蘇里格氣田蘇20區塊氣水分布規律

摘 要

摘要：蘇里格氣田蘇20區塊儲層非均質性強，氣藏氣水分布的復雜性嚴重影響了氣田產能建設效果，且隨著勘探開發的不斷深入，井位部署逐漸由富氣區向外擴展，新完鉆井投產后效果差，產水嚴
摘要：蘇里格氣田蘇20區塊儲層非均質性強，氣藏氣水分布的復雜性嚴重影響了氣田產能建設效果，且隨著勘探開發的不斷深入，井位部署逐漸由富氣區向外擴展，新完鉆井投產后效果差，產水嚴重。因此開展氣水分布規律研究已成為提高該區塊產建效果的基礎。在區域水化學分析、測井氣水層識別、區域地質背景綜合分析的基礎上，對蘇20區塊氣水的分布規律進行綜合研究后認為：①氣藏氣水關系復雜，無統一的氣水界面；②研究區垂向上表現為下氣上水，下二疊統山1段基本不含水，從下二疊統盒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區塊富水與其生烴強度、構造位置和天然氣的運移密切相關；④地層水根據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，研究區內主要為透鏡狀滯留水類型。
關鍵詞：蘇里格氣田；早二疊世；地層水；氣水識別；控制因素；分布規律；測井
蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，構造形態為寬緩的西傾單斜，主要產氣層為下二疊統盒8段和山1段，有效儲層主要為灰白色粗-中粒石英砂巖、巖屑石英砂巖。儲集類型屬孔隙性儲層，孔隙類型以巖屑溶孔和粒間溶孔為主。儲層具有低孔、低滲特征[1～2]。隨著勘探開發的不斷深入，井位部署逐漸由富集區向外擴展，新完鉆井投產后效果差，產水嚴重。因此開展氣水分布規律研究成為提高區塊產建效果的基礎。
1 地層水化學特征分析
    蘇20區塊盒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特征，處于還原環境，反映儲層封閉的良好條件，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+等陽離子含量差異懸殊，陽離子中以堿金屬離子Na+、Ca2+占絕對優勢(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環境，有利于Na+離子或鈉鹽富集，并為溶解度較低的Ca2+、Mg2+鹽沉淀創造了有利條件。
    蘇20區塊盒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-含量交會圖(圖1)中的交會線對應性很好，表明地層水中的Cl-嚴格控制總離子量，氯離子和礦化度幾乎同步等速變化。
 

1.2 水化學特征系數
1.2.1鈉氯比
    鈉氯比(Na+/Cl-)可以反映地層水的濃縮變質作用程度和地層水文地球化學環境。通常認為Na+/ Cl-比值小，反映了比較還原的水體環境，有利于油氣的保存。按照博雅斯基(1970年)的說法，鈉氯比大于0.85為流動水特征，鈉氯比小于0.50則為停滯環境。蘇20區塊地層水的Na+/Cl-值主要數集中在0.3～0.6之間，表明地層封閉性較好。
1.2.2變質系數
    Cl/Mg及(Cl-Na)/Mg反映地下水的變質程度，能夠間接反映地層封閉性的水文地球化學參數。水的變質程度就越深，越有利于油氣保存。蘇20區塊地層水的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(見表1)。兩個系數均在油氣田水指標范圍內，說明蘇20區塊盒8、山1段封閉性好。
2 氣水層的識別
    通過完鉆井試氣、氣井生產動態分析，認為蘇20區塊新完鉆井投產效果差的主要原因是區塊西部局部富水。筆者根據蘇20區塊目前所采用的測井系列，提出了分層聲波時差 電阻率圖版法與氣測綜合分析判斷識別氣水層技術，在氣水識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測井參數交會來有效識別氣層和非氣層的一種經驗方法。將Archie公式兩邊取對數可以得到：
    lgRt=lg(abRw)-nlgSw-mlgφ
式中Rt為地層電阻率，Ω·m；a、b、n、m為系數；Rw為地層水電阻率，Ω·m；φ為孔隙度。
    當Sw不同的時候，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變化，調整不同Sw內的Rt所能涉及的波動區間。Sw一定時，lg(abRw)項和nlgSw項都為常數。
    以Sw=30%為例，Sw=1-Sw=70%，取資料點進行回歸擬合，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北成反比關系。
以蘇里格西部地區的完試資料基礎做分層位聲段聲波時差-深側向電阻率-含氣飽和度交會圖(盒8、山1段儲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有固定的界線值，隨著聲波時差的增大，氣層的電阻率降低；同時，根據含水飽和度情況，可以在一定的波動范圍內酌情調整巖電參數，使含水飽和度模型趨于合理化，氣水識別精度有了相應的提高。
 

