杜金虎,鄒才能,徐春春,何海清,沈平,楊躍明,李亞林,魏國齊,汪澤成,楊雨
(1.中國石油勘探與生產(chǎn)分公司;2.中國石油勘探開發(fā)研究院;3.中國石油西南油氣田公司;4.中國石油川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司;5.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院)
四川盆地川中古隆起是加里東運動定型的大型古隆起[1],以志留系剝蝕區(qū)計算古隆起面積超過 6×104km2,主要目的層為震旦系—下古生界。古隆起的油氣勘探活動始于20世紀50—60年代,并于1964年在威遠構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了中國最古老的震旦系氣田,其后40余年雖堅持勘探,但始終未獲重大發(fā)現(xiàn)。2006年以來,中國石油天然氣股份有限公司(以下簡稱“中國石油”)加強了對川中古隆起東部磨溪—高石梯地區(qū)的研究與風險勘探,2011年7月,高石梯構(gòu)造的高石1井在寒武系龍王廟組發(fā)現(xiàn)氣層、震旦系燈影組獲日產(chǎn)百萬立方米高產(chǎn)氣流,取得了重大勘探突破。此后,中國石油按照“整體研究、整體部署、整體勘探”的原則,加大了對磨溪—高石梯地區(qū)的勘探力度,發(fā)現(xiàn)了震旦系—寒武系天然氣富集區(qū)塊,儲量規(guī)模超萬億立方米。
川中古隆起油氣成藏條件研究始于20世紀70年代,利用少量鉆井、地震資料發(fā)現(xiàn)了川中古隆起[2]。80—90年代,先后展開了多輪攻關(guān)研究,重點探討了古隆起構(gòu)造演化、油氣地質(zhì)條件及資源潛力,提出了震旦系燈影組發(fā)育巖溶儲集層[3]、下寒武統(tǒng)筇竹寺組發(fā)育烴源巖[4-5]、古隆起控制油氣聚集[6-7]等宏觀地質(zhì)認識。近年來針對震旦系—寒武系基礎(chǔ)地質(zhì)研究開展了大量工作,如地層劃分對比[8],寒武系頁巖氣資源評價[9],碳酸鹽巖儲集層大型化發(fā)育條件研究[10]等,所得認識對堅持古隆起勘探起到了重要作用。2011年開始的新一輪整體評價研究,重點圍繞震旦系—寒武系、震旦紀—寒武紀古構(gòu)造及巖相古地理、優(yōu)質(zhì)烴源巖分布、規(guī)模儲集層形成機理及發(fā)育層系、大氣區(qū)形成的主控因素與有利區(qū)預(yù)測等方面開展深入研究,并提出了有利勘探區(qū)帶及鉆探目標。同時,針對深層碳酸鹽巖的儲集層預(yù)測、流體識別及快速鉆進、儲集層改造等制約勘探效率的工程技術(shù)進行攻關(guān),形成了先進、實用的技術(shù)系列,有效支撐了川中古隆起大氣區(qū)的勘探。
須特別指出:本文所指川中古隆起不完全等同于前人的“樂山—龍女寺古隆起”,后者只強調(diào)加里東運動后定型的古隆起。筆者認為,川中古隆起早在震旦紀就具雛形,主要發(fā)育在磨溪—高石梯地區(qū),表現(xiàn)為控制藻丘灘體發(fā)育的古地貌高地,其西側(cè)發(fā)育裂陷槽。這一古地理格局持續(xù)演化至早寒武世筇竹寺組沉積期。早寒武世滄浪鋪組沉積晚期,受加里東旋回的區(qū)域擠壓構(gòu)造作用影響,逐漸形成了統(tǒng)一的古隆起。因而從勘探目的層震旦系—寒武系的油氣地質(zhì)條件及主控因素等方面考慮,命名并突出“川中古隆起”很有必要。川中古隆起特大型氣田的戰(zhàn)略發(fā)現(xiàn)在中國乃至世界油氣勘探史上均創(chuàng)造了科學(xué)、快速、高效勘探的實例。本文按照“油氣勘探成功實例分析”的思路,介紹戰(zhàn)略發(fā)現(xiàn)的勘探歷程、特大型氣田的地質(zhì)認識新進展及工程技術(shù)創(chuàng)新。
1.1.1 艱難探索階段(1964—2005年)
自1964年威遠氣田發(fā)現(xiàn)至2005年底,川中古隆起(見圖1)震旦系—寒武系勘探潛力一直被地質(zhì)家所看好[1-7],并進行了持續(xù)的探索。先后共鉆探井21口,獲氣井 4口,發(fā)現(xiàn)了資陽含氣構(gòu)造,但由于受地質(zhì)認識、資料程度、勘探技術(shù)、裝備能力等多種因素的制約,一直未獲得大突破。
