張 春 彭 先 李 騫 王 蓓 郭鴻喜

1.中國石油天然氣集團公司天然氣成藏與開發(fā)重點實驗室碳酸鹽巖天然氣成藏機理重點研究室2.中國石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部

0 引言

目前，有關碳酸鹽巖有水氣藏氣水分布描述，已有學者開展過相關研究并取得一定成果認識，普遍認為具有統(tǒng)一氣水界面的構造氣藏氣水關系易于描述，而對于低緩構造背景下氣藏氣水關系描述研究甚少，通常也是采用傳統(tǒng)的統(tǒng)一氣水界面描述方法來刻畫氣水分布，但由于低緩構造背景下邊部氣水關系明顯區(qū)別于常規(guī)氣藏，它廣泛存在氣水過渡區(qū)，因此，需要另辟蹊徑，探索出一套新的氣水描述方法，更好地表征這類氣藏氣水關系。

四川盆地磨溪龍王廟組氣藏構造極為低緩（＜10°），屬于典型的大型低緩構造碳酸鹽巖氣藏，氣水關系較為復雜。因此，以磨溪龍王廟組氣藏為研究對象，針對目前低緩構造碳酸鹽巖氣藏氣水關系描述困難這一關鍵技術問題，通過精細描述現(xiàn)今構造細節(jié)特征，應用印模法恢復研究區(qū)二疊系沉積前古地貌成果，精細描述古構造特征，結合成藏演化過程，充分剖析氣水分布控制因素，在此基礎上，建立低緩構造背景下氣水分布模式，揭示不同區(qū)塊氣水分布規(guī)律，分析不同類型水體對生產(chǎn)可能造成的影響，為類似氣藏流體分布描述提供借鑒。

1 大型低緩構造細節(jié)精細描述

1.1 地震—地質(zhì)層位精細標定

應用VSP測井和聲波合成記錄兩種方式完成地震地質(zhì)層位標定。利用VSP資料建立地震反射層和VSP井中地層界面之間的對比關系，進行地震反射波的地質(zhì)層位標定。在VSP層位標定基礎上，利用區(qū)內(nèi)27口鉆穿龍王廟組的鉆井資料，對各反射層進行地質(zhì)層位標定，從合成地震記錄結果來看，合成記錄與實際地震道各反射層的波形特征、波組關系及波間時差均較一致，表明可利用該時深關系對地質(zhì)層位進行地震層位標定。

從標定結果來看，龍王廟組底界在地震剖面上表現(xiàn)為穩(wěn)定的波谷反射特征，龍王廟組底巖性界面為泥晶白云巖與下伏滄浪鋪組頂部泥質(zhì)粉砂巖整合接觸，該巖性界面對應的強反射特征可作為全區(qū)對比追蹤的重要標志層，據(jù)此標定龍王廟組底界形態(tài)特征。

磨溪地區(qū)龍王廟組頂界經(jīng)地震層位標定，不同區(qū)塊表現(xiàn)出多種響應模式，大體在弱波峰或波谷上，或在相對可靠底界向上30～40 ms時窗追蹤頂界。從地質(zhì)體結構分析，磨溪地區(qū)龍王廟組上覆高臺組底部為粉砂巖或白云質(zhì)粉砂巖，與龍王廟組頂部白云巖或砂質(zhì)白云巖整合接觸，頂界上下地層速度差異變化不大，其標定位置在弱波峰或波谷上變化。因此，建立不同井區(qū)龍王廟組頂界地震反射模式，如MX8、MX9、MX11等井區(qū)龍王廟組頂界表現(xiàn)為弱峰特征，而MX10、MX204井區(qū)頂界為波谷特征，實鉆與地震標定是完全吻合的，故可通過建立不同井區(qū)頂界反射模式標定龍王廟組頂界，據(jù)此追蹤龍王廟組頂界。

1.2 斷裂描述

地震識別表明：總體上，斷層欠發(fā)育，傾角高、斷距小、延伸短。

從區(qū)域構造變動來看，研究區(qū)雖歷經(jīng)多次構造運動，以升降運動為主，但因處于盆地中部，褶皺不強烈，構造極為平緩。

據(jù)地震相干和曲率屬性分析，研究區(qū)二疊系以下以正斷層為主，發(fā)育3條大斷層，走向為北東向（磨溪①斷層）和北西向（磨溪②、磨溪④斷層）。

磨溪①斷層為區(qū)內(nèi)主要的大斷裂，走向北東向，斷裂層位從寒武系的洗象池組至震旦系下統(tǒng)，向北傾斜，傾角為60～70°；磨溪②、磨溪④為深斷裂，走向為近北西向。其余的斷裂多為小斷裂，斷裂深度不大、規(guī)模小，斷開層位多為洗象池組至滄浪鋪組（圖1）。

