元壩氣田長(zhǎng)興組礁灘相氣藏復(fù)雜氣水關(guān)系成因

李宇平，范小軍，郝景宇，潘 磊，王 銀

（中國(guó)石油化工股份公司勘探分公司）

元壩長(zhǎng)興組礁灘大氣田是繼普光氣田之后，中國(guó)石化勘探分公司在我國(guó)南方發(fā)現(xiàn)的埋藏最深（約7 000 m）的億噸級(jí)大型整裝海相氣田［1］。元壩長(zhǎng)興組氣田的勘探表明，氣藏的氣水關(guān)系復(fù)雜。為了進(jìn)一步提高元壩氣田礁灘相氣藏的勘探成功率，有必要明確其復(fù)雜的氣水關(guān)系及其控制因素。

自元壩氣田勘探突破以來，前人的研究主要集中在沉積［2－6］、儲(chǔ)層［7－13］、氣藏［2，14－19］等方面，而對(duì)氣水關(guān)系方面的研究則相對(duì)較少，主要有尹正武等［20］開展過關(guān)于元壩地區(qū)礁灘相氣藏氣水的地球物理識(shí)別研究，總體來說，對(duì)元壩氣田超深層礁灘相氣藏復(fù)雜氣水關(guān)系的成因及主控因素認(rèn)識(shí)還不夠深入。本研究通過對(duì)元壩氣田地質(zhì)、測(cè)井、物探等資料的聯(lián)合分析，以及30 多口井測(cè)試成果的分析，試圖結(jié)合巖性圈閉及氣藏分布規(guī)律，理清氣藏復(fù)雜氣水關(guān)系的成因，明確主控因素，以提高隱蔽性巖性油氣藏勘探的成功率。

1 氣藏分布特征

元壩氣田在構(gòu)造上位于四川盆地北部的川北坳陷（圖1），受西北部九龍山背斜構(gòu)造帶、東北部通南巴背斜構(gòu)造帶、南部川中低緩構(gòu)造帶三個(gè)三級(jí)構(gòu)造遮擋［1－2，4－6］，斷裂不發(fā)育，沉積了一套上二疊統(tǒng) 長(zhǎng)興組臺(tái)地邊緣礁灘相地層［3－5］，主要為一大型礁灘隱蔽性巖性氣藏［11，16－17］。

1.1 氣藏的平面分布

鉆井資料、三維地震資料及沉積相綜合研究表明，整個(gè)元壩地區(qū)在長(zhǎng)興期被一條NW—SE向的相變線分割為臺(tái)地邊緣相與陸棚相兩個(gè)沉積相帶（圖1）。陸棚相帶的巖性致密，以深灰色含泥灰?guī)r為主，儲(chǔ)層不發(fā)育；而臺(tái)地邊緣相帶的礁灘主體沉積中，早期發(fā)育了生物碎屑灘儲(chǔ)層（長(zhǎng)興組一段）、晚期發(fā)育了礁蓋白云巖儲(chǔ)層（長(zhǎng)興組二段），并具有“早灘晚礁，前礁后灘，向北東向遷移”的沉積特征［1，13］。在沉積相展布規(guī)律控制作用下，臺(tái)地邊緣礁灘主體區(qū)的氣層厚度沿NW—SE的圈閉走向呈三排條帶狀分布（圖1）。第一排（Ⅰ號(hào)礁帶）位于YB9井礁體至YB103H井礁體，為NW向長(zhǎng)條狀，長(zhǎng)寬比大于10，其中YB9井、YB107井、YB10井和YB103H井均見水層，但是氣水界面不一致，為相互獨(dú)立的氣藏；第二排（Ⅱ號(hào)礁帶）位于YB101井礁體，近S—N 向，長(zhǎng)寬比約為2，南寬北窄，呈指狀延伸；第三排（Ⅲ號(hào)礁帶）位于YB27井礁體至YB28井礁體，為NW—SE 向長(zhǎng)條狀，其中YB28井、YB222井、YB273井和YB275井均見水層。臺(tái)地邊緣淺灘區(qū)主要分布于元壩東部（“1”字頭井號(hào)區(qū)）的YB12—YB124井區(qū)和YB123—YB16井區(qū)，以及元壩西部（“2”字頭井號(hào)區(qū)）的YB224井區(qū)、YB211井區(qū)和YB225井區(qū)，其中YB123井、YB16井、YB224井均見水層，分布于礁灘主體后側(cè)（圖1）?？傮w上，元壩長(zhǎng)興組氣藏平面上呈NW—SE向分布，它是在一定的古構(gòu)造高背景上，主要由沿臺(tái)地邊緣展布的長(zhǎng)興組生物礁灘及礁后生物碎屑灘疊置連片而成的似層狀巖性氣藏，具有“一礁、一灘、一氣藏”的分布特征。元壩西北部的含氣性整體較好，元壩東部和南部的局部地區(qū)則氣水關(guān)系復(fù)雜。

