川西拗陷致密河道砂巖氣藏類型及其高產(chǎn)富集模式

黎華繼 周文雅 代 平 詹澤東

川西拗陷多發(fā)育斷砂疏導(dǎo)、深源淺聚的致密河道砂巖氣藏，以拗陷東部斜坡區(qū)中侏羅統(tǒng)沙溪廟組氣藏為典型代表，該區(qū)河道砂多呈窄條帶狀展布且縱向交錯(cuò)疊置；斷層期次多且差異大，斷砂配置樣式復(fù)雜多樣；河道砂儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，含氣豐度不均一，氣水關(guān)系復(fù)雜；不同層系、同一層系不同河道砂即或在同一河道內(nèi)也可能會(huì)呈現(xiàn)較大的產(chǎn)能差異。針對(duì)川西拗陷東斜坡區(qū)沙溪廟組氣藏地質(zhì)特征及富集規(guī)律的研究成果頗豐，但隨著氣田開發(fā)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，沙溪廟組氣藏強(qiáng)烈的非均質(zhì)性不斷凸顯，有關(guān)天然氣富集規(guī)律的認(rèn)識(shí)已無法繼續(xù)有效地指導(dǎo)氣藏開發(fā)的評(píng)價(jià)選區(qū)。如何尋找潛力河道至關(guān)重要。筆者通過分析東斜坡沙溪廟組氣藏已高效開發(fā)河道的動(dòng)靜態(tài)特征，詳細(xì)解剖了河道砂古今構(gòu)造、斷砂配置，分析了儲(chǔ)層品質(zhì)對(duì)產(chǎn)能的影響，并結(jié)合氣水分布特征、地層壓力及產(chǎn)出流體來劃分各高效開發(fā)河道砂氣藏類型。在此基礎(chǔ)上，提煉河道砂氣藏的高產(chǎn)富集模式，建立了河道砂氣藏綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為氣藏潛力河道的開發(fā)評(píng)價(jià)選區(qū)、氣藏穩(wěn)產(chǎn)、挖潛選井提供有利支撐。

1 概況

川西拗陷東斜坡區(qū)沙溪廟組氣藏位于川西拗陷中段東部，處于川中古隆起的過渡帶，北與梓潼凹陷相接，西鄰孝泉—新場構(gòu)造帶及成都凹陷，南接中興場向斜，東與川中古隆起金華場構(gòu)造毗鄰，總體呈現(xiàn)出“三隆夾一凹”的構(gòu)造格局。受西部斷裂帶的影響，發(fā)育多個(gè)低幅局部構(gòu)造[1-4]。縱向上沙溪廟組氣藏分為3個(gè)氣藏，發(fā)育12套砂組，18套小層砂體，厚度介于5～40 m。沙溪廟組氣藏屬于曲流河三角洲體系，有利沉積微相為三角洲平原—前緣分流河道沉積微相[5-6]；橫向上，分流河道發(fā)育眾多（113條），多呈北東南西向延伸，長度介于10～35 km，單河道寬度偏窄，介于300～1 000 m。儲(chǔ)層巖性以褐灰色、淺綠灰色中—細(xì)粒巖屑長石砂巖，長石巖屑砂巖為主，平均孔隙度8.66%，平均滲透率0.21 mD，孔隙類型主要為剩余粒間孔和粒間溶孔，孔滲關(guān)系較好，屬于低孔—特低孔低滲—超低滲孔隙型儲(chǔ)層[7]。平面上，河道砂多呈窄條帶狀展布，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層多位于河道砂中心部位（圖1）。

圖1 東斜坡沙溪廟組氣藏中江區(qū)塊儲(chǔ)層評(píng)價(jià)疊合圖

2 已開發(fā)河道分類

2.1 氣井分類

將地質(zhì)因素、開發(fā)因素及儲(chǔ)層改造因素結(jié)合起來，以氣井經(jīng)濟(jì)效益為依據(jù)，根據(jù)氣井的測試與試采情況，將東斜坡沙溪廟組氣井劃分為4類（表1），不同類型氣井具有不同的試采動(dòng)態(tài)特征。