圖1 四川盆地二疊紀前古地質(zhì)圖
前期持續(xù)鉆探和地質(zhì)研究認為,古隆起震旦系燈影組具有良好的成藏條件:下寒武統(tǒng)筇竹寺組發(fā)育了全盆地最優(yōu)質(zhì)的烴源巖,且廣覆式分布;鉆井揭示從川西—川中廣大古隆起范圍內(nèi),震旦系燈影組均見到白云巖孔洞型儲集層,非均質(zhì)性較強;從威遠氣田到龍女寺構(gòu)造,海拔落差超過2 000 m、橫跨近200 km的廣大區(qū)域內(nèi),均不同程度見到氣層,資陽古圈閉獲氣流,高科1井、安平1井、女基井油氣顯示良好。研究和勘探實踐表明大型古隆起普遍含氣,具有良好的勘探潛力。
1.1.2 風險勘探階段(2006—2011年)
2006年,川中古隆起震旦系—寒武系被列為中國石油重點風險勘探領(lǐng)域,公司組織多家單位進行系統(tǒng)研究并開展地震老資料處理解釋攻關(guān),開展了多輪次風險勘探目標評價。2007年開始先后部署實施了風險探井磨溪1井、寶龍1井和漢深1井。磨溪1井由于二疊系長興組獲氣提前完鉆;寶龍 1井以長興組臺內(nèi)生物礁為主要目的層,加深鉆至下古生界,寒武系龍王廟組儲集層欠發(fā)育,洗象池組獲低產(chǎn)氣流;漢深 1井燈影組儲集層發(fā)育,由于保存條件差,測試產(chǎn)水。新一輪風險勘探再次證實震旦系燈影組、寒武系普遍含氣,但儲集層非均質(zhì)性強,尋找有利儲集層發(fā)育區(qū)和保存條件較好的繼承性構(gòu)造是該領(lǐng)域獲得突破的關(guān)鍵。
2009年,中國石油開展了新一輪震旦系—寒武系地層統(tǒng)層對比、構(gòu)造演化分析、沉積儲集層解剖、老井復(fù)查等基礎(chǔ)研究工作,進一步落實構(gòu)造圈閉,鎖定了高石梯、磨溪、螺觀山 3個勘探有利目標。特別針對高石梯—磨溪構(gòu)造主要目的儲集層非均質(zhì)性強的瓶頸,組織多家單位進行了磨溪構(gòu)造三維地震(面積為215 km2)及高石梯構(gòu)造二維地震資料(累計測線長度1 100 km)的平行處理解釋攻關(guān)。通過這一輪系統(tǒng)研究和攻關(guān),總體認為處于古隆起東部的高石梯—磨溪地區(qū)埋藏深度較大,保存條件好;震旦系燈影組、寒武系龍王廟組分布面積較大,烴類檢測含氣性好,地震預(yù)測儲集層發(fā)育(見圖2)。
圖2 高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組儲集層預(yù)測圖
2009年12月,中國石油組織開展了高石1井、磨溪8井、螺觀1井風險探井的論證,并決定先實施螺觀1井、高石1井鉆探,磨溪8井則視高石1井鉆探情況擇機進行。螺觀 1井鉆探主要目的層為寒武系龍王廟組,但龍王廟組在該地區(qū)沉積相帶發(fā)生變化,導(dǎo)致儲集層不發(fā)育而未獲工業(yè)發(fā)現(xiàn),僅在二疊系茅口組測試獲日產(chǎn)氣45×104m3;高石1井在震旦系燈影組獲高產(chǎn)氣流,取得重大突破。
高石1井位于高石梯構(gòu)造,設(shè)計井深5 370 m,于2010年8月20日開鉆,2011年6月17日鉆至5 841 m(震旦系陡山沱組)完鉆。完井綜合解釋燈影組4 956~5 390 m井段氣層13層150.4 m,差氣層12層41.9 m,寒武系龍王廟組發(fā)現(xiàn)氣層(未試油);2011年7月,震旦系燈影組燈二段射孔酸化聯(lián)作測試,獲日產(chǎn)天然氣102.14×104m3,硫化氫含量14.7 g/m3。高石1井獲高產(chǎn)氣流,使歷經(jīng)半個世紀持續(xù)探索、47 a來久攻不克的川中古隆起天然氣勘探取得重大突破。
1.1.3 整體評價階段(2011年至今)
高石 1井獲得重大發(fā)現(xiàn)后,中國石油基于對川中地區(qū)古隆起成藏條件的宏觀把握[11-12],首先確定了川中大型古隆起“整體研究、整體部署、整體勘探、分批實施,擇優(yōu)探明”的工作部署原則。
