蘇里格氣田召30井區(qū)盒8段層序格架內(nèi)砂體構(gòu)型分析

摘 要

摘 要:召30井區(qū)位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田東部,研究該區(qū)的儲(chǔ)集砂體構(gòu)型可為井距優(yōu)化提供依據(jù)。為此,基于對(duì)該區(qū)二疊系下石盒子組盒8段層序界面、層序結(jié)構(gòu)及疊加樣式等的綜合

摘 要:30井區(qū)位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田東部,研究該區(qū)的儲(chǔ)集砂體構(gòu)型可為井距優(yōu)化提供依據(jù)。為此,基于對(duì)該區(qū)二疊系下石盒子組盒8段層序界面、層序結(jié)構(gòu)及疊加樣式等的綜合研究成果,建立了該區(qū)盒8段高分辨率層序地層格架,在此等時(shí)地層格架內(nèi)開展了儲(chǔ)集砂體的構(gòu)型分析。結(jié)論認(rèn)為:中期基準(zhǔn)面旋回層序格架內(nèi)的砂體構(gòu)型揭示了不同類型河流砂體的疊加樣式及分布規(guī)律,辮狀河砂體主要發(fā)育于中期基準(zhǔn)面上升初期,砂體切割和相互疊置程度高,砂體連通性好;而曲流河砂體則發(fā)育于基準(zhǔn)面下降期,砂體多呈疊加—獨(dú)立型,砂體連通性差。短期基準(zhǔn)面旋回層序格架內(nèi)的砂體構(gòu)型定量刻畫了不同類型河流單河道和河道帶的砂體規(guī)模,曲流河單河道砂體最小寬度僅11.42m,最大寬度達(dá)145.22m,平均寬度為42.7m;河道帶最小寬度僅87.04m,最大寬度達(dá)1135.58m,平均寬度為330.68m;辮狀河單河道砂體最小寬度僅46.40m,最大寬度達(dá)494.89m,平均寬度為208.36m;河道帶最小寬度僅109.76m,最大寬度達(dá)8807.3m,平均寬度為2244.12m。

關(guān)鍵詞:鄂爾多斯盆地  蘇里格氣田  30井區(qū)  二疊紀(jì)  高分辨率  層序地層格架  砂體構(gòu)型  井距優(yōu)化  氣田開發(fā)效益

Sand body configuration of sequence stratigraphic framework of the 8th Member of the Permian Lower Shihezi Fm in Zhao 30 wellblock,eastern Sulige Gas Field,Ordos Basin

AbstractThe Zhao 30 wellblock is situated in the eastern Sulige Gas Field enriched with natural gas resources in the Ordos BasinTo study the reservoir sand body configuration will provide a basis for the optimal selection of well spacing and gas play fairways so as to enhance the whole profit in the development of this fieldIn view of thisbased on a comprehensive study of the sequence boundaries,structure and superimposed pattern of the 81“member of the Permian Lower Shihezi Fm(He-8 member)in this study area,a high resolution sequence stratigraphic framework was establishedThen,the sand body configuration was analyzed in this isochronal stratigraphic frameworkThe following findings were concludedThe sand bodies of a braided river are mainly developed in the early rising time of the mid-term base level with a good connectivity and a high degree of crosscutting and being mutually superimposed;the sand bodies of a meandering river are developed in the decline period of the base level with a poor connectivity and a certain degree of being superimposed but independentSecondthe sand body configuration of the short term cyclic sequence depicts the different types of single channels and the scale of the channel belts quantitativelyThe minimum width of a single channel’s sand body of a meandering river is 11.42m whose maximum width is 145.22m and the average width is 42.7m;the minimum width of a channel belt is 87.O4mthe maximum width is 1135.58m and the average width is 330.68m;the minimum width of a single channel’s sand body of a braided river is 46.60m whose maximum width is 494.89m and the average width is 208.36mand the minimum width of a channel belt is 109.76m,the maximum width is 8807.3m and the average width is 2244.12m