Ⅰ類氣井：單井穩(wěn)定產(chǎn)量大于2倍極限產(chǎn)量，儲(chǔ)層物性好（平均孔隙度＞11%）、厚度大（平均厚度＞15 m）、含氣飽和度高，表現(xiàn)為試采產(chǎn)量高、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量大（單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量＞1×108m3）、彈性產(chǎn)率高、基本不產(chǎn)水等特征。

Ⅱ類氣井：單井穩(wěn)定產(chǎn)量為1～2倍極限產(chǎn)量，儲(chǔ)層物性較好（平均孔隙度＞9%）、厚度較大（平均厚度＞10 m），表現(xiàn)為試采初期產(chǎn)量高、遞減較快，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、彈性產(chǎn)率中等。

Ⅲ類氣井：單井穩(wěn)定產(chǎn)量為0.5～1.0倍極限產(chǎn)量，氣井的產(chǎn)能與儲(chǔ)層物性、含氣性、儲(chǔ)層的改造工藝有關(guān)，試采產(chǎn)量低、產(chǎn)水量較大，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、彈性產(chǎn)率小。

Ⅳ類氣井：單井穩(wěn)定產(chǎn)量小于0.5倍極限產(chǎn)量，儲(chǔ)層物性較好（平均孔隙度＞7%）、厚度較大（平均厚度＞10 m），表現(xiàn)為試采初期產(chǎn)量高、遞減較快。

2.2 已開發(fā)河道分類標(biāo)準(zhǔn)

截至2017年底，東斜坡沙溪廟組氣藏已開發(fā)河道14條，據(jù)不同類別氣井的分布情況，結(jié)合河道平均測試產(chǎn)量、平均單井生產(chǎn)水平及穩(wěn)產(chǎn)能力、地壓系數(shù)等參數(shù)將其劃分為高產(chǎn)、中產(chǎn)及低產(chǎn)3類（表 2）[8]。

表1 川西拗陷東斜坡沙溪廟組氣藏氣井分類標(biāo)準(zhǔn)表

表2 川西拗陷東斜坡沙溪廟組氣藏建產(chǎn)河道分類標(biāo)準(zhǔn)表

3 高產(chǎn)河道開發(fā)地質(zhì)特征剖析

截至2017年底，占建產(chǎn)河道半數(shù)的高產(chǎn)河道分別位于高廟子、中江兩個(gè)區(qū)塊的沙一段氣藏、的2套砂組和沙三段氣藏、、的3套砂組中。生產(chǎn)實(shí)踐表明，不同高產(chǎn)河道的現(xiàn)今構(gòu)造、不同產(chǎn)能井在河道中的分布、河道砂的儲(chǔ)層品質(zhì)、產(chǎn)出流體等動(dòng)靜態(tài)特征有較大的差異，給氣藏的綜合評(píng)價(jià)及潛力分析帶來極大困難。為此，選取不同區(qū)塊3套砂組中較為典型的3條高產(chǎn)河道進(jìn)行開發(fā)地質(zhì)特征剖析，為建立致密砂巖河道高產(chǎn)富集模式奠定基礎(chǔ)。

3.1 高廟子地區(qū)層G1井河道

高廟子地區(qū)層發(fā)育3條高產(chǎn)河道，其中G1井河道建產(chǎn)效果顯著。截至2017年底，該河道投產(chǎn)12口，累計(jì)產(chǎn)氣3.93×108m3，累計(jì)產(chǎn)油6 003.5 t，平均單井日產(chǎn)氣量1.95×104m3。

