川中古隆起龍王廟組特大型氣田戰(zhàn)略發(fā)現(xiàn)與理論技術(shù)創(chuàng)新

杜金虎，鄒才能，徐春春，何海清，沈平，楊躍明，李亞林，魏國(guó)齊，汪澤成，楊雨

（1.中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)分公司；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院；3.中國(guó)石油西南油氣田公司；4.中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司；5.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院）

0 引言

四川盆地川中古隆起是加里東運(yùn)動(dòng)定型的大型古隆起[1]，以志留系剝蝕區(qū)計(jì)算古隆起面積超過(guò) 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(dòng)始于20世紀(jì)50—60年代，并于1964年在威遠(yuǎn)構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了中國(guó)最古老的震旦系氣田，其后40余年雖堅(jiān)持勘探，但始終未獲重大發(fā)現(xiàn)。2006年以來(lái)，中國(guó)石油天然氣股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中國(guó)石油”）加強(qiáng)了對(duì)川中古隆起東部磨溪—高石梯地區(qū)的研究與風(fēng)險(xiǎn)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(wàn)立方米高產(chǎn)氣流，取得了重大勘探突破。此后，中國(guó)石油按照“整體研究、整體部署、整體勘探”的原則，加大了對(duì)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(chǔ)量規(guī)模超萬(wàn)億立方米。

川中古隆起油氣成藏條件研究始于20世紀(jì)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(kāi)了多輪攻關(guān)研究，重點(diǎn)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(chǔ)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(guān)地質(zhì)認(rèn)識(shí)。近年來(lái)針對(duì)震旦系—寒武系基礎(chǔ)地質(zhì)研究開(kāi)展了大量工作，如地層劃分對(duì)比[8]，寒武系頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)[9]，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層大型化發(fā)育條件研究[10]等，所得認(rèn)識(shí)對(duì)堅(jiān)持古隆起勘探起到了重要作用。2011年開(kāi)始的新一輪整體評(píng)價(jià)研究，重點(diǎn)圍繞震旦系—寒武系、震旦紀(jì)—寒武紀(jì)古構(gòu)造及巖相古地理、優(yōu)質(zhì)烴源巖分布、規(guī)模儲(chǔ)集層形成機(jī)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(cè)等方面開(kāi)展深入研究，并提出了有利勘探區(qū)帶及鉆探目標(biāo)。同時(shí)，針對(duì)深層碳酸鹽巖的儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)、流體識(shí)別及快速鉆進(jìn)、儲(chǔ)集層改造等制約勘探效率的工程技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，形成了先進(jìn)、實(shí)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(lè)山—龍女寺古隆起”，后者只強(qiáng)調(diào)加里東運(yùn)動(dòng)后定型的古隆起。筆者認(rèn)為，川中古隆起早在震旦紀(jì)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(guó)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(shí)例。本文按照“油氣勘探成功實(shí)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(rèn)識(shí)新進(jìn)展及工程技術(shù)創(chuàng)新。

1 特大型氣田的戰(zhàn)略發(fā)現(xiàn)

1.1 發(fā)現(xiàn)歷程

1.1.1 艱難探索階段（1964—2005年）

自1964年威遠(yuǎn)氣田發(fā)現(xiàn)至2005年底，川中古隆起（見(jiàn)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(jìn)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(yáng)含氣構(gòu)造，但由于受地質(zhì)認(rèn)識(shí)、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(jì)前古地質(zhì)圖