1.3 構造圈閉精細描述

區(qū)域上，磨溪龍王廟組構造總體格局表現(xiàn)為在樂山 —龍女寺古隆起背景上的北東東向鼻狀隆起，構造平緩，由西向北東傾伏，呈多高點、多排復式構造特征。

根據(jù)構造解釋成果，磨溪地區(qū)主要呈現(xiàn)南北2個構造圈閉形態(tài)，北大南小，被工區(qū)內(nèi)最大的磨溪①號斷層切割，形成2個斷高圈閉，北部的磨溪主高點圈閉和南部的磨溪南斷高圈閉（圖1）。

磨溪主高點潛伏構造主軸方向為北東東向，長度42.0 km，構造寬度8.3～14 km，高點海拔為－4 200 m，最低圈閉線海拔為－4 360 m，圈閉面積510 km2，閉合高度160 m。因構造極為平緩，構造圈閉內(nèi)呈現(xiàn)多個構造高點和小洼陷。共計13個高點和13個小洼陷。此外，位于MX8、9井區(qū)之間顯示出構造中部存在一條橫貫構造的北西向溝槽。

磨溪南潛伏斷高緊鄰磨溪主高點潛伏構造的南面，構造圈閉規(guī)模相對較小。

圖1 研究區(qū)目的層頂界地震反射構造圖

統(tǒng)計分析地震解釋結果與27口實鉆井目的層頂界海拔之間的誤差，總體上，絕對誤差小于20 m，相對誤差小于1%，其中大部分絕對誤差在10 m左右，相對誤差小于0.5%，表明構造精細解釋結果滿足精細描述的需求。

2 儲層分布精細描述

2.1 儲層巖性特征描述

根據(jù)目的層段全取心巖心描述和薄片鏡下觀察，揭示研究區(qū)巖性變化大，并受白云石化和重結晶作用改造，發(fā)育包括與顆粒灘沉積相關的砂屑白云巖、鮞粒白云巖、礫屑白云巖及細—中晶殘余砂屑或鮞粒白云巖，與灘間海沉積相關的泥晶白云巖、泥晶灰?guī)r，與混積潮坪沉積相關的砂質(zhì)云巖和泥質(zhì)云巖，儲集層巖性主要為砂屑白云巖、生屑白云巖和粉—中晶白云巖[1-8]。

2.2 儲層物性特征描述

利用鑄體薄片鏡下觀察，儲集空間類型復雜多樣，包括溶蝕孔洞、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔及晶間溶孔，以粒間溶孔、晶間溶孔及小溶洞為主，同時發(fā)育構造縫和溶蝕縫，儲集空間類型以裂縫—孔洞型為主。根據(jù)巖心分析物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計，儲層物性總體上表現(xiàn)為低孔、中低滲，孔隙度通常在2%～6%之間，平均為4.2%，滲透率一般為0.1 ～10.0 mD，平均為0.7 mD。儲層孔隙結構受溶蝕孔洞發(fā)育影響，可劃分為粗孔中—大喉道型和細孔小—微喉道型，前者表現(xiàn)為“兩高”：最大進汞飽和度高（大于90%）、退汞效率高（大于80%），后者表現(xiàn)為“兩低”：最大進汞飽和度低、退汞效率低[9]。

根據(jù)儲集巖中孔、洞、縫發(fā)育規(guī)模及其組合關系，將研究區(qū)儲層類型劃分為3種：Ⅰ類儲層為中孔中高滲裂縫—孔洞型儲層，為研究區(qū)最優(yōu)質(zhì)儲層；Ⅱ類儲層為中—低孔低滲裂縫—孔隙型儲層，儲滲性能較好；Ⅲ類儲層為低孔低滲晶間孔型儲層，儲滲性能相對較差。

2.3 儲層分布精細描述

在儲層巖電標定的基礎上，總結出實鉆井儲層地震響應模式[10-11]，再根據(jù)儲層對比剖面（圖2），可以看出，龍王廟組儲層單層厚度在2～20 m之間，累計儲層厚度在20～60 m之間，相對優(yōu)質(zhì)儲層（孔洞型儲層）在10～30 m之間，儲層總體連續(xù)性較好，橫向可追蹤對比。

