張璽華 彭瀚霖 田興旺 趙路子 黃平輝 汪 華馬 奎 楊岱林 王云龍 張 旋 王家樹

1.中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油西南油氣田分公司3.中國石油西南油氣田分公司川中油氣礦

0 引言

2011年7月，川中高石梯——磨溪地區(qū)高石1井震旦系燈影組獲得重大發(fā)現(xiàn)，燈影組累計(jì)測(cè)試日產(chǎn)達(dá)138.25×108m3，是威遠(yuǎn)氣田發(fā)現(xiàn)后歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)以來又一重大突破，極大地推動(dòng)了四川盆地下古生界——震旦系的勘探[1-6]。川中高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈影組具有多套烴源供烴、儲(chǔ)層大面積穩(wěn)定分布以及現(xiàn)今構(gòu)造圈閉面積大的有利成藏基礎(chǔ)，具備形成大氣田的基本地質(zhì)條件[1-10]。目前研究認(rèn)為高石梯——磨溪地區(qū)7 500 km2大面積含氣，截至2018年，燈四段氣藏累獲探明儲(chǔ)量4 085×108m3，試采井13口，累產(chǎn)氣超12×108m3，投產(chǎn)至今未見水，展現(xiàn)出良好的勘探開發(fā)前景。然而在勘探開發(fā)部署過程中，川中高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈影組四段臺(tái)緣地區(qū)儲(chǔ)層明顯優(yōu)于臺(tái)內(nèi)地區(qū)，其控制因素是什么？針對(duì)勘探開發(fā)從臺(tái)緣區(qū)轉(zhuǎn)向臺(tái)內(nèi)區(qū)及兩者儲(chǔ)層如此大的差異的特點(diǎn)，又采取何種地質(zhì)工程技術(shù)對(duì)策提高單井產(chǎn)量？為此，分析高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈影組氣藏產(chǎn)能差異特征，探討單井產(chǎn)能差異的主要控制因素，提出解決思路及技術(shù)對(duì)策，以此模式指導(dǎo)該區(qū)勘探開發(fā)井位部署并取得良好應(yīng)用效果。

1 區(qū)域地質(zhì)及研究背景

震旦系燈影組在四川盆地分布廣泛，時(shí)代老、埋藏深、演化時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)歷的構(gòu)造活動(dòng)期次多。高石梯——磨溪地區(qū)位于川中樂山——龍女寺古隆起巨型鼻狀古隆起翼部，燈影組埋深在5 000～5 300 m，是一套在混積臺(tái)地之上的碳酸鹽臺(tái)地建造，與其下燈三段呈整合接觸，與上覆泥巖為主的麥地坪、筇竹寺組不整合接觸（圖1）。按藻類富集程度和雪花狀、皮殼狀白云巖分布特征可將燈影組分為四段，即底部燈一段為泥——粉晶白云巖夾紋層狀白云巖，厚20～70 m；向上燈二段為富藻層，巖性為葡萄花邊構(gòu)造藻格架白云巖，厚400～520 m；燈三段為深灰色泥頁巖和藍(lán)灰色泥巖夾泥質(zhì)白云巖，厚0～100 m；頂部燈四段藻類發(fā)育，巖性為藻凝塊白云巖夾藻紋層白云巖、藻砂屑白云巖，含硅質(zhì)，厚度總體分布在261～347 m，平均約為300 m，總體具有由西向東略有變薄的特征。其中震旦系燈影組四段發(fā)育好的儲(chǔ)層段，儲(chǔ)集物性較好，溶孔、孔洞、裂縫十分發(fā)育，儲(chǔ)層以裂縫-孔隙型及裂縫-孔洞型儲(chǔ)層為主。臺(tái)緣至臺(tái)內(nèi)燈四段儲(chǔ)層厚度呈減薄趨勢(shì)，臺(tái)內(nèi)儲(chǔ)層主要發(fā)育在燈四上亞段，其頂部穩(wěn)定發(fā)育溶蝕孔洞型儲(chǔ)層。隨著2011年高石1井于燈四段臺(tái)緣區(qū)獲得勘探突破以來，中國石油西南油氣田分公司持續(xù)研究燈四段臺(tái)緣區(qū)高產(chǎn)富氣規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)緣區(qū)燈四段的整體探明，但隨著勘探逐步從臺(tái)緣區(qū)走向臺(tái)內(nèi)區(qū)（圖2），表現(xiàn)出臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性變強(qiáng)、儲(chǔ)層厚度減薄的地質(zhì)特征及單井測(cè)試產(chǎn)量較低的生產(chǎn)現(xiàn)狀，急切需要從臺(tái)內(nèi)區(qū)與臺(tái)緣區(qū)的儲(chǔ)層品質(zhì)差異、臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育分布規(guī)律及儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征開展研究，提出臺(tái)內(nèi)薄儲(chǔ)層勘探模式。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)概況及研究井位分布圖

