林小兵，劉莉萍，田景春，付 菊，伍 玲，楊映濤

(1. 成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059; 2. 成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都610059; 3. 中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川成都610081)

四川盆地川西地區(qū)致密砂巖氣藏天然氣資源量較為豐富，在上三疊統(tǒng)和侏羅系多個(gè)層系均見(jiàn)工業(yè)氣流，表現(xiàn)出巨大的勘探潛力。針對(duì)該地區(qū)致密砂巖氣藏的研究工作始于20 世紀(jì)70年代，有學(xué)者認(rèn)為在長(zhǎng)期地史發(fā)展進(jìn)程中，川西地區(qū)須家河組巖石的壓實(shí)作用、選擇性壓溶作用，是導(dǎo)致砂巖粒間孔隙減少且分布不均的重要原因［1］。另一方面，方解石的強(qiáng)烈膠結(jié)作用以及石英的次生加大作用是造成須家河組砂巖儲(chǔ)層致密的關(guān)鍵因素［2］。盡管如此，川西地區(qū)須家河組二段、四段在致密背景下仍然發(fā)育相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層，這主要與長(zhǎng)石、火山碎屑、碳酸鹽巖屑等溶解形成的次生孔隙有關(guān)［3-6］。但作為重要的非常規(guī)油氣資源，隨著石油地質(zhì)理論的不斷創(chuàng)新、地震勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及勘探開(kāi)發(fā)一體化進(jìn)程的加大，地震、地質(zhì)、工程多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)是致密砂巖氣藏勘探開(kāi)發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)［7-10］。

實(shí)鉆結(jié)果揭示了合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)須二、須四段氣藏均存在氣水關(guān)系復(fù)雜的問(wèn)題，特別是物性好的儲(chǔ)層反而出水嚴(yán)重，物性稍差層段卻獲工業(yè)氣流，氣藏特征、成藏主控因素等需進(jìn)一步深化認(rèn)識(shí)。本文以合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)須家河組致密砂巖氣藏為例，以地質(zhì)綜合研究為指導(dǎo)，通過(guò)地震、地質(zhì)緊密結(jié)合的精細(xì)勘探技術(shù)，為整個(gè)川西坳陷乃至其它地區(qū)致密砂巖氣藏的勘探提供重要支撐。

1 砂體精細(xì)對(duì)比

充分應(yīng)用基礎(chǔ)地質(zhì)資料，如須二段中儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征(圖2)、中亞段分布穩(wěn)定的石英砂巖(石英含量大于95%，GR 值極低小于40API，圖3)、須四中亞段鈣屑砂巖(碳酸鹽巖屑含量大于50%)、須四下亞段礫巖等，作為砂體等時(shí)對(duì)比的標(biāo)志層，搭建層序地層格架，完成新場(chǎng)-豐谷地區(qū)須二、須四段砂組的統(tǒng)一劃分及精細(xì)砂體對(duì)比［15］。由于須二段受古地形東高西低的影響，沉積中心位于西部［16］，東部地區(qū)可容納空間小，河流僅為過(guò)路而無(wú)沉積，或有沉積但也會(huì)被另一期河流沖刷而保留不完全。因此，砂體發(fā)育特征表現(xiàn)為:新場(chǎng)地區(qū)砂組發(fā)育齊全，共分為10 套砂組(T3x21— T3x210)，自西向東砂體尖滅或厚度較小;合興場(chǎng)發(fā)育9 套砂組(T3x21— T3x29);高廟子地區(qū)發(fā)育8 套砂組(T3x21—T3x28);豐谷地區(qū)僅有5 套砂組發(fā)育(T3x21—T3x25)。須四段地層發(fā)育穩(wěn)定，自西向東略有減薄，從下到上劃分為3 個(gè)亞段10 個(gè)砂組。其中，上亞段為T(mén)3x41—T3x44砂組，中亞段為T(mén)3x45—T3x48砂組，下亞段為T(mén)3x49—T3x410砂組，中、上亞段地層厚度較下亞段大。

