劉君龍，胡宗全，劉忠群，金武軍，肖開華，畢有益，李吉通

(1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石化 西南油氣分公司，四川 成都 610081)

近幾年，致密氣藏甜點評價是國內(nèi)外非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的研究熱點[1-7]。明確氣藏甜點模式是深化氣藏地質(zhì)認識和經(jīng)濟有效開發(fā)致密氣藏的關(guān)鍵。

四川盆地是中國典型的富油氣盆地，須家河組是陸相碎屑巖勘探開發(fā)的重要領域[8-10]。截至2019年底，川西坳陷須家河組累計提交三級儲量7 902.32×108m3，其中探明儲量1 773.02×108m3，主要分布在須家河組二段(須二段)，但整體動用率低，不足10%。前期研究認為，須家河組埋深大、儲層致密、非均質(zhì)性強[9-17]，以及地質(zhì)模式尚不夠清晰，有效開發(fā)的難度加大。

致密氣藏甜點主要指致密砂巖中滿足目前商業(yè)產(chǎn)出條件的連續(xù)油氣富集范圍[2-3,18]，根據(jù)不同需求，又可分為地質(zhì)甜點、工程甜點和經(jīng)濟甜點等。近幾年，致密氣藏甜點已經(jīng)在頁巖油氣和致密砂巖油氣等多個領域得到廣泛應用[19-23]。前人在開展研究過程中，側(cè)重于從優(yōu)質(zhì)儲層、有效裂縫和含氣性等因素對氣藏進行綜合評價[21,24-25]，而對以提高單井產(chǎn)能為目的的甜點模式的研究較少；此外，前人對氣藏甜點的評價多為定性描述[26-27]，基于測井定量參數(shù)表征研究較少。

本文以川西坳陷新場須二段為目的層，從氣藏基本特征入手，建立氣藏甜點地質(zhì)模式，開展了不同類型甜點評價，明確了甜點空間分布特征及對產(chǎn)能的貢獻，探討了甜點形成機理。通過對須二段氣藏甜點模式的評價，一方面可以深化致密氣藏地質(zhì)理論認識，另一方面可以為氣藏儲量評價和有效開發(fā)提供依據(jù)，為致密油氣勘探開發(fā)指明方向。

1 研究區(qū)概況

新場構(gòu)造帶位于四川盆地川西坳陷中北部(圖1a)，北以綿陽為界，南至德陽，勘探面積約為3 000 km2。在構(gòu)造上，新場整體為一個EW向長軸背斜，受SN向斷裂控制，發(fā)育多個構(gòu)造高點(圖1b)。須二段沉積期，新場地區(qū)整體發(fā)育一套以辮狀河三角洲前緣為主的沉積體系(圖1a)，砂體縱向疊置、橫向連片[13,28]，自下而上可以劃分為10個砂層組(圖1c)，其中Tx2(2)和Tx2(4)砂組砂體厚度最大，也是研究區(qū)的主要產(chǎn)層。研究區(qū)三維地震資料滿區(qū)覆蓋，鉆遇/鉆揭須二段的井位44口，分析測試資料齊全。

圖1 川西坳陷區(qū)域地質(zhì)概況

2 氣藏甜點地質(zhì)特征

新場須二段氣藏整體為“相控”背景下的構(gòu)造巖性氣藏。前期研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)造位置、優(yōu)質(zhì)儲層和有效裂縫是氣井產(chǎn)能的主要控制因素[9,13,27]。本文重點圍繞氣藏地質(zhì)甜點的有效基質(zhì)儲層、有效裂縫和含氣性等3個關(guān)鍵指標開展研究，分析其基本特征，明確地質(zhì)評價標準。

2.1 有效基質(zhì)儲層

新場須二段儲層整體致密，平均基質(zhì)孔隙度為3.89%，平均基質(zhì)滲透率為0.06×10-3μm2，在整體致密背景下，發(fā)育相對優(yōu)質(zhì)儲層。優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育主要受控于沉積相影響，其次為成巖作用。一般地，發(fā)育在分流河道中和粒度較粗的儲層，沉積物分選較好，原生粒間孔發(fā)育程度高，儲層物性較好，局部井孔隙度可以達到8.00%，如X10井和XC12井的Tx2(4)砂組。