G1井河道呈北東—南西向展布，延伸長58 km，寬度介于0.03～1.00 km。河道砂為三角洲平原分流河道微相沉積，砂體厚度大（平均砂厚31.1 m），儲(chǔ)層物性較好（平均孔隙度10.43%，平均基質(zhì)滲透率0.51 mD），以孔隙型儲(chǔ)層為主，局部發(fā)育裂縫—孔隙型儲(chǔ)層。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層（孔隙度＞9%，滲透率＞1.16 mD）發(fā)育且厚度大（平均26.1 m），橫向展布穩(wěn)定。

該河道投產(chǎn)井Ⅰ、Ⅱ類氣井6口，主要位于現(xiàn)今構(gòu)造高部位，生產(chǎn)情況穩(wěn)定。以位于高部位的G2井為例，測試無阻流量17.01×104m3/d，截至2017年底，平均日產(chǎn)氣量5.5×104m3，基本不產(chǎn)地層水，僅產(chǎn)少量低礦化度凝析水，累計(jì)產(chǎn)氣1.1×108m3，累計(jì)產(chǎn)油1 250.7 t。Ⅲ、Ⅳ類氣井位于構(gòu)造較低部位，試采產(chǎn)量低、遞減快，以G3井為例，其測試無阻流量1.29×104m3/d，投產(chǎn)初期不產(chǎn)水，試采過程中，氣井逐漸產(chǎn)出高礦化度地層水，截至2017年底，平均日產(chǎn)氣量0.01×104m3，累計(jì)產(chǎn)水305.7 m3，不產(chǎn)凝析油。

采用上覆巖層厚度印模法進(jìn)行成藏期古構(gòu)造恢復(fù)[9]，結(jié)果顯示，成藏期該河道砂與烴源斷層為“V”型相接，位于古構(gòu)造高部位，其后持續(xù)的構(gòu)造作用使得河道砂中部隆起，近斷層及遠(yuǎn)斷層端發(fā)生沉降（圖2）。構(gòu)造高部位以產(chǎn)氣量穩(wěn)定、產(chǎn)少量低礦化度凝析水（平均總礦化度1.953 g/L）的Ⅰ、Ⅱ類氣井為主；構(gòu)造低部位則以產(chǎn)氣量低、產(chǎn)高礦化度（總礦化度＞50.000 g/L）CaCl2型地層水為特征，河道砂氣水分異明顯（圖2）。

3.2 中江層河道

中江地區(qū)層發(fā)育1條高產(chǎn)河道，截至2017年底，該河道已測試專層井15口，平均無阻流量13.84×104m3/d，試采11口，累計(jì)產(chǎn)氣4.9×108m3，累計(jì)產(chǎn)油3 086.5 t，平均單井日產(chǎn)氣量3.2×104m3。

該河道呈北東—南西向展布，延伸長約32 km，寬0.04～0.07 km。河道砂為三角洲前緣水下分流河道沉積，砂體厚度大（平均24.1 m），儲(chǔ)層物性較好（平均孔隙度9.57%；平均基質(zhì)滲透率0.53 mD），以孔隙型儲(chǔ)層為主。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度較大（平均18.8 m），與同層高廟子①號(hào)河道相比，儲(chǔ)層非均質(zhì)性增強(qiáng)。

該河道投產(chǎn)井Ⅰ、Ⅱ類氣井9口，主要分布于現(xiàn)今構(gòu)造低部位，明顯不受構(gòu)造控制，生產(chǎn)情況較穩(wěn)定。以位于河道最低部位的J1井為例，測試無阻流量23.8×104m3/d，截至2017年底，平均日產(chǎn)氣量5.6×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣0.85×108m3，累計(jì)產(chǎn)液780.5 m3，累計(jì)產(chǎn)油608.4 t。該河道Ⅲ、Ⅳ類氣井主要位于近斷層高部位以及遠(yuǎn)斷層河道抬升處的差儲(chǔ)層發(fā)育帶，如近斷層高部位的J2井測試無阻流量3.35×104m3/d，截至2017年底，平均日產(chǎn)氣量1.1×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣0.11×108m3，累計(jì)產(chǎn)液1 364 m3，累計(jì)產(chǎn)油20.6 t。

