鄭和榮，劉忠群，徐士林，劉振峰，劉君龍，黃志文，黃彥慶，石志良，武清釗，范凌霄，高金慧

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

致密砂巖氣藏最早于1927年發(fā)現(xiàn)于美國圣胡安盆地，中國自1971年發(fā)現(xiàn)了川西中壩氣田之后，逐步系統(tǒng)開展了致密砂巖氣藏的勘探和開發(fā)研究[1-3]?！笆晃濉币詠?，隨著儲層壓裂改造技術在致密砂巖氣勘探開發(fā)中得到廣泛應用，掀起了中國致密砂巖氣勘探開發(fā)熱潮，效果顯著[4-6]，已有規(guī)模產(chǎn)出的盆地有四川、鄂爾多斯、柴達木、松遼、渤海灣、塔里木及準噶爾等盆地，目前中國已成為僅次于美國和加拿大的致密砂巖氣生產(chǎn)大國[7]。

四川盆地陸相致密砂巖氣資源十分豐富，主要分布在上三疊統(tǒng)須家河組和侏羅系[3,8-9]，其中須家河組具有大面積含氣特征，是四川盆地致密砂巖氣藏勘探開發(fā)的主要層系之一。迄今為止，在須家河組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了新場、廣安、合川、安岳、大邑、元壩、通南巴、蓬萊和劍閣等多個大、中型致密砂巖氣田[10-28](圖1)，三級地質(zhì)儲量約3×1012m3，展現(xiàn)出巨大的勘探開發(fā)潛力。根據(jù)全國油氣資源動態(tài)評價結(jié)果，四川盆地中國石化探區(qū)須家河組致密砂巖氣地質(zhì)資源量為40 481.84×108m3[29]，已探明地質(zhì)儲量為2 691.32×108m3，探明率6.6%，仍然是勘探開發(fā)重要領域。

盡管四川盆地須家河組致密砂巖氣勘探取得了豐碩成果，但是須家河組氣藏儲層致密、儲量動用困難、開發(fā)效果差[11-12,27-28]，形成了儲量規(guī)模大、但無法規(guī)模有效開發(fā)的被動局面，嚴重制約了勘探開發(fā)的深入開展，在2018年之前一度陷入近10年的停滯期。近年來，通過加強須家河組氣藏基礎地質(zhì)研究和勘探開發(fā)關鍵技術攻關，進一步深化了成藏富集規(guī)律和高產(chǎn)主控因素的認識，再加上工程工藝技術的進步，須家河組致密砂巖氣的勘探開發(fā)又呈現(xiàn)出良好的上升勢頭。本文通過系統(tǒng)回顧和總結(jié)近期勘探開發(fā)理論和關鍵技術成果和經(jīng)驗，為下步勘探開發(fā)工作指明方向。

1 勘探開發(fā)現(xiàn)狀

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地是在上揚子克拉通基礎上發(fā)展起來的大型疊合盆地，面積約18×104km2，具有基底和沉積蓋層二元結(jié)構(gòu)，其沉積蓋層由厚達6 000～12 000 m的海相和陸相地層組成。盆地邊界具有明顯菱形特點，盆地內(nèi)部根據(jù)基底斷裂細分為川北低緩構(gòu)造帶、川西低緩構(gòu)造帶、川中平緩構(gòu)造帶、川西南低陡構(gòu)造帶、川南低陡構(gòu)造帶和川東高陡構(gòu)造帶等次級構(gòu)造單元(圖1)[20,30-31]。

圖1 四川盆地構(gòu)造單元劃分及須家河組氣田分布

盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，油氣資源特別豐富，發(fā)育多套海、陸相烴源巖和源-儲組合。上三疊統(tǒng)須家河組是中三疊統(tǒng)海相地層之上的一套砂-泥巖互層為主夾煤層的陸相碎屑巖沉積，受多物源、多期構(gòu)造運動、古侵蝕面和前陸盆地等因素控制，發(fā)育大型湖相淺水三角洲沉積，厚度為200～4 000 m，呈西厚東薄的特征?？v向上須家河組自下而上劃分為6段，依次為須一段(T3x1)、須二段(T3x2)、須三段(T3x3)、須四段(T3x4)、須五段(T3x5)和須六段(T3x6)，其中T3x1，T3x3，T3x5以煤系泥巖為主，是主要烴源層，各段內(nèi)泥巖層間的砂巖也可以成為儲集層；T3x2，T3x4，T3x6以砂巖為主，是主要儲集層，層段內(nèi)砂巖層間的少量薄煤層(煤線)或炭質(zhì)泥巖也可以成為烴源層。烴源層和儲集層的交替發(fā)育構(gòu)成了須家河組獨特的“三明治式”生-儲-蓋組合[20]，是油氣就近運移聚集成藏的重要地質(zhì)基礎。

1.2 氣藏地質(zhì)及工程特征

四川盆地須家河組總體上分布面積廣、埋深普遍較大，主要發(fā)育三角洲沉積體系下的富石英類、富長石類、富巖屑類砂巖及礫巖等多種類型儲層，儲層成巖作用復雜、普遍致密、非均質(zhì)性強、連續(xù)性差，局部發(fā)育裂縫。氣藏類型多樣，包括構(gòu)造、巖性和構(gòu)造-巖性復合型等多種類型[13]，具有“近源成藏、大面積含氣、局部富集”的特點[26]。氣藏普遍具有儲量豐度低、氣-水關系復雜、氣井產(chǎn)量差異大、普遍產(chǎn)水和裂縫控產(chǎn)等顯著特征[8,11,13,32]。

以川西坳陷為代表的須家河組氣藏埋藏深、超致密，平均孔隙度為3%，平均滲透率為0.06×10-3μm2，處于壓扭構(gòu)造運動環(huán)境，水平最小主應力與垂向應力接近，水平最大主應力介于140～160 MPa，呈現(xiàn)走滑斷層甚至逆斷層的應力狀態(tài)[33]，導致儲層破裂壓力高，壓裂難度大，壓裂設備及井況要求高，裂縫縱向延伸難度大，早期壓裂施工均因這些原因?qū)е聝訅翰婚_而失敗。另外，須家河組儲層水平層理縫普遍發(fā)育，通過研究認為地層狀態(tài)下水平縫已張開，具有較好的徑向滲流能力，壓裂施工時，易使地層水平方向壓開，難以產(chǎn)生縱向裂縫，同時水平縫張開度小于支撐劑直徑，出現(xiàn)易進液、難進砂的問題，造成壓裂效果差。水平縫和局部高角度構(gòu)造縫的發(fā)育使儲層裂縫易受入井流體污染，固相堵塞裂縫，基質(zhì)儲層水鎖傷害嚴重，滲透率平均傷害率大于83%，鉆完井中儲層保護難度大。須家河組儲層厚大砂體發(fā)育、優(yōu)質(zhì)儲層縱向不連續(xù)疊置分布，砂泥巖交互導致巖石力學、地應力等差異大，非均質(zhì)性強，工程地質(zhì)甜點評價和儲層改造工藝優(yōu)化難度大。到了川中、川東北地區(qū)，須家河組埋深、地應力均呈現(xiàn)顯著的變化，其工程地質(zhì)特征和施工難度也發(fā)生相應的變化。

2 中國石化探區(qū)勘探開發(fā)進展

進入21世紀以來，隨著川西坳陷新場構(gòu)造帶新851井鉆獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，四川盆地中國石化探區(qū)須家河組致密砂巖氣的勘探開發(fā)邁入快速發(fā)展階段，先后在川西坳陷中段須家河組發(fā)現(xiàn)了超千億立方米儲量規(guī)模的新場大氣田，大邑須三段中型氣田，高廟子-豐谷須二段、須四段和崇州須三段等含氣構(gòu)造。在川東北通南巴區(qū)塊發(fā)現(xiàn)了馬路背地區(qū)須家河組氣田及元壩地區(qū)須二段、須三段氣田，在資陽區(qū)塊東峰場區(qū)塊須五段獲得勘探突破。中國石化探區(qū)須家河組累計提交天然氣三級地質(zhì)儲量超1.5×1012m3，展現(xiàn)出巨大的勘探開發(fā)潛力。

近幾年，中國石化區(qū)塊須家河組勘探開發(fā)呈現(xiàn)多地區(qū)、多層位不斷有勘探開發(fā)突破井出現(xiàn)的新局面，又開展了新一輪以有效建產(chǎn)和高效勘探為目的的攻關研究。