2 研究思路

燈四段臺(tái)緣區(qū)勘探開發(fā)效果表明，臺(tái)緣區(qū)單井測(cè)試產(chǎn)量與鉆遇的裂縫-孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育儲(chǔ)層厚度有較好對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此臺(tái)內(nèi)區(qū)是否發(fā)育裂縫-孔洞型儲(chǔ)層是臺(tái)內(nèi)區(qū)實(shí)現(xiàn)效益勘探的關(guān)鍵，研究以臺(tái)緣區(qū)到臺(tái)內(nèi)區(qū)的儲(chǔ)集巖性及儲(chǔ)集空間類型分析為基礎(chǔ)，提出臺(tái)內(nèi)區(qū)發(fā)育燈四段裂縫-孔洞型儲(chǔ)層，分析臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層品質(zhì)差異性分布規(guī)律及控制因素，進(jìn)而建立儲(chǔ)層地震響應(yīng)模式，提出適應(yīng)臺(tái)內(nèi)區(qū)的勘探思路。

3 臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層共性與差異性分析

3.1 共性特征

圖2 四川盆地安岳地區(qū)震旦系臺(tái)緣區(qū)及臺(tái)內(nèi)區(qū)井位分布圖

臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)集巖性、儲(chǔ)集空間、儲(chǔ)集類型相似。儲(chǔ)集巖性為藻砂屑、藻凝塊、藻疊層云巖，儲(chǔ)集空間為溶蝕孔、孔洞及裂縫，儲(chǔ)集類型為裂縫-孔洞型儲(chǔ)層。臺(tái)緣區(qū)典型井：高石1井儲(chǔ)集巖性為凝塊云巖，砂屑云巖，儲(chǔ)集空間主要為粒間（溶）孔、格架（溶）孔、溶孔、溶洞，裂縫與孔洞搭配良好（圖3）。臺(tái)內(nèi)區(qū)代表井：磨溪11井儲(chǔ)集巖性主要為凝塊云巖，砂屑云巖，儲(chǔ)層空間以粒間（溶）孔，晶間（溶）孔，格架孔、溶孔、溶洞為主，儲(chǔ)層孔洞與裂縫搭配良好，為裂縫-孔洞型儲(chǔ)層（圖3）。

3.2 臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層品質(zhì)差異性表現(xiàn)及控制因素分析

臺(tái)緣區(qū)→臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層物性、溶蝕孔洞發(fā)育程度均呈減弱趨勢(shì)，孔洞發(fā)育程度低，孔喉結(jié)構(gòu)差，孔洞發(fā)育密度低，中洞、大洞發(fā)育程度低，孔喉結(jié)構(gòu)差，以細(xì)孔——細(xì)喉、中孔——細(xì)喉為主；