采用上覆巖層厚度印模法進(jìn)行成藏期古構(gòu)造恢復(fù)，成藏期該河道砂與烴源斷層以“V”型相接，位于古構(gòu)造高部位，其后持續(xù)的構(gòu)造作用使得河道砂構(gòu)造反轉(zhuǎn)，中部沉降，近斷層及遠(yuǎn)斷層端抬升（圖3），現(xiàn)今呈現(xiàn)出構(gòu)造低部位以產(chǎn)量穩(wěn)定的Ⅰ、Ⅱ類氣井為主，構(gòu)造相對(duì)高部位則為產(chǎn)量低的Ⅲ、Ⅳ類氣井為主，該河道砂各類氣井均產(chǎn)高礦化度CaCl2型地層水（平均總礦化度51.151 g/L），流體性質(zhì)單一，礦化度值高，為各建產(chǎn)河道之首，為典型的高度封閉地層水化學(xué)特征，表明氣藏成藏后一直處于高度封閉狀態(tài)（圖3）。

圖2 高廟子區(qū)塊層G1井河道氣藏剖面圖

圖3 中江區(qū)塊層河道氣藏剖面圖

3.3 中江層河道

中江地區(qū)層發(fā)育3條高產(chǎn)河道，其中J10井河道建產(chǎn)效果顯著。截至2017年底，該河道已測試專層井9口，平均無阻流量15.5×104m3/d，試采9口，累計(jì)產(chǎn)氣2.7×108m3，累計(jì)產(chǎn)油2 985 t，平均單井日產(chǎn)氣量3.1×104m3。

該河道呈北東—南西向展布，延伸長19.1 km，河道寬度窄，介于0.02～0.06 km。河道砂為三角洲前緣水下分流河道沉積，砂體厚度較其余主河道薄（平均17.05 m），儲(chǔ)層物性較好（平均孔隙度10.3%，平均基質(zhì)滲透率0.29 mD），以孔隙型儲(chǔ)層為主。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，平均厚度17 m，橫向展布穩(wěn)定。

該河道投產(chǎn)井Ⅰ、Ⅱ類氣井7口，位于現(xiàn)今構(gòu)造高部位，生產(chǎn)情況較穩(wěn)定。以J11井為例，測試無阻流量15.01×104m3/d，截至2017年底，平均日產(chǎn)氣量4.5×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣0.7×108m3，累計(jì)產(chǎn)油701.3 t。III類氣井零星分布于構(gòu)造高部位，以J12井為例，測試無阻流量5.25×104m3/d，截至2017年底，平均日產(chǎn)氣量1.5×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣0.21×108m3，累計(jì)產(chǎn)油365.1 t。

采用上覆巖層厚度印模法進(jìn)行成藏期古構(gòu)造恢復(fù)，成藏期該河道砂與烴源斷層以“V”型相接，位于古構(gòu)造高部位，其后持續(xù)的構(gòu)造作用使得河道砂中部抬升不均，發(fā)育兩個(gè)局部高點(diǎn)，近斷層處及遠(yuǎn)斷層端發(fā)生沉降（圖4），現(xiàn)今呈現(xiàn)出構(gòu)造高部位以產(chǎn)氣量穩(wěn)定、產(chǎn)少量封閉性良好的高礦化度凝析水（平均總礦化度18.197 g/L）的Ⅰ、Ⅱ類氣井為主的特征，受儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響，局部零星分布Ⅲ類氣井（圖4）。