前期持續(xù)鉆探和地質(zhì)研究認(rèn)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(jiàn)到白云巖孔洞型儲(chǔ)集層，非均質(zhì)性較強(qiáng)；從威遠(yuǎn)氣田到龍女寺構(gòu)造，海拔落差超過(guò)2 000 m、橫跨近200 km的廣大區(qū)域內(nèi)，均不同程度見(jiàn)到氣層，資陽(yáng)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(shí)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(fēng)險(xiǎn)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(guó)石油重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)勘探領(lǐng)域，公司組織多家單位進(jìn)行系統(tǒng)研究并開(kāi)展地震老資料處理解釋攻關(guān)，開(kāi)展了多輪次風(fēng)險(xiǎn)勘探目標(biāo)評(píng)價(jià)。2007年開(kāi)始先后部署實(shí)施了風(fēng)險(xiǎn)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(zhǎng)興組獲氣提前完鉆；寶龍 1井以長(zhǎng)興組臺(tái)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(chǔ)集層欠發(fā)育，洗象池組獲低產(chǎn)氣流；漢深 1井燈影組儲(chǔ)集層發(fā)育，由于保存條件差，測(cè)試產(chǎn)水。新一輪風(fēng)險(xiǎn)勘探再次證實(shí)震旦系燈影組、寒武系普遍含氣，但儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)，尋找有利儲(chǔ)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(guó)石油開(kāi)展了新一輪震旦系—寒武系地層統(tǒng)層對(duì)比、構(gòu)造演化分析、沉積儲(chǔ)集層解剖、老井復(fù)查等基礎(chǔ)研究工作，進(jìn)一步落實(shí)構(gòu)造圈閉，鎖定了高石梯、磨溪、螺觀(guān)山 3個(gè)勘探有利目標(biāo)。特別針對(duì)高石梯—磨溪構(gòu)造主要目的儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)的瓶頸，組織多家單位進(jìn)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(jì)測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度1 100 km）的平行處理解釋攻關(guān)。通過(guò)這一輪系統(tǒng)研究和攻關(guān)，總體認(rèn)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(lèi)檢測(cè)含氣性好，地震預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層發(fā)育（見(jiàn)圖2）。

圖2 高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)圖

2009年12月，中國(guó)石油組織開(kāi)展了高石1井、磨溪8井、螺觀(guān)1井風(fēng)險(xiǎn)探井的論證，并決定先實(shí)施螺觀(guān)1井、高石1井鉆探，磨溪8井則視高石1井鉆探情況擇機(jī)進(jìn)行。螺觀(guān) 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(chǔ)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(cè)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(jì)井深5 370 m，于2010年8月20日開(kāi)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(cè)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(gè)世紀(jì)持續(xù)探索、47 a來(lái)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(píng)價(jià)階段（2011年至今）

高石 1井獲得重大發(fā)現(xiàn)后，中國(guó)石油基于對(duì)川中地區(qū)古隆起成藏條件的宏觀(guān)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(shí)施，擇優(yōu)探明”的工作部署原則。

其次，針對(duì)地質(zhì)認(rèn)識(shí)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(zhuān)項(xiàng)《四川盆地樂(lè)山—龍女寺古隆起震旦系含油氣評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)與井位優(yōu)選等關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題，指導(dǎo)勘探部署；工程技術(shù)上，開(kāi)展地震儲(chǔ)集層與流體預(yù)測(cè)、復(fù)雜巖性測(cè)井解釋、安全快速鉆完井、儲(chǔ)集層改造等4個(gè)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(shí)把握鉆探及研究成果，加強(qiáng)過(guò)程科學(xué)決策，制定部署方案，確保勘探成效。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(guān)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(guān)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(chǔ)集層厚度大、分布穩(wěn)定”的認(rèn)識(shí)，為加快磨溪龍王廟組探明步伐，部署龍王廟組專(zhuān)層探井5口。④2013年4月，基于龍王廟組及燈影組氣藏類(lèi)型及富集規(guī)律的基本認(rèn)識(shí)（即，寒武系龍王廟組氣藏具“古隆起控相、控儲(chǔ)、控藏”特征，氣藏類(lèi)型為構(gòu)造-巖性型；震旦系燈影組燈四段“丘灘相和風(fēng)化巖溶作用共同控儲(chǔ)、控藏、控富集高產(chǎn)”，氣藏類(lèi)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(biāo)，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(guò) 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(dòng)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(shí)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(chǔ)量近5 000×108m3。

1.2 磨溪地區(qū)龍王廟組特大型氣藏勘探成果

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(gè)富集區(qū)塊，預(yù)計(jì)地質(zhì)儲(chǔ)量規(guī)模將超過(guò)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(jiàn)圖 3），獲探明地質(zhì)儲(chǔ)量4 403.83×108m3，可采儲(chǔ)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(lèi)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(hào)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(jiàn)圖 3）。龍王廟組頂界構(gòu)造圖圈定最低圈閉線(xiàn)為?4 360 m，目前探井證實(shí)磨溪構(gòu)造在?4 459 m以上總體含氣，比最低構(gòu)造圈閉線(xiàn)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(shí)為單個(gè)巖性氣藏底部的局部滯留水（見(jiàn)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?dú)馓稞埻鯊R組氣藏剖面圖