有利巖相發(fā)育程度差異 有利巖相控制燈影組儲(chǔ)層物質(zhì)基礎(chǔ)。川中高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈影組四段氣藏儲(chǔ)集層巖性主要以藻凝塊云巖、藻疊層云巖、藻紋層云巖、砂屑云巖為主，有利巖相為藻丘和顆粒灘亞相[7-9]。受沉積環(huán)境控制臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)有利巖相發(fā)育程度存在差異，是導(dǎo)致臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層品質(zhì)差異的基本原因。已有研究認(rèn)識(shí)表明丘灘復(fù)合體是一類極有利于儲(chǔ)層發(fā)育的亞相類型，并且以丘核和丘坪或丘基的顆粒灘儲(chǔ)集物性最好[9]。藻凝塊云巖、藻疊層云巖、藻紋層云巖構(gòu)成微生物丘的丘核，代表潮坪或緩坡邊緣潮下低能沉積環(huán)境，藻砂屑白云巖構(gòu)成微生物丘的丘基、丘蓋、丘翼及灘，代表受波浪作用影響的中高能沉積環(huán)境，兩者共同構(gòu)成丘灘復(fù)合體[7]。藻丘和顆粒灘復(fù)合體決定了儲(chǔ)層的發(fā)育位置和儲(chǔ)集性能，但存在較強(qiáng)的非均質(zhì)性。臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)巖性巖相特征相似，但是丘灘復(fù)合體發(fā)育程度存在差異，西部臺(tái)緣區(qū)藻丘、顆粒灘體更為發(fā)育，丘灘體發(fā)育厚度占地層厚度比＞50%；東部臺(tái)內(nèi)區(qū)藻丘、顆粒灘體發(fā)育厚度占地層厚度比小于臺(tái)緣地區(qū)，一般30%～50%，主要發(fā)育在燈四頂部（圖4）。

圖3 四川盆地安岳地區(qū)震旦系臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)集巖性、空間、類型圖版

圖4 磨溪地區(qū)震旦系燈影組燈四段臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)丘灘體連井剖面對(duì)比圖

巖溶作用強(qiáng)度差異 受桐灣運(yùn)動(dòng)的影響，震旦系燈影組大面積暴露接受風(fēng)化殼巖溶的改造[10-11]。在垂直滲流帶，一方面表生巖溶在丘灘復(fù)合體基質(zhì)孔的基礎(chǔ)上溶蝕擴(kuò)大形成孔隙型溶洞，另一方面沿桐灣運(yùn)動(dòng)形成的裂縫溶蝕形成溶縫；此外，在水平潛流巖溶帶也可形成水平狀的溶蝕孔洞發(fā)育帶[12-13]。受巖相、巖溶作用疊加影響，川中高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈影組四段儲(chǔ)層大面積連片分布。但是，臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)桐灣末期巖溶作用影響強(qiáng)度差異明顯，儲(chǔ)層、縫洞發(fā)育程度不同，非均質(zhì)性強(qiáng)[14-15]。西部臺(tái)緣區(qū)巖溶影響深度大，巖溶深度可達(dá)200 m，儲(chǔ)層厚度大，分布在60～130 m，溶蝕孔洞更發(fā)育；東部臺(tái)內(nèi)區(qū)如磨溪13、磨溪8等井巖溶影響深度小，一般小于65 m，儲(chǔ)層厚度薄，分布在30～50 m，溶蝕孔洞少，儲(chǔ)層發(fā)育在燈四段頂。因此巖溶作用可有效改善燈四段儲(chǔ)層的物性，臺(tái)內(nèi)區(qū)巖溶作用相對(duì)臺(tái)緣區(qū)有減弱趨勢(shì)，但仍可達(dá)到溶蝕孔洞儲(chǔ)層發(fā)育的效果，為臺(tái)內(nèi)區(qū)的勘探提供了基礎(chǔ)（圖5）。