其次,針對地質(zhì)認識難題及關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,設(shè)立了重大勘探生產(chǎn)研究專項《四川盆地樂山—龍女寺古隆起震旦系含油氣評價及勘探配套技術(shù)研究》。地質(zhì)研究上,著力解決制約勘探的油氣成藏主控因素、分布與富集規(guī)律、有利區(qū)評價與井位優(yōu)選等關(guān)鍵地質(zhì)問題,指導(dǎo)勘探部署;工程技術(shù)上,開展地震儲集層與流體預(yù)測、復(fù)雜巖性測井解釋、安全快速鉆完井、儲集層改造等4個技術(shù)瓶頸的技術(shù)攻關(guān),為高效勘探提供技術(shù)支撐。
最后,及時把握鉆探及研究成果,加強過程科學(xué)決策,制定部署方案,確??碧匠尚?。2011年8月—2013年4月,先后4次集中研究和部署高石梯—磨溪地區(qū)勘探工作。①2011年8月,基于“大型古隆起東部地區(qū)具備尋找規(guī)模氣田、具備集中力量加快工作節(jié)奏潛力”的宏觀判斷,制定了第 1輪勘探部署方案:整體部署三維地震 790 km2,探井 7口。②2012年 5月,基于“高石梯—磨溪構(gòu)造震旦系—寒武系整體含氣”的宏觀判斷,按照“立足構(gòu)造背景、多層系立體勘探、整體控制含氣規(guī)?!痹瓌t,部署二維地震900 km,三維地震650 km2,探井16口。③2012年9月,磨溪8井在寒武系龍王廟組獲高產(chǎn)氣流。基于“龍王廟組儲集層厚度大、分布穩(wěn)定”的認識,為加快磨溪龍王廟組探明步伐,部署龍王廟組專層探井5口。④2013年4月,基于龍王廟組及燈影組氣藏類型及富集規(guī)律的基本認識(即,寒武系龍王廟組氣藏具“古隆起控相、控儲、控藏”特征,氣藏類型為構(gòu)造-巖性型;震旦系燈影組燈四段“丘灘相和風化巖溶作用共同控儲、控藏、控富集高產(chǎn)”,氣藏類型為大型巖性地層復(fù)合氣藏),確立了 2013年“整體控制區(qū)域含氣規(guī)模,加快探明磨溪龍王廟組氣藏”的總體目標,并在磨溪以東龍女寺地區(qū)部署三維地震1 100 km2,在磨溪—高石梯及其外圍整體部署探井16口。
通過 4輪的整體部署,加快了高石梯—磨溪地區(qū)震旦系—寒武系的勘探節(jié)奏,推動了磨溪區(qū)塊龍王廟組氣藏的高效探明。截至2013年12月底,在高石梯—磨溪地區(qū)共實施三維地震 2 540 km2、二維地震 900 km、探井48口,完試井27口,獲工業(yè)氣井23口,探井綜合成功率 85%,整體控制古隆起東段震旦系含氣面積7 500 km2,初步控制天然氣儲量近5 000×108m3。
截至目前,在高石梯—磨溪構(gòu)造共發(fā)現(xiàn)磨溪、龍女寺、高石6井區(qū)3個富集區(qū)塊,預(yù)計地質(zhì)儲量規(guī)模將超過6 000×108m3。2013年在磨溪區(qū)塊龍王廟組探明含氣面積 779.86 km2(見圖 3),獲探明地質(zhì)儲量4 403.83×108m3,可采儲量 3 082×108m3。
磨溪地區(qū)龍王廟組特大型氣藏具有如下特征:
①氣藏類型為構(gòu)造背景上的巖性氣藏。磨溪構(gòu)造位于川中古隆起東段緩坡帶高部位,龍王廟組頂構(gòu)造總體平緩,軸向北東東,被磨溪 1號斷層切割,分成磨溪圈閉和磨溪南圈閉。其中,磨溪圈閉面積為520.15 km2(見圖 3)。龍王廟組頂界構(gòu)造圖圈定最低圈閉線為?4 360 m,目前探井證實磨溪構(gòu)造在?4 459 m以上總體含氣,比最低構(gòu)造圈閉線要低近100 m。含氣區(qū)內(nèi)僅有磨溪203井、磨溪204井產(chǎn)水,研究證實為單個巖性氣藏底部的局部滯留水(見圖4)。
圖3 川中磨溪區(qū)塊龍王廟組含氣區(qū)平面圖
圖4 磨溪氣田龍王廟組氣藏剖面圖