新場須二段有效基質(zhì)儲層可以分為平縫發(fā)育的A型和平縫不發(fā)育的B型(圖2a)，基于巖心分析化驗分析，A型儲層滲透率大于0.3×10-3μm2，B型儲層滲透率小于0.3×10-3μm2。A型儲層主要發(fā)育在須二中亞段，粒度以中-粗粒為主(圖2b—e)，平行層理、泥礫和煤線等沉積構(gòu)造的發(fā)育，增加了儲層滲透性；B型儲層主要發(fā)育在須二上亞段，粒度以中-細粒為主(圖2f—i)，以塊狀為主，幾乎不發(fā)育層理。

圖2 川西坳陷新場須二段儲層物性特征及典型巖心照片

2.2 有效裂縫

新場須二段裂縫可以劃分立縫(傾角≥80°)、高角度縫(傾角60°～80°)、斜縫(傾角30°～60°)、低角度縫(傾角10°～30°)和平縫(傾角≤10°)5種類型，其中以低角度縫和斜縫為主，約占75%。為了明確對產(chǎn)能貢獻最大的有效裂縫類型，本文開展了不同類型裂縫參數(shù)(如長度、密度和開度等)與產(chǎn)能(如無阻流量和累計產(chǎn)氣量等)之間相關(guān)分析，結(jié)果表明：① 產(chǎn)能與裂縫密度和產(chǎn)狀之間相關(guān)性最好，裂縫越發(fā)育，角度越高，氣井初期產(chǎn)能越高，累計產(chǎn)氣量越大(圖3a—c)；② 傾角大于30°的構(gòu)造縫越發(fā)育，裂縫密度越大，氣井初期產(chǎn)能越高。綜上，傾角大于30°的構(gòu)造縫(圖3d—f)是須二段的有效裂縫類型。

圖3 川西坳陷新場須二段有效裂縫類型及典型巖心照片

2.3 含氣性

新場須二段氣藏儲層致密、裂縫系統(tǒng)復雜，導致氣水空間規(guī)律不清。前期研究認為，新場須二段氣藏整體為一個相控背景下的構(gòu)造巖性氣藏(圖4)。在平面上，天然氣的分布主體受構(gòu)造影響。一般構(gòu)造高的位置，含氣性好，如X2井、X851井和X601井等，均位于南北向斷裂所控制的斷壘高點；在構(gòu)造較低的位置，含氣風險較大，如XC7井、CX560井和XC12井等。在縱向上，須二下亞段含水程度最高，須二中亞段為氣水同出，須二上亞段幾乎不含水。此外，氣井在生產(chǎn)過程中，受復雜地質(zhì)特征影響，地層水也會發(fā)生不同方向的水竄。在地層水流動過程中，斷層起到了一定輸導作用，如X301井，在生產(chǎn)過程中，須二下亞段的地層水沿著斷層上侵，再通過須二中亞段發(fā)育的平行層理縫側(cè)向侵入，X851井同理，均發(fā)生一定程度地層水竄。

3 氣藏甜點模式及評價標準

綜合考慮優(yōu)質(zhì)儲層、有效裂縫及含氣性等參數(shù)，結(jié)合產(chǎn)能動態(tài)及工程特征，建立了新場須二段氣藏3種類型甜點模式(圖5)。

1)斷縫型甜點

斷縫型甜點主要指受SN向控產(chǎn)斷裂控制的甜點類型，一般沿著斷裂附近分布。這種類型甜點是在現(xiàn)有技術(shù)條件下，不需要工程改造，可自然建產(chǎn)的一種甜點類型。根據(jù)前期研究，這種類型的甜點可以進一步分為斷縫型甜點A型和斷縫型甜點B型兩種小類。

斷縫型甜點A型(圖5a1)巖石相主要以千層餅、平行層理中-粗砂巖相為主，平均孔隙度大于3.0%，平均滲透率大于100×10-3μm2；在平縫較為發(fā)育的基礎上，高角度疊加形成網(wǎng)狀縫。這種類型的甜點是氣井高產(chǎn)的主要類型，如X2井、X851井和X856井等。

圖5 川西坳陷新場須二段氣藏甜點模式

X2井為典型的斷縫型甜點A型(圖6a)，其構(gòu)造位置為斷壘，構(gòu)造高點，有利巖石相厚度14.9 m(未鉆穿)，平均孔隙度4.8%，平均滲透率0.23×10-3μm2，與微斷裂距離263 m，中砂巖厚度32.3 m，占總砂體62%，平均石英含量69%，52 m內(nèi)14套粒度變化層，有效裂縫(傾角>30°)孔隙度0.2%，滲透率507.9×10-3μm2，氣層厚度12.0 m(未鉆穿)，氣層孔隙度5.1%，含氣飽和度52.9%。