圖1 孝泉-豐谷北東東向隆起帶須家河組構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structure outline map of the Xujiahe Formation in the NEE-trending uplift belt in Xiaoquan-Fenggu area

圖2 合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)T3x25+6砂組相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征(綠泥石襯邊與殘余粒間孔)Fig.2 Microscopic pore structure characteristics of relatively good reservoirs in T3x25+6sand group of Hexingchang-Fenggu area(chlorite lining and residual intergranular pores)

圖3 合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)CG561 井構(gòu)造、儲(chǔ)層綜合特征Fig.3 Characterization of structures and reservoirs in Well CG561 of Hexingchang-Fenggu area

2 氣藏特征及主控因素

合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)已發(fā)現(xiàn)氣藏為須二段上亞段T3x21+2、中亞段T3x24+5，須四段中亞段T3x46+7鈣屑砂巖以及下亞段T3x49+10氣藏。不同砂組氣藏特征及成藏主控因素具有共性與特性，通過(guò)對(duì)典型井的解剖，包括生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、歷年天然氣與地層水資料以及成藏地質(zhì)條件的綜合分析，進(jìn)行精細(xì)研究。

2.1 水溶脫氣特征

以T3x21+2氣藏CH137 井為例(表1)，在生產(chǎn)初期日產(chǎn)氣12.29 ×104m3的情況下，日產(chǎn)水不到1 m3，水樣礦化度極低，所產(chǎn)水應(yīng)為氣藏凝析水［17］;此后氣產(chǎn)量下降、產(chǎn)水量上升期間，水樣總礦化度變高，平均為51.03 g/L，產(chǎn)出水為氣藏凝析水與地層水的混合;直至2003年產(chǎn)量持續(xù)下降，經(jīng)過(guò)近一年時(shí)間關(guān)井復(fù)壓，產(chǎn)量由0.43 ×104m3/d提升至13×104m3/d。值得注意的是，重新開(kāi)井的前20 天產(chǎn)水量不到1 m3/d，然而配產(chǎn)方案未加控制，之后產(chǎn)水量越來(lái)越大，氣層水淹嚴(yán)重;2004—2010年初間歇性生產(chǎn)，水樣總礦化度較高且較穩(wěn)定，平均為84.89 g/L，此時(shí)所產(chǎn)水為須二段地層水。

可見(jiàn)，CH137 井須二氣藏含有底水或邊水，生產(chǎn)復(fù)壓和排水產(chǎn)氣措施對(duì)恢復(fù)產(chǎn)量效果較好，說(shuō)明地層水中含有水溶氣，隨著開(kāi)采的進(jìn)行，氣藏壓力降低，不斷有天然氣從地層水中脫出，對(duì)氣源進(jìn)行補(bǔ)充，顯示為水溶脫氣特征［18］。

同樣對(duì)工區(qū)內(nèi)所有鉆井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行分析，表明研究區(qū)須家河組常規(guī)游離氣藏與邊水或底水中的水溶氣并存，須二段鉆井早期普遍產(chǎn)凝析水，且含凝析水時(shí)期越長(zhǎng)證明氣藏規(guī)模越大，以合興場(chǎng)須二段氣藏為代表。須四段鉆井產(chǎn)水量大，但地層超高壓，天然氣更多溶于水，把氣藏與溶有氣體的底水或邊水當(dāng)作一個(gè)整體看待，須四氣藏同樣具有較高勘探價(jià)值。

2.2 古構(gòu)造-成巖圈閉特征

以T3x24+5氣藏CG561 井為例，該井產(chǎn)量連續(xù)5年保持穩(wěn)定，日產(chǎn)氣5 ×104～6 ×104m3，日產(chǎn)水小于1 m3，油壓、套壓穩(wěn)定在35 MPa 左右。通過(guò)成藏地質(zhì)條件分析(圖3)，該井最大的特點(diǎn)則是40～50 m 的厚大致密砂巖中夾5～8 m 孔隙度大于4%的相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育(Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層)，孔隙度最大達(dá)12%。巖心觀察見(jiàn)直徑2 mm 的溶洞發(fā)育，且充填較多嚴(yán)重碳化的焦瀝青［19-20］。