圖2 研究區(qū)目的層典型連井儲層對比圖

據(jù)后期投產(chǎn)井具先期壓降特征，進一步表明龍王廟組儲層總體連通。

據(jù)井間干擾試井分析，若相對優(yōu)質(zhì)儲層連續(xù)分布，短時間內(nèi)即可見明顯井間干擾；若相對低滲儲層連續(xù)分布為主，井間干擾不明顯；表明由于儲層物性及連續(xù)性差異，井間連通程度存在差異。

在巖心描述和成像測井識別縫洞儲層的基礎上，井震結合，建立溶蝕孔洞儲層地震響應模式：層內(nèi)強波峰地震反射特征對應大套孔洞型優(yōu)質(zhì)儲層，弱波峰—空白地震反射特征對應孔洞型儲層欠發(fā)育。通過井震聯(lián)合儲層地震響應模式，有效識別出溶蝕孔洞發(fā)育區(qū)和溶蝕孔洞欠發(fā)育區(qū)，平面上表現(xiàn)為四分特征：MX9-MX12-MX10井區(qū)和MX8-MX205-MX11井區(qū)兩區(qū)域為溶蝕孔洞最發(fā)育區(qū)，其間磨溪203-磨溪19-磨溪202井區(qū)一帶因發(fā)生相變，儲層物性明顯變差，以相對低滲儲層為主。此兩區(qū)域西北地區(qū)為溶蝕孔洞次發(fā)育區(qū)，其東南地區(qū)為溶蝕孔洞欠發(fā)育區(qū)（圖3）。

圖3 研究區(qū)溶蝕孔洞發(fā)育程度分區(qū)圖

3 氣水分布精細描述

3.1 氣水分布控制因素

3.1.1 現(xiàn)今構造因素

龍王廟組經(jīng)歷印支期、燕山期及喜山期等多期構造運動[12-13]，使得地層遭受多種構造作用力的影響，形成現(xiàn)今構造低緩、圈閉規(guī)模較大、閉合度小、多高點的圈閉特征。

在掌握研究區(qū)儲層分布的基礎上，將現(xiàn)今構造與氣水井疊合（圖4），發(fā)現(xiàn)區(qū)域上“三分”特征明顯：在現(xiàn)今構造圈閉內(nèi)，大多數(shù)氣井分布其中，未見水井，內(nèi)側低洼帶和邊部分別見1口氣水同產(chǎn)井；在海拔－4 410 m以外，多數(shù)為水井，局部高點見少數(shù)氣水井；在現(xiàn)今構造圈閉與海拔－4 410 m之間，多數(shù)為氣井，見少量水井和氣水同產(chǎn)井。

據(jù)實鉆井揭示的流體分布與現(xiàn)今構造之間的關系，可以看出：①天然氣在研究區(qū)廣泛分布，富集程度明顯受控于現(xiàn)今構造圈閉；②氣井主要分布于構造圈閉內(nèi)，受構造低緩影響，在圈閉內(nèi)大面積含氣的背景下微幅構造變化控制局限水體分布，導致在局部低洼處形成局部滯留地層水，但水體位于儲層下部且范圍有限；③流體分布不完全受控于構造因素，圈閉范圍之外且具有一定構造背景的優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)仍是天然氣富集有利區(qū)，但儲層下部往往發(fā)育與外部邊水溝通的水體；④在位于圈閉之外的構造低部位廣大區(qū)域，雖然水體廣泛發(fā)育，但局部高點仍然具有較好的含氣性，既存在“水包氣”的分布特征，也存在高壓環(huán)境下水溶氣的獨特現(xiàn)象。

3.1.2 古構造及成藏演化因素

在漫長的油氣聚集成藏演化過程中，油氣的生成、運移、聚集與早期古地貌高低和古構造演化存在密切聯(lián)系，古地貌既影響儲層發(fā)育，又控制流體早期分布。四川盆地川中平緩構造帶，在早寒武世晚期至早二疊世，受加里東和海西構造運動影響，發(fā)生繼承性的構造抬升、風化剝蝕及沉積充填，至二疊紀盆地大規(guī)模海侵開始填平補齊，此時，來自下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)泥頁巖進入生烴階段[14-16]，開始向上覆龍王廟組地層運移并聚集。

根據(jù)風化殼古地貌的充填程度與古地貌形態(tài)的負相關關系[17-19]，編制研究區(qū)二疊系沉積前龍王廟組古地貌[9]（圖5），古地貌總體格局表現(xiàn)為 “一緩一陡一凹、三區(qū)分帶”的特征：西以MX105-MX103-MX47井區(qū)為界，東以MX205-MX18井區(qū)為界，以北地勢較為平緩，以東南方向地勢下降幅度變陡，在平緩區(qū)內(nèi)部，存在局部凹陷區(qū)[9]。