圖6 川西坳陷新場須二段氣藏甜點單井地層綜合柱狀圖

斷縫型甜點B型(圖5a2)巖石相主要以塊狀層理和斜層理中砂巖相為主，平均孔隙度大于3.0%，平均滲透率大于10×10-3μm2；平縫基本不發(fā)育，主要以高角度裂縫為主，縱向延伸的高角度裂縫溝通了有利基質(zhì)儲層，這種類型甜點是中產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)井的主要類型，如L150井和X601井等。

L150井為典型的斷縫型甜點B型(圖6b)，其構(gòu)造位置為斷壘，微幅構(gòu)造高點，有利巖石相厚度15.2 m，平均孔隙度3.9%，平均滲透率0.06×10-3μm2，與微斷裂距離190 m，中砂巖厚度10.6 m，占總砂體40%，平均石英含量65%，30 m內(nèi)8套粒度變化層，有效縫(傾角>30°)13條，占52%，氣層厚度24.5 m，氣層孔隙度4.2%，含氣飽和度59.5%。

2)層理縫型甜點

層理縫型甜點以發(fā)育千層餅和平行層理中-粗砂巖為主要特征，基質(zhì)儲層物性好，平縫密集發(fā)育，極大增加了儲層滲透性(圖5b)。這種類型甜點由于高角度縫不發(fā)育，還不能自然建產(chǎn)，需要開展一定新工藝改造后(高能氣體壓裂)才可獲產(chǎn)，如X10-2井和CG561井等。層理縫型甜點巖石相主要以千層餅、平行層理中-粗砂巖相為主，平均孔隙度大于3.0%，平均滲透率大于0.3×10-3μm2；平縫發(fā)育程度高，而高角度縫發(fā)育程度較低；儲層孔隙結(jié)構(gòu)好，中值半徑為0.02～0.04 μm。

3)孔隙型甜點

孔隙型甜點以發(fā)育塊狀層理和斜層理中砂巖為主要特征，基質(zhì)儲層物性好，構(gòu)造縫及層理縫均不發(fā)育(圖5c)。這種類型甜點在現(xiàn)有技術(shù)條件下不能自然建產(chǎn)，需要開展一定新工藝改造后(適度規(guī)模加砂壓裂)，才能建產(chǎn)，如GM2井等?？紫缎吞瘘c巖石相主要以塊狀層理和斜層理中砂巖相為主，其內(nèi)部根據(jù)孔隙度3%，4%和5%又可以進一步劃分3種類型，平均滲透率大于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。

綜合上述，建立了新場須二段氣藏甜點綜合評價表(表1)。

表1 川西坳陷新場須二段氣藏甜點綜合評價

4 氣藏甜點識別及分布

在氣藏甜點評價標準基礎上，基于“砂中找儲、儲中找甜”的思路，本文建立了不同甜點類型的測井識別標準及方法(圖7)，明確了甜點空間分布特征。

4.1 氣藏甜點識別

通過對不同類型甜點測井電性特征分析發(fā)現(xiàn)，氣藏甜點整體物性好，具有中低伽馬、中高聲波的特征。基于此認識，本文建立了“篩泥、去干、選甜、避水”的甜點識別方法。

1)篩泥——選砂體

在地層砂泥巖組合中，將砂體(細砂及以上)優(yōu)選出來(圖7a)。研究發(fā)現(xiàn)，伽馬對本區(qū)巖性反映比較敏感，利用伽馬測井值和聲波時差的交會，選取伽馬測井值小于100 API，去掉細粒沉積部分，優(yōu)選出砂巖。

2)去干——選儲層

將砂巖中物性好的儲層篩選出來(圖7b)。通過聲波時差和電阻率交會發(fā)現(xiàn)，非儲層主要位于聲波時差小于187 μs/m的區(qū)域，基于此，優(yōu)選出物性較好的優(yōu)質(zhì)儲層。

3)選甜——找裂縫

裂縫是新場須二段高產(chǎn)氣井主要控制因素，明確裂縫發(fā)育是甜點評價的關(guān)鍵。甜點是儲層、裂縫和含氣性的綜合表征。因此，為了更好從儲層中優(yōu)選出較為有利的裂縫型甜點，本文構(gòu)建了裂縫指示因子(公式1)和含氣指示因子(公式2)。