圖1 元壩氣田上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組礁灘氣藏分布圖

1.2 氣藏的縱向分布

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組臺(tái)緣礁灘復(fù)合體儲(chǔ)層可劃分為上下兩段，下部為一段，中上部為二段?？傮w上，二段的氣藏主要位于二段的中上部及頂部（圖2）。部分井的長(zhǎng)興組頂面即為儲(chǔ)層頂面，如YB1井、YB101井；也有部分井的長(zhǎng)興組二段儲(chǔ)層距長(zhǎng)興組頂面有10 m 左右，如YB102井。臺(tái)地邊緣淺灘相氣層主要發(fā)育于長(zhǎng)興組一段，與臺(tái)地邊緣礁灘相（長(zhǎng)興組二段）氣層呈疊置連片分布。結(jié)合氣藏特征分析，元壩長(zhǎng)興組氣藏主要以彈性氣驅(qū)為主，部分為邊（底）水驅(qū)動(dòng)，不同巖性氣藏的氣水界面、氣藏高度變化較大，總體上具有高氣低水的特征（圖2）。通過元壩長(zhǎng)興組多口井巖心瀝青含量的統(tǒng)計(jì)，識(shí)別出古油水界面均低于現(xiàn)今氣水界面（圖2）。分析認(rèn)為，元壩地區(qū)長(zhǎng)興組古油藏裂解成氣階段及后期調(diào)整過程中，天然氣向高部位發(fā)生了運(yùn)移調(diào)整。

圖2 元壩氣田上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組氣藏剖面圖

2 氣藏復(fù)雜氣水關(guān)系的主控因素

2.1 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層對(duì)氣水分布的控制

元壩地區(qū)長(zhǎng)興期臺(tái)地邊緣礁灘復(fù)合體儲(chǔ)層的發(fā)育與生物礁的生長(zhǎng)密切相關(guān)，儲(chǔ)層發(fā)育的優(yōu)劣則與生物礁生長(zhǎng)的規(guī)模有關(guān)。生物礁生長(zhǎng)后期，隨著海平面的相對(duì)下降以及生物礁的快速生長(zhǎng)，生物礁頂部接近或暴露于海平面，由此形成暴露淺灘相儲(chǔ)層。根據(jù)生物礁的生長(zhǎng)特征，可劃分出三種生物礁生長(zhǎng)模式（圖1，表1）。

垂向加積生長(zhǎng)模式 主要發(fā)育在Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)礁帶的北部，生物礁生長(zhǎng)具有垂向加積特征，礁體規(guī)模較大，礁蓋儲(chǔ)層厚度大、物性好。Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)礁帶中大部分的井，測(cè)試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流。

側(cè)向遷移生長(zhǎng)模式 主要發(fā)育在Ⅰ號(hào)礁帶一帶，生物礁生長(zhǎng)具有側(cè)向遷移、平行生長(zhǎng)的特征，礁蓋儲(chǔ)層厚度中等、物性好。測(cè)試以中低產(chǎn)氣為主。

早期生長(zhǎng)模式 主要發(fā)育在Ⅱ、Ⅲ號(hào)礁帶的中南部，生物礁帶傾末端的礁體發(fā)育在長(zhǎng)興期中期，至晚期演化為局限環(huán)境沉積，儲(chǔ)層厚度較薄，但物性好。測(cè)試結(jié)果表明,這一類型模式的井中同樣可以獲得高產(chǎn)。

表1 元壩氣田長(zhǎng)興組生物礁生長(zhǎng)模式與儲(chǔ)層特征對(duì)照表

結(jié)合元壩長(zhǎng)興組礁灘儲(chǔ)層厚度與產(chǎn)能關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析（表2），生物礁帶的儲(chǔ)層在整體上較淺灘相儲(chǔ)層厚度更大，物性更好，其中尤以垂向加積模式和早期生長(zhǎng)模式形成的生物礁（Ⅱ、Ⅲ號(hào)礁帶）儲(chǔ)層中的Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層更發(fā)育，儲(chǔ)層連通性更好，油氣輸導(dǎo)效率更高。元壩的長(zhǎng)興組氣藏，西北部礁帶的以含氣為主，東部礁帶的以氣水伴生為主。由于礁灘相儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，儲(chǔ)集體縱橫向巖性變化快，氣水分布受優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布的控制，便形成了巖性控制型氣水分布模式，使得氣水分布在優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層控制下發(fā)生了調(diào)整，形成了現(xiàn)今的氣水分布狀態(tài)。