2.1 川西探區(qū)勘探開發(fā)進展

2.1.1 勘探進展

川西坳陷中國石化探區(qū)須家河組勘探始于20世紀80年代，直至20世紀末，主要運用傳統(tǒng)背斜控藏理論的勘探思路，主要在發(fā)育背斜圈閉和古今構(gòu)造疊合圈閉部位開展勘探[15,27,29-30]，先后發(fā)現(xiàn)了龍門山前構(gòu)造帶鴨子河構(gòu)造須二段氣藏、孝泉構(gòu)造須四段氣藏和合興場須二段氣藏。隨著2000年新場構(gòu)造帶新851井在須二段獲得高產(chǎn)氣流，發(fā)現(xiàn)了新場須二段氣藏，伴隨復式成藏理論和隱蔽油氣藏理論的發(fā)展，川西坳陷須家河組勘探進入快速發(fā)展階段，先后在須二段、須三段、須四段和須五段均獲得了勘探突破。2000—2014年期間，先后發(fā)現(xiàn)了新場、大邑、高廟子-豐谷、洛帶和中江-回龍等須家河組大中型氣田及含氣構(gòu)造。但是，隨著正向構(gòu)造主體油氣儲量的不斷發(fā)現(xiàn)，儲量動用難度逐漸增大，無法實現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā)。隨后川西坳陷須家河組致密砂巖的勘探工作基本處于停滯狀態(tài)。

“十三五”期間，在深化構(gòu)造、沉積、優(yōu)質(zhì)儲層形成機制、成藏富集規(guī)律等關鍵地質(zhì)問題及工程工藝新技術研究的基礎上，須家河組勘探工作重新啟動。2019—2020年，中國石化西南油氣分公司部署在川西坳陷成都凹陷南斜坡和中江-回龍斜坡的3口探井均取得了良好的效果，其中中江-回龍斜坡的中江20井須二下亞段壓裂后測試日產(chǎn)氣量5.87×108m3，成都凹陷南斜坡的安阜1井在須三中亞段壓裂后測試獲得工業(yè)氣流、崇州108井在須三中亞段獲得氣流，初步展示出良好的發(fā)展勢頭。

2.1.2 開發(fā)進展

川西坳陷中國石化探區(qū)須家河組天然氣探明儲量約1 773×108m3，主要分布在新場氣田須二段，約1 250×108m3，占70%。因此新場氣田須二段氣藏是開發(fā)的重點領域。新場氣田須二段氣藏自2000年10月第一口勘探井新851井獲得高產(chǎn)，拉開了勘探開發(fā)的序幕，大致可以分為以下幾個階段：2000—2004年勘探發(fā)現(xiàn)階段，該階段以新851井、新856和聯(lián)150井成功為代表；2005—2006年圍繞新851井區(qū)滾動勘探開發(fā)階段，該階段以構(gòu)造、“暗點”模式、裂縫綜合預測成果和含氣性檢測成果為依據(jù)，圍繞新851井區(qū)進行滾動勘探開發(fā)部署；2007—2010年勘探甩開、開發(fā)跟蹤評價階段，該階段以新場8井、新5井以及新301井等勘探開發(fā)井的成功為代表；2010—2014年地質(zhì)-工程一體化初步探索階段，以新601井為代表。以上階段的開發(fā)呈現(xiàn)氣井產(chǎn)能差異大、高產(chǎn)井比例低、普遍產(chǎn)水和儲量動用率低等特點，不能實現(xiàn)規(guī)模開發(fā)，以局部單井生產(chǎn)為主，之后開發(fā)工作基本都處于停滯狀態(tài)。

2018年以來，為了攻關川西新場構(gòu)造帶須二段氣藏難動用儲量，中國石化石油勘探開發(fā)研究院成立攻關團隊，院企聯(lián)合，開展了新一輪以難動用儲量開發(fā)評價為主要目標的攻關研究。通過研究，深化了成藏模式及富集規(guī)律認識，建立了2類4型新的氣藏“甜點”模式及評價標準，明確了高產(chǎn)主控因素，形成了斷褶裂縫體精細刻畫技術，明確了不同甜點類型的工程地質(zhì)特征及改造技術，開展了裂縫型甜點和基質(zhì)型甜點儲量評價，明確了裂縫型甜點在現(xiàn)有工藝下可以有效建產(chǎn)。裂縫型甜點區(qū)部署的兩口開發(fā)評價井均獲得產(chǎn)量突破，新8-3井氮氣鉆后無阻流量為53×104m3/d，新盛101井壓后穩(wěn)定產(chǎn)量為15.6×104m3/d。目前正開展開發(fā)先導試驗，計劃“十四五”期間完成規(guī)模建產(chǎn)，該區(qū)難動用儲量開發(fā)評價取得良好的效果，極大提振了規(guī)模有效開發(fā)的信心，推動了整個中國石化探區(qū)須家河組的開發(fā)工作。

2.2 通南巴地區(qū)勘探開發(fā)進展

該地區(qū)油氣勘探工作始于20世紀50年代，2006年部署在馬路背構(gòu)造上的馬2井試獲天然氣產(chǎn)量4.038×104m3/d，發(fā)現(xiàn)了馬路背須家河組氣田[22]。自2006年以來，中國石化勘探分公司加大了對該地區(qū)陸相層系的勘探力度，先后部署了多口陸相專層評價井，多口井在須家河組測試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，其中馬101井須二下亞段獲日產(chǎn)60.11×104m3高產(chǎn)工業(yè)氣流，馬103井須二上亞段獲日產(chǎn)13.28×104m3工業(yè)氣流，目前兩口井累計產(chǎn)天然氣超5×108m3。這兩口井生產(chǎn)表現(xiàn)出“高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、不含水、采出程度高”的特點。但在該區(qū)眾多井中只有這兩口井生產(chǎn)效果好，其他井要么產(chǎn)量低、要么遞減快，開發(fā)呈現(xiàn)高產(chǎn)井比例低、不能規(guī)模有效建產(chǎn)，開發(fā)工作一度停滯。

通過多年的攻關，近年來逐步明確了該區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層形成機制，建立了“雙源供烴、立體輸導、斷褶縫控富”的成藏富集模式，認識到馬101井、馬103井之所以能夠高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)是因為部署在了褶皺樞紐裂縫有利發(fā)育區(qū)與優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育有利區(qū)的疊合部位，并攻關形成了斷縫與褶皺縫精細刻畫關鍵技術，為井位部署提供了關鍵依據(jù)。

在這些認識和關鍵技術的指導下，先后部署的多口井均獲得產(chǎn)量突破，部署的馬3井須四段常規(guī)射孔測試獲10.11×104m3/d工業(yè)氣流，馬5井須三段常規(guī)射孔測試獲16.5×104m3/d工業(yè)氣流，須四段常規(guī)射孔測試獲21.17×104m3/d工業(yè)氣流。目前通南巴區(qū)塊正進行新一輪的勘探部署工作，正編制開發(fā)方案，計劃“十四五”期間實現(xiàn)有效建產(chǎn)。

2.3 元壩地區(qū)勘探開發(fā)進展

元壩區(qū)塊位于四川盆地東北部的川北低緩構(gòu)造帶，該區(qū)于20世紀50年代開始開展地面石油地質(zhì)調(diào)查等工作[29]，可分為兩個階段：2006 年以前地質(zhì)普查和圈閉尋找階段，2006 年以后勘探發(fā)現(xiàn)及成果擴大階段。

2006年以前共采集兩批次二維地震，后一批次(2003年)落實了區(qū)域構(gòu)造、地層巖性、巖相變化特征，期間部署了川復69井等陸相淺層井，在大安寨段見到好的油氣顯示。2006—2010年，完成了二維和三維地震資料采集，部署了元壩1井等針對長興組的探井，發(fā)現(xiàn)了元壩氣田，這些井在須家河組見到較好的油氣顯示，部分井測試獲產(chǎn)，2010年提交了須二下亞段氣藏控制儲量。2010年以后，針對須家河組部署了多口陸相專層井，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了須二段、須三段和須四段氣藏，三級地質(zhì)儲量超過7 000×108m3。

元壩須家河組雖然獲得了規(guī)模儲量，但開發(fā)效果不好[34]，主要表現(xiàn)出“初產(chǎn)高、遞減快、累產(chǎn)低”的生產(chǎn)特征，幾十口井中只有兩口井具有較好的生產(chǎn)效果，不能實現(xiàn)規(guī)模有效建產(chǎn)，開發(fā)一直處于停滯。

