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杭锦旗地区盒1段辫状河沉积与储层研究进展

Research Progress on Braided River Sedimentation and Reservoir of He 1 Member in Hangjinqi Area

发布时间:2025-11-20
作者: 彭文杙 ,魏倩倩 ,黄晨霖 :重庆科技大学石油与天然气工程学院 重庆;
摘要: 鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区下石盒子组1段(简称“盒1段”)是致密砂岩气勘探开发核心层段,蕴含丰富天然气资源,对保障能源安全意义重大。但该层段储层具低孔、特低渗特征,有效储层分布复杂、非均质性强,且缺乏系统沉积模式与储层评价标准,制约气藏精准开发。近年来,学者围绕盒1段沉积环境、储层特征、成岩作用开展大量研究,但不同井区成果存在差异,尚未形成统一研究体系,需通过文献梳理明确共识与不足,为后续研究提供指引。
Abstract: The 1st Member of the Lower Shihezi Formation (abbreviated as "He 1 Member") in the Hangjinqi Area, northern Ordos Basin, is a core interval for tight sandstone gas exploration and development. It contains abundant natural gas resources, which is of great significance for ensuring energy security. However, the reservoirs in this member are characterized by low porosity and ultra-low permeability, with complex distribution of effective reservoirs and strong heterogeneity. Additionally, the lack of systematic sedimentary patterns and reservoir evaluation criteria restricts the precise development of gas reservoirs. In recent years, scholars have conducted extensive research on the sedimentary environment, reservoir characteristics, and diagenesis of the He 1 Member. Nevertheless, the research results vary among different well areas, and a unified research system has not yet been formed. It is necessary to clarify the consensus and deficiencies through literature review, so as to provide guidance for subsequent studies.
关键词: 杭锦旗地区;下石盒子组;辫状河沉积模式;储层非均质性;致密砂岩气
Keywords: Hangjinqi area; lower Shihezi formation; braided river sedimentary pattern; reservoir heterogeneity; tight sandstone gas

引言

本文核心关注三大问题:一是杭锦旗地区盒1段辫状河沉积环境整体特征与不同井区沉积微相差异;二是盒1段储层岩石学、物性及孔隙结构特征,及现有储层分类评价标准适用性;三是储层非均质性表现形式、控制因素及其与气藏类型的关联。研究内容涵盖沉积相划分、储层特征评价、成岩作用分析、储层非均质性研究,其中沉积微相刻画与储层分类评价相关文献为核心参考,为系统梳理盒1段辫状河沉积特征与模式奠定基础。

1 沉积环境与沉积微相研究

现有研究证实,杭锦旗地区盒1段整体发育辫状河沉积体系,但受物源供给、古地貌差异影响,不同井区沉积环境细节与微相划分存在区别,学者形成“整体辫状河、局部差异化”共识,成果集中于典型井区沉积特征刻画与模式建立。

从沉积环境整体判定看,前人通过岩心观察、粒度分析等手段,确认盒1段为近源快速沉积的辫状河环境。曹桐生以锦72井区为对象,发现盒1段发育大套厚层块状层理砂岩相和含砾粗砂岩相,沉积物以牵引流搬运为主,判定为冲积平原辫状河,识别出心滩、辫流水道、河漫沉积3种微相,其中心滩因粒度粗、分选中等成为优质储层主要发育区,叠置心滩为最有利勘探目标。莫松宇对新召东地区研究显示,盒1段物源与北部阴山亲缘性最强,为典型辫状河沉积,可划分为辫状河道、心滩、河道边缘、河漫滩、河漫沼泽5种微相;从盒1-1至盒1-3亚段,河道砂体规模增大,接触方式从孤立式过渡为复合式,连片性提升,反映沉积环境从弱水动力向强水动力演化。

在沉积微相精细刻画与展布分析上,近年研究注重沉积特征与地层规律结合,实从单井微相识别到平面展布突破。李宏涛等针对锦72井区盒1段H1-2亚段,通过岩心资料与地层分析划分太原组-下石盒子组小层,将盒1段分为4个厚度稳定小层(总厚约60m);结合岩相标志、相序特征及砂体展布,确认该小层为辫状河沉积,平面发育约6条辫状河道,宽度2~7km,呈近南北向长条带状分布,为小层尺度储层分析与选区评价提供精准框架。秦雪霏等进一步探索辫状河道构型与心滩识别方法,通过河道构型分析明确不同级次单元厚度、长度等几何参数,为微相精细识别提供依据,对水平井精细化部署意义重大。

古地貌对盒1段沉积作用的控制是研究重点之一。高照普采用地层厚度印模法恢复锦58井区早石炭世古地貌,发现其呈“一凸、一沟、一斜坡”特征,直接控制盒1段沉积类型与展布——研究区发育冲积扇-辫状河沉积体系,斜坡区冲积扇扇中砂体因水动力适中、分选好,成为优质储层主要发育区,且砂体上倾尖灭形成透镜体岩性气藏,为岩性气藏靶区优选提供古地貌视角依据。张威等从构造分区尺度指出,杭锦旗地区自西向东因古地貌差异发育3种河道沉积模式:西部缓坡区浅水辫状河、中部陡坡区冲积扇-辫状河、东部深水道;这3种模式不仅控制河道砂体厚度与岩相组合,更直接影响储层宏观非均质性,成为气藏封堵模式差异的核心控制因素。