FF=100AC·RD2/(GR2·RT2)

(1)

FGAS=(AC-ACbase)-5(CNL-CNLbase)

(2)

式中：FF為裂縫指示因子，無量綱；AC為聲波時差，μs/m；RD為深側(cè)向電阻率，Ω·m；GR為伽馬測井值，API；RT為淺側(cè)向電阻率，Ω·m；FGAS為含氣指示因子，無量綱；ACbase為聲波時差基線值，μs/m；CNL為中子測井值，%；CNLbase為中子測井基線值，%。

通過多參數(shù)擬合，本文明確了新場須二段裂縫關(guān)鍵敏感測井參數(shù)(圖7 c)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AC，GR和RD/RT等參數(shù)對裂縫發(fā)育比較敏感，構(gòu)建了裂縫指示因子FF。在含氣性方面，本文基于AC和CNL兩條測井曲線，做了歸一化后，擬合了含氣指示因子參數(shù)，可以有效評價氣藏流體類型。

通過對FF和FGAS參數(shù)的交會，當FF大于0.05時，可以在優(yōu)質(zhì)儲層中優(yōu)選出裂縫發(fā)育的的斷縫型甜點，但是未能將水層分開。

4)避水——選甜點

為了去除含水較多的水層，本文把電阻率參數(shù)引入圖版，構(gòu)建了流體指示因子(公式3)。

FSS=[(AC-ACbase)-5(CNL-CNLbase)]RD2

(3)

式中：FSS為流體指示因子，無量綱。

在研究區(qū)須二段，水層的發(fā)育會表現(xiàn)為明顯的低RD特征。在含氣指示因子基礎上，增加了RD參數(shù)，構(gòu)建了流體指示因子，可以有效區(qū)分氣水層。

根據(jù)FSS與FF參數(shù)的交會圖版(圖7d)，可以利用FSS小于18去除水層，通過L1線，將斷縫型甜點和裂縫型水層等進一步區(qū)分開，進而對不同類型甜點進行測井識別。

圖7 川西坳陷新場須二段不同類型氣藏甜點測井識別圖版

4.2 氣藏甜點分布

基于甜點測井評價結(jié)果，本項目開展了新場須二段重點砂層組甜點平面分布特征研究，明確了甜點分布范圍，以Tx2(2)和Tx2(4)砂組為例。

對斷縫型甜點進行了評價(圖8)，結(jié)果表明：① Tx2(2)砂組沉積期，主要發(fā)育3個斷縫型甜點厚度高值區(qū)，分別為L150-XC7井區(qū)、X601井區(qū)和CH100井區(qū)，其次為X2井區(qū)、X501井區(qū)和CX565井區(qū)；Tx2(4)砂組沉積期，主要發(fā)育3個斷縫型甜點厚度高值區(qū)，分別為X2井區(qū)、X202井區(qū)和X501井區(qū)，其次為X10井區(qū)和XC12井區(qū)；② 斷縫型甜點整體分布主要受構(gòu)造裂縫作用影響，其次為沉積作用，主要分布在在南北向主干斷裂附近，呈條帶狀展布，部分地區(qū)甜點在非斷裂區(qū)呈NE和NW向展布；③ 甜點評價的高值區(qū)也與該砂組有效井產(chǎn)能吻合，如L150井，初期無阻流量10.060×104m3/d、累計產(chǎn)氣量25 096×104m3，X601井初期無阻流量34.150×104m3/d、累計產(chǎn)氣量15 668×104m3，X2井初期無阻流量131.562×104m3/d、累計產(chǎn)氣量96 710×104m3，產(chǎn)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計截至2021年3月。對層理縫及孔隙型甜點進行了評價，結(jié)果表明：① 層理縫及孔隙型甜點展布整體受控于沉積相及砂體展布；② 在Tx2(2)砂組，新場東部甜點范圍整體大于新場主體區(qū)，在Tx2(4)砂組，新場主體區(qū)甜點范圍較大、其次為新場東部。

