梓潼凹陷須四段致密砂礫巖儲層高產(chǎn)控制因素分析

王旭麗 曾 琪 李榮容 王宇峰 裴森奇 辛榮躍

（中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川 江油 621709）

0 引言

梓潼凹陷鉆探工作始于20世紀70年代，已勘探和開發(fā)的以須家河組為目的層的主要構(gòu)造有老關(guān)廟、文興場、柘壩場、魏城、白龍場、思依場、黎雅廟等，實鉆證實均為含氣構(gòu)造。須家河組四段是上三疊統(tǒng)顯示程度最好的層段，也是獲氣最多的層段，共有測試井24口，獲工業(yè)氣井15口，獲氣井成功率為62.5%。從開采情況看，須家河組四段累產(chǎn)氣量優(yōu)于須家河組二段、須家河組三段，相對單井儲量也較大。從已投產(chǎn)井的生產(chǎn)效果看，須家河組四段產(chǎn)層表現(xiàn)出單井產(chǎn)能差異大，部分氣井生產(chǎn)壓力和產(chǎn)量遞減快的特征，但是也不乏W4井和WC1井這樣的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)井。因此，筆者針對氣井產(chǎn)能懸殊的現(xiàn)狀，分析須家河組四段致密砂礫巖高產(chǎn)主控因素，為指明該區(qū)須家河組的勘探方向提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

梓潼凹陷地理位置位于四川省梓潼縣和劍閣縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造位置位于四川盆地川北古—中坳陷低緩構(gòu)造區(qū)，其西北為龍門山逆掩斷裂帶，東南為川中地臺，處于川西凹陷北部梓潼異常高壓凹陷東部斜坡帶。從上古生代—中生代長期處于下沉地帶，三疊紀印支運動僅見微弱影響，致使地層遭受剝蝕程度不大，保存地層較全。局部圈閉構(gòu)造閉合度小，地層平緩，斷裂不發(fā)育。

2 儲層基本特征

四川盆地須家河組儲層主要發(fā)育在須家河組二段、須家河組四段和須家河組六段[1-2]，為典型的致密砂巖、砂礫巖儲層[3-4]。川西北部地區(qū)須家河組四段受多物源控制，儲層類型復雜，巖性橫向變化快，儲層非均質(zhì)性強，構(gòu)造作用對儲層后期改造復雜[5-6]。

梓潼地區(qū)主要發(fā)育兩類不同物源體系形成的儲集巖：以變質(zhì)巖巖屑為主的砂巖和以灰?guī)r、云巖巖屑為主的砂巖、礫巖。須家河組四段主要發(fā)育灰云屑砂巖和礫巖儲層，以粒間微孔、粒內(nèi)溶孔和微裂縫為主要的儲集空間，屬裂縫—孔隙型或孔隙—裂縫型儲層。須家河組四段砂巖、礫巖孔隙度最大值為8.12%，平均值為1.91%，69.71%的樣品孔隙度值小于2%。滲透率最大值為113.3mD，67.17%的樣品滲透率值小于0.1mD，平均值為0.63mD（圖1），為典型的特低孔—特低滲致密砂礫巖儲層。儲層總體存在低孔高滲的裂縫特征，孔隙度和滲透率相關(guān)性不佳，儲層滲透率的大小不僅和孔隙度大小有關(guān)，裂縫的溝通也起著非常重要的作用（圖2）。受穩(wěn)定寬緩的構(gòu)造背景、沉積相與層序充填作用影響，工區(qū)內(nèi)須家河組各段有效烴源巖與儲層間互疊置發(fā)育，具有典型的“源儲一體”的配置特征。須家河組三段為黑色頁巖、碳質(zhì)頁巖與多種粒級的巖屑砂巖、礫巖互層，夾煤層，有機質(zhì)豐度高，烴源巖品質(zhì)較好，以中等—好烴源巖為主，是梓潼地區(qū)須家河組四段致密砂礫巖氣藏的主要烴源巖，同時，須家河組四段砂礫巖中的泥巖夾層也具有一定的生烴能力[7]。須家河組四段致密儲層自身的儲集能力和滲流條件較差，烴類氣體只有在較強的壓力條件下才能充注入儲層內(nèi)，一般情況下很難聚集成藏。當此類儲層緊鄰厚層烴源巖時，烴源巖只要處于排烴狀態(tài)，就有天然氣被輸送至源儲界面，且在毛細管壓差的作用下進入儲層，在上覆泥巖層的封蓋下形成致密砂礫巖巖性氣藏[8]。