2018年后重新開展元壩須家河組的開發(fā)評價工作，認識了主要優(yōu)質(zhì)儲層類型及成因機制，明確了鈣屑砂質(zhì)礫巖、中-粗粒鈣屑砂巖、高聲波時差石英砂巖和中-粗粒巖屑砂巖為優(yōu)質(zhì)儲層，但優(yōu)質(zhì)儲層厚度薄、分布散、空間上體積小、裂縫分布非均質(zhì)性強，導致雖然部署井位多，但鉆遇到裂縫發(fā)育且單井優(yōu)質(zhì)儲層累計厚度大的井不多，同時當時工程工藝技術不很成熟，造成低效井比例高。近兩年主要根據(jù)獲得的認識及成果，選擇優(yōu)質(zhì)儲層累計厚度大、裂縫相對發(fā)育的老井，采用頁巖氣大規(guī)模壓裂技術[35-37]，通過壓裂溝通鉆井周邊優(yōu)質(zhì)儲層，開展老井復試，元壩6井壓裂復試獲得較好效果，日產(chǎn)量基本穩(wěn)定在2.5×104m3，陸續(xù)優(yōu)選出多口老井準備壓裂改造。

2.4 資陽探區(qū)勘探開發(fā)進展

資陽-東峰場區(qū)塊位于川中隆起構(gòu)造帶西南端，于20世紀50年代開展石油地質(zhì)勘查，可分為3個階段。①早期普查階段，1967年針對須家河組實施第一口探井，未發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣層；1996年中國石化西南石油局獲資陽-東峰場勘探登記區(qū)塊；1997年針對雷口坡組實施了一口探井，未獲工業(yè)油氣成果。②初期勘探階段，至2010年完成該區(qū)塊二維地震詳查勘探；2010—2013年針對須二段或海相地層實施4口探井，均未獲突破；2014年部署資陽三維地震勘探；2020年5月實施東峰5井，在須五段測試獲2.54×104m3/d無阻流量，從而發(fā)現(xiàn)了須五段氣藏，并申報預測儲量。③勘探-開發(fā)評價階段，2020年緊跟勘探成果，東峰5井同井場部署的評價井東峰501HF水平井獲得高產(chǎn)，無阻流量46.5×104m3/d，該區(qū)突破主要得益于兩方面：一是認識到須五段水下分流河道砂發(fā)育于須五段烴源巖之中，為成藏提供了氣源；二是水平井壓裂技術大幅度提高氣井產(chǎn)量，目前正開展開發(fā)評價。

3 中國石油探區(qū)勘探開發(fā)進展

中國石油探區(qū)須家河組勘探始于20世紀50年代，2004年以前以構(gòu)造圈閉勘探為主，發(fā)現(xiàn)了中壩、八角場、邛西、充西與磨溪等典型構(gòu)造氣藏[4,8,11,31]。2005年以廣安2井須六段日產(chǎn)天然氣4.2×104m3為標志,須家河組勘探進入到大面積巖性氣藏勘探的新階段,相繼在川中發(fā)現(xiàn)了廣安、合川、安岳等千億立方米級大氣田和蓬萊、荷包場、龍女寺、潼南、營山等中型氣田或含氣構(gòu)造，三級儲量約1.5×1012m3，產(chǎn)氣層位主要為須二段、須四段和須六段，氣藏類型主要為背斜-巖性氣藏和斷背斜-巖性氣藏，大多數(shù)氣藏與巖性圈閉有關，具有含水普遍、儲量豐度較低、氣-水關系復雜、分布廣和面積大等特點。

長期以來，針對上三疊統(tǒng)須家河組的天然氣勘探一直把須一段、須三段和須五段作為烴源巖，須二段、須四段和須六段作為目的層段，對須一段、須三段和須五段的關注較少。近期的勘探發(fā)現(xiàn)，在以須二段、須四段和須六段為目的層的勘探過程中，須一段、須三段和須五段氣顯示頻繁，且多井測試獲工業(yè)氣流，部分為高產(chǎn)井[38]，例如：劍門102井須三段測試日產(chǎn)氣約為102×104m3，目前劍閣地區(qū)須三段已經(jīng)提交了天然氣預測儲量，展示出較大的勘探潛力。

盡管中國石油在川中地區(qū)須家河組陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多個探明儲量千億立方米級的大氣田，川中地區(qū)也是須家河組天然氣主產(chǎn)區(qū)，但是由于這些氣藏也難以規(guī)模效益開發(fā)，中國石油探區(qū)須家河組的勘探開發(fā)也一度陷入停滯。由此可見，中國石化和中國石油探區(qū)面臨的問題是一樣的，即如何突破須家河組致密砂巖規(guī)模有效開發(fā)的難題。

2018年以來，隨著對四川盆地陸相致密氣的重新認識，中國石油西南油氣田公司按照“勘探上落實油氣區(qū)帶，控制儲量規(guī)模，開發(fā)集中建產(chǎn)，滾動探明”的思路，重新啟動了須家河組的勘探開發(fā)工作，取得了良好的效果，在多點、多層系獲得了重要突破，展現(xiàn)出良好的勢頭。2018年部署在安岳地區(qū)須家河組底構(gòu)造高石梯鼻突軸部的岳101-X105井和岳101-X106井兩口開發(fā)井經(jīng)酸化后測試獲天然氣日產(chǎn)量81×104m3和80×104m3的高產(chǎn)氣流，再次證明了安岳地區(qū)須家河組致密砂巖氣巨大的開發(fā)潛力。2019年和2020年在中臺山地區(qū)部署的中臺H103井和中臺108-X1井分別須二段測試獲日產(chǎn)量80.16×104m3和126.65×104m3的高產(chǎn)工業(yè)氣流，進一步證明了中臺山構(gòu)造良好的天然氣勘探開發(fā)前景，為川中致密砂巖氣增儲上產(chǎn)、多層系立體開發(fā)奠定堅實基礎。2020年，位于川中地區(qū)秋林鼻狀構(gòu)造北西翼的風險探井三臺1井在須三段測試獲日產(chǎn)天然氣22.82×104m3，這是繼川中-川西地區(qū)致密砂巖氣勘探在沙溪廟組打開新局面后，向深層邁進，在須家河組取得的重要新進展，進一步證實川中-川西須家河組是有利富氣區(qū)帶，勘探潛力巨大。2021年1月7日，五寶淺20井須家河組測獲日產(chǎn)16.16×104m3工業(yè)氣流，進一步驗證了川東地區(qū)三疊系須家河組致密砂巖含氣性，表明川東地區(qū)淺層致密砂巖氣藏具有縱向上多層系、多砂體的勘探潛力及良好的勘探開發(fā)效益。

由上分析可見，基本上是2018年以來，中國石化和中國石油對須家河組致密砂巖氣開展了新一輪的勘探開發(fā)工作，在多地、多層位打出了一批高產(chǎn)井，尤其是中國石化在川西新場構(gòu)造帶、通南巴區(qū)塊開始了開發(fā)先導試驗，推進了開發(fā)進程。這一輪取得的油氣成果主要得益于以下幾點：①對須家河組致密砂巖氣規(guī)模儲量的信心，堅信巨大儲量是存在的，只要認識和技術到位就可以動用；②充分認識到裂縫是高產(chǎn)的主要控制因素，應本著“先肥后瘦”的思路，優(yōu)先動用裂縫區(qū)儲量；③裂縫成因機制研究和精細刻畫技術取得重要進展，基本能刻畫清楚裂縫體輪廓；④氮氣鉆井、大規(guī)模體積壓裂等工程工藝技術和壓裂裝備水平的提高；⑤是地質(zhì)-工程一體化的思路在研究中的應用。上述各種因素共同推動了勘探開發(fā)工作。

4 勘探開發(fā)理論及技術進展

2018年以來，中國石化開展了新一輪的須家河組致密氣砂巖攻關，主要集中成藏富集規(guī)律、氣藏“甜點”類型及標準、裂縫成因及精細刻畫和提高產(chǎn)量工藝技術等方面，取得了重要進展。

4.1 明確了川西坳陷須二段成藏過程及天然氣富集規(guī)律

川西坳陷新場構(gòu)造帶須二段氣藏是典型致密砂巖氣藏，也是目前川西坳陷乃至中國石化探區(qū)須家河組已發(fā)現(xiàn)探明儲量規(guī)模最大的氣藏。因此，本文以新場構(gòu)造帶須二段氣藏為例，論述近期在須家河組致密砂巖氣成藏富集規(guī)律研究方面取得的進展。

4.1.1 厘定了各成藏事件時空序列及成藏過程

重新厘定了重要成藏事件、關鍵時期及其時空配置關系，建立了須二段氣藏主要成藏事件的時空序列(表1)。

表1 川西坳陷中段須二段氣藏成藏事件時間關系

研究認為，須二段沉積之后，隨著埋深增大，壓實和膠結(jié)作用使儲層的原生孔隙迅速減小，但在此期間燕山早期和中期發(fā)生的兩次溶蝕作用起到了增孔作用，形成了大量的溶蝕孔隙，一定程度上減緩了儲層的致密化進程。隨后燕山中期，構(gòu)造圈閉開始發(fā)育，此時儲層屬于低孔、低滲儲層，地層超壓也開始快速增加，此時作為主力氣源的馬鞍塘組-小塘子組烴源巖已進入高-過成熟演化階段[39-40]，開始大規(guī)模生排烴，天然氣充注進入高峰期，形成了大面積的低滲巖性-構(gòu)造氣藏(圖2a)。