KeywordsOrdos Basin,Sulige Gas Field,Permianhigh resolution,sand body configurationoptimization of well spacing,sequence

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田是我國(guó)目前天然氣探明儲(chǔ)量和年產(chǎn)量最大的氣田,召30井區(qū)位于該氣田的東部,是一個(gè)天然氣富集區(qū),面積約1600km2,是蘇里格氣田鉆井、測(cè)井資料最豐富的地區(qū),巖心資料充足,為開展砂體構(gòu)型分析,研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性提供了充裕的條件,可成為研究蘇里格氣田盒8段儲(chǔ)層砂體構(gòu)型的良好范例[1]。

二疊系下石盒子組盒8段作為蘇里格氣田的主力產(chǎn)層,一直是學(xué)者們廣泛關(guān)注和深入研究的對(duì)象。不同的學(xué)者從沉積、成巖、儲(chǔ)層、砂體成因等多個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了研究[2-7],所取得的研究成果極大地豐富了對(duì)盒8段的地質(zhì)認(rèn)識(shí),有效指導(dǎo)了蘇里格氣田巖性氣藏的勘探工作。盒8段砂體縱向多期疊置,平面上形成連片分布,形成延伸范圍數(shù)百公里的“廣覆式大面積分布”的儲(chǔ)集體[1,8]。盒8上亞段儲(chǔ)集體以曲流河邊灘砂體為主,盒8下亞段儲(chǔ)集體以辮狀河心灘砂體為主[5,9]。由于盒8上亞段與盒8下亞段砂體的成因不同,砂體的疊加樣式、規(guī)模及連通性也不同,故所采取的勘探開發(fā)對(duì)策亦不同。因此,搞清砂體的疊加樣式、有效劃分復(fù)合河道砂體邊界,進(jìn)一步定量刻畫復(fù)合河道內(nèi)單一河道砂體的規(guī)模是油氣勘探開發(fā)取得高效進(jìn)展的關(guān)鍵。

蘇里格地區(qū)盒8段砂體構(gòu)型可分為復(fù)合河道砂體和單一河道砂體,前者被稱為疊置河道砂,后者被稱為單河道砂。本文以層序地層學(xué)理論為依據(jù),在層序地層界面識(shí)別的基礎(chǔ)上,建立了召30井區(qū)盒8段高分辨率層序地層格架,通過中期基準(zhǔn)面的對(duì)比識(shí)別出疊置河道砂,進(jìn)而通過短期基準(zhǔn)面的對(duì)比識(shí)別出單河道砂,并定量刻畫該地區(qū)盒8段河道帶及河道砂體規(guī)模,建立儲(chǔ)集砂體構(gòu)型,以期為氣田開發(fā)過程中的井距優(yōu)化和天然氣“甜點(diǎn)”的選擇提供依據(jù),提高氣田開發(fā)效益。

1 層序地層劃分及層序地層格架

目前,高分辨率層序地層學(xué)的理論及技術(shù)方法在地層的精細(xì)對(duì)比及劃分、小層砂體對(duì)比、沉積微相及砂體展布規(guī)律和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等多方面已得到了廣泛的運(yùn)用[10-12],作為一種有效的分析方法,已被成功地應(yīng)用于油氣田開發(fā)工程、儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐?、油氣藏精?xì)描述及煤層研究等方面[313-15]。在對(duì)召30井區(qū)盒8段高分辨率層序地層劃分過程中,由于地震資料掌握度不高,主要依據(jù)鉆井巖心和測(cè)井資料,在層序界面識(shí)別的基礎(chǔ)上,對(duì)區(qū)內(nèi)的單井進(jìn)行高分辨率長(zhǎng)期、中期、短期旋回的劃分。結(jié)合前人的地層劃分方案[16-18],在召30井區(qū)盒8段共識(shí)別出了2個(gè)長(zhǎng)期旋回(LSC1、LSC2),4個(gè)中期旋回(MSClMSC4)12個(gè)短期旋回旋回(SSClSSCl2)。由于可容納空間較小,沉積物供給較充足,使得上升半旋回往往被侵蝕,從而不保存或僅有少量殘余,導(dǎo)致層序結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為半旋回或不完整旋回(1)

