)水嚴(yán)重。因此開(kāi)展氣水分布規(guī)律研究已成為提高該區(qū)塊產(chǎn)建效果的基礎(chǔ)。在區(qū)域水化學(xué)分析、測(cè)井氣水層識(shí)別、區(qū)域地質(zhì)背景綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)蘇20區(qū)塊氣水的分布規(guī)律進(jìn)行綜合研究后認(rèn)為：①氣藏氣水關(guān)系復(fù)雜，無(wú)統(tǒng)一的氣水界面；②研究區(qū)垂向上表現(xiàn)為下氣上水，下二疊統(tǒng)山1段基本不含水，從下二疊統(tǒng)盒8下亞段2層→盒8下亞段1層→盒8上亞段的地層水逐步增多；③從成藏要素分析，表明蘇20區(qū)塊富水與其生烴強(qiáng)度、構(gòu)造位置和天然氣的運(yùn)移密切相關(guān)；④地層水根據(jù)其成因差異可以分為低部位滯留水、透鏡狀滯留水、孤立透鏡體水3種類型，研究區(qū)內(nèi)主要為透鏡狀滯留水類型。
關(guān)鍵詞：蘇里格氣田；早二疊世；地層水；氣水識(shí)別；控制因素；分布規(guī)律；測(cè)井
蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，構(gòu)造形態(tài)為寬緩的西傾單斜，主要產(chǎn)氣層為下二疊統(tǒng)盒8段和山1段，有效儲(chǔ)層主要為灰白色粗-中粒石英砂巖、巖屑石英砂巖。儲(chǔ)集類型屬孔隙性儲(chǔ)層，孔隙類型以巖屑溶孔和粒間溶孔為主。儲(chǔ)層具有低孔、低滲特征[1～2]。隨著勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，井位部署逐漸由富集區(qū)向外擴(kuò)展，新完鉆井投產(chǎn)后效果差，產(chǎn)水嚴(yán)重。因此開(kāi)展氣水分布規(guī)律研究成為提高區(qū)塊產(chǎn)建效果的基礎(chǔ)。
1 地層水化學(xué)特征分析
    蘇20區(qū)塊盒8、山1段的地層水均為氯化鈣型(表1)，表明地層水在縱向上具有深層交替停滯狀態(tài)特征，處于還原環(huán)境，反映儲(chǔ)層封閉的良好條件，有利于烴類聚集成藏與賦存[3]。
1.1 地層水常量組分特征
    蘇20區(qū)塊盒8、山1段的地層水礦化度較高，盒8段礦化度在30～52g/L，山1段在50～70g/L。地層水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子含量差異懸殊，陽(yáng)離子中以堿金屬離子Na+、Ca2+占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(表1)。主要是由于盒8、山1段富集天然氣，改變了地層的水文地球化學(xué)環(huán)境，有利于Na+離子或鈉鹽富集，并為溶解度較低的Ca2+、Mg2+鹽沉淀創(chuàng)造了有利條件。
    蘇20區(qū)塊盒8、山1段的地層水中氯離子含量在20320～49060mg/L，占陰離子總量的98%以上。地層水礦化度與Cl-含量交會(huì)圖(圖1)中的交會(huì)線對(duì)應(yīng)性很好，表明地層水中的Cl-嚴(yán)格控制總離子量，氯離子和礦化度幾乎同步等速變化。
 

1.2 水化學(xué)特征系數(shù)
1.2.1鈉氯比
    鈉氯比(Na+/Cl-)可以反映地層水的濃縮變質(zhì)作用程度和地層水文地球化學(xué)環(huán)境。通常認(rèn)為Na+/ Cl-比值小，反映了比較還原的水體環(huán)境，有利于油氣的保存。按照博雅斯基(1970年)的說(shuō)法，鈉氯比大于0.85為流動(dòng)水特征，鈉氯比小于0.50則為停滯環(huán)境。蘇20區(qū)塊地層水的Na+/Cl-值主要數(shù)集中在0.3～0.6之間，表明地層封閉性較好。
1.2.2變質(zhì)系數(shù)
    Cl/Mg及(Cl-Na)/Mg反映地下水的變質(zhì)程度，能夠間接反映地層封閉性的水文地球化學(xué)參數(shù)。水的變質(zhì)程度就越深，越有利于油氣保存。蘇20區(qū)塊地層水的Cl/Mg比值44.9～241，平均值為80.27，(Cl-Na)/Mg比值為22.6～119.7，平均為42.88(見(jiàn)表1)。兩個(gè)系數(shù)均在油氣田水指標(biāo)范圍內(nèi)，說(shuō)明蘇20區(qū)塊盒8、山1段封閉性好。