表2 元壩氣田長(zhǎng)興組臺(tái)地邊緣礁蓋儲(chǔ)層厚度與油氣測(cè)試結(jié)果關(guān)系表［19］

2.2 油氣富集規(guī)律對(duì)氣水分布的影響

前期的研究成果［1－2］表明，元壩長(zhǎng)興組氣藏的氣源主要來自下伏的吳家坪組(P2w)/龍?zhí)督M（P2l）烴源巖。烴源巖于印支末期進(jìn)入生烴門限，形成巖性古油藏；晚侏羅世古油藏的烴開始裂解，至白堊紀(jì)最大埋深期，基本裂解成古氣藏；而中晚白堊世（中燕山期）以來，元壩西北部發(fā)生了較明顯的隆升，油氣向西北部進(jìn)行二次運(yùn)移，加上上覆的嘉陵江組—雷口坡組厚層膏鹽蓋層分布穩(wěn)定，保存條件較好，最終使得現(xiàn)今氣藏得以調(diào)整定位，從而形成了一個(gè)巖性圈閉即為一個(gè)獨(dú)立氣藏的格局。

結(jié)合不同巖性圈閉的氣藏特征分析，元壩西北部—北部礁帶的礁體圈閉（如YB27礁體圈閉），其氣藏高度、油氣充注度、圈閉閉合幅度等參數(shù)，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于元壩東部的礁灘圈閉（表3）。再通過瀝青含量在巖心中的分布統(tǒng)計(jì)，可見元壩西北部YB27井區(qū)瀝青含量(約占80%以上，圖3a和3b)明顯高于元壩東部YB9井區(qū)的瀝青含量（約占10%，圖3c）。這進(jìn)一步證實(shí)了元壩西北部為長(zhǎng)興組古油藏的中心，它具有油氣充注程度高、氣藏規(guī)模大、氣驅(qū)水能力強(qiáng)、整體以含氣為主的特點(diǎn)；相比之下，南部和東部油氣充注能力則較弱，大部分圈閉含水。

表3 元壩氣田長(zhǎng)興組巖性氣藏特征表

圖3 元壩氣田長(zhǎng)興組典型井巖心中瀝青充填特征

2.3 裂縫與古今構(gòu)造位置的匹配對(duì)氣水分布的調(diào)整

通過對(duì)元壩長(zhǎng)興組古今構(gòu)造的分析可知，元壩西北部在古構(gòu)造（圖4a）和今構(gòu)造（圖4b）上均處于高部位，再結(jié)合元壩多口井的鉆井巖心（圖3，表4）和成像測(cè)井［2］等綜合研究可知，元壩長(zhǎng)興組發(fā)育多期裂縫，且在元壩西北部的構(gòu)造相對(duì)高部位，裂縫尤為發(fā)育，裂縫的發(fā)育與構(gòu)造位置具有較好的匹配關(guān)系。發(fā)育的儲(chǔ)層裂縫，不僅可作為油氣運(yùn)聚的通道，而且也可與有效孔隙配置，構(gòu)建有效的儲(chǔ)集空間，利于油氣富集；加上構(gòu)造位置相對(duì)較高，氣藏富集程度高，氣水分異能力更強(qiáng)，因此圈閉的較高位置大都以純氣區(qū)為主，含水區(qū)帶范圍相對(duì)較?。▋H在圈閉低部位分布），故元壩西北部含氣性整體較高。

圖4 元壩氣田長(zhǎng)興組古今構(gòu)造地勢(shì)圖

表4 元壩氣田長(zhǎng)興組不同構(gòu)造部位儲(chǔ)層裂縫統(tǒng)計(jì)表

3 含氣性檢測(cè)

綜合利用振幅、頻率、波阻抗等多屬性開展信息融合處理，預(yù)測(cè)出元壩長(zhǎng)興組的有利高產(chǎn)富集帶主要沿生物礁相帶展布。根據(jù)拉梅常數(shù)乘密度（λ·ρ）圖能有效地識(shí)別礁灘儲(chǔ)層中含氣和含水情況，再結(jié)合儲(chǔ)層展布特征與測(cè)試情況，對(duì)元壩長(zhǎng)興組儲(chǔ)層的含氣性進(jìn)行了檢測(cè)（圖5）。從含氣性檢測(cè)結(jié)果看，元壩西北部整體含氣性較好，東部—南部則局部多含水。這一結(jié)果很好地佐證了前述對(duì)氣水復(fù)雜性主控因素分析的合理性。