 

LSC1即盒8下亞段的下部層序,其底界即為石盒子組底部,早石盒子期,因北側(cè)西伯利亞板塊持續(xù)向南俯沖推擠,華北地臺(tái)北緣進(jìn)一步抬升,使鄂爾多斯盆地北部物源區(qū)構(gòu)造活動(dòng)增強(qiáng),豐富的陸源碎屑物質(zhì)迅速大量進(jìn)入盆地,沉積環(huán)境發(fā)生改變,研究區(qū)由于強(qiáng)水動(dòng)力條件的辮狀河道對(duì)山西組地層削切形成下切充填,造成下石盒子組與山西組之間存在大型侵蝕間斷面和下伏地層的局部缺失。早石盒子期,蘇里格地區(qū)發(fā)育辮狀河沉積,水動(dòng)力條件強(qiáng),沉積物粒度粗,物源供給量充足,可容納空間小,可容納空間與沉積物供給的比值(AS,Accommo-dationSediment supply)小于1,LSCl2個(gè)向上變的非對(duì)稱型(MSClMSC2)中期旋回構(gòu)成。MSCl23(SSClSSC3)個(gè)短期旋回組成,底部短期旋回發(fā)育向上變“深”的非對(duì)稱型結(jié)構(gòu);MSC223(SSC4SSC6)個(gè)短期旋回組成,底部短期旋回(SSC4SSC5)仍為向上變的非對(duì)稱型結(jié)構(gòu),隨后由于基準(zhǔn)面有所抬升,頂部短期旋回(SSC6)發(fā)育以上升半旋回為主的不完全對(duì)稱型。

LSC2即盒8段上部層序由2個(gè)中期旋回(MSC3MSC4)組成,底部旋回(MSC3)為向上變的非對(duì)稱型,該中期旋回由23個(gè)(SSC7SSC9)短期旋回組成,短期旋回由A(向上變深非對(duì)稱型)C(對(duì)稱型)過渡,表明基準(zhǔn)面有所抬升,可容納空間增大;頂部旋回(MSC4)為以上升半旋回為主的不完全對(duì)稱型,此時(shí)源區(qū)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定,物源供給量相對(duì)減少,基準(zhǔn)面抬升,可容納空間增大,AS值大于1,該中期旋回由23個(gè)短期旋回組成(SSCl0SSCl2)

以單井沉積相和高分辨率層序地層的精細(xì)分析作為劃分各級(jí)別基準(zhǔn)面旋回層序的依據(jù),選擇最具等時(shí)對(duì)比意義的中期層序界面和洪泛面為地層框架,以短期層序?yàn)榈葧r(shí)地層對(duì)比單元,建立了區(qū)內(nèi)盒8段高精度等時(shí)地層格架(2)。盒8段層序自下而上主要形成于可容納空間小于沉積物供給速率的基準(zhǔn)面緩慢上升和快速下降的地層旋回過程中,僅保存上升半旋回的向上“變深”非對(duì)稱型結(jié)構(gòu)(A)中、短期旋回結(jié)構(gòu)類型為主,白下而上(SSClSSCl2)層序類型由A型向C型過渡。由此反映出盒8段沉積時(shí)自下而上物源供給逐步穩(wěn)定,水體能量逐漸減弱的過程,與盒8A下而上由辮狀河向曲流河轉(zhuǎn)變的這一特征相符。

 