早期形成的低滲巖性-構(gòu)造氣藏在進一步深埋過程中，儲層孔隙度進一步降低，并在早白堊世早期完全致密，但是由于儲層碎屑組分、粒度和孔隙類型等不同，致密化程度存在差異，導致儲層物性呈現(xiàn)較強的非均質(zhì)性(圖2b)，在整體致密背景下發(fā)育相對優(yōu)質(zhì)儲層。

燕山晚期—喜馬拉雅期，川西坳陷構(gòu)造活動不斷增強，發(fā)生整體抬升，構(gòu)造形態(tài)整體具有繼承性，但局部地區(qū)的構(gòu)造形態(tài)發(fā)生調(diào)整并形成了大量的晚期斷裂、褶皺和伴生裂縫，對已經(jīng)致密化的氣藏進行調(diào)整和改造(圖2c)，在裂縫發(fā)育部位形成“甜點”，同時氣-水關系也在構(gòu)造起伏、斷層破裂、水平層理縫張開中變得復雜。

圖2 川西坳陷新場構(gòu)造帶須二段氣藏成藏演化過程

4.1.2 明確了天然氣富集規(guī)律

綜合分析成藏關鍵地質(zhì)要素的形成演化和成藏過程，認為川西坳陷須二段氣藏的天然氣富集規(guī)律可以概括為“早期構(gòu)造控帶、差異致密控儲、構(gòu)造調(diào)整控產(chǎn)”。

1)成藏期古構(gòu)造控制了天然氣富集的范圍和規(guī)模

新場構(gòu)造帶須二段氣藏成藏期次和古構(gòu)造形成時間的關系研究結(jié)果表明,構(gòu)造圈閉在天然氣大規(guī)模充注之前已經(jīng)形成，構(gòu)造圈閉的形成發(fā)育與天然氣成藏的時空配置非常有利，成為天然氣成藏聚集的有利地帶，在烴源巖十分發(fā)育的背景下，古構(gòu)造的位置就是現(xiàn)今天然氣富集的位置，古構(gòu)造位置和規(guī)?；緵Q定了現(xiàn)今天然氣富集的區(qū)帶和范圍(圖3，圖4a)。所以在進行勘探研究中，很關鍵的一點就是在印支期、燕山期和喜馬拉雅期剝蝕量恢復的基礎上，通過TSM盆地模擬軟件恢復主成藏期的古構(gòu)造，圈定出有利古構(gòu)造范圍，也是現(xiàn)今天然氣富集的位置，所以總結(jié)為“早期構(gòu)造控帶”。

圖3 川西坳陷中段須二段主成藏期古構(gòu)造與氣田分布關系

2)差異致密作用是相對優(yōu)質(zhì)儲層形成的關鍵因素

氣藏形成后，隨著成巖作用進一步增強，儲層進一步致密直至完全致密化，但是由于儲層剛性與塑性成份含量不同、粒度大小不同和孔隙類型不同，致密化存在較大的差異性(圖4b，圖5)。通過對儲層致密化差異性的研究，認為致密化差異性是造成現(xiàn)今儲層優(yōu)劣的關鍵因素，主要表現(xiàn)在幾個方面：①粒間孔隙與粒內(nèi)溶蝕孔致密化的差異，粒間孔相對于粒內(nèi)孔更容易被壓縮，導致現(xiàn)今儲層粒間孔含量很少，一般占比在1%以下，但粒內(nèi)溶蝕孔分布于長石顆粒內(nèi)，不易被壓縮，導致粒內(nèi)溶孔是現(xiàn)今儲層主要儲集空間，一般占比3%左右；②粒度大小的差異性，粒度越大，抗壓實能力越強，這是造成現(xiàn)今儲層中粗粒砂巖物性偏好的原因，粒度越粗，殘余粒間孔越多，物性越好，孔隙結(jié)構(gòu)越有利；③碎屑組分的差異性，富含石英等剛性顆粒越多，抗壓實能力越強；④綠泥石含量的影響，粒間孔中綠泥石包殼的存在，有利于粒間孔的保存。以上多種因素的疊加，造成現(xiàn)今的儲層在整體致密背景下發(fā)育相對優(yōu)質(zhì)儲層，總結(jié)為“差異致密控儲”。

圖5 川西坳陷中段須家河組不同類型儲層致密化的差異性

3)晚期構(gòu)造調(diào)整形成的斷縫系統(tǒng)使氣水關系復雜，控制裂縫甜點分布

儲層完全致密化后，燕山晚期—喜馬拉雅期的構(gòu)造活動形成了多條晚期的南北向斷裂和伴生褶皺，其伴生的構(gòu)造裂縫連通了儲層中的孤立孔隙，極大提高了致密化后儲層的滲流能力，使得聚集在孤立孔隙中的天然氣發(fā)生流動、調(diào)整和再次聚集，形成了中高產(chǎn)的裂縫型“甜點”。同時地層水沿著南北向的斷裂向上下運移，并在低角度張開層理縫發(fā)育的部位發(fā)生橫向運移，改變了原先氣藏的氣水關系，使其復雜化(圖4c)。致密化作用使氣層致密化的同時也使得水層致密化，現(xiàn)今見到的干層主成藏期是水層，也為現(xiàn)今氣水關系的研究增加了難度。根據(jù)這些地質(zhì)特征，總結(jié)為“構(gòu)造調(diào)整控產(chǎn)”。

圖4 川西坳陷新場構(gòu)造帶須二段氣藏天然氣富集動態(tài)模式

4.2 形成了勘探有利區(qū)帶及圈閉動態(tài)評價技術

基于成藏富集規(guī)律的新認識，形成了基于古今構(gòu)造及形變的有利勘探區(qū)帶和圈閉的動態(tài)評價思路和方法(圖6)。該方法突出以古今構(gòu)造及形變的有利區(qū)評價為基礎，以差異致密控儲的地質(zhì)要素評價和控氣、控水晚期構(gòu)造及其伴生裂縫的評價為重點，開展有利區(qū)帶、圈閉和目標的逐級評價和優(yōu)選(圖6)。具體評價流程：首先通過主成藏期古構(gòu)造有利區(qū)和儲層砂體發(fā)育有利區(qū)的疊合圈定天然氣成藏時的富集有利區(qū)帶；其次在成藏期的富集有利區(qū)內(nèi)，通過現(xiàn)今構(gòu)造的有利區(qū)、古今構(gòu)造形變有利區(qū)和儲層差異致密控儲形成的優(yōu)質(zhì)儲層有利區(qū)疊合評價，圈定出現(xiàn)今的天然氣富集有利區(qū)；最后，在現(xiàn)今天然氣富集區(qū)帶內(nèi)，運用地震多屬性融合的技術評價出晚期斷裂、褶皺及裂縫體發(fā)育有利區(qū)。在上述關鍵地質(zhì)要素評價基礎上，優(yōu)選出古今構(gòu)造有利區(qū)、優(yōu)質(zhì)儲層有利區(qū)、斷褶縫發(fā)育有利區(qū)疊合發(fā)育的部位，即為有利的目標區(qū)。通過這種評價，可以確定出裂縫發(fā)育含氣有利區(qū)和基質(zhì)儲層含氣有利區(qū)。

圖6 川西坳陷中段須家河組天然氣富集區(qū)及有利圈閉評價方法

4.3 建立了致密砂巖氣藏“甜點”模式及其評價標準

4.3.1 提出了儲層分類新方案

關于致密砂巖儲層的分類，前人主要基于儲層孔隙度參數(shù)、參考滲透率，對致密砂巖儲層進行劃分。但是致密砂巖儲層孔隙度較低，好儲層和差儲層之間孔隙度差異小，基于孔隙度劃分儲層，不能很好地表征其差異性。同時由于裂縫的發(fā)育，滲透率之間差異大，且滲透率對氣井產(chǎn)能影響很大。因此本文在深入研究川西坳陷須二段氣藏儲層特征基礎上，建立了重點考慮滲透率、兼顧巖相構(gòu)型的致密砂巖儲層分類方法(圖7)。