圖4 研究區(qū)現(xiàn)今構造圈閉與氣井分布疊合圖

圖5 二疊系沉積前磨溪龍王廟組古地貌格局

綜合古地貌格局、構造演化和氣水井分布，研究表明鉆獲100×104m3/d以上的高產(chǎn)氣井全部聚集于古地貌地勢相對較高部位，分析認為早期古構造高部位有利于油氣聚集，后期構造調(diào)整后仍然為構造有利位置，加之該井區(qū)孔洞型優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育，在古、今構造位置優(yōu)和儲層優(yōu)質(zhì)的“三優(yōu)”條件下，最終形成油氣富集區(qū)域。位于平緩區(qū)內(nèi)部的局部凹陷區(qū)，由于地勢相對較低，易形成局部滯留富水區(qū)。在古構造高部位、地勢平緩區(qū)鉆遇氣層和水層，分析原因可能是顆粒灘欠發(fā)育、物性變差以及地層不整合面封堵造成流體排除不暢形成局部封存水，這一認識已為四川盆地諸多氣藏所證實，如位于川東的五百梯、沙罐坪等石炭系氣藏。

3.2 氣水分布精細描述

3.2.1 按不同賦存狀態(tài)描述水體分布

1）局部封存水

根據(jù)實鉆揭示氣水層分布和古今構造對流體分布控制，認為圈閉內(nèi)微幅構造控制局限水體分布，在圈閉內(nèi)可能存在多個局部水體，單個面積在0.5～2 km2不等，其中2個局部封存水已經(jīng)實鉆證實（圖6），局限水體在縱向上分布于龍王廟組下儲層段，平面上主要分布于局部低洼帶。從測試資料看，磨溪主體區(qū)范圍內(nèi)MX008-7-H1井下儲層段測試產(chǎn)水，據(jù)錄取的水樣品分析， Cl-含量124.74 g/L，密度1.12 g/cm3，總礦化度大于100 g/L，水型為CaCl2型，pH值7.41，表明水體類型為地層水。據(jù)測井曲線響應特征，深、淺側向電阻率曲線存在正差異，深側向電阻率在14～160 Ω·m之間，平均為50 Ω·m，測井解釋為水層，進一步表明龍王廟組下儲層存在地層水，從已鉆遇地層水的氣井分布來看，局部封存水在區(qū)內(nèi)分布局限，僅存在于局部井區(qū)。

2）邊翼部地層水

根據(jù)古今構造及成藏演化對氣水分布的控制，綜合圈閉外圍實鉆井揭示氣水分布，綜合分析認為位于圈閉外古今構造低部位控制外圍邊水分布，使得研究區(qū)南北兩翼廣泛發(fā)育邊水（圖7），邊水與氣區(qū)接觸范圍20～30 km2，北翼較南翼水體分布更為廣泛。

圖6 研究區(qū)MX27-MX8井區(qū)龍王廟組氣藏剖面圖

由于研究區(qū)氣藏氣水分布既受控于巖性圈閉，又受控于構造圈閉，造成研究區(qū)氣水分布既具有碳酸鹽巖氣藏邊水分布基本模式，又具有其自身的獨特性。生產(chǎn)實踐證實，氣藏不具有統(tǒng)一的氣水界面，西區(qū)MX47井測試氣水同產(chǎn)，測井解釋上儲層為氣水同層，下儲層為水層，氣水界面－4 380 m；東區(qū)MX204井測試氣水同產(chǎn)，水層頂界海拔－4 385 m；南區(qū)氣井下部氣層底界海拔－4 390 m。由此可見，研究區(qū)龍王廟組氣藏氣水分布不完全受控于構造因素。

3）過渡區(qū)

過渡區(qū)不同于因氣水分異不徹底形成的氣水過渡帶，二者既有區(qū)別又有聯(lián)系，共同點是底部是含水層，上部是含氣層，橫向邊界基本一致，區(qū)別在于過渡區(qū)縱向上上部是氣層，分布較廣且含氣性較好，易于開采，而氣水過渡帶縱向上分布較窄，含氣性差，含水飽和度較高，難于開采。因此，我們將過渡區(qū)定義為低緩構造背景下廣泛存在于氣藏邊部上氣下水的區(qū)域（圖8）。

針對研究區(qū)地勢極為低緩，地層傾角為1～6°，通過建立不同地層傾角條件下過渡區(qū)占比總含氣面積的分析模型（圖8），研究表明，當構造幅度遠大于地層厚度時，過渡區(qū)所占含氣面積比例小，可忽略不計；反之，當?shù)貙觾A角小于5°時，過渡區(qū)所占含氣面積比例較大，最大可超過50%。