圖1 梓潼地區(qū)須四段砂（礫）巖儲層物性特征圖

圖2 梓潼地區(qū)須四段砂（礫）巖儲層孔隙度與滲透率關(guān)系圖

3 高產(chǎn)主控因素分析

3.1 產(chǎn)層分布情況

梓潼地區(qū)須家河組主要氣井集中在文興場、老關(guān)廟和柘壩場3個構(gòu)造，產(chǎn)層為須家河組二段 — 須家河組四段。須家河組四段工業(yè)氣井有文興場構(gòu)造W4井、W1井、W3井和W11井（與其他層合試），老關(guān)廟構(gòu)造G2井、G4井和G5井，柘壩場構(gòu)造Z1井、Z4井（與其他層合試），魏城構(gòu)造WC1井。單井測試產(chǎn)能從（1.09～90.51）×104m3／d變化不等，僅有WC1井和W4井測試產(chǎn)氣量大于20×104m3／d。對外合作期間殼牌公司在坳陷鉆探新井，采用須家河組二段—須家河組五段大段加砂壓裂測試，其中以須家河組四段為主產(chǎn)層的有ZT3井、ZT6井、ZT20井和ZT21井，測試產(chǎn)氣量均未超過10×104m3／d。投產(chǎn)以后，累計產(chǎn)氣量超過1×107m3的探井主要有WC1井、G2井、W1井、W3井、W4井和ZT21井。魏城構(gòu)造WC1井和文興場構(gòu)造W4井單井產(chǎn)氣量穩(wěn)定且長期連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)時間都達到15年以上，累計產(chǎn)氣量均超過1×108m3。雖然因受用戶用氣量的影響，氣井一直維持較低產(chǎn)量生產(chǎn)，但氣井總的生產(chǎn)時間很長，累計產(chǎn)氣量高。從投產(chǎn)井的生產(chǎn)效果看，不同構(gòu)造產(chǎn)能不同，文興場和魏城兩構(gòu)造須家河組四段的生產(chǎn)效果最好。同構(gòu)造單井產(chǎn)能也存在差異，比如WC1井和WC2井。

3.2 探井失利原因

1）儲集砂體不發(fā)育

梓潼凹陷須家河組四段儲層非均質(zhì)性強，巖性橫向變化快，同一構(gòu)造的單井儲集砂體發(fā)育程度可能存在較大差異，從而造成產(chǎn)能存在差異。魏城構(gòu)造WC1井須家河組四段未取心，儲產(chǎn)層主要為中粒巖屑砂巖，溶蝕孔隙發(fā)育，測井解釋有21.8m氣層，WC2井儲層為細粒巖屑砂巖，孔隙相對不發(fā)育，僅有3.3m裂縫層，且對應WC1井的產(chǎn)層位置沒有儲層發(fā)育。構(gòu)造外圍ZT20井、ZT21井礫巖儲層發(fā)育，須家河組大段加砂壓裂測試獲工業(yè)氣流（圖3）。文興場構(gòu)造W4井須家河組四段巖心孔隙度為2.86%，微觀孔洞發(fā)現(xiàn)率為2.5%，基質(zhì)物性較好。W3井、W6井和W8井須家河組四段儲層發(fā)育程度低，儲層厚度薄，孔隙不發(fā)育，基質(zhì)物性較差（圖4）。

圖3 魏城構(gòu)造須家河組四段儲層對比圖

圖4 文興場構(gòu)造須家河組四段儲層對比圖

2）裂縫不發(fā)育

文興場和老關(guān)廟構(gòu)造裂縫較發(fā)育，鉆井顯示多口井有蹩跳鉆現(xiàn)象，而柘壩場構(gòu)造裂縫發(fā)育程度較低。從測試情況和生產(chǎn)效果來看，前兩者明顯好于后者。文興場構(gòu)造W4井取心證實高角度半充填裂縫發(fā)育，巖心、薄片的裂縫發(fā)現(xiàn)率分別為2.4%和7.5%，而W3井、W6井、W8井須家河組四段裂縫發(fā)育欠佳，W11井未鉆遇裂縫發(fā)育段（圖4）。魏城構(gòu)造WC1井位于斷裂端點附近，且離斷層面的距離近，受斷裂的影響較大，巖性組合為砂巖和泥巖薄互層，夾在泥巖中的薄層砂巖在受力擠壓時，有利于形成張性的層間縫及微裂縫網(wǎng)絡，造成該井裂縫發(fā)育。而WC2井距離斷層較遠，裂縫不發(fā)育（圖3）?？梢娏芽p對于改善須家河組四段致密儲層的儲滲性能非常重要，是促進天然氣富集的有利因素。