②發(fā)育層狀孔隙型白云巖儲集層,儲集條件良好,產(chǎn)量高。磨溪龍王廟組儲集層主要發(fā)育在龍王廟組中上部,縱向發(fā)育3~5層儲集層,平面上疊置連片,分布穩(wěn)定。儲集層厚度多為12.0~64.5 m,平均40.1 m。儲集層評價顯示,龍王廟組儲集層以Ⅰ+Ⅱ類儲集層為主,Ⅰ類儲集層平均厚度6.1 m;Ⅱ類儲集層平均厚度19.7 m。儲集層巖石類型為砂屑白云巖、殘余砂屑白云巖和細—中晶白云巖;儲集空間以粒間溶孔、晶間溶孔為主,局部發(fā)育溶洞和縫。全直徑巖樣平均孔隙度為 4.81%,其中,孔隙度大于 4.0%的樣品占 62.2%。滲透率平均為 4.75×10?3μm2,其中滲透率大于 0.1×10?3μm2的樣品占76.1%。
磨溪區(qū)塊龍王廟組氣藏已測試獲16口工業(yè)氣井,其中11口井為日產(chǎn)百萬立方米的高產(chǎn)氣井(見圖5)。通過對其中 8口井試采,發(fā)現(xiàn)不同生產(chǎn)制度下的試生產(chǎn)氣量穩(wěn)定,生產(chǎn)油壓穩(wěn)定,具有良好的開發(fā)前景。
圖5 高石梯—磨溪構(gòu)造龍王廟組測試成果圖
③天然氣組分具高含CH4、中含H2S的特點。天然氣相對密度為0.571 8~0.593 5;CH4含量95.45%~97.98%;H2S含量為 0.17%~0.78%;CO2含量為1.74%~3.48%;微含乙烷、丙烷、氦、氮。
④氣藏高溫、高壓。據(jù)實測溫度壓力資料顯示,磨溪8井區(qū)塊各井龍王廟組氣藏中部(海拔?4 342.3 m)壓力基本一致,達76.0 MPa左右,壓力梯度為0.271 MPa/100 m,壓力系數(shù)1.653,氣藏中部溫度為141.4 ℃。
綜上,磨溪龍王廟組氣藏為一規(guī)模、整裝、高效的特大型氣藏,具有“兩大、兩高、三好”的特點:“兩大”即儲量規(guī)模大,含氣面積大;“兩高”即氣井產(chǎn)量高,氣藏壓力高;“三好”即天然氣組分好,勘探效益好,試采效果好。
川中古隆起為一繼承性發(fā)育的大型古隆起。①上震旦統(tǒng)燈影組沉積期已具雛型,主要發(fā)育在磨溪—高石梯及威遠地區(qū),屬于裂陷槽兩翼的古地貌高部位,以高能環(huán)境丘灘相發(fā)育為特征。②早寒武世早期受區(qū)域拉張活動控制,裂陷槽繼承性發(fā)育(見圖6),沉積厚度較大的麥地坪組和筇竹寺組。③早寒武世滄浪鋪組沉積期,古隆起特征更為明顯,表現(xiàn)為水下古隆起,核部在成都以西的龍門山區(qū),對滄浪鋪組、龍王廟組地層分布有明顯的控制作用。④志留紀末的加里東運動導(dǎo)致古隆起定型,志留系剝蝕殆盡的面積超過6×104km2。⑤海西—燕山早期,古隆起繼承性演化并被不斷深埋。⑥燕山晚期—喜馬拉雅期,受威遠構(gòu)造快速隆升影響,古隆起西段發(fā)生強烈構(gòu)造變形,但東段的構(gòu)造變形微弱。
圖6 早寒武世裂陷槽展布圖(—C1l—寒武系龍王廟組;Z2dn—震旦系燈影組)
古隆起形成演化對龍王廟組成藏條件有明顯的控制作用,為大氣區(qū)的形成提供了良好的構(gòu)造背景。①早寒武世早期為裂陷槽發(fā)育強盛期,形成下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖沉積中心(見圖7)。高石17井揭示筇竹寺組烴源巖厚度達160 m,麥地坪組烴源巖厚度可達30 m,奠定了豐富的烴源基礎(chǔ)。②龍王廟組沉積期,古隆起周緣發(fā)育顆粒灘沉積,預(yù)測分布面積8 700 km2。③龍王廟組顆粒灘白云巖經(jīng)歷準同生巖溶及加里東運動之后的表生巖溶疊加改造,形成了大面積分布的孔隙型優(yōu)質(zhì)儲集層,為特大型氣田形成奠定了基礎(chǔ)。④古隆起繼承性發(fā)育大大延緩了生烴時機,有利于天然氣的晚期成藏與保存。相對于周緣深坳陷而言,古隆起區(qū)寒武系烴源巖生烴期明顯偏晚,主要生油期為三疊紀,主要生氣期為侏羅紀。⑤晚期構(gòu)造運動只影響到古隆起的西段,古隆起東段構(gòu)造穩(wěn)定,有利于油氣藏的保存。
圖 7 川中古隆起構(gòu)造演化剖面
磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組氣藏的天然氣主要來自下寒武統(tǒng)[13],包括筇竹寺組和麥地坪組。這套烴源巖具廣覆式分布特點,但厚度高值區(qū)在裂陷槽區(qū)(見圖8)。烴源巖生氣強度多為(20~160)×108m3/km2,裂陷槽區(qū)的生氣強度高達(100~160)×108m3/km2,為裂陷槽側(cè)翼的燈影組和龍王廟組提供了充足的烴源。
