苏77区块山23段储层特征及分类评价

齐婷婷，齐新陇，陆艳萍

（1.西南石油大学研究生院，四川成都 610500；2.新疆喀什市发展和改革委员会；3.中国石油测井公司油气评价中心）

苏77区块位于鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起与伊陕斜坡过渡带，苏里格气田中区东北端，西部与S76区块相接，东距巴汉淖6 km，北至加不沙以北2 km，南距乌审召1 km，东西宽23 km，南北长43 km，面积1012 km2。经过不断勘探开发发现油气储量新的增长热点是山23小层，打破了前人通常认为的主力产层（石盒子组盒8段和山西组山1段），储层具有低孔隙度、低渗透率、低丰度、低压力、高含水饱和度的特征［1］。

1 储层基本特征

1.1 砂岩类型及组分

研究区山23段储层主要岩性为含砾石英砂岩、粗粒石英砂岩和中－粗粒石英砂岩，以及少量的岩屑石英砂岩。根据区内薄片资料统计，砂岩具有石英含量高，岩屑含量低，基本不含长石以及成分成熟度高的特点。区块储集岩的碎屑成分组合以石英、隧石、石英岩等硬质组分为主，岩屑成分主要为隐晶岩、片岩、千枚岩、板岩、变质砂岩及云母等，填隙物成分有水云母、高岭石、绿泥石、黄铁矿及硅质等，其中石英含量65%～98%，平均含量89.17%；长石含量0～1%，平均含量0.057%；岩屑含量（0.5%～18%，平均含量2.071%，主要为变质岩岩屑和岩浆岩岩屑，另有少量沉积岩屑［2－4］。

1.2 岩石结构及填隙物特征

山23段储集砂岩以中粗粒－粗粒结构为主，主要粒径区间分布在0.35～1.50 mm。砂岩颗粒分选以中等为主，部分样品中等－好，磨圆度主要为次圆状－次棱角状为主，少量次圆、次棱角状。碎屑普遍具颗粒支撑，颗粒间多为点接触，区块填隙物主要为粘土矿物和硅质。粘土矿物有高岭石、水云母、绿泥石等。储集层段胶结物主要为硅质胶结，含量2.37%～2.49%，其形态和产状各式各样，有孔隙式充填、次生加大等，由于硅质胶结物难以溶解，后期的溶解作用难以产生次生孔隙，对储层的物性影响较大。上述表明山23段砂岩沉积期有一个相对稳定的沉积环境，碎屑颗粒有一定分选磨圆，成分成熟度较高［5］。

1.3 储层物性特征

收集并分析研究区块9口井251个岩心资料，其孔、渗频率分布如图1、图2所示。研究区物性较差，特别表现在渗透率方面。储层孔隙度最大值15.95%，最小值2.2%，平均值为7.95%，频率分布主体集中在6%～10%这个区间，占样品总数的58.17%；渗透率值最大值2219×10－3μm2，最小值为0.01×10－3μm2，平均值为6.60×10－3μm2。渗透率频率分布主体集中在（0.1～100）×10－3μm2，占样品总数的70.69%，渗透率多数偏低，表明总体具低孔、低渗的分布特征［6－7］。

图1 山23段孔隙度分布直方图

图2 山23段渗透率分布直方图

图3 山23段孔－渗交会图

用山23段物性分析中孔渗配套的251个样品的孔、渗数据制作交会图（图3）。结果显示：一部分孔隙度在1%～10%，渗透率在（0.01～100）×10－3μm2，属于低孔、低渗储层；另一部分孔隙度值在10%～13%，渗透率大于100×10－3μm2，属于低孔、高渗储层。储层孔渗关系具有正相关关系，且随深度增加而减小。对于任一孔隙度值，渗透率有正负1～2个数量级的差异。结合前人的研究，认为造成这种差异的原因可能有以下2种原因：①分析样品中存在细微裂缝；②有效孔隙度中包括了次生孔隙（次生孔隙与渗透率的相关性差）。

2 沉积特征

苏里格气田山23段储层整体处于潮湿沼泽背景下距物源有一定距离的砂质辫状河沉积体系，下部河道的限制性相对较强，上部向较干旱气候转化，河道摆动性增强。根据岩心和测井相分析可识别的最主要微相类型，并结合对有效储层研究的需要，主要划分出心滩、河道充填、河床滞留、决口扇、洪泛沼泽以及洪泛平原沉积微相。

据山23段测井资料的岩－电转换对比关系分析，以GR配合RT的测井相分析结果，与取心井段的岩性组合和沉积相序列的分析结果对比良好。研究区块以GR和SP曲线为代表的测井相类型有以下几种。

