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榆林气田山西组2段孔隙发育的控制因素分析

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榆林 气田 山西 孔隙 发育 控制 因素 分析
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天然气地质学收稿日期 : 2006204223; 修回日期 : 20062052181基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 (“ 973” )项目 (编号 : 2003助 武明辉 (19762) , 男 , 山东聊城人 , 博士研究生 , 主要从事储层流体地球化学研究 . m hw u@m 段孔隙发育的控制因素分析武明辉 1, 张刘平 1, 陈孟晋 2(1. 中国科学院地质与地球物理研究所 , 北京 100029;   2. 中国石油勘探开发研究院 , 北京 100083)摘 要 : 榆林气田是鄂尔多斯盆地的重要气田之一 , 其主力储层为下二叠统山西组 2 段砂体 , 但该套砂体的成岩演化过程复杂 , 受控因素很多 , 给勘探带来较大困难。为揭示该段砂体孔隙发育的控制因素 , 在岩石薄片观察的基础上 , 先用多元逐步回归法对其进行了分析 , 进而采用变量分离法把影响孔隙的因素分为沉积变量、酸性变量和还原变量 , 并解释了该区沉积相相同的两段砂体孔隙度不同的根本原因 : 在沉积条件十分有利的情况下 , 即无论是否发生溶蚀作用 , 孔隙都比较发育 , 其中原生孔隙占有较大比重 ; 在酸性变量较高的区域内 , 无论沉积条件是否有利 , 孔隙也都十分发育 , 但次生孔隙占相当的比重。关键词 : 榆林气田 ; 山西组 2 段 ; 孔隙 ; 多元逐步回归中图分类号 : T     文献标识码 : A      文章编号 : 167221926 (2006) 0420477203榆林气田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东北部 ,勘探面积约 6 000 , 下二叠统山西组山 2 段为该气田主力储层 \[ 1, 2 \]。该段储集层以三角洲相分流河道沉积的砂体为主 , 岩性主要为含砾中粗粒或不等粒岩屑砂岩、岩屑石英砂岩和石英砂岩 , 孔隙类型以粒间孔、岩屑溶孔、微裂缝为主 \[ 3~ 6 \]。由于该段砂岩储层的成岩演化作用较为复杂 , 受控因素众多 , 给勘探带来较大困难。为揭示该段砂体孔隙发育的控制因素 , 我们采用多元逐步回归分析法对该层段孔隙进行了分析。1 多元逐步回归分析方法在地质情况下 , 砂岩中孔隙度的发育往往受多种因素共同控制 , 从中选出几个起主导作用的因素并非易事。多元逐步回归分析法的优点在于能自动地从大量可供选择的自变量中 , 选择出最重要的自变量 , 并建立回归方程 , 所以我们应用多元逐步回归分析探讨孔隙发育的控制因素。所用的软件为方法要求指定一个因变量并初步选择一些自变量。我们以面孔率为因变量 , 初选的自变量包括 : 埋藏深度 , 主要粒径的大小 , 石英、长石、岩屑和软碎屑 (片岩 + 千枚岩 + 板岩 + 沉积岩 + 云母 )的含量 , 和硅质胶结物 (包括石英加大 )、高岭石、绿泥石、方解石、铁方解石、白云石、菱铁矿的含量等。其中 ,砂岩的主要粒径以及石英、长石和岩屑的含量受沉积作用的控制 , 并影响溶蚀和压实作用过程 , 而各种胶结物含量可反映成岩过程。实际应用中 , 用多元逐步回归分析方法从上述众多的变量中优选组合出具有代表性的变量来计算回归方程。2  多元逐步回归分析法在榆林气田主力储层的应用用以上方法对榆林气田山 2 段砂岩进行了多元逐步回归分析。以面孔率为因变量 , 自变量包括样品深度 , 主要粒径 , 石英、长石、岩屑、软碎屑、高岭石、方解石、白云石、菱铁矿和硅质胶结物含量。