2 储层特征与分类评价研究

储层特征刻画与分类评价是盒1段气藏勘探开发核心基础,现有研究围绕岩石学、物性、孔隙结构及分类标准展开,形成“低孔特低渗、分类多维度、评价趋精细”特点,不同井区分类标准虽有细节差异,但均以沉积相、物性及孔隙结构为核心指标。

从储层岩石学与物性整体特征看,杭锦旗地区盒1段储层岩性高度一致,以岩屑砂岩为主,部分井区发育长石岩屑砂岩或石英岩屑砂岩,普遍呈低孔、特低渗属性。李亚辉等对锦58井区研究显示,储层岩性为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩,碎屑颗粒磨圆度次棱-次圆状、分选中等,储集空间以溶蚀孔为主,发育4种孔喉组合;物性统计显示孔隙度均值低于10%、渗透率低于1mD,为典型低孔特低渗储层。荀小全对同一井区研究指出,储层砂岩以粗、中粒岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主,孔隙类型以粒间溶孔和原生粒间孔为主,次为粒内溶孔,呈“低孔-特低孔、特低渗-超低渗”特征。邓东补充锦72井区细节:储集岩以粗粒岩屑砂岩为主,骨架颗粒石英含量较高,填隙物以杂基和黏土胶结物为主,局部发育方解石和硅质胶结物,孔隙类型以粒间溶孔、粒间余孔为主,次为粒内溶孔及晶间微孔,平均孔隙度约9.7%、渗透率约0.99mD,与锦58井区物性水平一致。此外,覃硕发现盒1段储层物性与岩石粒度正相关(粒度越粗物性越好),与石英和增孔型岩屑含量正相关,与泥质含量负相关,该规律在锦58井区、锦72井区及独贵圈闭均验证,成为判断储层优劣的重要依据。

在储层分类评价标准上,现有研究基于井区地质条件,形成“物性+沉积相+孔隙结构”多维度分类体系,以四类与三类分类法最具代表性。李亚辉等针对锦58井区,优选沉积相、物性(孔隙度、渗透率)及微观孔喉特征,建立四级分类标准:Ⅰ类为优质储层,分布于心滩及主河道中央,孔隙度高、孔喉连通性好;Ⅱ、Ⅲ类为中等储层,是研究区主要类型;Ⅳ类为差储层,分布于非主河道或主河道两侧,基本无产气能力;同时明确盒1-1-2与盒1-2-1小层Ⅰ类储层占比高,盒1-4单层Ⅳ类占比最高,为后期勘探开发提供精准层位指引。周淑娟对独贵圈闭采用三类分类法,依沉积相、岩性、物性及孔隙结构将储层划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,其中Ⅰ类占单井储层厚度40%、Ⅱ类占30%,优质储层主要发育于冲积扇扇中,该区域砂体连片、气井生产效果优于扇根和扇端。

传统储层评价多基于现今物性,赵振等提出的“动态评价”思路为盒1段评价提供新视角。该研究以独贵加汗区带为对象,从成藏动态角度,结合分析测试及试气成果,确定盒1段现今含气孔隙度下限4.25%;通过盆地模拟和孔隙度埋深回推,恢复成藏期后孔隙度变化增量(均值3.1%),确定成藏期临界孔隙度7.35%;通过古孔隙度恢复与过剩孔隙度分析,判定成藏期储层具较好横向输导能力,且过剩孔隙度与天然气日产量相关性显著高于现今孔隙度。该方法突破静态评价局限,为非常规储层评价提供借鉴,也为优质储层追溯与预测提供新路径。

3 储层非均质性与控制因素研究

储层非均质性是影响盒1段气藏开发效果的关键因素,现有研究从纵向、平面、微观三维度刻画特征,明确沉积作用、成岩作用及古地貌为主要控制因素。

从纵向非均质性看,盒1段储层呈“叠置发育、韵律复杂、夹层发育”特征。郝廷对东胜气田锦30井区研究显示,盒1段储层纵向多套叠置,内部垂向粒度韵律以复合韵律和均质韵律为主,夹层含泥质夹层(占比更高)和物性夹层,夹层分布密度与厚度直接影响储层有效厚度与连通性;进一步分析发现,盒1段3个亚段均具强非均质性,其中盒1-3亚段最强,与该亚段砂体规模大、沉积环境复杂密切相关。覃硕从成岩作用补充成因:盒1段平均初始孔隙度34.21%,压实作用平均减孔21.79%、胶结作用减孔12.4%,仅溶蚀作用增孔8.56%,最终平均孔隙度8.58%;且不同深度成岩作用强度差异(浅层压实弱、深层胶结强),进一步加剧纵向物性差异。