高能水道心滩：沉积物源丰富，沉积速率快，以粗砂岩相为主，自然电位呈光滑的中－高幅钟形或箱形。自然伽马为较平滑的中－高幅箱形，底部为突变接触。

低能水道心滩：水动力条件相对较弱，整体粒度有所下降，自然电位呈现光滑的中－低幅箱形或钟形，自然伽马为箱形夹低幅度齿化小尖峰。

河道充填沉积：河道充填物粒度较细，以中细砂岩为主，内部常有泥质夹层，单层厚度较薄，自然电位中－低幅箱形或钟形，自然伽马和视电阻率均较高，自然伽马表现为中－低幅齿化箱形和钟形曲线的叠加。

河床滞留沉积：砂体常沉陷于下伏泥岩层中，含砾岩，泥质含量低。自然电位常呈较光滑的箱形和钟形，底部一般为突变接触，自然伽马表现为箱形。

洪泛沼泽沉积：主要由灰黑色泥岩、碳质泥岩和煤组成，与下伏心滩砂体呈岩性和岩相渐变关系，自然电位曲线形态相对平直，自然伽马表现为中－高幅指形。

研究区山23段的GR、SP测井曲线主要为钟形、齿化钟形、箱型和齿化箱型，反应沉积物供应量丰富，沉积速率快，河道水动力较强，河道的下切侵蚀能力也较强。心滩微相是储层段最有利的沉积相带，是气体的有利富集区。

3 成岩作用对储层物性的影响

沉积之后，碎屑组分、成岩作用及其差异成为储层物性及其分布规律的主要控制因素。经历了深埋藏、漫长演化的本区二叠系地层成岩作用十分复杂，研究区成岩作用处于晚成岩B－C期，有机质已经处于高成熟－过成熟阶段，Ro达到1.0%～l.75%之间。其中压实压溶作用和硅质胶结作用是导致储层致密的主要原因，溶蚀作用对改善储层起决定性作用。

3.1 压实压溶作用

压实作用是使岩石向着致密化方向发展的主要因素之一，本区主要发育机械压实（又称物理压实）作用［8］。压实效果与碎屑组分有关：石英颗粒的抗压能力最强，长石次之，岩屑最低。山23段储层岩性以石英砂岩为主，压实作用使刚性组分呈镶嵌状、锯齿状及缝合线状接触，并在此过程中提供了大量的硅质，为硅质加大提供了一定的物质基础。软组分如千枚岩、片岩、板岩等，在压力下形变，呈假杂基充填孔隙，形成以微孔为特征的致密储层，严重影响了储层的孔渗性，呈随软组分含量的增加渗透率降低的明显趋势［6］。压实作用对原生孔隙产生不可逆的破坏，研究表明该区石英砂岩的压实损失的孔隙度达22.57%。压实作用造成颗粒间的原生粒间孔减小，储层段原生粒间孔占总面孔率的18.73%。

3.2 胶结作用

研究区胶结作用发育，主要由硅质胶结、粘土矿物胶结等，在压实作用背景下，对进一步降低储层物性。

硅质作用：硅质胶结物是本区储层普遍存在的自生胶结物，含量0%～9%，平均值为2.48%，一般以次生石英加大形式产出，呈共轴生长状态，向粒间孔中心扩散并占据部分粒间孔隙，石英砂岩中可完全充满粒间孔隙，硅质在压实致密的砂岩中通常起堵塞粒间孔的作用。同时，由于粒间孔被硅质充填后，相应地增加了骨架颗粒强度，在一定程度上抑制了压实作用的强度。总的来说硅质胶结物的含量越高，储层物性越差。

高岭石充填作用：研究区蚀变高岭石呈不完全蚀变状或完全蚀变状泥质组分，且多保留泥质残余或在岩石中交代长石，成分已完全转化为高岭石的形式出现，而大量自型较好呈蠕虫状的淀高岭石，充填于次生粒间孔内。蚀变高岭石和淀高岭石形成于不同的成岩时期，蚀变高岭石形成于前埋藏早期，淀高岭石形成于埋藏成岩阶段，早期蚀变形成的高岭石由于发育大量的晶间孔而对储层具有建设性作用，而淀高岭石与泥岩屑、长石的溶蚀作用共存，堵塞充填溶蚀作用造成的部分次生孔隙，不利于次生溶孔的保存。

3.3 溶蚀作用

溶蚀作用是形成次生孔隙、改善储层物性的主要成岩作用。山23段储集砂岩中被溶解的矿物质包括碎屑颗粒和自生矿物两大类，被溶蚀的碎屑颗粒主要有岩屑（火山岩、变质岩岩屑）及少量的长石。被溶蚀自生矿物有自生胶结物或交代矿物，这些被溶解的矿物质在成岩过程中只要有合适的地球化学条件、温度、压力及足够长时间的作用过程，它们都会发生不同程度溶解，产生次生孔隙或改造原有的孔隙。

4 储层孔隙结构特征及分类评价

4.1 孔隙类型

山23段砂岩的孔隙类型以粒间孔、溶孔和晶间孔为主，部分井发育微裂缝。根据收集到的薄片鉴定资料统计分析得出：区块山23段砂岩的孔隙类型中粒间溶孔占总面孔率的40.18%，粒间孔占总面孔率的18.73%，晶间孔占总面孔率的38.19%，微裂缝占总面孔率的0.90%（图4）。孔隙组合类型主要有：晶间孔－溶孔、溶孔－晶间孔、粒间－晶间－溶孔、晶间－粒间－溶孔。