4 臺(tái)內(nèi)區(qū)薄儲(chǔ)層的勘探技術(shù)對(duì)策及應(yīng)用效果

1）地震反射特征差異

結(jié)合地質(zhì)模型正演、井震標(biāo)定成果，建立燈四上亞段不同儲(chǔ)層組合類型的地震反射模式，臺(tái)緣→臺(tái)內(nèi)地區(qū)由第Ⅰ類儲(chǔ)層組合向東逐步過渡到臺(tái)內(nèi)的第Ⅳ類儲(chǔ)層組合類型（圖6）。Ⅰ型（雙厚）儲(chǔ)層組合類型硅質(zhì)層以上發(fā)育厚層狀優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，厚度30～50 m，孔隙度大于4%，硅質(zhì)層以下發(fā)育較厚儲(chǔ)層，地震剖面上呈寬波谷內(nèi)斷續(xù)亮點(diǎn)特征，亮點(diǎn)為頂部?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征；Ⅱ型（上薄下厚）儲(chǔ)層組合類型硅質(zhì)白云巖之上發(fā)育較厚的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，厚度0～30 m，孔隙度大于3.5%，硅質(zhì)層以下發(fā)育塊狀儲(chǔ)層，厚度30～60 m，地震剖面燈四上亞段整體呈寬波谷特征內(nèi)部存在弱擾動(dòng)，寒武系底反射減弱；Ⅲ型（雙薄）儲(chǔ)層組合類型硅質(zhì)白云巖之上發(fā)育較厚儲(chǔ)層，厚度10～30 m，硅質(zhì)層以下也發(fā)育一定厚度儲(chǔ)層，厚度20～30 m，地震剖面上燈四上亞段呈寬波谷特征，硅質(zhì)層底反射減弱，且頂部?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層較厚時(shí)寒武系底反射減弱、內(nèi)部出現(xiàn)亮點(diǎn)或弱擾動(dòng)；Ⅳ型（單?。﹥?chǔ)層組合類型主要發(fā)育在硅質(zhì)層之上，儲(chǔ)層厚度10～25 m，硅質(zhì)層底呈連續(xù)強(qiáng)反射，整體呈窄波谷反射特征。四類儲(chǔ)層組合類型整體代表了川中高石梯——磨溪臺(tái)緣——臺(tái)內(nèi)地區(qū)震旦系燈影組四段儲(chǔ)層組合模式，實(shí)踐中有效指導(dǎo)了勘探部署。

2）儲(chǔ)層地震響應(yīng)模式及井型選擇

針對(duì)川中地區(qū)臺(tái)內(nèi)區(qū)裂縫-孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育薄的特點(diǎn)，根據(jù)儲(chǔ)層發(fā)育分布規(guī)律及地震反射模式分析，優(yōu)選及設(shè)計(jì)井型，采用直井、大斜度井、水平井，提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率，提高單井產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)效益開發(fā)。Ⅰ型、Ⅱ型儲(chǔ)層組合地震響應(yīng)模式，燈四上亞段發(fā)育上下兩套儲(chǔ)層、頂部?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度大，實(shí)施直井、大斜度井；Ⅲ型儲(chǔ)層組合地震響應(yīng)模式臺(tái)緣、臺(tái)內(nèi)地區(qū)均有分布，發(fā)育上下兩套儲(chǔ)層，主要實(shí)施大斜度井；Ⅳ型儲(chǔ)層組合地震響應(yīng)模式主要分布在臺(tái)內(nèi)地區(qū)，儲(chǔ)層主要發(fā)育在上部或頂部，以實(shí)施水平井為主（圖7）。

圖5 磨溪地區(qū)震旦系燈影組燈四段臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)巖溶儲(chǔ)層對(duì)比剖面

圖6 高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈四段不同儲(chǔ)層類型地震響應(yīng)特征連井剖面圖

3）臺(tái)內(nèi)區(qū)勘探模式及效果分析

四川盆地上震旦統(tǒng)燈四段氣藏屬于中國超深層構(gòu)造型大氣田，提高單井產(chǎn)量、優(yōu)化井位設(shè)計(jì)及部署并有針對(duì)性地制定地質(zhì)工程技術(shù)政策是實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)的關(guān)鍵[16-17]。川中燈四段臺(tái)內(nèi)區(qū)發(fā)育裂縫-孔洞型儲(chǔ)層是臺(tái)內(nèi)區(qū)實(shí)現(xiàn)效益勘探的基礎(chǔ)，但其受沉積相帶及巖溶作用控制發(fā)育程度較薄，一般集中在50 m以內(nèi)，根據(jù)其發(fā)育規(guī)律建立地震響應(yīng)模式。據(jù)此提出川中燈四段臺(tái)內(nèi)區(qū)實(shí)行大斜度及水平井勘探模式是該區(qū)實(shí)現(xiàn)效益勘探的關(guān)鍵（表1）。

圖7 高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈四段不同儲(chǔ)層組合類型采取工藝井型示意圖