2 層序地層格架內(nèi)的砂體構(gòu)型分析

高分辨率層序地層學(xué)的核心是在基準(zhǔn)面旋回變化過程中,由于可容納空間與沉積物補(bǔ)給通量比值的變化,相同沉積體系域或相域中發(fā)生沉積物的體積分配作用和相分異作用,導(dǎo)致沉積物的保存程度、沉積物堆積樣式、相序、相類型及演示結(jié)構(gòu)和組合類型發(fā)生變化”[19]。而等時(shí)層序地層格架的建立,則是為了對(duì)儲(chǔ)集砂體時(shí)空展布規(guī)律的三維預(yù)測(cè)和定量評(píng)價(jià)服務(wù)。其中各級(jí)沉積物的堆積樣式(包含沉積物自身形態(tài)及其疊置關(guān)系的三維展布形態(tài))以及砂體的預(yù)測(cè)及定量評(píng)價(jià)正是儲(chǔ)層構(gòu)型研究的主要內(nèi)容,此外各級(jí)次的構(gòu)型界面均是在三級(jí)層序內(nèi)部進(jìn)行識(shí)別和劃分的。由此看來(lái),基準(zhǔn)面旋回的變化對(duì)砂體的構(gòu)型有著重要的控制作用。

21 中期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)的砂體構(gòu)型分析

中期基準(zhǔn)面旋回控制了復(fù)合河道砂體的規(guī)模及連通性,基準(zhǔn)面的上升速率和基準(zhǔn)面旋回的疊加樣式控制砂體縱向上的疊加方式和橫向上的拼接程度。復(fù)合河道是指多期次洪水作用形成的垂向上疊覆堆積的可與其他沉積序列分開的河道帶組成的大型河道沉積單元,是由較艮期的河道的擺動(dòng)、遷移后沉積的具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為相似的地層單元[20],區(qū)內(nèi)復(fù)合河道界面為明顯的沖刷面(底部滯留沉積發(fā)育)和巖性突變面。

MSC1即盒8下亞段1-1辮狀河道帶特征明顯[9],由于基準(zhǔn)面的快速上升,物源供給很充足,AS1,水體能量很強(qiáng),河道砂體彼此切割和相互疊置程度高、泥質(zhì)含量低,砂體連通性好,分布寬廣,形成了大面積分布的“泛連通”復(fù)合河道砂體;疊覆河道砂體厚度大多介于28m,最厚可達(dá)14.8m,在測(cè)井曲線上,GR曲線形態(tài)變化很大,以箱形為主,也有漏斗形及鐘形,部分曲線齒化較為明顯,局部形態(tài)較為復(fù)雜。

MSC2形成于基準(zhǔn)面緩慢上升期,隨著AS值的增大(AS<1),沉積物供給充足,砂體面積有所減小,泥質(zhì)含量增加,砂體的連續(xù)性變差;此時(shí)復(fù)合河道砂體內(nèi)部的滲流屏障逐漸增加,復(fù)合河道砂體厚度較上一時(shí)期有所減薄,大多介于26mGR曲線特征也發(fā)生了變化,以漏斗  鐘形為主,其余為箱形,曲線齒化較為普遍,砂體縱向疊置程度較低,疊加方式由切疊型向疊加型轉(zhuǎn)變。

MSC3為辮狀河~曲流河轉(zhuǎn)化發(fā)育期,基準(zhǔn)面上升期,隨著AS值的增大,沉積物供給較充足,砂體厚度及面積逐漸減小,隨著基準(zhǔn)面的持續(xù)上升,泥質(zhì)含量增多、砂體不發(fā)育,當(dāng)基準(zhǔn)面上升達(dá)到最高位置時(shí),砂體的規(guī)模及展布面積達(dá)到最小,基本上呈孤立狀分布;復(fù)合河道主要發(fā)育于上升半旋回的中上部,GR曲線表現(xiàn)出箱形~鐘形的特征,砂體由疊加型向孤立型轉(zhuǎn)化,疊覆河道砂體厚度介于27.4m