②發(fā)育層狀孔隙型白云巖儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集條件良好，產(chǎn)量高。磨溪龍王廟組儲(chǔ)集層主要發(fā)育在龍王廟組中上部，縱向發(fā)育3～5層儲(chǔ)集層，平面上疊置連片，分布穩(wěn)定。儲(chǔ)集層厚度多為12.0～64.5 m，平均40.1 m。儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)顯示，龍王廟組儲(chǔ)集層以Ⅰ+Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)集層為主，Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)集層平均厚度6.1 m；Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)集層平均厚度19.7 m。儲(chǔ)集層巖石類(lèi)型為砂屑白云巖、殘余砂屑白云巖和細(xì)—中晶白云巖；儲(chǔ)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(cè)試獲16口工業(yè)氣井，其中11口井為日產(chǎn)百萬(wàn)立方米的高產(chǎn)氣井（見(jiàn)圖5）。通過(guò)對(duì)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(kāi)發(fā)前景。

圖5 高石梯—磨溪構(gòu)造龍王廟組測(cè)試成果圖

③天然氣組分具高含CH4、中含H2S的特點(diǎn)。天然氣相對(duì)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(shí)測(cè)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(dá)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(diǎn)：“兩大”即儲(chǔ)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。

2 特大型氣田形成的主控因素

2.1 大型古隆起背景

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(yuǎn)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(dòng)控制，裂陷槽繼承性發(fā)育（見(jiàn)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(mén)山區(qū)，對(duì)滄浪鋪組、龍王廟組地層分布有明顯的控制作用。④志留紀(jì)末的加里東運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致古隆起定型，志留系剝蝕殆盡的面積超過(guò)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(yuǎn)構(gòu)造快速隆升影響，古隆起西段發(fā)生強(qiáng)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(duì)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(qiáng)盛期，形成下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖沉積中心（見(jiàn)圖7）。高石17井揭示筇竹寺組烴源巖厚度達(dá)160 m，麥地坪組烴源巖厚度可達(dá)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(cè)分布面積8 700 km2。③龍王廟組顆粒灘白云巖經(jīng)歷準(zhǔn)同生巖溶及加里東運(yùn)動(dòng)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(chǔ)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(shí)機(jī)，有利于天然氣的晚期成藏與保存。相對(duì)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(jì)，主要生氣期為侏羅紀(jì)。⑤晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)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

2.2 大型網(wǎng)狀供烴系統(tǒng)

磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組氣藏的天然氣主要來(lái)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(diǎn)，但厚度高值區(qū)在裂陷槽區(qū)（見(jiàn)圖8）。烴源巖生氣強(qiáng)度多為（20～160）×108m3/km2，裂陷槽區(qū)的生氣強(qiáng)度高達(dá)（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(yùn)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(yùn)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(yùn)移并聚集成藏。這一運(yùn)聚成藏特點(diǎn)已被磨溪—高石梯、威遠(yuǎn)等地區(qū)發(fā)育古油藏所證實(shí)。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(yùn)移的有效通道（見(jiàn)圖9）。由此可見(jiàn)，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(yùn)移，而且使得油氣沿?cái)鄬影l(fā)生縱向運(yùn)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(dá) 1.16×1012m3，燈影組資源量達(dá)（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(qiáng)度等值線(xiàn)圖（b）

圖9 川中古隆起震旦系—寒武系氣藏成藏模式圖

2.3 規(guī)模化的顆粒灘

碳酸鹽臺(tái)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(duì)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(jiàn)圖10），圍繞古隆起沉積的顆粒灘面積達(dá)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(wú)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(chǔ)集層差異。磨溪地區(qū)儲(chǔ)集層厚40～60 m，單層厚度一般大于10 m；高石梯地區(qū)儲(chǔ)集層厚10～30 m，單層厚度多小于10 m。