圖4 中江區(qū)塊層河道氣藏剖面圖

4 高產(chǎn)富集模式

4.1 氣藏類型剖析

東斜坡沙溪廟組氣藏整體為河道控藏的巖性氣藏[10]，不同的河道成藏后各自受后續(xù)構(gòu)造作用影響的差異較大，造成河道砂儲(chǔ)層品質(zhì)、氣水分布、地層壓力、產(chǎn)出流體等特征的差異較大。由此，不同河道砂可進(jìn)一步細(xì)分為構(gòu)造—巖性氣藏、巖性氣藏和巖性—構(gòu)造氣藏3類（表3）。目前10條高產(chǎn)河道中有7條為構(gòu)造—巖性氣藏，2條為巖性氣藏，1條為巖性—構(gòu)造氣藏（表4）。其中，構(gòu)造—巖性氣藏以巖性控制為主，成藏期通過高壓氣充填驅(qū)水的方式聚集，早期成藏受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，氣水分布重新調(diào)整；巖性—構(gòu)造氣藏以現(xiàn)今構(gòu)造控制為主，構(gòu)造的褶曲、隆升對(duì)儲(chǔ)層的滲透性起到明顯的改善作用；巖性氣藏具早成藏早封閉的特征，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)氣藏的改造作用不明顯，地層水礦化度整體偏高，原始地層壓力略高。

4.2 高產(chǎn)富集模式建立

東斜坡沙溪廟組氣藏河道砂儲(chǔ)層呈窄條帶狀展布，具有河道窄、砂體薄、儲(chǔ)層致密、非均質(zhì)性強(qiáng)以及氣水分布異常復(fù)雜等特點(diǎn)，氣藏高產(chǎn)富集控制地質(zhì)因素復(fù)雜，總體表現(xiàn)為“深源淺聚、斷砂疏導(dǎo)、多期河道、差異成藏、構(gòu)造活化、調(diào)整富集、甜點(diǎn)富氣、物性控產(chǎn)”的成藏地質(zhì)特征[11]。

基于氣藏動(dòng)、靜態(tài)特征分析，逐一解剖高產(chǎn)河道古今構(gòu)造、斷砂配置關(guān)系，分析儲(chǔ)層品質(zhì)對(duì)產(chǎn)能的影響，發(fā)現(xiàn)氣藏主要受控于斷層、河道砂、構(gòu)造、儲(chǔ)層物性4大因素，并遵循“有效的斷砂配置是基礎(chǔ)，有利的古今構(gòu)造位置是前提，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育程度是關(guān)鍵”的高產(chǎn)富集規(guī)律[7,12-17]?；诖艘?guī)律，高產(chǎn)河道主要存在2種富集模式：①構(gòu)造主控模式，烴源巖斷層與河道砂有效搭配，距斷裂5～30 km，古今構(gòu)造位置均高，儲(chǔ)層物性好（圖2）；②巖性主控模式，烴源巖斷層與河道砂有效搭配，古構(gòu)造高，今構(gòu)造低，河道內(nèi)存在有效的物性封堵（圖3）。

表3 高產(chǎn)河道地質(zhì)特征匯總表

表4 東斜坡沙溪廟組高產(chǎn)河道氣藏類型統(tǒng)計(jì)表

4.3 氣藏綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

遵循氣藏高產(chǎn)富集規(guī)律，選取沉積微相、斷砂配置、古今構(gòu)造、儲(chǔ)層品質(zhì)、地震預(yù)測阻抗屬性以及產(chǎn)能等因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立東斜坡區(qū)沙溪廟組氣藏儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表5）。

表5 東斜坡沙溪廟組氣藏儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

5 結(jié)論

1）東斜坡沙溪廟組氣藏整體為河道控藏的巖性氣藏，不同的河道砂氣藏類型復(fù)雜。目前高效開發(fā)河道存在3種氣藏類型：構(gòu)造—巖性氣藏、巖性—構(gòu)造氣藏、巖性氣藏。

2）東斜坡沙溪廟組氣藏主控因素為斷層、河道砂、構(gòu)造、儲(chǔ)層物性。

3）東斜坡區(qū)沙溪廟組氣藏高產(chǎn)河道具有2種高產(chǎn)富集模式：構(gòu)造主控模式、巖性主控模式。

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