從油氣運移輸導(dǎo)條件看,不整合面及斷層組成的網(wǎng)狀輸導(dǎo)體系在古隆起區(qū)廣泛發(fā)育,為大面積油氣運移成藏提供了良好通道。一方面,燈影組發(fā)育燈二段頂面、燈四段頂面兩套區(qū)域性不整合面,有利于裂陷槽區(qū)烴源沿不整合面向側(cè)翼高部位運移并聚集成藏。這一運聚成藏特點已被磨溪—高石梯、威遠等地區(qū)發(fā)育古油藏所證實。另一方面,磨溪—高石梯地區(qū)高角度斷層發(fā)育且以張性斷層為主,斷層向下切割烴源巖層,是龍王廟組油氣運移的有效通道(見圖9)。由此可見,網(wǎng)狀輸導(dǎo)體系不僅使得油氣沿不整合面發(fā)生側(cè)向運移,而且使得油氣沿斷層發(fā)生縱向運移,導(dǎo)致古隆起區(qū)多層系油氣富集。據(jù)初步估算,川中古隆起龍王廟組的資源量達 1.16×1012m3,燈影組資源量達(0.66~1.37)×1012m3,古隆起天然氣資源豐富,勘探潛力巨大。
圖8 四川盆地下寒武統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖厚度(a)及生氣強度等值線圖(b)
圖9 川中古隆起震旦系—寒武系氣藏成藏模式圖
碳酸鹽臺地發(fā)育的顆粒灘,其分布主要受沉積期古地貌控制,古地貌高地有利于顆粒灘沉積,且易于發(fā)生縱向加積,形成厚度較大的顆粒灘體。古地貌相對低的地區(qū)盡管有顆粒灘分布,但灘體較薄、分布零散。
從龍王廟組巖相古地理圖看(見圖10),圍繞古隆起沉積的顆粒灘面積達8 700 km2,但灘體規(guī)模受局部地形控制。磨溪地區(qū)顆粒灘無論是縱向發(fā)育層數(shù)還是平面分布,均要好于高石梯地區(qū),從而導(dǎo)致兩地區(qū)龍王廟組儲集層差異。磨溪地區(qū)儲集層厚40~60 m,單層厚度一般大于10 m;高石梯地區(qū)儲集層厚10~30 m,單層厚度多小于10 m。
龍王廟組儲集層發(fā)育孔、縫、洞,三者良好搭配使得顆粒灘體具似均質(zhì)體特征,物性良好,是磨溪區(qū)塊龍王廟組整裝氣藏的主要成因之一。從成巖作用看,龍王廟組儲集層屬于“顆粒灘相+巖溶”成因儲集層,顆粒灘在準同生期的白云石化作用中形成粒間孔,受表生期巖溶改造,溶蝕孔洞、溶溝、溶縫等現(xiàn)象十分發(fā)育。除此之外,儲集層中微裂縫也十分發(fā)育,包括構(gòu)造縫、壓溶縫、構(gòu)造擴溶縫等,從磨溪區(qū)塊的巖心微裂縫統(tǒng)計看,微裂縫發(fā)育頻率達 40%,有效改善了儲集層的滲透能力??碧阶C實,磨溪區(qū)塊龍王廟組單個氣藏最大面積可達800 km2,與大面積“視均質(zhì)體”儲集層有關(guān)。據(jù)地震預(yù)測,龍王廟組顆粒灘儲集體分布面積可達6 300 km2。安岳氣田磨溪區(qū)塊儲量申報區(qū)巖心單井平均孔隙度為 4.28%,平均滲透率為0.966×10?3μm2,孔滲性較好。
圖10 四川盆地及鄰區(qū)龍王廟組巖相古地理圖
如前所述,龍王廟組為一套區(qū)域性優(yōu)質(zhì)儲集層,氣源來自下伏的下寒武統(tǒng),上覆高臺組致密碳酸鹽巖夾膏鹽為直接蓋層,寒武系洗象池組—三疊系沉積數(shù)千米厚的泥巖、砂巖、碳酸鹽巖和膏鹽層,并成為區(qū)域蓋層,封蓋能力強。磨溪—高石梯地區(qū)處于加里東古隆起的東段,高臺組和洗象池組地層保存齊全。因而,龍王廟組具有優(yōu)越的蓋層條件。
從構(gòu)造演化看,磨溪—高石梯地區(qū)在古隆起漫長構(gòu)造演化過程中始終處于古隆起軸部,構(gòu)造變形較弱,燕山—喜馬拉雅期斷裂活動不強烈,因而使得古氣藏未破壞或者破壞程度低。從目前氣藏壓力看屬高壓氣藏,從另一方面說明其具良好的保存條件。