龍王廟組儲(chǔ)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(chǔ)集層屬于“顆粒灘相+巖溶”成因儲(chǔ)集層，顆粒灘在準(zhǔn)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(chǔ)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(kuò)溶縫等，從磨溪區(qū)塊的巖心微裂縫統(tǒng)計(jì)看，微裂縫發(fā)育頻率達(dá) 40%，有效改善了儲(chǔ)集層的滲透能力?？碧阶C實(shí)，磨溪區(qū)塊龍王廟組單個(gè)氣藏最大面積可達(dá)800 km2，與大面積“視均質(zhì)體”儲(chǔ)集層有關(guān)。據(jù)地震預(yù)測(cè)，龍王廟組顆粒灘儲(chǔ)集體分布面積可達(dá)6 300 km2。安岳氣田磨溪區(qū)塊儲(chǔ)量申報(bào)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

2.4 區(qū)域性的儲(chǔ)蓋組合

如前所述，龍王廟組為一套區(qū)域性?xún)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，氣源來(lái)自下伏的下寒武統(tǒng)，上覆高臺(tái)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(qiáng)。磨溪—高石梯地區(qū)處于加里東古隆起的東段，高臺(tái)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(zhǎng)構(gòu)造演化過(guò)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(dòng)不強(qiáng)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(shuō)明其具良好的保存條件。

從成藏演化看（見(jiàn)圖11），加里東晚期（見(jiàn)圖11b）、印支期（見(jiàn)圖11c）和燕山期（見(jiàn)圖11d）為3個(gè)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(lèi)型多樣的氣藏群，如資陽(yáng)地區(qū)為地層-巖性型氣藏，威遠(yuǎn)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。總之，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?，F(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(guò)程看，廣覆式分布的烴源巖、大面積優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)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(chǔ)集層、烴源巖、構(gòu)造、保存條件等要素，認(rèn)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(chǔ)集層和龍王廟組顆粒灘儲(chǔ)集層發(fā)育，雖然喜馬拉雅期構(gòu)造變形較強(qiáng)烈，但由于寒武系膏巖層系發(fā)育，對(duì)震旦系—寒武系改造作用不強(qiáng)，有利于圈閉定型和油氣保存，因而油氣勘探潛力較大。

3 寒武系龍王廟組特大型氣田勘探關(guān)鍵技術(shù)

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(duì)超深、高溫、高壓等復(fù)雜地層條件，積極開(kāi)展超深高溫高壓氣藏測(cè)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(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，為高效快速推動(dòng)龍王廟組勘探進(jìn)程提供了重要保障。

3.1 地震勘探技術(shù)

針對(duì)地層埋藏深、地震反射波能量弱的特點(diǎn)，開(kāi)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(xì)解釋、縫洞型儲(chǔ)集層刻畫(huà)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(shí)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(shì)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(xì)處理解釋技術(shù)。通過(guò)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(shí)間偏移處理和精細(xì)構(gòu)造解釋?zhuān)卣饦?gòu)造成圖精度高，經(jīng) 35口井地震預(yù)測(cè)和驗(yàn)證，誤差絕對(duì)值在 0.01%～0.95%。③深層碳酸鹽巖高分辨率地震儲(chǔ)集層定量預(yù)測(cè)技術(shù)。通過(guò)二維模型正演結(jié)合井震精細(xì)標(biāo)定，建立深層白云巖儲(chǔ)集層的地震響應(yīng)模式。利用巖石物理實(shí)驗(yàn)明確儲(chǔ)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(chǔ)集層厚度、孔隙度及含氣性方面開(kāi)展儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)，儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)總體符合率達(dá)85%。

3.2 測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)

創(chuàng)新發(fā)展了碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)集層精細(xì)解釋技術(shù)，儲(chǔ)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(cè)井資料采集方面，針對(duì)儲(chǔ)集層特點(diǎn)采用不同測(cè)井新技術(shù)，優(yōu)化測(cè)井項(xiàng)目，針對(duì)龍王廟組孔隙型儲(chǔ)集層，采用核磁共振測(cè)井及MDT（模塊式地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器）測(cè)井；針對(duì)裂縫-溶洞型儲(chǔ)集層，采用聲波掃描測(cè)井及成像測(cè)井；針對(duì)復(fù)雜巖性的識(shí)別，采用 ECS（元素俘獲譜）測(cè)井、ADT（介電掃描）測(cè)井等新技術(shù)試驗(yàn)。形成了測(cè)井評(píng)價(jià)新技術(shù)系列，包括巖性巖相識(shí)別技術(shù)、非均質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層參數(shù)標(biāo)定及評(píng)價(jià)技術(shù)、裂縫/溶洞識(shí)別及評(píng)價(jià)技術(shù)、復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)及產(chǎn)能預(yù)測(cè)技術(shù)等。通過(guò)測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)創(chuàng)新，有效地提高了測(cè)井解釋符合率，2013年新鉆井龍王廟組測(cè)井解釋符合率為100%，測(cè)井解釋結(jié)果及產(chǎn)能預(yù)測(cè)成果指導(dǎo)了試油選層。