合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)須二段氣藏天然氣同位素分析表明各井天然氣同位素多呈現(xiàn)正碳同位素系列，δ13C1介于-31.1‰～-31.97‰，分布相對(duì)集中，但δ13C2介于-24.35‰～-28.06‰，變化較大。CG561 井還出現(xiàn)δ13C1＜δ13C2＞δ13C3碳同位素倒轉(zhuǎn)，δ13C2值為28.1‰，接近于油型氣特征［21-23］。由于CG561 井產(chǎn)層段位于須二段中部，遠(yuǎn)離須三段烴源巖，烴源主要來(lái)自于須二段自生的煤系地層或下覆海陸過(guò)渡相地層，且δ13C2接近于油型氣特征，因此碳同位素倒轉(zhuǎn)可能為煤成氣和油型氣的混合導(dǎo)致，說(shuō)明該井區(qū)早期可能發(fā)育古油藏，即處于成藏關(guān)鍵期古構(gòu)造高部位［24-25］。且須二段成藏關(guān)鍵期古構(gòu)造恢復(fù)結(jié)果也表明，CG561 井構(gòu)造位置較高。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育也應(yīng)與液態(tài)烴的早期注入占據(jù)原生孔隙空間有關(guān)，抑制后期破壞性成巖作用的改造，使得優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育［26-29］，形成古構(gòu)造-成巖圈閉。

表1 合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)CH137 井歷年地層水分析結(jié)果與生產(chǎn)情況Table 1 Correlation of formation water analysis results with actural produciton data of Well CH137 in Hexingchang-Fenggu area

2.3 成藏主控因素

現(xiàn)今構(gòu)造對(duì)須家河組氣藏控制作用不明顯。新場(chǎng)、合興場(chǎng)、豐谷各個(gè)局部構(gòu)造須二段、須四段不同鉆井現(xiàn)今構(gòu)造位置相差不多，但測(cè)試表明工業(yè)氣層、含氣水層、干層同時(shí)存在。

成藏關(guān)鍵期的古構(gòu)造高部位是控制氣藏早期成藏的關(guān)鍵。前已論及合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)須家河組致密砂巖氣藏為古構(gòu)造-成巖圈閉，生烴高峰期的古構(gòu)造背景控制了油氣的早期聚集［30］。須二段成藏關(guān)鍵期古構(gòu)造恢復(fù)結(jié)果顯示，孝泉—新場(chǎng)—合興場(chǎng)一線構(gòu)造向北東方向抬高，其北東方向的高廟子-豐谷構(gòu)造位于古構(gòu)造高部位。盡管此時(shí)各個(gè)局部構(gòu)造圈閉尚未形成，但從現(xiàn)今已獲油氣成果看，位于古構(gòu)造高部位的高廟子-豐谷地區(qū)獲穩(wěn)定工業(yè)氣流，且不產(chǎn)水;位于古構(gòu)造相對(duì)較低部位的新場(chǎng)、合興場(chǎng)地區(qū)，多數(shù)鉆井無(wú)水產(chǎn)氣時(shí)間較短，總體表現(xiàn)為氣水同產(chǎn)。根據(jù)鉆井厚度恢復(fù)的須四段成藏關(guān)鍵期古構(gòu)造同樣表明，鉆井埋深與氣產(chǎn)量呈明顯負(fù)相關(guān)。

希臘神話(huà)中包含神明、英雄、自然、宇宙及歷史，約產(chǎn)生于公元前八世紀(jì)之前，屬于社會(huì)精神的產(chǎn)物。其中以《荷馬史詩(shī)》和《神譜》最具代表性，屬于綜合型題材，涉及詩(shī)歌、戲劇、哲學(xué)等多個(gè)方面。后人將其歸類(lèi)整理，成為人們當(dāng)前所能夠閱讀到的古希臘神話(huà)故事。在文學(xué)作品中，神話(huà)敘事是一個(gè)重要組成部分，但作者不詳。據(jù)考古資料來(lái)看，此方面的題材都與愛(ài)琴文明有關(guān)，并且在特定時(shí)代和環(huán)境下發(fā)展出了富有洞察力、想象力且極具浪漫色彩的民族。