圖5 元壩氣田長(zhǎng)興組拉梅常數(shù)乘密度（λ·ρ）平面圖

4 結(jié) 論

優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成分布特征、成藏富集的規(guī)律特點(diǎn)、裂縫與古今構(gòu)造的良好匹配，控制了元壩地區(qū)長(zhǎng)興組礁灘巖性氣藏西北部礁帶整體含氣性較好，測(cè)試多為高產(chǎn)工業(yè)氣流，東部、南部的局部地區(qū)多見水，測(cè)試以中低產(chǎn)為主。研究成果與高產(chǎn)富集帶預(yù)測(cè)、含氣性檢測(cè)及測(cè)試結(jié)果具有高度的吻合性，綜合分析認(rèn)為元壩西北部礁帶為最有利的勘探區(qū)。

［1］郭旭升，郭彤樓，黃仁春，等.中國(guó)海相油氣田勘探實(shí)例之十六：四川盆地元壩大氣田的發(fā)現(xiàn)與勘探［J］.海相油氣地質(zhì)，2014，19（4）：57-64.

［2］范小軍.川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組與飛仙關(guān)組天然氣成藏差異性成因［J］.天然氣工業(yè)，2012，32(6)：15-20.

［3］曹清古，劉光祥，張長(zhǎng)江，等.四川盆地晚二疊世龍?zhí)镀诔练e環(huán)境及其源控作用分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35(1)：36-41.

［4］段金寶，黃仁春，程勝輝，等.川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興期—飛仙關(guān)期碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系及演化［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，35(6)：663-668.

［5］馬永生，牟傳龍，郭旭升，等.四川盆地東北部長(zhǎng)興期沉積特征與沉積格局［J］.地質(zhì)論評(píng)，2006，52（1）：25-29.

［6］郭彤樓.川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組臺(tái)地邊緣層序地層及其對(duì)儲(chǔ)層的控制［J］.石油學(xué)報(bào)，2011，32(3)：387-394.

［7］范小軍，黃勇，厚東琳，等.儲(chǔ)層物性與產(chǎn)能的關(guān)系——以元壩長(zhǎng)興組礁灘相儲(chǔ)層為例［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2011，5(4)：29-32.

［8］黃勇，張漢榮，范小軍.元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物孔隙特征及控制因素［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，35(1)：79-85.

［9］郭旭升，郭彤樓，黃仁春，等.普光—元壩大型氣田儲(chǔ)層發(fā)育特征與預(yù)測(cè)技術(shù)［J］.中國(guó)工程科學(xué)，2010，12(10)：82-90.

［10］蒲勇.元壩地區(qū)深層礁灘儲(chǔ)層多尺度地震識(shí)別技術(shù)［J］.天然氣工業(yè)，2011，31(10)：27-31.

［11］蔡希源.川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組大型生物礁灘體巖性氣藏儲(chǔ)層精細(xì)刻畫技術(shù)及勘探實(shí)效分析［J］.中國(guó)工程科學(xué)，2011，13(10)：28-33.

［12］郭彤樓.元壩氣田長(zhǎng)興組儲(chǔ)層特征與形成主控因素研究［J］.巖石學(xué)報(bào)，2011，27(8)：2381-2391.

［13］胡東風(fēng).普光氣田與元壩氣田礁灘儲(chǔ)層特征的差異性及其成因［J］.天然氣工業(yè)，2011，31(10)：17-21.

［14］馮明剛，嚴(yán) 麗，王雪玲，等.元壩氣田長(zhǎng)興組氣藏有效儲(chǔ)層物性下限標(biāo)準(zhǔn)研究 ［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34 (5)：535-538.

［15］戴建全.川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組氣藏勘探潛力評(píng)價(jià)［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，37(4)：419-423.

［16］胡東風(fēng).川東北元壩地區(qū)隱蔽氣藏的勘探突破及其意義［J］.天然氣工業(yè)，2010，30(8)：9-12.

［17］郭彤樓.元壩深層礁灘氣田基本特征與成藏主控因素［J］.天然氣工業(yè)，2011，31(10)：12-16.

［18］張?jiān)?，鄒華耀，李平平，等.川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組流體包裹體特征及油氣充注史［J］.新疆石油地質(zhì)，2010，31(3)：250-251.

［19］范小軍.超深層礁灘巖性氣藏中高產(chǎn)井成因分析——以川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組礁灘相儲(chǔ)層為例［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36(1)：70-76.

［20］尹正武，凡睿，陳祖慶，等.生物礁灘巖性氣藏含氣面積的圈定方法——以元壩氣田長(zhǎng)興組氣藏為例［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34(5)：499-505.