得到的回归方程为 :面孔率 = \[- 0. 233×主要粒径 + 0. 001×石英 - 0. 256×长石 + 0. 067×岩屑 - 0. 137×软碎屑 \]+\[0. 187×硅质胶结物 + 0. 108×高岭石 - 0. 075×方解石 - 0. 553×白云石 \]+ 0. 060×菱铁矿 (1)式 (1) 的相关系数 R 为 0. 763。 F 检验的结果 为 , F = 9. 892>> F 0. 01 (10, 155- 10- 1) = 2. 20, 表第 17 卷 4 期2006 年 8 月      天 然 气 地 球 科 学U   C     V o l. 17 N o. 4A   2006明回归方程结果非常显著。由于主力储层的成岩演化较为复杂 , 因此选入的自变量也较多。式 (1)中 , 主要粒径与面孔率呈负相关关系 , 这种“矛盾”的实质是 , 由于储层受到较长时间的压实与胶结作用 , 而粗砂岩是本区最有利的储集岩 , 比中砂岩和细砾岩的面孔率都高。从这一点上看两者是不矛盾的。为了进一步分析 , 我们对变量进行了合并。把反映沉积作用的变量 , 组成一个变量 , 暂称沉积变量 :沉积变量 = - 0. 233×主要粒径 + 0. 001×石英 256×长石 + 0. 067×岩屑 137×软碎屑 (2)式 (2)中 , 除了主要粒径外 , 还包括与成分成熟度有关的变量。石英含量越高 , 砂岩成分成熟度也越高 , 因此石英含量对孔隙有正贡献 ; 长石和软碎屑则相反。通常岩屑的含量越高 , 砂岩的成熟度越低 , 不利于孔隙的发育 , 但是在榆林气田 , 岩屑以石英岩岩屑为主 , 这种岩屑与石英类似 , 有较强的支撑能力 ,因此其含量与面孔率表现出一定的正相关关系。总之 , 沉积变量是包含主要粒径和成分成熟特征的综合变量。硅质胶结物和高岭石是在酸性流体的作用过程中形成的。方解石和白云石是在碱性条件下形成的矿物 , 酸性条件下易被溶蚀 \[ 7 \], 因此 , 这 4 种成岩矿物可用来表示介质的酸性强弱 , 合并组合为一个变量 , 称为酸性变量式 (3)。菱铁矿富含二价铁 , 是一种典型的在还原条件下形成的矿物 , 为了统一起见称还原变量式 (4)。酸性变量 = 0. 187×硅质胶结物 + 0. 108×高岭石 075×方解石 - 0. 553×白云石 (3)还原变量 = 0. 060×菱铁矿 (4)根据岩矿鉴定数据计算沉积变量、酸性变量和沉积变量 , 并绘制了变量间的关系图 (图 1, 图 2) , 等值线表示面孔率 , 单位为 %。图 1 中 , 面孔率随酸性变量和沉积变量增加的趋势比较明显。在沉积条件十分有利的情况下 (沉积变量215%~ 4. 0% ) , 无论酸性变量如何变化 , 即无论是否发生溶蚀作用 , 孔隙都比较发育 , 其中原生孔隙占有相当的比重。酸性变量较高的区域内 , 无论沉积条件是否有利 , 孔隙也都十分发育 , 但次生孔隙在其中占相当的比重。孔隙主要分布在酸性变量 0. 5%~1. 5%、沉积变量 0. 5%~ 2. 6% 区域内。还原变量的控制作用较弱 , 起辅助作用 (图 2)。图 1 榆林气田山 2 段砂岩沉积变量 - 酸性变量与面孔率的关系图 2 榆林气田山 2 段砂岩沉积变量 - 还原变量与面孔率的关系3  单井储层沉积微相与孔隙发育控制因素将榆林气田的山 2 段储层的沉积成岩分析结果与单井沉积微相分析结果对照 (图 3)。陕 118 井山 2取心井段存在 2 套分流河道砂体 , 粒度比较接近 , 主要是粗砂岩和中砂岩 , 绝大多数样品的酸性变量大于 1。从成岩作用的角度看 , 整个取心井段均处于比较有利的位置 , 但下部的分流河道砂体的面孔率明显好于上段。除个别样品外 , 还原变量都很低 , 对孔隙发育不起控制作用。