相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層與多方向有效裂縫共同發(fā)育是天然氣高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的有利因素。須家河組二、四段普遍發(fā)育厚層砂體，且砂體致密或超致密，然而致密背景下也有相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育。除須四中亞段鈣屑砂巖儲(chǔ)層表現(xiàn)為孔隙型儲(chǔ)層特征外，其余層段均為裂縫-孔隙型。但對(duì)于孔隙度大于5%的相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，隨著孔隙度的增加滲透率升高幅度不大(圖4)，可見(jiàn)儲(chǔ)層致密化程度高，孔隙連通性差，此時(shí)必須依靠裂縫對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行改造，將孤立的孔隙連通，才能保證天然氣的穩(wěn)定產(chǎn)出。

3 油氣富集區(qū)預(yù)測(cè)

3.1 地質(zhì)、地震結(jié)合預(yù)測(cè)油氣富集區(qū)

圖4 合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)T3x47 砂組孔隙型儲(chǔ)層a)與T3x49 砂組裂縫-孔隙型儲(chǔ)層b)孔-滲關(guān)系Fig.4 Pore-permeability relationships of the porous reservoirs in T3x47 sand group(a)and the fractured-porous type reservoirs in T3x49 sand group (b)in Hexingchang-Fenggu area

依靠地震屬性進(jìn)行相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層及其含氣性和裂縫預(yù)測(cè)，多解性大，與實(shí)鉆吻合程度不高，需加強(qiáng)地質(zhì)研究對(duì)地震預(yù)測(cè)的指導(dǎo)作用，提高預(yù)測(cè)的可信度。主要體現(xiàn)在:①首先對(duì)典型砂組沉積微相的精細(xì)研究，明確砂體展布方向及范圍，約束地震屬性、反演預(yù)測(cè)的砂體厚度;②根據(jù)測(cè)井多參數(shù)分析建立相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)模式，利用相控模式［31］下的波阻抗反演進(jìn)行有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè);③利用巖心觀察及成像測(cè)井資料，結(jié)合構(gòu)造背景分析斷裂系統(tǒng)成因，建立裂縫預(yù)測(cè)地質(zhì)模型，用以指導(dǎo)利用地震屬性對(duì)裂縫平面展布規(guī)律的預(yù)測(cè)。

根據(jù)不同氣藏成藏主控因素制定相應(yīng)目的層在平面上的綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。成藏主控因素之中排在第一位的應(yīng)是油氣早期聚集，即首先考慮成藏關(guān)鍵期的古構(gòu)造背景。由于合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)均位于有利油氣運(yùn)移聚集帶之上，因此接下來(lái)只需考慮影響油氣富集和可采程度的相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層及裂縫發(fā)育程度。將相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布區(qū)定為綜合評(píng)價(jià)的有利區(qū)，有利區(qū)內(nèi)成藏關(guān)鍵期構(gòu)造相對(duì)高部位的Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)裂縫發(fā)育區(qū)為富集區(qū)，厚度大于30 m 的砂巖發(fā)育區(qū)內(nèi)Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)裂縫發(fā)育區(qū)為較有利區(qū)，以此為標(biāo)準(zhǔn)編制主要目的層天然氣富集區(qū)綜合評(píng)價(jià)圖(圖5)。

圖5 合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)T3x24 砂組天然氣富集區(qū)綜合評(píng)價(jià)Fig.5 Comprehensive evaluation of gas play fairway in T3x24 sand gr oup of in the Hexingchang-Fenggu area

縱向上優(yōu)選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，平面上展布較廣，且已獲工業(yè)產(chǎn)能的T3x21，T3x24+5，T3x46+7和T3x49+10作為評(píng)價(jià)目標(biāo)。通過(guò)富集區(qū)綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為，合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)須二段CH148-CH137-GM3井區(qū)、GM2-CG561 井區(qū)及GM4 井區(qū)為油氣富集區(qū);須四段GM2-CG561-GM4 井區(qū)及CF563-CF175 井區(qū)為油氣富集區(qū)。