從成藏演化看(見圖11),加里東晚期(見圖11b)、印支期(見圖11c)和燕山期(見圖11d)為3個重要生排烴期。除加里東晚期外,其余兩期形成的古油氣藏未遭大規(guī)模破壞,經(jīng)多期構(gòu)造演化與調(diào)整,最終形成現(xiàn)今古隆起背景上產(chǎn)層多、規(guī)模大、圈閉類型多樣的氣藏群,如資陽地區(qū)為地層-巖性型氣藏,威遠地區(qū)為構(gòu)造氣藏,高石梯—磨溪地區(qū)為構(gòu)造-巖性復(fù)合氣藏??傊?,古隆起構(gòu)造演化與生排烴史耦合關(guān)系好,保存條件良好,成藏條件優(yōu)越。現(xiàn)今氣藏呈現(xiàn)規(guī)律性分布:古今構(gòu)造疊合區(qū)天然氣富集;古隆起高部位、現(xiàn)今斜坡帶發(fā)育巖性型氣藏;古隆起斜坡帶、現(xiàn)今構(gòu)造圈閉發(fā)育晚期成藏聚集的構(gòu)造型氣藏。
圖11 川中古隆起震旦系—寒武系氣藏演化剖面圖
從成藏演化過程看,廣覆式分布的烴源巖、大面積優(yōu)質(zhì)儲集層和古今大型構(gòu)造疊加區(qū)是大氣區(qū)分布的最有利地區(qū)。綜合考慮儲集層、烴源巖、構(gòu)造、保存條件等要素,認為川東—蜀南高陡構(gòu)造帶深層的震旦系—寒武系發(fā)育大構(gòu)造,鄰近下寒武統(tǒng)烴源巖的生烴中心,燈影組巖溶儲集層和龍王廟組顆粒灘儲集層發(fā)育,雖然喜馬拉雅期構(gòu)造變形較強烈,但由于寒武系膏巖層系發(fā)育,對震旦系—寒武系改造作用不強,有利于圈閉定型和油氣保存,因而油氣勘探潛力較大。
磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組埋深在4 500~4 800 m,地層溫度高、壓力大。面對超深、高溫、高壓等復(fù)雜地層條件,積極開展超深高溫高壓氣藏測井、地震與工程技術(shù)攻關(guān)及集成配套應(yīng)用,形成了多項技術(shù)創(chuàng)新,為高效快速推動龍王廟組勘探進程提供了重要保障。
針對地層埋藏深、地震反射波能量弱的特點,開展地震資料采集、處理、解釋一體化技術(shù)攻關(guān),在超深層低幅度構(gòu)造的精細解釋、縫洞型儲集層刻畫等方面取得以下技術(shù)創(chuàng)新:①形成了超深層低幅度碳酸鹽巖“兩寬一小”(寬方位、寬頻、小面元)數(shù)字地震采集技術(shù)。采用“兩寬一小”技術(shù),實施高精度三維地震采集。新獲取地震資料頻帶為6~125 Hz,目的層優(yōu)勢頻帶為10~70 Hz,地震反射波波形特征活躍,信噪比高。②形成超深層保真保幅地震資料處理和二維、三維連片精細處理解釋技術(shù)。通過連片靜校正、多域疊前組合去噪、高分辨率成像處理等,形成以保幅保真為核心的超深層碳酸鹽巖地震處理技術(shù)系列,在此基礎(chǔ)上完成了古隆起三維連片以及二維地震的疊前時間偏移處理和精細構(gòu)造解釋,地震構(gòu)造成圖精度高,經(jīng) 35口井地震預(yù)測和驗證,誤差絕對值在 0.01%~0.95%。③深層碳酸鹽巖高分辨率地震儲集層定量預(yù)測技術(shù)。通過二維模型正演結(jié)合井震精細標定,建立深層白云巖儲集層的地震響應(yīng)模式。利用巖石物理實驗明確儲集層敏感地震彈性參數(shù),利用疊前疊后波阻抗反演及彈性參數(shù)反演技術(shù),從儲集層厚度、孔隙度及含氣性方面開展儲集層預(yù)測,儲集層預(yù)測總體符合率達85%。
創(chuàng)新發(fā)展了碳酸鹽巖縫洞型儲集層精細解釋技術(shù),儲集層解釋符合率大幅提高。技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在如下方面:在測井資料采集方面,針對儲集層特點采用不同測井新技術(shù),優(yōu)化測井項目,針對龍王廟組孔隙型儲集層,采用核磁共振測井及MDT(模塊式地層動態(tài)測試器)測井;針對裂縫-溶洞型儲集層,采用聲波掃描測井及成像測井;針對復(fù)雜巖性的識別,采用 ECS(元素俘獲譜)測井、ADT(介電掃描)測井等新技術(shù)試驗。形成了測井評價新技術(shù)系列,包括巖性巖相識別技術(shù)、非均質(zhì)碳酸鹽巖儲集層參數(shù)標定及評價技術(shù)、裂縫/溶洞識別及評價技術(shù)、復(fù)雜碳酸鹽巖儲集層孔隙結(jié)構(gòu)評價及產(chǎn)能預(yù)測技術(shù)等。通過測井評價技術(shù)創(chuàng)新,有效地提高了測井解釋符合率,2013年新鉆井龍王廟組測井解釋符合率為100%,測井解釋結(jié)果及產(chǎn)能預(yù)測成果指導(dǎo)了試油選層。