2 氣水層的識(shí)別
    通過(guò)完鉆井試氣、氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析，認(rèn)為蘇20區(qū)塊新完鉆井投產(chǎn)效果差的主要原因是區(qū)塊西部局部富水。筆者根據(jù)蘇20區(qū)塊目前所采用的測(cè)井系列，提出了分層聲波時(shí)差 電阻率圖版法與氣測(cè)綜合分析判斷識(shí)別氣水層技術(shù)，在氣水識(shí)別方面取得了良好的效果。
2.1 分層圖版法
    圖版法是利用單層試氣層點(diǎn)測(cè)井參數(shù)交會(huì)來(lái)有效識(shí)別氣層和非氣層的一種經(jīng)驗(yàn)方法。將Archie公式兩邊取對(duì)數(shù)可以得到：
    lgRt=lg(abRw)-nlgSw-mlgφ
式中Rt為地層電阻率，Ω·m；a、b、n、m為系數(shù)；Rw為地層水電阻率，Ω·m；φ為孔隙度。
    當(dāng)Sw不同的時(shí)候，有一族Sw平行線可以在R軸線方向上下平移，其中a、b、n、Rw控制了平移量，而 m控制了這族曲線的斜率，使其在一定的孔隙度范圍內(nèi)變化，調(diào)整不同Sw內(nèi)的Rt所能涉及的波動(dòng)區(qū)間。Sw一定時(shí)，lg(abRw)項(xiàng)和nlgSw項(xiàng)都為常數(shù)。
    以Sw=30%為例，Sw=1-Sw=70%，取資料點(diǎn)進(jìn)行回歸擬合，得到如下公式：
    lgRt=7.77×105/△t2.42
由上述公式可以看出：lgRt與△t2.42北成反比關(guān)系。
以蘇里格西部地區(qū)的完試資料基礎(chǔ)做分層位聲段聲波時(shí)差-深側(cè)向電阻率-含氣飽和度交會(huì)圖(盒8、山1段儲(chǔ)層及地層水礦化度不同)，利用該圖版(圖2)可以看到：首先氣水層的電阻率沒(méi)有固定的界線值，隨著聲波時(shí)差的增大，氣層的電阻率降低；同時(shí)，根據(jù)含水飽和度情況，可以在一定的波動(dòng)范圍內(nèi)酌情調(diào)整巖電參數(shù)，使含水飽和度模型趨于合理化，氣水識(shí)別精度有了相應(yīng)的提高。
 

2.2 氣測(cè)全烴曲線分析法
    全烴曲線是整個(gè)測(cè)量手段中唯一一條實(shí)時(shí)檢測(cè)地層烴類氣體的連續(xù)曲線，它包含了大量地層信息，它的高低、曲線形態(tài)，直接反映著油氣在縱向上的變化情況。因此根據(jù)全烴曲線形態(tài)可以對(duì)儲(chǔ)層流體性質(zhì)作出進(jìn)一步的判斷。
    通過(guò)對(duì)比分析，總結(jié)出以下幾種類型曲線型態(tài)，用于定性的氣水識(shí)別(圖3)。①飽滿型：全烴顯示厚度比儲(chǔ)層厚度大或基本相等，此形態(tài)最好，一般解釋為氣層。②欠飽滿型：全烴顯示厚度小于儲(chǔ)層厚度，儲(chǔ)層含氣不飽滿，一般解釋為氣水同層或差氣層。③倒三角型：曲線前沿陡，后沿緩慢回落，高點(diǎn)在上部，儲(chǔ)層頂部有少量游離氣，呈氣帽特征，一般解釋為差氣層或含氣水層。
 

2.3 實(shí)例分析
蘇X井盒8段(圖4)，峰形飽滿，全烴顯示厚度比儲(chǔ)層厚度大，氣測(cè)解釋為氣層，電測(cè)解釋氣層，綜合分析解釋為氣層，試氣獲無(wú)阻流量9.7914×104m3/d的工業(yè)氣流。蘇Y井山1段(圖4)，全烴峰值顯示較低，峰形不飽滿，全烴顯示厚度小于儲(chǔ)層厚度，氣測(cè)解釋為氣水同層，電測(cè)解釋為差氣層，綜合分析為氣水同層。經(jīng)測(cè)試井口產(chǎn)量0.035 4×104m3/d，水36m3/d，驗(yàn)證了利用聲波時(shí)差 電阻率圖版法與氣測(cè)綜合分析判斷識(shí)別氣水層的準(zhǔn)確性。
 

3 蘇20區(qū)塊氣水分布特征及影響因素
3.1 地層水的分布特征
    筆者在氣、水層識(shí)別的基礎(chǔ)上，對(duì)蘇20區(qū)塊富水的蘇20-4站及蘇20-6站場(chǎng)進(jìn)行了精細(xì)解剖，并總結(jié)出以下特征。