3.3 鉆井技術(shù)

針對(duì)超深層、多壓力系統(tǒng)、高含硫、高地溫等特點(diǎn)，開(kāi)展鉆井技術(shù)攻關(guān)，形成了“優(yōu)、快”鉆井技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)了高石梯—磨溪地區(qū)鉆井的“提速、提效”（見(jiàn)圖12）。通過(guò)高效個(gè)性化鉆頭攻關(guān)試驗(yàn)，初步形成了以“優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)+高效 PDC鉆頭+長(zhǎng)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(zhuān)層直井，平均機(jī)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(duì)比圖

3.4 儲(chǔ)集層改造技術(shù)

針對(duì)龍王廟組氣藏儲(chǔ)集層厚度大、縱向非均質(zhì)性強(qiáng)、地溫高、壓力高、埋藏深等特點(diǎn)，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(chǎng)應(yīng)用，儲(chǔ)集層改造有效率達(dá)80%，層試油平均周期僅12 d。從酸化前后的壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)對(duì)比圖上可以看出：酸化前的雙對(duì)數(shù)圖壓力曲線(xiàn)和壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)之間的開(kāi)度較大，說(shuō)明近井地帶的儲(chǔ)集層污染較為嚴(yán)重；酸化后的雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)上兩曲線(xiàn)之間的開(kāi)度明顯減小，酸化措施起到了有效的解堵作用（見(jiàn)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(duì)數(shù)圖對(duì)比

儲(chǔ)集層改造技術(shù)系列的配套應(yīng)用，解決了有效壓開(kāi)儲(chǔ)集層、鉆井完井液污染堵塞解除、縱向上均勻布酸等實(shí)際生產(chǎn)難題，同時(shí)優(yōu)化了用酸強(qiáng)度，降低了用酸規(guī)模，提高了氣藏開(kāi)發(fā)質(zhì)量和效益，為探井提產(chǎn)提供了有效保障。

4 結(jié)語(yǔ)

自2011年高石1井勘探成功以來(lái)，通過(guò)整體研究、整體部署、整體勘探，在兩年多時(shí)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(gè)寒武系龍王廟組含氣區(qū)，展示了川中古隆起萬(wàn)億立方米大氣區(qū)的勘探潛力?；趯?duì)川中古隆起震旦系—寒武系特大型氣田的解剖研究，進(jìn)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(lái)天然氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域，應(yīng)引起高度重視。

[1]湯濟(jì)廣, 胡望水, 李偉, 等.古地貌與不整合動(dòng)態(tài)結(jié)合預(yù)測(cè)風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)集層分布: 以四川盆地樂(lè)山—龍女寺古隆起燈影組為例[J].石油勘探與開(kāi)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(guó)石油地質(zhì)志編委會(huì).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(chǔ)滲體的再認(rèn)識(shí)[J].石油學(xué)報(bào), 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(duì)四川盆地加里東期古隆起的新認(rèn)識(shí)[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(guó)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(guó)油氣勘探方向[J].中國(guó)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?guó)櫛?四川盆地中南部寒武系地層劃分對(duì)比與沉積演化特征[J].石油勘探與開(kāi)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(yè)巖氣形成條件及資源潛力[J].石油勘探與開(kāi)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(guó)碳酸鹽巖儲(chǔ)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(kāi)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(kāi)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(shí)例感悟油氣勘探[J].石油學(xué)報(bào), 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(guó)齊, 沈平, 楊威, 等.四川盆地震旦系大氣田形成條件與勘探遠(yuǎn)景區(qū)[J].石油勘探與開(kāi)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.