MSC4開始發(fā)育曲流河沉積,基準(zhǔn)面上升期,隨著AS值的增大,沉積物供給減少,砂體厚度及面積減小,儲(chǔ)層的連續(xù)性變差;基準(zhǔn)面下降期,隨著AS值的減小,砂體厚度增大,連續(xù)性變好。復(fù)合河道發(fā)育于曲流河上升半旋回底部,砂體呈疊加型~獨(dú)立型,GR曲線表現(xiàn)為單個(gè)的向上變細(xì)的曲流河層序所體現(xiàn)的箱形到鐘形(以鐘形為主)的曲線特征。

通過對(duì)召30井區(qū)中期基準(zhǔn)面旋回層序格架內(nèi)砂體構(gòu)型的分析(3),揭示了盒8段不同類型河流相砂體的疊加樣式及分布規(guī)律:盒8下亞段為僅發(fā)育上升半旋回的辮狀河沉積,砂體縱向切割疊加、橫向相互拼接,砂體寬而廣,復(fù)合河道砂體內(nèi)部泥質(zhì)夾()層發(fā)育程度低,儲(chǔ)層連續(xù)性好,非均質(zhì)性較弱;盒8上亞段發(fā)育辮狀河~曲流河(以曲流河為主)沉積,層序疊加樣式為以上升半旋回為主的不完全對(duì)稱型,砂體縱向多呈疊加一孤立型、橫向延伸不遠(yuǎn),復(fù)合河道砂體內(nèi)部泥質(zhì)夾()廣泛發(fā)育,有效砂體位于基準(zhǔn)面上升半旋回的底部,儲(chǔ)層連續(xù)性差,非均質(zhì)性強(qiáng)(4)

 

 

22 短期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)的砂體構(gòu)型分析

短期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)的砂體構(gòu)型分析,是為了對(duì)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回控制的復(fù)合河道內(nèi)部進(jìn)一步劃分出單一河道,這不僅是高分辨率層序地層學(xué)研究的訴求,也是進(jìn)一步展開砂體構(gòu)型分析的必然結(jié)果。

單一河道是指較長(zhǎng)周期的大洪水期形成的具有一定分布范圍的河道單元,其識(shí)別的意義在于復(fù)合河道內(nèi)垂向上的單一河道單元的劃分,每一期次洪水的流量、流速不盡相同。因此可以依據(jù)河道內(nèi)的泥質(zhì)層、細(xì)粒沉積的發(fā)育位置、沖刷面以及測(cè)井曲線的突變來(lái)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別[20]。區(qū)內(nèi)單一河道的界面表現(xiàn)為(5):①?zèng)_刷面,代表洪水對(duì)前期沉積物的改造,多含泥礫;②泥巖及粉砂巖沉積,代表憩水期水體能量相對(duì)較弱時(shí)的細(xì)粒沉積,保存程度視后一期洪水能量的強(qiáng)弱而定;③測(cè)井曲線(GR)突變面。通過以上3種界面對(duì)召30井區(qū)盒8段短期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)單一河道進(jìn)行識(shí)別,每個(gè)短期旋回內(nèi)均發(fā)育23期單一河道沉積。

 

Leeder[21]通過對(duì)107個(gè)河流實(shí)例的研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于河道曲率小于1.7的樣本,滿岸深度和滿岸寬度的關(guān)系較差;而對(duì)于河道曲率大于1.7的樣本,二者具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并據(jù)此建立了反映曲流河單一河道砂體規(guī)模的定量計(jì)算模型:

W6.8d1.54       (1)

式中W為河道寬度;d為河道深度。

Lorenz[22]通過研究建立的單一活動(dòng)河道的寬度和單一曲流帶寬度的關(guān)系式為:

Wm7.44W1.01        (2)

式中Wm為河道帶的寬度;W為單河道的寬度。

根據(jù)召30井區(qū)23Z30、Z38等井巖心分析結(jié)果,盒8上亞段沉積單元粉砂泥質(zhì)含量大于30%,由此估算曲率大于1.8(F=255M-1.08,P3.5F-0.27,式中F為河道寬深比;M為粉砂泥質(zhì)含量;P為河道曲率,下同)[23],適用于Leeder的經(jīng)驗(yàn)公式。根據(jù)公式(1)和公式(2)對(duì)召30井區(qū)盒8上亞段曲流河單一河道及河道帶寬度進(jìn)行了計(jì)算,曲流河單河道砂體最小寬度僅11.42m,最大寬度達(dá)145.22m,平均寬度為42.7m;河道帶最小寬度僅87.04m,最大寬度為1135.58m,平均寬度為名30.68m。