3.1.1氣藏氣水關(guān)系復(fù)雜，無(wú)統(tǒng)一的氣水界面
    本區(qū)地層水情況非常復(fù)雜[4]，氣水界面不統(tǒng)一，普遍出現(xiàn)較大氣水共存層段，水夾在氣藏或氣層中，大多數(shù)氣藏都不能準(zhǔn)確判斷存在的是“邊水”或是“底水”。在一些區(qū)域或井區(qū)地層水又相對(duì)集中產(chǎn)出，但找不到統(tǒng)一的氣水邊界。
3.1.2垂向上表現(xiàn)為下氣上水，且水體分布相對(duì)有限
受生烴強(qiáng)度不足的限制，距離烴原巖的距離決定了儲(chǔ)層中天然氣的充注強(qiáng)度，根據(jù)目前已有的測(cè)井、試氣及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)看，山1段僅零星含水，而從盒8下亞段2層→盒8下亞段1層→盒8上亞段的地層水逐步增多，水的分布也由砂體局部含水向單砂體整體含水轉(zhuǎn)變。
3.2 蘇20區(qū)塊地層水分布規(guī)律影響因素
3.2.1烴源巖及生烴強(qiáng)度
與中國(guó)大中型氣田形成的生烴強(qiáng)度相比，鄂爾多斯盆地上古生界沒(méi)有明顯的生氣中心，為廣覆式生烴。從東南向西北生烴強(qiáng)度逐漸減小，東南部生烴強(qiáng)度介于(20～50)×108m3/km2，而蘇20區(qū)塊生烴強(qiáng)度普遍小于20×108m3/km2，局部?jī)H為(8～12)×108m3/km2。受生烴強(qiáng)度不足的限制，距離烴原巖的距離決定了儲(chǔ)層中天然氣的充注強(qiáng)度，對(duì)研究區(qū)盒8上亞段、盒8下亞段、山1段含氣飽和度的對(duì)比，看出從山1段→盒8下亞段→盒8上亞段含氣飽和度逐步減小。
3.2.2構(gòu)造演化
    蘇里格氣田在晚三疊世鄂爾多斯盆地上古生界進(jìn)入生烴期時(shí)，其構(gòu)造已有西低東高轉(zhuǎn)變?yōu)闁|高西低的構(gòu)造形態(tài)，到生烴高峰期即中、晚侏羅世時(shí)，坡降達(dá)到約2.4m/km。并隨著地質(zhì)歷史的延續(xù)，直到現(xiàn)在坡降已經(jīng)達(dá)到5m/km[3]。構(gòu)造演化與生烴期時(shí)間對(duì)比表明：蘇里格氣田在整個(gè)生烴階段及其以后始終為一西傾的單斜構(gòu)造，西部區(qū)域處于構(gòu)造低部位不利于天然氣的聚集與保存。
3.2.3地層水的類型
結(jié)合地層水的成因[5～6]，可以將蘇20區(qū)塊地層水分為3種類型。蘇20區(qū)塊以透鏡狀滯留水(Ⅱ)為主。
3.2.3.1 低部位滯留水(Ⅰ)
    位于構(gòu)造鼻凹部位或砂帶(砂體)的下傾殲滅部位，水體的分布范圍較大。
3.2.3.2 透鏡狀滯留水(Ⅱ)
    受儲(chǔ)層非均質(zhì)控制，水體主要分布于砂體邊部、或內(nèi)部物性較差的區(qū)域。
3.2.3.3 孤立透鏡體水(Ⅲ)
相對(duì)孤立的單砂體內(nèi)完全為地層水。
4 結(jié)論
    1) 蘇20區(qū)塊地層水型為CaCl2型，礦化度大，具有沉積水經(jīng)漫長(zhǎng)的水巖作用，深循環(huán)、徑流停滯或交替緩慢、深度濃縮、正變質(zhì)特征。
2)根據(jù)蘇20區(qū)塊目前所采用的測(cè)井系列，提出了分層聲波時(shí)差-電阻率圖版法與氣測(cè)相結(jié)合綜合判識(shí)氣水層技術(shù)，在氣水識(shí)別方面取得了良好的效果。
3) 成藏要素分析認(rèn)為，蘇20區(qū)塊富水與其生烴強(qiáng)度、構(gòu)造位置密切相關(guān)。地層水根據(jù)其成因差異可以分為低部位滯留水、透鏡狀滯留水、孤立透鏡體水3種類型，研究區(qū)主要類型為透鏡狀滯留水。
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(本文作者：王澤明1，2 魯寶菊2 段傳麗2 王茂琴2 胡順江2 1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)研究生院；2.中石油渤海鉆探工程公司油氣合作開(kāi)發(fā)公司)