在滲透率標準方面，本文結(jié)合研究區(qū)巖心分析、測井解釋數(shù)據(jù)，對不同類型儲層滲透率下限進行了界定：①通過測井手段，評價了斷裂附近構(gòu)造裂縫發(fā)育區(qū)儲層滲透率和孔隙度，將斷裂派生構(gòu)造縫影響的儲層滲透率下限定為10×10-3μm2；②基于巖心數(shù)據(jù)，分析了沉積層理縫影響的儲層滲透率，對沉積成因?qū)永砜p影響的儲層滲透率下限定為0.3×10-3μm2；③結(jié)合氣井產(chǎn)能，對氣層孔隙度和滲透率進行分析，明確了有效基質(zhì)儲層滲透率下限為0.03×10-3μm2。在此基礎上，將儲層劃分出了2類4型(圖7)：一是裂縫-孔隙型，又可細分為構(gòu)造縫+層理縫的網(wǎng)狀縫型和構(gòu)造單縫型；另一種類型為孔隙型，可以細分為層理縫型和基質(zhì)型。

圖7 川西坳陷新場構(gòu)造帶須二段儲層分類評價

4.3.2 建立了氣藏“甜點”模式及標準

氣藏“甜點”是優(yōu)質(zhì)儲層、有效裂縫和有利含氣疊合的地質(zhì)體，并在現(xiàn)有工藝技術條件下或進一步攻關后具有經(jīng)濟勘探開發(fā)價值，三者的有機結(jié)合可以形成不同類型的甜點?；谥旅軆拥男路诸惙桨?，綜合考慮巖石相、物性和裂縫等因素，結(jié)合氣井產(chǎn)能，新場氣田須二段氣藏“甜點”可以劃分2類4型。

1)斷褶裂縫型甜點

斷褶裂縫型“甜點”主要指由斷層、褶皺形成的有效裂縫發(fā)育區(qū)與優(yōu)質(zhì)儲層有利區(qū)、含氣有利區(qū)疊合發(fā)育的地質(zhì)體，這類甜點在現(xiàn)有工藝技術條件下可有效建產(chǎn)，可進一步分為網(wǎng)狀縫型和構(gòu)造單縫型兩個類型。

① 網(wǎng)狀縫型

網(wǎng)狀縫型甜點巖石相主要以發(fā)育層理縫的“千層餅狀”、平行層理等中-粗砂巖相為主，孔隙度大于3%，滲透率大于100×10-3μm2；在平縫較為發(fā)育的基礎上，斷層、褶皺形成的高角度縫疊加形成網(wǎng)狀縫。這類型甜點的氣井表現(xiàn)為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)能力強和累產(chǎn)高的特征，如新2井、新851井和新856井等，目前新2井累產(chǎn)天然氣超過10×108m3。

② 構(gòu)造單縫型

構(gòu)造單縫型甜點巖石相主要以層理縫相對不發(fā)育的塊狀層理、斜層理等中砂巖相為主，孔隙度大于3%，滲透率大于10×10-3μm2；平縫基本不發(fā)育，主要以斷層與褶皺形成的高角度裂縫為主，縱向延伸的高角度裂縫溝通了有利基質(zhì)儲層。這種類型甜點的氣井表現(xiàn)為中高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和累產(chǎn)較高等特征，如聯(lián)150井和新601井等，這類井目前累產(chǎn)天然氣超過1.5×108m3。

2)基質(zhì)儲滲型甜點

基質(zhì)儲滲型甜點是指儲層中斷層、褶皺形成的構(gòu)造裂縫不發(fā)育，以孔隙型儲層為主的甜點類型，這類甜點在目前技術條件還無法有效建產(chǎn)，需要開展提高產(chǎn)量的新工藝攻關，根據(jù)層理縫是否發(fā)育又可以劃分為層理縫型和孔隙型兩個類型。

① 層理縫型

層理縫型甜點指斷褶裂縫型甜點之外的一種甜點類型，巖石相以發(fā)育“千層餅”狀、平行層理中-粗砂巖相為主要特征，構(gòu)造裂縫不發(fā)育，基質(zhì)儲層物性好，孔隙度大于3%，滲透率大于0.3×10-3μm2，儲層孔隙結(jié)構(gòu)好，中值半徑為0.02～0.04 μm，層理縫的發(fā)育增加了儲層滲透性，但以徑向滲流為主。這種類型甜點高角度縫發(fā)育程度較低，平縫密集發(fā)育，目前工藝條件下不能有效建產(chǎn)，需要開展新工藝攻關。

② 孔隙型

孔隙型甜點同樣是不受斷裂控制的一種甜點類型，巖石相以發(fā)育塊狀層理、斜層理中砂巖相為主要特征，基質(zhì)儲層物性好，孔隙度大于3%，滲透率大于0.03×10-3μm2，儲層孔隙結(jié)構(gòu)中等，中值半徑一般小于0.02 μm。這種類型甜點構(gòu)造縫及層理縫不發(fā)育，在現(xiàn)有技術條件下不能有效建產(chǎn)，需要開展新工藝攻關。

對于基質(zhì)儲滲型甜點，前期許多人認為基質(zhì)孔隙中不含天然氣，現(xiàn)有工藝條件下無法壓開，不具備開發(fā)潛力。但是，通過富集規(guī)律研究，在先成藏、后致密的條件下，在含氣范圍內(nèi)基質(zhì)孔隙中應封存大量的天然氣，為證實這一觀點，專門選擇了基質(zhì)儲滲型甜點發(fā)育的高廟2井，開展大規(guī)模加砂壓裂，獲得日產(chǎn)2.5×104m3的穩(wěn)定產(chǎn)量，證實基質(zhì)儲滲型甜點富含天然氣，具有開發(fā)潛力。

4.4 初步形成裂縫體精細刻畫技術

須家河組儲層巖性致密，裂縫可以顯著改善儲層的孔、滲條件，使其成為油氣聚集的有利場所，進而成為具有勘探開發(fā)價值的“甜點”。但是，由于裂縫地質(zhì)尺度和地震資料信息承載尺度之間的巨大差異，地震裂縫預測長期以來一直是勘探開發(fā)實踐工作中的難題[43]。除卻信息尺度的差異，裂縫預測不能得到有效解決的很大一部分原因在于其相應的地質(zhì)模式不清晰，預測目標不明朗。實踐工作中的裂縫預測不能局限于尋找單條裂縫，而應該尋找有效裂縫相對聚集的地質(zhì)單元——裂縫體。

裂縫體是指與斷層、褶皺伴生的裂縫和巖石孔隙結(jié)合所形成的不規(guī)則分布的、具有一定規(guī)模的、滲透性能好的地質(zhì)單元。通過研究，在川西新場須二段、通南巴須家河組裂縫體大致可以分為3種類型：斷縫型、褶縫型和斷褶縫融合型。斷縫體包含3個組構(gòu)單元：斷層滑動面、滑動破碎帶和滑動破碎帶外側(cè)的誘導裂縫帶?；瑒悠扑閹Ш驼T導裂縫帶是中、高角度構(gòu)造裂縫(傾角>30°)較為發(fā)育部位。由滑動破碎帶和誘導裂縫帶組成的中高角度裂縫發(fā)育帶分布在斷層滑動面兩側(cè)約400 m范圍內(nèi)，其中200 m范圍之內(nèi)，特別是逆斷層的上盤是目前高產(chǎn)井的主要分布部位。褶皺與其伴生縫最相關的是距樞紐的位置和褶皺的強度(寬高比)，距樞紐越近，褶皺強度越強，裂縫越發(fā)育。新場須二段氣藏研究后認為距樞紐400 m之內(nèi)、寬高比大于25的部位是裂縫發(fā)育有利部位。

在裂縫體地質(zhì)模式指導下，就可以研究裂縫聚集部位的地震響應特征，進而預測裂縫體的空間分布狀況。由裂縫到裂縫體，研究尺度得以放大，使得利用地震資料精細刻畫裂縫聚集單元更具可操作性。在實際工作中，首先根據(jù)地質(zhì)、測井和地震信息開展綜合研究，建立不同研究區(qū)裂縫體地質(zhì)模式，根據(jù)地質(zhì)模式篩選與裂縫體緊密相關斷層、褶皺的敏感地震屬性，對斷層與褶皺進行描述，在二者描述基礎上，篩選與二者有關的裂縫體的敏感屬性，對裂縫體進行刻畫，最終得到地下斷層、褶皺和相關裂縫系統(tǒng)的完整刻畫結(jié)果，指導勘探開發(fā)實踐。在新場地區(qū)須二段儲層裂縫預測中，應用該方案選擇對斷層較為敏感的最大似然屬性、對褶皺較為敏感的形態(tài)指數(shù)和曲度屬性、對斷縫體較為敏感的構(gòu)造熵屬性充分融合，完整地刻畫了致密砂巖儲層中的規(guī)模有效裂縫體。通過該項技術，可較為準確地確定裂縫體的輪廓外形，為評價裂縫體甜點儲量及井位部署提供可靠的裂縫信息，在新場須二段氣藏，依據(jù)此項技術部署的兩口開發(fā)評價井均獲得高產(chǎn)。