图4 山23段孔隙类型饼状图

4.2 孔隙结构分类评价

根据研究区块各小层压汞样品统计，并按照王允诚教授非正态概率分布的数学方法进行处理，其毛管压力曲线特征参数与孔隙结构参数为：孔隙度均值7.41%，渗透率均值4.60×10－3μm2，排驱压力均值1.13 MPa，中值压力均值13.24 MPa，喉道中值半径均值0.54μm，分选系数均值2.38，歪度均值－0.12，最大进汞饱和度均值87.13%，退出效率均值40.07%，可以看出储层物性差，排驱压力值高，孔喉分选、连通性较差，最大进汞饱和高但退出效率低。

地质综合研究依据储层岩性、物性、孔隙结构参数特征值及相关关系，将研究区块山23段储层划分为4类：

Ⅰ类储层：岩性以石英砂岩、岩屑石英砂岩为主，发育少量残余粒间孔、岩屑溶孔和高岭石晶间孔，平均孔隙半径、喉道半径明显大于其他储层。毛管压力曲线呈略向左下凹的陡坡状，曲线有明显的平台。此类储层具有较好的物性，孔隙度大于10%，渗透率1.0×10－3μm2，排驱压力小于0.5 MPa，中值压力小于7.5 MPa，进汞饱和度大于85%，退出效率大于40%。可以看出其排驱压力小、孔喉连通性好、退汞效率高，根据王允诚、邸世祥分类评价标准，只能算中上等储层。

Ⅱ类储层：岩性以岩屑石英砂岩为主，发育岩屑溶孔和高岭石晶间孔，微裂缝较发育，平均孔隙半径、喉道半径低于Ⅰ类储层。毛管压力曲线呈略向右上凸或略向左下凹的接近45°的斜坡状，压汞曲线具有一定斜率的平台型。此类储层孔隙度8%～10%，渗透率（0.5～1.0）×10－3μm2，排驱压力0.5～1.0MPa，中值压力7.5～15 MPa，最大进汞饱和度85%，退出效率大于30%。此类为中等产层，是研究区主要产层。

Ⅲ类储层：岩性以岩屑石英砂岩为主，发育高岭石晶间孔，可见岩屑溶孔，平均孔隙半径、喉道半径均低于Ⅰ、Ⅱ类储层。毛管压力曲线呈向右上凸的斜坡状，压汞曲线平台斜率大，门槛压力较高。此类储层物性较差，孔隙度5%～8%，渗透率（0.1～0.5）×10－3μm2，排驱压力1.0～2.5 MPa，中值压力15～25 MPa，最大进汞饱和度大于75%，退出效率大于20%。此类为中低等产层。

Ⅳ类储层：岩性以岩屑砂岩为主，岩屑蚀变高岭石晶间孔发育，可见少量岩屑溶孔，平均孔隙半径、喉道半径均很低。毛管压力曲线呈右上凸的斜坡状，压汞曲线平台斜率比Ⅲ类储层更大。此类储层物性差，孔隙度小于5%，渗透率小于0.15×10－3μm2，排驱压力大于2.5 MPa，中值压力大于25 MPa，最大进汞饱和度小于60%，退出效率大于10%。此类为非储层。

据研究区所有孔隙结构压汞资料统计结果分析：研究区块以Ⅱ类储层为主。对储层物性与孔喉大小及分布参数的关系研究发现：孔隙度、渗透率与排驱压力、中值压力呈负相关性，随着排驱压力、中值压力减小，储层物性均变好；与最大孔喉半径、喉道中值半径呈较好的正相关性，随着最大孔喉半径、喉道中值半径增大，储层物性变好，与最大进汞饱和度呈正相关，随着最大进汞饱和度的增大，储层物性变好。

5 结论

（1）苏77区块山23段储集层主要为辫状河沉积，沉积微相主要有高能水道心滩、低能水道心滩、河道充填、河床滞留和洪泛沼泽，其中心滩为最有利的沉积相带。自然伽马、自然电位主要表现为钟形、箱形。

（2）研究区储集岩性主要为石英砂岩，含少量的岩屑石英砂岩，碎屑颗粒的成分成熟度高，结构成熟度低。山23段孔隙度和渗透率较低，属于典型的低孔低渗储层，且渗透率随着孔隙度的增大而增大，属于典型的孔隙性储层。

（3）成岩作用是影响储集层物性的重要因素。压实作用造成颗粒间的原生粒间孔减小，硅质含量与储层物性具有较好的负相关性，高岭石的充填具有双重作用，溶蚀作用对储层物性起到一定的改善作用。

（4）储层段孔隙类型以粒间溶孔和晶间孔为主，根据储层岩性、物性、孔隙结构参数特征值及相关关系将储层划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类储层，其中Ⅱ类较发育，为好的含气储层段。

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