根據(jù)低緩構造氣水分布概念模型，建立低緩構造過渡區(qū)物理-數(shù)學描述模型：

式中θ表示地層傾角；H表示過渡區(qū)構造幅度；L表示過渡區(qū)內(nèi)、外邊界距離。

根據(jù)建立的數(shù)學模型，精細刻畫研究區(qū)過渡區(qū)的內(nèi)、外邊界，確定不同區(qū)塊過渡區(qū)邊界范圍，明確南北區(qū)兩翼過渡區(qū)分布面積，掌握純氣區(qū)分布范圍，為井位部署提供地質(zhì)依據(jù)。

3.2.2 按水體對生產(chǎn)影響程度描述水體活躍性

圖7 研究區(qū)MX204-MX205井區(qū)龍王廟組氣藏剖面圖

圖8 過渡區(qū)氣藏剖面示意圖

在確定氣水分布的基礎上，根據(jù)水體對氣井生產(chǎn)影響程度[20]，將水體劃分為活躍水體和不活躍水體。

活躍水體區(qū)。儲層縫洞發(fā)育，以裂縫—孔洞型儲層為主，儲層連續(xù)性好，且與氣區(qū)連通性好，隨著氣藏開發(fā)的深入，壓降漏斗加大，水體快速侵入氣區(qū)，對氣井生產(chǎn)造成顯著影響，使氣相滲流能力快速下降，降低氣井產(chǎn)能，產(chǎn)水量快速上升且水量較大，在開發(fā)過程中需預防邊底水快速侵入井底造成水淹。

不活躍水體區(qū)。儲層縫洞欠發(fā)育，以孔隙型儲層為主，儲層連續(xù)性較好，與氣區(qū)連通性相對較差，但若存在裂縫則與氣區(qū)連通性好，隨著氣藏開發(fā)的深入，壓降漏斗逐漸加大，水體緩慢侵入氣區(qū)，然而一旦侵入井底則對氣井生產(chǎn)影響較大，造成水相滲透率增加，使得低滲儲層氣相滲流能力變得更差，表現(xiàn)為產(chǎn)水量緩慢上升、產(chǎn)氣量緩慢下降，在生產(chǎn)過程中需預防低滲水體緩慢侵入氣區(qū)影響氣井正常生產(chǎn)。

4 結論

1）綜合現(xiàn)今構造細節(jié)刻畫和古地貌特征描述，結合成藏演化過程分析，認為古地貌控制了油氣早期聚集與成藏，磨溪及外圍龍王廟組大面積含油氣，二疊紀之后，經(jīng)歷原油裂解與多期構造運動調(diào)整，天然氣逐漸聚集成藏，在川中地區(qū)富集于磨溪、龍女寺和高石梯等較大的構造圈閉內(nèi)，奠定了現(xiàn)今氣水分布主體格局。

2）分析認為龍王廟組氣藏氣水分布除受構造因素控制以外，同時受巖性和不整合面控制。磨溪西北方向受古構造和不整合面控制，存在氣水同產(chǎn)區(qū)；磨溪主體構造圈閉內(nèi)，受現(xiàn)今構造和儲層物性控制，為天然氣富集區(qū)；圈閉內(nèi)部受局部低洼和水體自身重力影響，局部存在封存水體；磨溪主體以東區(qū)塊，受物性變差影響，氣水分異不徹底，低滲儲層底部易發(fā)育廣泛地層水；磨溪外圍有利斜坡區(qū)域，局部可形成含氣區(qū)。

3）針對研究區(qū)地勢極為低緩，提出運用過渡區(qū)描述方法研究大型低緩構造氣水分布，建立不同地層傾角條件下過渡區(qū)占比總含氣面積的分析模型，研究表明，當?shù)貙觾A角小于5°時，過渡區(qū)所占含氣面積占比較大，最大可超過50%，表明地層傾角較低時，不僅對氣藏邊部氣水關系影響較大，而且易造成氣藏內(nèi)部存在滯留水體，因此，針對該類氣藏在井位部署尤其是開發(fā)井部署時需要考慮這一點。

4）根據(jù)水體對氣井生產(chǎn)影響程度，將水體劃分為活躍水體和不活躍水體，其中活躍水體與氣區(qū)連通性好，需預防邊底水快速侵入井底造成水淹；不活躍水體與氣區(qū)連通性相對較差，需預防低滲水體緩慢侵入氣區(qū)影響氣井生產(chǎn)。