4.5 形成致密儲層測井精細評價技術

通過儲層特征研究，認為優(yōu)質(zhì)儲層的形成與碎屑粒度、長石含量、石英含量和裂縫等均緊密相關，所以要求測井不但要解釋出孔隙度、滲透率和含氣飽和度等參數(shù)，還要解釋儲層粒度及礦物成分等信息。

須家河組致密砂巖儲層巖性類型多、礦物成分復雜、超低孔滲、孔隙結(jié)構(gòu)復雜、氣-水關系復雜和裂縫類型多等特征，造成了利用常規(guī)測井資料評價儲層及識別流體難度大。針對致密儲層地質(zhì)特點，利用薄片、X衍射、物性、巖電等分析測試資料，開展“四性”關系精細研究，建立了儲層多參數(shù)測井評價體系。在碎屑組分方面，首次建立了巖石粒度識別模板及包含石英、巖屑、炭屑、泥質(zhì)及孔隙度的測井評價體積模型；在物性方面，除應用多礦物體積模型獲取孔隙度參數(shù)外，還建立了基質(zhì)與裂縫滲透率評價模型；在飽和度方面，建立并優(yōu)選了變“m”的飽和度評價模型，提高了評價精度；在裂縫評價方面，除利用成像測井獲取裂縫參數(shù)外，還以“巖心刻度成像、成像刻度常規(guī)”的思路，建立了利用常規(guī)測井資料評價裂縫參數(shù)的方法技術，解決了無成像測井資料情況下的裂縫評價問題。同時，在流體識別方面，針對致密氣藏流體信號弱及鉆井液侵入裂縫導致電阻率變低造成流體識別難的問題，開展了流體與不同測井響應關系研究，借鑒非常規(guī)頁巖氣的評價思路，確定了利用中子和聲波曲線疊合技術，將氣層測井響應的微弱信號放大，構(gòu)建了含氣指示曲線，并利用已知井的測試結(jié)果，建立了基于電阻率與含氣指示曲線的流體識別圖版及識別標準，解決了川西須二段裂縫發(fā)育的致密儲層流體識別難題。

4.6 初步形成氮氣鉆井提高產(chǎn)量技術

須家河組砂巖儲層存在水敏和弱酸敏，儲層發(fā)育層理縫和構(gòu)造縫，固相堵塞傷害和基質(zhì)水鎖傷害嚴重，常規(guī)鉆井、完井方法易發(fā)生儲層傷害，儲層保護難度大，后期解堵措施有效性差。具有低傷害、零污染的氮氣鉆井工藝在普光、龍崗、元壩和大邑等地區(qū)須家河組試驗均獲得成功，大邑1井和大邑102井在須家河組低壓地層采用氮氣鉆井，分別獲得無阻流量12×104m3/d和26×104m3/d的天然氣產(chǎn)能，證實鉆井過程中儲層保護技術的重要性。

對于地層壓力較高的川西新場深層須家河組致密砂巖，中國石化西南油氣分公司通過工程技術攻關，解決了氮氣鉆井過程地層出水、井壁掉塊和高壓井控風險等問題，形成氮氣鉆井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、套管材質(zhì)優(yōu)選與強度校核、基于氮氣鉆井巖屑濃度控制的注入?yún)?shù)優(yōu)化、井控裝備及工藝優(yōu)化等一系列技術，為氮氣鉆井的施工設計、方案優(yōu)化和安全實施提供依據(jù)和保障[44]。根據(jù)近幾年的攻關成果和認識，針對裂縫發(fā)育有利區(qū)部署了新8-2井，采用了氮氣鉆井，獲無阻流量53×104m3/d，目前穩(wěn)定日產(chǎn)量6.6×104m3，對比鄰井產(chǎn)量提升5～35倍以上(圖8)，鉆完井工程費用節(jié)約近1 200萬元，經(jīng)濟效益十分顯著。該井的成功應用表明，氮氣鉆井技術對致密砂巖裂縫型甜點能夠有效地保護儲層并獲得高產(chǎn)。

圖8 川西坳陷中段氮氣鉆井與常規(guī)鉆井產(chǎn)氣量對比

4.7 提高產(chǎn)量壓裂改造技術取得新進展

川西須二段氣藏前期儲層改造效果差異大，前期大量的壓裂實施表現(xiàn)出施工破裂壓力高、延伸壓力高、施工排量低、施工砂比低、裂縫縱向延伸難度大、施工加砂難度大等難點，尚未形成主體改造工藝。經(jīng)過近年攻關，初步形成超高壓壓裂工藝技術、精細分層-體積壓裂技術、在線變粘壓裂技術等多種工藝方法。在新場氣田須二段氣藏的開發(fā)評價井位實施工作中取得了較好效果。新盛101井斷縫型甜點采用套管注入、橋塞封隔實現(xiàn)大規(guī)模加砂壓裂(圖9)，壓后穩(wěn)定產(chǎn)量15.6×104m3/d，川高561井層理縫型甜點通過高能氣體配合酸化近井解堵后，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)6×104m3/d，高廟2井孔隙型甜點分3段加砂壓裂后實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)2.5×104m3/d。工程實踐表明，不同甜點類型儲層需要不同的改造技術對策，有針對性的儲層改造技術能夠有效提高單井產(chǎn)量。

圖9 川西坳陷新場氣田新盛101井T3x2-4砂組加砂壓裂泵注曲線

儲層改造技術的進步，主要得益于地質(zhì)-工程一體化的實施[45]。①通過地質(zhì)研究，劃分出了不同的甜點類型，不同甜點的工程地質(zhì)特征、改造難度均不同，為開展針對性的改造方案提供了基礎；②地質(zhì)-工程一體化的設計思路，一口井中可能發(fā)育不同的甜點，需要區(qū)分不同的甜點設計不同的改造方案，一井一策，一段一策；③壓裂裝備水平的提高；④以頁巖氣體積壓裂工藝技術在須家河組壓裂中的作用。這些技術和設備水平的進步和提高都為須家河組致密氣藏的改造提供了有利條件。

5 下步攻關方向

四川盆地須家河組致密砂巖氣經(jīng)過多輪次的勘探開發(fā)，每一輪次的結(jié)果相似，均是發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的地質(zhì)儲量，但是無法規(guī)模有效建產(chǎn)，導致勘探開發(fā)工作停滯。所以，當前須家河組勘探開發(fā)工作中的重點是要解決規(guī)模有效開發(fā)問題。這一輪次的勘探開發(fā)工作能否跳出窠臼，勘探開發(fā)思路、方向和關鍵技術研發(fā)至關重要。

通過近幾年攻關，認為須家河組的勘探開發(fā)應堅持以下幾個方面：①堅定須家河組發(fā)育大規(guī)模儲量及可規(guī)模有效動用的信心；②站在全盆地的角度，進一步深化研究須家河組天然氣差異富集規(guī)律；③按照裂縫型和基質(zhì)儲滲型兩大類，開展精細地質(zhì)評價，進一步攻關裂縫體內(nèi)幕精細刻畫技術、優(yōu)質(zhì)儲層精細預測技術和流體預測技術等；④堅持地質(zhì)-工程一體化，本著“先肥后瘦、先易后難”的原則，優(yōu)先開發(fā)動用裂縫型甜點儲量，同時開展基質(zhì)儲滲型儲量大幅度提高產(chǎn)量的工程工藝技術攻關，實現(xiàn)整體規(guī)模有效開發(fā)須家河組致密砂巖氣難動用儲量。

5.1 勘探開發(fā)理論及技術攻關方向

5.1.1 持續(xù)深化須家河組天然氣差異富集規(guī)律

四川盆地須家河組分布范圍廣，含氣層段多，縱向深度分布范圍大，經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造活動，各成藏地質(zhì)要素的形成演化、成藏模式和富集規(guī)律在時空上必然存在顯著差異。處于不同構(gòu)造區(qū)帶的同一含氣層系、同一構(gòu)造區(qū)帶的不同含氣層系，因構(gòu)造活動強度、物源體系、沉積環(huán)境、巖石組分、烴源分布、源-儲組合和埋藏演化歷史都存在差異，必然導致烴源巖發(fā)育演化、儲層成巖演化、源-儲組合類型、裂縫發(fā)育程度、成藏類型、成藏機制和天然氣富集規(guī)律等方面存在差異。因此后續(xù)應在全盆和時空變化的角度深化須家河組天然成藏模式和富集規(guī)律研究。