3）烴源欠發(fā)育

烴源巖對致密儲層的成藏非常關(guān)鍵，氣源充足的情況下，圈閉充滿度高，氣井產(chǎn)氣量大，累產(chǎn)時間長。梓潼凹陷烴源條件整體較好，魏城構(gòu)造位于生烴中心，文興場與老關(guān)廟構(gòu)造須家河組三段泥巖厚度大致相當，但文興場構(gòu)造須家河組四段泥巖與地層厚度比例高于老關(guān)廟構(gòu)造，同時儲層和裂縫發(fā)育程度也較優(yōu)，生產(chǎn)效果相對較好。而同一構(gòu)造內(nèi)部烴源條件不存在明顯區(qū)別，說明烴源巖發(fā)育程度對成藏有一定的影響，而非決定性因素。

4）鉆井液造成儲層污染

W1井儲層發(fā)育，裂縫也發(fā)育，須家河組三段—須家河組四段合試獲高產(chǎn)氣流，但是生產(chǎn)效果較差，產(chǎn)能有限，這可能與W1井在鉆進過程中曾用重晶石粉加重鉆井液壓井，對儲層造成一定污染有關(guān)。

5）射孔工藝措施不恰當

針對須家河組四段砂礫巖儲層，梓潼地區(qū)老井多未采取改造措施，W4井修井酸化后須家河組四段日產(chǎn)氣量由0.6×104m3增長至0.9×104m3，可見對灰云屑砂礫巖，酸化可溶解其中的礫石，形成溶蝕孔隙，改善儲層的儲集性能。而殼牌公司新鉆井僅有ZT21井生產(chǎn)效果較好，加砂壓裂的改造措施在該區(qū)增產(chǎn)效果不顯著。

3.3 主控因素分析

物源體系為儲層的形成奠定了物質(zhì)基礎，碳酸鹽巖物源沉積形成的砂礫巖儲集體富含灰?guī)r、白云巖巖屑，早期的方解石膠結(jié)是儲層物性變差的關(guān)鍵。溶蝕作用分布不均，僅少許單井或?qū)佣?，如WC1井產(chǎn)層段由于有機酸的溶蝕作用，局部方解石膠結(jié)物被溶蝕、溶解，形成次生溶孔，面孔率為3%～8%，該井為梓潼地區(qū)累計采出氣量最多的一口井。因此，高孔砂礫巖發(fā)育程度是穩(wěn)產(chǎn)的主要控制因素。

砂礫巖儲層巖石脆性好，在構(gòu)造應力作用下天然裂縫發(fā)育程度高，對于改善致密儲集層的儲集性能起著重要作用[9]。裂縫雖然對孔隙度貢獻不大，但可極大地提高滲透性，促進孔隙水沿裂縫流動，形成溶蝕孔隙。因此，要獲得高產(chǎn)氣流必須依靠裂縫的改造和有效溝通。區(qū)內(nèi)裂縫多為晚期構(gòu)造縫，該期裂縫對分散的天然氣向圈閉運移起到了重要的通道作用，改善了儲層的儲滲性能，為氣井獲得高產(chǎn)氣流的關(guān)鍵因素。如區(qū)內(nèi)W4井須家河組四段砂礫巖裂縫發(fā)育，測試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流。

梓潼凹陷須家河組三段優(yōu)質(zhì)烴源巖大面積發(fā)育，具有良好的成藏基本條件?？碧綄嵺`也證明，WC1井和W4井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)得益于孔隙和裂縫的有效配合，因此，砂礫巖基質(zhì)物性和裂縫發(fā)育程度是天然氣高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要影響因素。

4 結(jié)論

1）梓潼地區(qū)須家河組四段主要發(fā)育灰云屑砂巖和礫巖儲層，屬裂縫—孔隙型或孔隙—裂縫型。須家河組四段氣藏表現(xiàn)為有效烴源巖與儲層間互疊置發(fā)育，具有“源儲一體”的配置特征，是典型的致密砂礫巖巖性氣藏。

2）裂縫改善儲層的儲滲性能，為須家河組四段致密砂礫巖儲層獲得高產(chǎn)氣流的關(guān)鍵因素，高孔砂礫巖發(fā)育程度是氣井穩(wěn)產(chǎn)的主要控制因素。因此，尋找相對高孔砂礫巖和裂縫發(fā)育段是梓潼地區(qū)須家河組四段致密儲層高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。

3）除了地質(zhì)上的因素，針對異常高壓致密儲層，建議鉆井過程中避免污染，試油時使用合理的射孔工藝措施，以期達到最好的效果發(fā)揮氣井產(chǎn)能。

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