下部砂体自然伽玛曲线呈锯齿状 , 似乎不太有利于孔隙度发育 , 但沉积变量值较高 , 而且与面孔率变化关系明显 , 表明这 2 套砂体孔874                天 然 气 地 球 科 学                V o l. 17隙度受砂岩成分成熟度的控制。自然伽玛曲线的锯齿状特征是由成分成熟度的变化引起的。显然 , 该井段下部的分流河道砂体较高的孔隙度主要受沉积变量控制的。图 3 陕 118 井孔隙发育的控制因素分析剖面4 结论(1) 多元回归分析结果表明 , 在榆林气田面孔率主要由沉积变量和酸性变量共同控制。在沉积条件十分有利的情况下 (沉积变量 2. 5%~ 4. 0% ) , 无论酸性变量如何变化 , 即无论是否发生溶蚀作用 , 孔隙都比较发育 , 其中原生孔隙占有较大比重。在酸性变量较高的区域内 , 无论沉积条件是否有利 , 孔隙也都十分发育 , 但是次生孔隙在其中占相当的比重。孔隙主要分布在酸性变量为 0. 5%~ 1. 5%、沉积变量为 0. 5%~ 2. 6% 的区域内。还原变量的控制作用较弱 , 起辅助作用。(2) 由于山 2 段砂体经历了较深的埋藏过程 ,且大型裂缝不发育 , 酸性流体作用相对较弱 , 面孔率较低 , 但在沉积和 或成岩条件有利的情况下 , 孔隙发育 , 仍可找到物性较好的储层。如在陕 118 井区 ,从沉积和流体作用 2 方面看都比较有利 , 沿有利砂体和裂缝追踪 , 很有可能取得较好的勘探成果。参考文献 :\[ 1 \] 杨俊杰 , 李克勤 , 张东生 , 等 . 长庆油田 , 中国石油地质志 (卷十二 ) [M \]. 北京 : 石油工业出版社 , 1992: 62278.\[ 2 \] 杨华 , 席胜利 . 长庆天然气勘探取得的突破 [J \]. 天然气工业 ,2002, 22 (6) : 10212.\[ 3 \] 韩申庭 , 杨华 , 王大兴 , 等 . 鄂尔多斯盆地榆林区山西组砂岩气藏岩性地震勘探 [J \] 1998, 18 (5) : 10213.\[ 4 \] 付金华 , 王怀厂 , 魏新善 , 等 . 榆林大型气田石英砂岩储集层特征及成因 [J \] 2005, 32 (1) : 30232.\[ 5 \] 李士祥 , 胡明毅 , 李霞 . 榆林气田山西组 2 段砂岩成岩作用及孔隙演化 [J \] 2005, 16 (2) : 2002205.\[ 6 \] 孙小平 , 徐文 , 黄有根 , 等 . 榆林气田山 2 段气藏描述技术及应用 [J \] 2005, 25 (4) : 53256.\[ 7 \] 刘宝 王君 , 张锦泉 . 沉积成岩作用 [M \]. 北京 : 科学出版社 , 1992:F F M N Y N M L N M . te hy h em y B 00029, Ch . R te xp B 00083, Ch Yu is of im po t s m em is m p of m em w as p Fo r m rs of po re en t in th is on of th in w e m em by m u le rs of po re th in to th en t le p e w hy tw o s of t po ro w in e en en t. T he is po ro of th is ir w as by bo th en In of en en t is w o r no t po ro is p po ro is t; in of le is h w o r no t en en t is po ro is ro is t. T he l of m u le no t on ly w lo in bu t m fo r p Yu m em Po ro M u le o. 4         武明辉等 : 榆林气田山西组 2 段孔隙发育的控制因素分析          
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