富集規(guī)律研究應著重放在以下幾個方面。①儲層致密化的差異性研究。前期研究表明致密化差異性不僅與孔隙類型、顆粒大小、剛性成分有關，也與曾經(jīng)經(jīng)歷的埋藏深度有關。不同地區(qū)儲層的歷史埋藏深度不同，同一地區(qū)縱向上不同層位埋藏深度也不同，致密化程度都會有顯著差異，造成先成藏后致密、邊成藏邊致密和先致密后成藏均可能存在。②氣藏致密化后封閉程度差異性研究。致密化程度不同造成氣藏封存程度不同，即氣藏儲層孔隙內(nèi)流體流動性能不同，后期構(gòu)造、斷裂活動會對不同封存程度的氣藏改造產(chǎn)生顯著的差異，封存程度越好的氣藏越易保存，現(xiàn)今的儲量規(guī)模越大，氣水關系相對簡單，封存程度越差的氣藏越易被破壞，現(xiàn)今表現(xiàn)為氣水關系極為復雜。③烴源巖分布及演化的差異性研究。不同地區(qū)烴源巖的差異性必然對成藏的差異性有顯著影響。④晚期構(gòu)造對氣藏調(diào)整的差異性研究。不同構(gòu)造單元的須家河組氣藏，構(gòu)造斷裂演化具有很大的差異性，必然造成其對氣藏后期的調(diào)整、破壞有顯著的差異?？傊?，須家河組氣藏的富集規(guī)律研究，應從全盆角度，利用歷史的、辯證的思維考慮其在整個時空中的變化及差異性，才有可能全面揭示其富集規(guī)律。

5.1.2 進一步攻關裂縫體內(nèi)幕精細描述技術

近期攻關中，裂縫體輪廓描述技術取得重要進展，但尚不能精細描述裂縫體的內(nèi)幕，即裂縫體內(nèi)裂縫更發(fā)育的位置、裂縫孔隙度和滲透率、優(yōu)質(zhì)儲層分布及氣水分布等，而在氣藏開發(fā)中必須了解這些內(nèi)幕屬性，所以應著重開展裂縫體內(nèi)幕精細描述技術攻關。此方面的研究需要從含裂隙儲層的巖石物理建模、裂縫體三維地震波場模擬、地震屬性分析及巖石物理參數(shù)反演等多方面入手進行技術攻關。

須家河組致密砂巖儲層礦物組分復雜，巖屑等不穩(wěn)定組分含量較高，巖石低孔、低滲且孔隙結(jié)構(gòu)類型復雜，裂縫、微裂縫類型多樣且非均質(zhì)性強，氣水關系復雜，常規(guī)巖石物理建模方法不再適用。為此，需要開展含裂隙致密砂巖儲層巖石物理建模方法研究，以獲取可靠的巖石物理參數(shù)，為地震波場模擬、敏感屬性分析及巖石物理參數(shù)反演提供依據(jù)。

地下裂縫體輪廓多樣，其內(nèi)部裂縫類型及分布非均質(zhì)性很強，不同的裂縫體內(nèi)幕會引起不同的地震波場響應，目前針對裂縫體開展的地震波場模擬工作多局限于二維，這對于研究裂縫可能造成的各向異性特征而言是非常不充分的。后續(xù)研究需要進一步結(jié)合具體研究目標，抽提典型模型，開展三維裂縫體模型構(gòu)建和地震波場模擬，分析裂縫定向排列方式、流體充填情況對裂縫體地震響應的影響，為利用地震屬性(地震結(jié)構(gòu)屬性、地震各向異性)分析及巖石物理參數(shù)反演手段刻畫裂縫體內(nèi)幕提供依據(jù)。

5.1.3 持續(xù)攻關優(yōu)質(zhì)儲層精細刻畫技術

在深層致密圍巖背景下，精細優(yōu)質(zhì)儲層預測始終是一個未完全解決的難題，下步應持續(xù)開展攻關研究。優(yōu)質(zhì)儲層的巖石物理特征和地震響應異常不明顯，如何精細刻畫大套砂巖中的優(yōu)質(zhì)儲層也是后續(xù)勘探開發(fā)實踐中需要解決的問題。微弱的巖石物理及地震響應異常是優(yōu)質(zhì)儲層精細刻畫面臨的主要困難。應對此種情況，需要開展地質(zhì)-地球物理一體化技術攻關，開展基于巖相的優(yōu)質(zhì)儲層反演技術研究。

從先期研究情況來看，盡管須家河組砂巖巨厚，但是存在“厚砂體、薄儲層”的特點，優(yōu)質(zhì)儲層縱向上零散的夾持于厚層砂體中，雖然累計厚度較大，但平均單層厚度小，并且優(yōu)質(zhì)儲層往往與特定的巖石相類型關系密切?；诖苏J識，需要在巖相分析環(huán)節(jié)加強地質(zhì)研究，確定與優(yōu)質(zhì)儲層關系密切的巖相類型，并分析其相應的巖石物理參數(shù)組合特征，在巖石物理參數(shù)反演的基礎上刻畫三維空間中有利巖相的分布狀況。在有利巖相預測結(jié)果基礎上，根據(jù)特定有利巖相孔隙度分布方面的先驗認識，在巖相約束之下，綜合地震信息開展儲層物性預測，減少單純依靠微弱的巖石物理特征和地震響應特征進行預測的不確定性。

5.1.4 持續(xù)攻關流體預測技術

致密儲層精細流體預測也是一個始終未完全解決的技術難題，困擾了地質(zhì)工作者幾十年，下步應持續(xù)開展攻關研究。由于須家河組儲層致密，孔隙度低，流體對巖石彈性參數(shù)的影響程度低，流體檢測困難，傳統(tǒng)的振幅和頻率域?qū)傩詸z測效果差。根據(jù)這種情況，需要構(gòu)建對流體敏感的巖石物理參數(shù)模型，利用高分辨率疊前彈性反演技術，提取高分辨率彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，進行含氣性預測。對流體敏感性高的彈性參數(shù)需要滿足3個要求：①比傳統(tǒng)參數(shù)(如體積模量、剪切模量)識別流體能力強；②流體的識別門檻異常值易于確定；③降低或者消除深度壓實作用對門檻值的干擾。除此之外，開展深度學習含氣性預測也非常必要。在對流體較為敏感的彈性參數(shù)研究基礎上，通過深度學習研究，和其他地震屬性相結(jié)合，以進一步減少預測的多解性，形成多參數(shù)組合的智能化含氣性預測技術。

5.1.5 強化鉆完井及儲層改造提產(chǎn)技術攻關

大幅度提高產(chǎn)量的鉆完井工藝技術是解放須家河組致密難動用儲量的關鍵“鑰匙”之一，始終是攻關的重點。前期大量研究和生產(chǎn)實踐表明，針對性的鉆完井和儲層改造技術能夠有效提高單井的產(chǎn)能。從工程技術適應性來分析，堅持地質(zhì)-工程一體化思路指導的工程技術研究是須家河組氣藏大規(guī)模開發(fā)動用的必由之路。需要持續(xù)攻關的大幅度提高單井產(chǎn)量的工藝技術包括：①氮氣鉆完井技術，特別是井壁穩(wěn)定性評價、鉆井和井筒安全、配套的測試工藝及投產(chǎn)完井技術等攻關；②層理縫發(fā)育儲層需要繼續(xù)攻關低傷害、大排量、高砂比和縱切割的壓裂技術方法；③基質(zhì)孔隙型儲層需要繼續(xù)從優(yōu)化體積壓裂規(guī)模、降低超高壓施工成本和地應力區(qū)優(yōu)選等方面開展攻關；④開展水平井提高產(chǎn)量試驗；⑤開展工程甜點研究，建立地質(zhì)-工程雙甜點標準，同時開展壓裂動態(tài)監(jiān)測方法、壓后評價方法和控縫控水設計研究。

5.1.6 深入開展開發(fā)政策優(yōu)化技術研究

須家河組致密氣藏滲流特征與常規(guī)氣藏差異較大[46]，目前針對這類氣藏的開發(fā)政策優(yōu)化主要面臨3個關鍵問題：①裂縫-基質(zhì)供排氣機理、超致密孔隙性儲層非達西滲流、儲層-裂縫應力敏感及氣-水兩相滲流認識不清；②氣層縱向多層疊置，在多層合采下不同甜點儲層對產(chǎn)能的貢獻認識不清；③不規(guī)則形狀裂縫體內(nèi)單井動用儲量精確計算方法不成熟。上述關鍵問題嚴重制約氣井井控儲量評價及開發(fā)指標預測，造成效益開發(fā)技術政策難以制定。因此，亟需攻關基質(zhì)-裂縫氣-水兩相滲流實驗方法，開展非線性滲流、兩相滲流及多層合采實驗，揭示氣藏滲流機理，在此基礎上開展開發(fā)層系劃分，形成考慮非線性滲流及層間干擾的雙重介質(zhì)數(shù)值模擬方法，為井型井網(wǎng)優(yōu)化、合理產(chǎn)量及采氣速度等開發(fā)技術政策研究提供技術支撐。