圖8 川西坳陷新場須二段重點砂組氣藏甜點等厚圖

5 甜點形成機理探討

新場須二段氣藏整體是一個“相控”背景下的構(gòu)造-巖性氣藏，高角度縫控制氣井高產(chǎn)，基質(zhì)儲層品質(zhì)是氣井穩(wěn)產(chǎn)的主要因素[9,27]。在這種背景下，氣藏甜點主要受控于優(yōu)質(zhì)儲層、有效裂縫和含氣性等3個關(guān)鍵地質(zhì)要素，他們決定了氣藏甜點空間分布規(guī)律。

1)晚期形成的斷裂及構(gòu)造位置控制斷縫型甜點分布。

新場須二段斷裂以SN和EW向為主，前期研究證實，SN向斷裂為晚期(燕山期)形成的斷裂，是研究區(qū)主要的控產(chǎn)斷裂[29-30]。SN向斷裂附近是構(gòu)造縫發(fā)育區(qū)，斷裂的上盤比下盤高角度縫發(fā)育程度高，此外，在斷裂的上盤，越靠近斷裂，高角度縫發(fā)育程度越高。斷縫型甜點主要位于構(gòu)造高部位含氣有利區(qū)內(nèi)，一般受控于SN向晚期斷裂及派生的高角度縫?？v向的高角度縫可以有效溝通儲層內(nèi)相對孤立的孔隙，提高氣藏泄流體積，是斷縫型甜點儲量有效動用的關(guān)鍵。有效裂縫控制了氣井的初期產(chǎn)能，同時氣井的穩(wěn)產(chǎn)能力也會受有效裂縫的發(fā)育程度影響。新場須二段氣藏最有利的甜點類型是受縫控和相控綜合影響的，如X2井，氣井的累計產(chǎn)氣量受有效裂縫和相對優(yōu)質(zhì)儲層的共同控制。

2)構(gòu)造位置及優(yōu)質(zhì)基質(zhì)儲層品質(zhì)決定層理縫及孔隙型甜點展布。

除了受斷縫體控制內(nèi)部區(qū)域的斷縫型甜點，位于斷縫體之間、構(gòu)造位置較高和基質(zhì)儲層品質(zhì)較好的甜點類型主要為層理縫及孔隙型氣藏甜點。基質(zhì)儲層品質(zhì)主要包括儲層粒度和巖石成分等多種因素，研究發(fā)現(xiàn)，粒度越粗、石英和長石含量越高，儲層殘余粒間孔越大，且發(fā)生溶蝕作用的概率也越大，因此儲層物性越好。此外，層理縫的發(fā)育，也會對儲層物性有一定影響，平縫較發(fā)育的A型儲層物性、連通性整體優(yōu)于平縫不發(fā)育的B類儲層。新場須二段氣藏70%的儲量主要分布在Ⅲ類甜點，需要新工藝突破后可動用。

綜上，本文建立了新場須二段氣藏甜點地質(zhì)模式(圖9)。斷縫體內(nèi)部主要控制了斷縫型甜點分布，斷縫體之間區(qū)域是層理縫及孔隙型甜點的有利發(fā)育區(qū)。

圖9 川西坳陷新場須二段氣藏甜點地質(zhì)模式

6 結(jié)論

1)氣藏甜點主要受控于優(yōu)質(zhì)儲層、有效裂縫和含氣性3個關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)，在構(gòu)造較高的含氣區(qū)內(nèi)，優(yōu)質(zhì)儲層、有效裂縫較發(fā)育的疊合區(qū)是氣藏甜點有利區(qū)。

2)新場須二段氣藏可以劃分3種類型，其中斷縫型甜點高角度裂縫發(fā)育，層理縫及孔隙型甜點高角度裂縫不發(fā)育，斷縫型甜點是現(xiàn)在工藝下可以有效動用的甜點類型，層理縫及孔隙型甜點為基質(zhì)型，是需要新工藝突破后可以動用的甜點類型。

3)構(gòu)造位置較高的有利含氣區(qū)是新場須二段氣藏甜點發(fā)育的基礎，其中受晚期斷裂影響的斷縫有利區(qū)內(nèi)決定了斷縫型甜點分布，在斷縫體之間，優(yōu)質(zhì)儲層品質(zhì)控制了層理縫及孔隙型甜點展布。

致謝：感謝中國石化西南油氣分公司為本論文提供數(shù)據(jù)支持，感謝中國石化石油勘探開發(fā)研究院四川中心須家河組團隊為本論文提供技術(shù)思路和指導，感謝審稿專家對本論文提出的寶貴修改意見。