針對超深層、多壓力系統(tǒng)、高含硫、高地溫等特點,開展鉆井技術(shù)攻關(guān),形成了“優(yōu)、快”鉆井技術(shù)模式,實現(xiàn)了高石梯—磨溪地區(qū)鉆井的“提速、提效”(見圖12)。通過高效個性化鉆頭攻關(guān)試驗,初步形成了以“優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)+高效 PDC鉆頭+長壽命螺桿+優(yōu)質(zhì)鉆井液”為主體的鉆井提速模式,減少了井下污染,抑制了垮塌,有效降低了事故率,鉆井速度大幅提高。2013年完鉆 13口龍王廟組專層直井,平均機械鉆速3.4 m/h;平均鉆井周期97.32 d(不含取心)。磨溪101井完鉆周期69.46 d,創(chuàng)造了龍王廟組探井同井深完鉆周期最低記錄。
圖12 高石梯—磨溪地區(qū)超深井鉆速、鉆井周期對比圖
針對龍王廟組氣藏儲集層厚度大、縱向非均質(zhì)性強、地溫高、壓力高、埋藏深等特點,形成了深穿透酸壓、分層酸壓、轉(zhuǎn)向酸壓復(fù)合改造技術(shù)。研制了180 ℃高溫膠凝酸、轉(zhuǎn)向酸、低傷害自生酸等酸液體系,降解纖維、降解暫堵球以及配套180 ℃分層改造封隔器工具和試油封堵一體化完井管柱。經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用,儲集層改造有效率達80%,層試油平均周期僅12 d。從酸化前后的壓力恢復(fù)雙對數(shù)對比圖上可以看出:酸化前的雙對數(shù)圖壓力曲線和壓力導(dǎo)數(shù)曲線之間的開度較大,說明近井地帶的儲集層污染較為嚴重;酸化后的雙對數(shù)曲線上兩曲線之間的開度明顯減小,酸化措施起到了有效的解堵作用(見圖13)。
圖13 磨溪8井龍王廟組下段酸化前后關(guān)井壓力恢復(fù)雙對數(shù)圖對比
儲集層改造技術(shù)系列的配套應(yīng)用,解決了有效壓開儲集層、鉆井完井液污染堵塞解除、縱向上均勻布酸等實際生產(chǎn)難題,同時優(yōu)化了用酸強度,降低了用酸規(guī)模,提高了氣藏開發(fā)質(zhì)量和效益,為探井提產(chǎn)提供了有效保障。
自2011年高石1井勘探成功以來,通過整體研究、整體部署、整體勘探,在兩年多時間里先后發(fā)現(xiàn)了震旦系燈影組燈二段及燈四段、寒武系龍王廟組3套工業(yè)氣層,高效探明了磨溪龍王廟組特大型氣田,整體控制古隆起東段震旦系含氣范圍,發(fā)現(xiàn)磨溪、龍女寺和高石梯3個寒武系龍王廟組含氣區(qū),展示了川中古隆起萬億立方米大氣區(qū)的勘探潛力?;趯Υㄖ泄怕∑鹫鸬┫怠湎堤卮笮蜌馓锏慕馄恃芯浚M一步明確了這兩套主力層系的成藏條件與天然氣富集規(guī)律,指出川東—蜀南地區(qū)高陡構(gòu)造的深層震旦系—寒武系具良好的勘探潛力,是未來天然氣勘探的重點領(lǐng)域,應(yīng)引起高度重視。
[1]湯濟廣, 胡望水, 李偉, 等.古地貌與不整合動態(tài)結(jié)合預(yù)測風化殼巖溶儲集層分布: 以四川盆地樂山—龍女寺古隆起燈影組為例[J].石油勘探與開發(fā), 2013, 40(6): 674-681.Tang Jiguang, Hu Wangshui, Li Wei, et al.Prediction of weathering paleokarst reservoirs by combining paleokarst landform with unconformity: A case study of Sinian Dengying Formation in Leshan-Longnüsi paleo-uplift, Sichuan Basin[J].Petroleum Exploration and Development, 2013, 40(6): 674-681.