3.2 地質(zhì)、工程結(jié)合擴(kuò)大油氣成果

異常高壓的致密砂巖儲(chǔ)層改造難度大，特別是裂縫不發(fā)育區(qū)需要更高或更具針對(duì)性的儲(chǔ)層改造工藝。如位于油氣富集預(yù)測(cè)區(qū)的CG561 井初期射孔測(cè)試，未獲工業(yè)產(chǎn)能。經(jīng)過(guò)地質(zhì)與工程聯(lián)合攻關(guān)，通過(guò)全井段細(xì)致的巖石薄片觀察，在4 987～4 996 m 發(fā)現(xiàn)溶蝕孔隙特別發(fā)育段，其孔隙度最大達(dá)10.37%，錄井、測(cè)井綜合解釋為含氣層;采取射孔與試破、燃爆誘導(dǎo)壓裂與酸化施工聯(lián)作，降低儲(chǔ)層破裂壓力，為酸化施工創(chuàng)造條件。針對(duì)兩層相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層段進(jìn)行合測(cè)，獲天然氣絕對(duì)無(wú)阻流量12.55 ×104m3。L150 井須二段初期替噴測(cè)試未獲工業(yè)氣流，而4年后通過(guò)細(xì)致的測(cè)試選層，將3段小于10 m 的相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層段進(jìn)行合測(cè)，解除近井地帶污染，溝通泥漿漏失段裂縫，獲天然氣絕對(duì)無(wú)阻流量10.06 ×104m3。

3.3 應(yīng)用效果

依據(jù)上述研究成果，在高廟子地區(qū)部署的3口須家河組鉆井驗(yàn)證了對(duì)孝泉-豐谷構(gòu)造帶須家河組砂體展布規(guī)律的認(rèn)識(shí)。自西向東須二段中、上亞段砂體漸變趨勢(shì)相反，上亞段逐漸增厚，中亞段則自西向東逐漸減薄，區(qū)域?qū)Ρ葮?biāo)志層T3x24 砂組頂部的石英砂巖分布穩(wěn)定;須四段厚度及巖性組合特征與預(yù)測(cè)吻合。實(shí)鉆揭示須二中亞段已知的兩種類(lèi)型相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育段在高廟子地區(qū)仍然發(fā)育，GM2，GM3 和GM4 井須二中亞段30～80 m厚大砂巖中發(fā)育2～3 層8～10 m 相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，儲(chǔ)層特征及其它成藏地質(zhì)條件與工業(yè)氣井CG561 井十分相似。通過(guò)鉆井跟蹤研究，在測(cè)試選層過(guò)程中充分應(yīng)用錄井、測(cè)井、薄片資料，明確、細(xì)化目的層段，采用多層合測(cè)的方式，GM4 井在須家河組四段獲得工業(yè)天然氣流。

4 結(jié)論

1)精細(xì)勘探技術(shù)以地質(zhì)綜合研究為主導(dǎo)，通過(guò)地震、地質(zhì)緊密結(jié)合完成油氣富集區(qū)精細(xì)預(yù)測(cè)及井位部署，同時(shí)加強(qiáng)鉆井跟蹤、測(cè)試選層、工程工藝過(guò)程中的地質(zhì)綜合研究，有助于提高勘探成功率。最新鉆井的應(yīng)用效果分析說(shuō)明精細(xì)勘探的技術(shù)對(duì)整個(gè)川西坳陷乃至其它地區(qū)致密砂巖氣藏的勘探具有推廣意義。

2)合興場(chǎng)-豐谷地區(qū)須家河組致密砂巖氣藏的精細(xì)勘探結(jié)果顯示，須家河組致密砂巖氣藏具水溶脫氣特征，為古構(gòu)造-成巖圈閉，成藏關(guān)鍵期的古構(gòu)造高部位是控制氣藏早期成藏的關(guān)鍵因素，須二段CH148-CH137-GM3 井區(qū)、GM2-CG561 井區(qū)和GM4 井區(qū)及須四段GM2-CG561-GM4 井區(qū)及CF563-CF175 井區(qū)為有利油氣富集區(qū)。

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