表1 川中地區(qū)震旦系燈四段臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)勘探模式分析

目前臺(tái)內(nèi)薄儲(chǔ)層區(qū)工藝井實(shí)驗(yàn)取得初步成功，效果顯著，有效提高了單井產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了薄儲(chǔ)層區(qū)的儲(chǔ)量升級(jí)。MX123井位于高石梯——磨溪地區(qū)臺(tái)內(nèi)薄儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，通過開展工藝井試驗(yàn)，采用水平井，裸眼長(zhǎng)度898.5 m，鉆遇儲(chǔ)層482.4 m，孔隙度3.5%，測(cè)試獲得日產(chǎn)量62.85×104m3。高產(chǎn)工業(yè)氣流，較鄰井同產(chǎn)層平均產(chǎn)量提高10倍。MX122井、GS121井成功實(shí)施證實(shí)工藝井，有效提高臺(tái)內(nèi)低滲區(qū)儲(chǔ)量的有效動(dòng)用，實(shí)現(xiàn)效益勘探。

5 結(jié)論

川中高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈影組是以丘灘相+巖溶儲(chǔ)層為主的構(gòu)造-巖性氣藏，但臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層特征及測(cè)試產(chǎn)量差異較大（前者優(yōu)于后者）?；趦?chǔ)層地質(zhì)特征綜合分析、巖心觀察、地震剖面以及測(cè)錄井等資料，從沉積環(huán)境、儲(chǔ)層成巖作用等方面入手，首次明確川中地區(qū)震旦系燈四段臺(tái)內(nèi)區(qū)發(fā)育裂縫-孔洞型儲(chǔ)層，提出地質(zhì)鉆井工程上的勘探對(duì)策，形成如下結(jié)論及認(rèn)識(shí)：

1）川中高石梯——磨溪地區(qū)震旦系燈影組四段氣藏整體含氣，但是臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)產(chǎn)能差異顯著，西部臺(tái)緣區(qū)氣層段厚度大，測(cè)試產(chǎn)能高，平均測(cè)試日產(chǎn)量大于40×104m3，儲(chǔ)層以裂縫-孔洞型儲(chǔ)層為主；東部臺(tái)內(nèi)區(qū)氣層段厚度薄，測(cè)試產(chǎn)能低，單井測(cè)試產(chǎn)能小于10×104m3/d ；但通過研究明確臺(tái)內(nèi)區(qū)亦發(fā)育裂縫-孔洞型儲(chǔ)層，為臺(tái)內(nèi)區(qū)效益勘探提供理論依據(jù)。

2）臺(tái)緣區(qū)與臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層品質(zhì)差異性主要控制因素包括有利丘灘相發(fā)育程度、桐灣末期表生巖溶強(qiáng)度、儲(chǔ)層縱向發(fā)育程度及發(fā)育位置等方面存在差異。西部臺(tái)緣區(qū)丘灘占地層比＞50%，東部臺(tái)內(nèi)區(qū)丘、灘體占地層比一般30%～50%；西部臺(tái)緣區(qū)桐灣末期巖溶作用強(qiáng)度大，儲(chǔ)層厚度大，溶蝕孔洞更發(fā)育，東部臺(tái)內(nèi)區(qū)巖溶作用強(qiáng)度小，儲(chǔ)層厚度薄，溶蝕孔洞少；根據(jù)儲(chǔ)層縱向發(fā)育程度及發(fā)育位置，建立4種組合模式，臺(tái)緣→臺(tái)內(nèi)地區(qū)主要發(fā)育由第Ⅰ類組合向東逐步過渡到臺(tái)內(nèi)的第Ⅳ類組合類型儲(chǔ)層模式。

3）以提高單井測(cè)試產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)效益勘探為目的，根據(jù)儲(chǔ)層組合特征及地震反射模式分析，優(yōu)選及設(shè)計(jì)井型，在不同相區(qū)采用直井、大斜度井、水平井實(shí)施鉆探的勘探模式。目前臺(tái)內(nèi)薄儲(chǔ)層區(qū)水平井及大斜度井實(shí)驗(yàn)取得初步成功，效果顯著。