[2]中國石油地質(zhì)志編委會.四川油氣區(qū): 卷十[M].北京: 石油工業(yè)出版社, 1989.Editorial Committee of Petroleum Geology of China.Sichuan oil and gas provinces: Vol.10[M].Beijing: Petroleum Industry Press, 1989.
[3]侯方浩, 方少仙, 王興志, 等.四川震旦系燈影組天然氣藏儲滲體的再認識[J].石油學(xué)報, 1999, 20(6): 16-21.Hou Fanghao, Fang Shaoxian, Wang Xinzhi, et al.Review on Sinian Dengying Formation reservoir and permeability in Sichuan Basin[J].Acta Petrolei Sinica, 1999, 20(6): 16-21.
[4]宋文海.對四川盆地加里東期古隆起的新認識[J].天然氣工業(yè), 1987,7(3): 6-17.Song Wenhai.Recognization of Caledonian palaeohigh petroleum geology in Sichuan Basin[J].Natural Gas Industry, 1987, 7(3): 6-17.
[5]李國輝, 李翔, 楊西南.四川盆地加里東古隆起震旦系氣藏成藏控制因素[J].石油與天然氣地質(zhì), 2000, 21(1): 80-83.Li Guohui, Li Xiang, Yang Xi’nan.Controlling factors of Sinian gas pools in Caledonian paleouplift, Sichuan Basin[J].Oil & Gas Geology,2000, 21(1): 80-83.
[6]翟光明, 何文淵.從區(qū)域構(gòu)造背景看我國油氣勘探方向[J].中國石油勘探, 2005(2): 1-9.Zhai Guangming, He Wenyuan.Regional structural background and China’s oil and gas exploration orientation[J].China Petroleum Exploration, 2005(2): 1-9.
[7]汪澤成, 趙文智, 張林, 等.四川盆地構(gòu)造層序與天然氣勘探[M].北京: 地質(zhì)出版社, 2002: 1-287.Wang Zecheng, Zhao Wenzhi, Zhang Lin, et a1.The basin structure sequence and gas exploration of Sichuan Basin[M].Beijing: Geological Publishing House, 2002: 1-287.
[8]李偉, 余華琪, 鄧鴻斌.四川盆地中南部寒武系地層劃分對比與沉積演化特征[J].石油勘探與開發(fā), 2012, 39(6): 681-690.Li Wei, Yu Huaqi, Deng Hongbin.Stratigraphic division and correlation and sedimentary characteristics of the Cambrian in central-southern Sichuan Basin[J].Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(6): 681-690.
[9]黃金亮, 鄒才能, 李建忠, 等.川南下寒武統(tǒng)筇竹寺組頁巖氣形成條件及資源潛力[J].石油勘探與開發(fā), 2012, 39(1): 69-75.Huang Jinliang, Zou Caineng, Li Jianzhong, et al.Shale gas generation and potential of the Lower Cambrian Qiongzhusi Formation in Southern Sichuan Basin, China[J].Petroleum Exploration and Development, 2012,39(1): 69-75.
[10]趙文智, 沈安江, 胡素云, 等.中國碳酸鹽巖儲集層大型化發(fā)育的地質(zhì)條件與分布特征[J].石油勘探與開發(fā), 2012, 39(1): 1-12.Zhao Wenzhi, Shen Anjiang, Hu Suyun, et al.Geological conditions and distributional features of large-scale carbonate reservoirs onshore China[J].Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(1): 1-12.
[11]趙政璋, 杜金虎, 鄒才能, 等.大油氣區(qū)地質(zhì)勘探理論及意義[J].石油勘探與開發(fā), 2011, 38(5): 513-522.Zhao Zhengzhang, Du Jinhu, Zou Caineng, et al.Geological exploration theory for large oil and gas provinces and its significance[J].Petroleum Exploration and Development, 2011, 38(5): 513-522.
[12]杜金虎, 胡素云, 張義杰, 等.從典型實例感悟油氣勘探[J].石油學(xué)報, 2013, 34(5): 809-819.Du Jinhu, Hu Suyun, Zhang Yijie, et al.Implications from typical petroleum exploration cases[J].Acta Petrolei Sinica, 2013, 34(5): 809-819.
[13]魏國齊, 沈平, 楊威, 等.四川盆地震旦系大氣田形成條件與勘探遠景區(qū)[J].石油勘探與開發(fā), 2013, 40(2): 129-138.Wei Guoqi, Shen Ping, Yang Wei, et al.Formation conditions and exploration prospects of Sinian large gas fields, Sichuan Basin[J].Petroleum Exploration and Development, 2013, 40(2): 129-138.