須家河組氣藏主要存在斷褶裂縫型及基質(zhì)儲滲型兩類“甜點”，不同“甜點”類型滲流特征及開采規(guī)律差別大，需要探索適應不同甜點類型地質(zhì)特征、效益開發(fā)的井網(wǎng)井型優(yōu)化方法及儲層改造配套工藝。由于氣藏氣水分布復雜，氣井出水對氣井產(chǎn)量及采收率影響大，需要攻關不同類型甜點產(chǎn)水早期預警、整體控水及控-堵-排一體的開發(fā)對策。不同類型甜點開發(fā)層系、井網(wǎng)井型及壓裂參數(shù)組合對開發(fā)指標影響較大，需要研發(fā)多參數(shù)開發(fā)技術政策優(yōu)化技術，以提高氣藏開發(fā)效益、儲量動用程度及采收率，確保氣藏效益開發(fā)。

5.2 下步勘探開發(fā)重點攻關類型及地區(qū)

綜合近期攻關成果，認為中國石化探區(qū)須家河組致密砂巖勘探開發(fā)工作中，一方面要堅定資源信心和可實現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā)的信心；另一方面應優(yōu)先解決有效開發(fā)的問題，建立分類動用、地質(zhì)-工程一體化的攻關研究思路。通過近幾年的攻關，基本形成了裂縫體儲量可以有效動用，基質(zhì)儲滲體儲量具有一定的產(chǎn)能，通過新工藝攻關，能進一步提高產(chǎn)量的統(tǒng)一認識，為推動須家河組致密砂巖難動用儲量的開發(fā)奠定了思路基礎。

5.2.1 優(yōu)先動用裂縫體儲量，重點在川西坳陷、元壩地區(qū)、通南巴和普光地區(qū)開展評價研究

在須家河組致密砂巖氣勘探開發(fā)中，要建立分類動用的思想，即要分裂縫體儲量和基質(zhì)儲滲體儲量兩大類型進行地質(zhì)評價和工藝研究，本著“先肥后瘦、先易后難”的原則，在開發(fā)中應優(yōu)先開展裂縫體甜點儲量的有效建產(chǎn)。前期有人認為這類儲量規(guī)模不大，不具備開發(fā)價值。通過近年研究，認為在中國石化探區(qū)中這類儲量規(guī)模不小，一方面在川西坳陷新場構(gòu)造帶的研究中，通過儲量評價，裂縫體儲量占總儲量規(guī)模約18%，在川西新場-合興場-高廟地區(qū)裂縫體儲量約600×108m3，擴展到豐谷、中江-回龍、大邑、鴨子河及梓潼凹陷等地區(qū)，裂縫體儲量應該更多，估計在1 000×108m3以上。另一方面，通過初步研究，晚期斷裂與多期褶皺在川東北通南巴區(qū)塊、普光區(qū)塊、元壩區(qū)塊東部及閬中區(qū)塊均十分發(fā)育，這些區(qū)塊裂縫體儲量占比會更高。近幾年在通南巴區(qū)塊多口井試獲高產(chǎn)氣流或鉆遇好的氣顯示，也證明了裂縫體儲量的存在，估計上述幾個區(qū)塊裂縫體儲量規(guī)模較大，推測應在1 000×108m3以上。所以，應優(yōu)先開展中國石化探區(qū)內(nèi)裂縫體儲量勘探開發(fā)綜合評價工作，重點針對川西坳陷、川東北通南巴區(qū)塊、普光區(qū)塊、元壩區(qū)塊東部開展裂縫體儲量評價，開展關鍵技術攻關研究，優(yōu)先實現(xiàn)這些區(qū)塊裂縫體甜點的規(guī)模有效建產(chǎn)。目前正在川西新場地區(qū)須二段氣藏開展裂縫體儲量年產(chǎn)量3×108m3的開發(fā)先導試驗，計劃“十四五”期間進行規(guī)模建產(chǎn)，這些開發(fā)的新進展充分展示了須家河組裂縫體甜點儲量巨大的開發(fā)價值。

5.2.2 大力開展基質(zhì)儲滲體提高產(chǎn)量工程工藝技術攻關，重點在川西坳陷和元壩地區(qū)開展研究

在重點進行裂縫體甜點儲量的研究時，也應重視須家河組基質(zhì)儲滲體儲量的攻關研究，大部分儲量賦存于此類儲層中。這種儲量目前主要問題是單井產(chǎn)量低、累產(chǎn)低和提產(chǎn)工程工藝技術不成熟，達不到開發(fā)經(jīng)濟界限，但近兩年借鑒頁巖氣大規(guī)模體積壓裂思路，在新場地區(qū)須二段氣藏高廟2井和元壩地區(qū)須三段氣藏元壩6井兩口老井開展大規(guī)模壓裂，取得了較高產(chǎn)的穩(wěn)定工業(yè)氣流，說明工藝技術進步可以較大規(guī)模的提高基質(zhì)儲滲體儲量的單井產(chǎn)量，下步關鍵要做好優(yōu)質(zhì)儲層評價和提高產(chǎn)量的鉆完井工藝研究。目前，在新場須二段氣藏正準備部署一口水平井，探索水平井大規(guī)模壓裂的提產(chǎn)效果。針對這類儲量，建議主要在川西坳陷須二段、須三段氣藏和元壩地區(qū)須家河組氣藏中開展提高產(chǎn)量工程工藝攻關研究。

5.2.3 地質(zhì)-工程一體化是須家河組致密砂巖氣藏高效勘探開發(fā)的必由之路

須家河組致密砂巖氣藏是典型的非常規(guī)氣藏，其勘探開發(fā)思想、方向及關鍵技術都迥異于常規(guī)氣藏，其勘探開發(fā)行為要遵循其獨特的地質(zhì)特征，在勘探開發(fā)中必須堅持地質(zhì)-工程一體化：①基質(zhì)儲滲體儲量本身無自然產(chǎn)能或較低，必須通過工程工藝大幅度提高其產(chǎn)量，釋放其產(chǎn)能；②裂縫體儲量雖然現(xiàn)有工藝條件下可有效建產(chǎn)，但其極易受到污染，氮氣鉆井等技術未完全成熟，尤其是完井提產(chǎn)技術，同時裂縫體儲量下部一般都含水，在開發(fā)中都必須著重考慮工程因素，如何保護氣層、如何大幅度提高產(chǎn)量、如何避水及如何控制壓裂縫長和縫高等，都必須開展地質(zhì)-工程一體化研究和設計。

總之，通過近幾年的攻關，看到了須家河組規(guī)模有效開發(fā)的廣闊前景，在開發(fā)工作的帶動下，勘探一定會發(fā)現(xiàn)更多的儲量，中國石化探區(qū)須家河組致密砂巖氣必將迎來一個大發(fā)展時期。

6 結(jié)論

1)四川盆地中國石化探區(qū)須家河組致密砂巖氣的勘探取得了豐碩的成果，多地區(qū)、多層段獲得了突破，先后發(fā)現(xiàn)了多個大、中型氣田，累計提交天然氣三級儲量超過1.5×1012m3，展示出巨大的勘探開發(fā)潛力。

2)通過近期川西坳陷須家河組氣藏成藏富集規(guī)律的深化研究，建立了關鍵成藏事件時空序列，明確了天然氣“早期構(gòu)造控帶、差異致密控儲、構(gòu)造調(diào)整控產(chǎn)”的富集規(guī)律，形成了基于古今構(gòu)造及形變的有利勘探區(qū)帶和圈閉動態(tài)評價思路和方法。

3)通過強化開發(fā)地質(zhì)基礎理論研究和生產(chǎn)實踐，建立了斷褶裂縫型和基質(zhì)儲滲型2類4型氣藏“甜點”模式和評價標準，有效指導了新場須二段氣藏的開發(fā)評價，取得了良好效果。

4)通過技術攻關和地質(zhì)-工程一體化實踐，形成了須家河組致密砂巖斷褶裂縫體刻畫技術和儲層測井精細評價技術，針對不同“甜點”類型提高產(chǎn)量的氮氣鉆井和壓裂改造技術取得新進展，為須家河組致密砂巖氣的勘探開發(fā)提供了重要的技術支撐和保障。

5)須家河組致密砂巖氣下一步的勘探開發(fā)工作需要從全盆地角度持續(xù)深化差異富集規(guī)律研究，持續(xù)攻關斷褶裂縫體內(nèi)幕精細刻畫、優(yōu)質(zhì)儲層精細刻畫和流體預測等關鍵技術，在地質(zhì)-工程一體化思路下強化鉆完井及儲層改造提產(chǎn)技術和開發(fā)政策優(yōu)化技術等攻關研究，實現(xiàn)整體規(guī)模有效動用須家河組致密砂巖氣難動用儲量。