2.2 氣測全烴曲線分析法
    全烴曲線是整個測量手段中唯一一條實時檢測地層烴類氣體的連續曲線，它包含了大量地層信息，它的高低、曲線形態，直接反映著油氣在縱向上的變化情況。因此根據全烴曲線形態可以對儲層流體性質作出進一步的判斷。
    通過對比分析，總結出以下幾種類型曲線型態，用于定性的氣水識別(圖3)。①飽滿型：全烴顯示厚度比儲層厚度大或基本相等，此形態最好，一般解釋為氣層。②欠飽滿型：全烴顯示厚度小于儲層厚度，儲層含氣不飽滿，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，高點在上部，儲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 實例分析
蘇X井盒8段(圖4)，峰形飽滿，全烴顯示厚度比儲層厚度大，氣測解釋為氣層，電測解釋氣層，綜合分析解釋為氣層，試氣獲無阻流量9.7914×104m3/d的工業氣流。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層厚度，氣測解釋為氣水同層，電測解釋為差氣層，綜合分析為氣水同層。經測試井口產量0.035 4×104m3/d，水36m3/d，驗證了利用聲波時差 電阻率圖版法與氣測綜合分析判斷識別氣水層的準確性。
 

3 蘇20區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、水層識別的基礎上，對蘇20區塊富水的蘇20-4站及蘇20-6站場進行了精細解剖，并總結出以下特征。
3.1.1氣藏氣水關系復雜，無統一的氣水界面
    本區地層水情況非常復雜[4]，氣水界面不統一，普遍出現較大氣水共存層段，水夾在氣藏或氣層中，大多數氣藏都不能準確判斷存在的是“邊水”或是“底水”。在一些區域或井區地層水又相對集中產出，但找不到統一的氣水邊界。
3.1.2垂向上表現為下氣上水，且水體分布相對有限
受生烴強度不足的限制，距離烴原巖的距離決定了儲層中天然氣的充注強度，根據目前已有的測井、試氣及生產動態看，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變。
3.2 蘇20區塊地層水分布規律影響因素
3.2.1烴源巖及生烴強度
與中國大中型氣田形成的生烴強度相比，鄂爾多斯盆地上古生界沒有明顯的生氣中心，為廣覆式生烴。從東南向西北生烴強度逐漸減小，東南部生烴強度介于(20～50)×108m3/km2，而蘇20區塊生烴強度普遍小于20×108m3/km2，局部僅為(8～12)×108m3/km2。受生烴強度不足的限制，距離烴原巖的距離決定了儲層中天然氣的充注強度，對研究區盒8上亞段、盒8下亞段、山1段含氣飽和度的對比，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構造演化
    蘇里格氣田在晚三疊世鄂爾多斯盆地上古生界進入生烴期時，其構造已有西低東高轉變為東高西低的構造形態，到生烴高峰期即中、晚侏羅世時，坡降達到約2.4m/km。并隨著地質歷史的延續，直到現在坡降已經達到5m/km[3]。構造演化與生烴期時間對比表明：蘇里格氣田在整個生烴階段及其以后始終為一西傾的單斜構造，西部區域處于構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
結合地層水的成因[5～6]，可以將蘇20區塊地層水分為3種類型。蘇20區塊以透鏡狀滯留水(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)
    受儲層非均質控制，水體主要分布于砂體邊部、或內部物性較差的區域。
3.2.3.3 孤立透鏡體水(Ⅲ)
相對孤立的單砂體內完全為地層水。
4 結論
    1) 蘇20區塊地層水型為CaCl2型，礦化度大，具有沉積水經漫長的水巖作用，深循環、徑流停滯或交替緩慢、深度濃縮、正變質特征。
2)根據蘇20區塊目前所采用的測井系列，提出了分層聲波時差-電阻率圖版法與氣測相結合綜合判識氣水層技術，在氣水識別方面取得了良好的效果。
3) 成藏要素分析認為，蘇20區塊富水與其生烴強度、構造位置密切相關。地層水根據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，研究區主要類型為透鏡狀滯留水。
參考文獻
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[2] 劉圣志，李景明，孫粉錦.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田成藏機理研究[J].天然氣工業，2005，25(3)：4-6.，
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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.中國地質大學(武漢)研究生院；2.中石油渤海鉆探工程公司油氣合作開發公司)