平面非均质性研究揭示盒1段储层区域差异,且与气藏类型密切相关。范玲玲针对杭锦旗东部研究指出,储层宏观非均质性呈“南强北弱”特征:南部储地比小于0.3,砂体以孤立式、侧拼式接触为主,连通性差,发育岩性气藏;北东部储地比大于0.3,砂体以叠加式、复合式接触为主,连通性好,既是天然气储集空间,又是运移通道,利于构造气藏与构造-岩性复合气藏形成;通过砂地比值、隔层个数及分布密度定量分析,明确南部储地比小于0.3的Ⅰ类储层为井位部署有利目标区,为东部勘探选区提供直接依据。周淑娟对独贵圈闭研究发现,受古地貌控制,北部盒1段储层受冲积扇辫状河沉积相影响,从北向南依次发育冲积扇扇根、扇中、扇端3个生产单元;其中扇中储层物性最好、非均质性最弱,扇根与扇端因泥质含量高、砂体连续性差,非均质性显著增强,气井生产效果差异明显。

从控制因素看,沉积相是储层非均质性“先天”控制因素,成岩作用为“后天”改造因素,二者共同决定最终特征。郝廷明确,沉积相与成岩作用协同作用是锦30井区盒1段非均质性核心成因:垂向上,辫状河不同微相(如心滩与河漫滩)岩性及粒度差异大,成分与结构成熟度不同,导致储层物性基础差异;平面上,辫状河道频繁摆动迁移使沉积微相展布不均,进一步加剧平面差异。成岩作用中,压实导致颗粒紧密排列,黏土矿物胶结堵塞孔喉,均使物性变差;且不同区域成岩强度差异(东部压实弱、西部胶结强),进一步扩大物性空间差异。此外,张威等指出,宏观非均质性还控制气藏封堵模式:西部缓坡区非均质性弱,发育岩性封堵;中部陡坡区非均质性强,形成地层-岩性封堵;东部非均质性中等,呈岩性-构造过渡封堵,该关联为气藏类型预测与开发策略制定提供重要依据。

4 总结

杭锦旗地区盒1段研究已形成多维度、多视角融合格局,具三大特点:一是研究区域覆盖广,涵盖锦58井区、锦72井区、锦30井区、独贵圈闭、新召东地区等主要勘探区,且各井区结合自身地质条件形成针对性成果;二是研究内容系统,从沉积环境、储层特征、非均质性到成岩作用,构建“沉积-成岩-储层-气藏”完整链条,各环节相互支撑印证;三是研究视角拓展,从单一沉积或储层分析,转向“沉积-成岩-储层-气藏”联动研究,成果应用导向性显著增强。

研究趋势呈“精细化、一体化、动态化”方向:研究尺度从段、亚段转向小层、单砂体甚至心滩尺度(如李宏涛等2024年H1-2亚段微相展布研究);研究视角从单一储层评价,转向“沉积-成岩-储层-开发”联动(如范玲玲2022年非均质性与气藏类型关联、郝廷2021年非均质性与开发效果结合),应用导向性持续强化。

现有研究仍存三方面不足:一是跨井区对比薄弱,多聚焦单一井区(如锦58、锦72井区),不同井区间沉积模式对比、储层分类标准统一、非均质性控制因素差异研究少,难以形成区域统一认识,不利于勘探部署;二是微观机制与宏观特征结合不紧密,研究或侧重宏观沉积相展布、平面非均质性,或侧重微观孔隙结构、粒内缝发育,而微观成岩过程(如溶蚀流体来源、粒内缝形成时序)与宏观储层特征(如优质储层平面分布)耦合关系研究不足,难以完整揭示优质储层形成与分布规律;三是动态演化模型待完善,赵振等动态评价仅针对成藏期后孔隙度变化,未涵盖沉积期-成岩期-开发期完整过程,且缺乏井区间动态规律对比,无法为长期开发方案提供全面支撑。

针对上述不足,后续研究可从三方面拓展:一是加强跨井区整合,以“辫状河沉积体系”为纽带,整合不同井区沉积微相数据(如锦72井区河道展布、新召东地区砂体叠置模式),建立统一微相划分标准与沉积模式,明确井区间沉积演化关联,构建区域宏观沉积框架;二是深化微观-宏观耦合,结合岩心薄片、扫描电镜等微观手段与宏观刻画技术,追溯溶蚀流体来源与运移路径,确定粒内缝形成时序及对渗透性改善程度,建立“微观成岩过程-宏观储层特征”定量模型,精准预测优质储层空间分布;三是完善动态演化模型,在赵振等成藏期动态评价基础上,补充沉积期砂体形成与开发期物性变化,构建“沉积-成岩-成藏-开发”四阶段模型,结合井区地质条件提出针对性动态参数,为气藏长期高效开发提供科学依据。

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