根據(jù)Schumm[24]通過對(duì)美國(guó)中部小流域、美國(guó)大平原及澳大利亞新南威爾士的河流資料分析后,建立了辮狀河單一河道寬深比Wd與河道砂巖中懸移質(zhì)的含量的相關(guān)關(guān)系式:

WFd225M-1.08d       (3)

式中M為沉積負(fù)載參數(shù),即河道砂巖中懸移質(zhì)含量。

John[25]通過對(duì)辮狀河河道的幾何形態(tài)、水流以及沉積物搬運(yùn)和沉積的內(nèi)在聯(lián)系研究的基礎(chǔ)上,提出了計(jì)算辮狀河河道帶砂體規(guī)模的公式:

Wm59.9d1.8        (4)

根據(jù)公式(3)和公式(4)對(duì)召30井區(qū)盒8下亞段辮狀河砂體進(jìn)行計(jì)算,其中單河道砂體最小寬度僅46.40m,最大寬度達(dá)494.89m,平均寬度為208.36m;河道帶最小寬度僅109.76m,最大寬度達(dá)8807.3m,平均寬度為2244.12m。通過召30井區(qū)盒8段短期旋回層序格架內(nèi)的砂體構(gòu)型分析,定量刻畫了不同類型河流單河道和河道帶的規(guī)模。

3 結(jié)論

1)蘇里格氣田召30井區(qū)盒8段發(fā)育兩個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回,4個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回,12個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回及若干超短期基準(zhǔn)面旋回,其中基準(zhǔn)面最高在盒8上亞段沉積初期,最低在盒8上亞段沉積末期。盒8段層序自下而上主要形成于可容納空間小于沉積物供給速率的基準(zhǔn)面緩慢上升和快速下降的地層旋回過程中,僅保存上升半旋回的向上“變深”非對(duì)稱型結(jié)構(gòu)(A)的中、短期旋回結(jié)構(gòu)類型為主,反映出盒8段沉積時(shí)自下而上物源供給逐步穩(wěn)定,水體能量逐漸減弱的過程,與盒8段自下而上由辮狀河向曲流河轉(zhuǎn)變的這一特征相符。

2)在中期基準(zhǔn)面旋回層序格架內(nèi)進(jìn)行砂體構(gòu)型分析,揭示了盒8段不同類型河流相砂體的疊加樣式及分布規(guī)律:辮狀河砂體發(fā)育于中期基準(zhǔn)面上升初期,河道砂體彼此切割和相互疊置程度高、泥質(zhì)含量低,砂體連通性好,有較大延伸范圍;曲流河砂體發(fā)育于基準(zhǔn)面下降期,隨著AS值的減小,砂體厚度增大,連續(xù)性變好。

3)在短期基準(zhǔn)面旋回層序格架內(nèi)進(jìn)行砂體構(gòu)型分析,定量刻畫了不同類型河流單河道和河道帶的規(guī)模:曲流河單河道砂體最小寬度僅11.42m,最大寬度達(dá)145.22m,平均寬度為42.7m;河道帶最小寬度僅87.04m,最大寬度達(dá)1135.58m,平均寬度為330.68m。辮狀河單河道砂體最小寬度僅46.40m,最大寬度達(dá)494.89m,平均寬度為208.36m;河道帶最小寬度僅109.76m,最大寬度達(dá)8807.3m,平均寬度為2244.12m。

 

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本文作者:王濤  侯明才  王文楷 王峰  吳恒  蘇中堂

作者單位:成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院

  中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探部

  “油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·成都理工大學(xué)