新場(chǎng)氣田須二高產(chǎn)氣藏主控地質(zhì)因素

劉 鳳 ，黎華繼 ，劉君龍 ，張 巖，代亞飛

（1.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川成都 610041；2.中國(guó)石化西南油氣分公司新場(chǎng)公司（聯(lián)益公司），四川德陽(yáng) 618000；3.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；4.四川川慶井下科技有限公司，四川德陽(yáng) 618000）

新場(chǎng)氣田須二段是西南油氣分公司在川西深層須家河組的重點(diǎn)勘探開發(fā)層系，也是川西地區(qū)中淺層侏羅系產(chǎn)能接替區(qū)。自2000年以來(lái)，隨著工業(yè)氣井的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)須二氣藏開展了大量的研究工作，取得了豐富的認(rèn)識(shí)：①氣藏砂體厚度大，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，具有致密–超致密、特低孔特低滲特征；地層旋回性特征不明顯，砂體劈分和橫向?qū)Ρ容^困難[1–4]。②網(wǎng)狀縫發(fā)育，搭配古今構(gòu)造局部高點(diǎn)，成為油氣聚集成藏主要場(chǎng)所[5–8]。③須二氣藏屬于邊水氣藏；受多期構(gòu)造活動(dòng)、多期成藏改造影響，氣水關(guān)系復(fù)雜，無(wú)統(tǒng)一的氣水界面[9–12]。

氣藏勘探開發(fā)程度逐漸深入，本文在氣井分類的基礎(chǔ)上，從儲(chǔ)層、構(gòu)造、氣水關(guān)系、斷層–裂縫系統(tǒng)等方面對(duì)新場(chǎng)氣田須二高產(chǎn)氣藏主控地質(zhì)因素進(jìn)行了深入分析，逐步完成從定性評(píng)價(jià)到定量評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)變，對(duì)氣藏經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)具有一定的意義。

1 氣藏基本特征

新場(chǎng)氣田須二氣藏位于四川盆地川西坳陷新場(chǎng)構(gòu)造帶上，為南陡北緩的北東東向復(fù)式背斜，背斜從西至東依次發(fā)育A105井、A1井、L1井、A3井等4個(gè)局部高點(diǎn)（圖1）。該區(qū)斷裂發(fā)育，走向復(fù)雜，均為逆斷層，其中，規(guī)模較大的為南北向斷層（主干斷層5條），從西至東分別為F1、F2、F3、F4、F5斷層。

圖1 新場(chǎng)須二氣藏構(gòu)造及井位簡(jiǎn)況

須二段（T3x2）地層分為3個(gè)亞段，10套砂組，其中以須二上亞段T3x22砂組、中亞段T3x24砂組為主力產(chǎn)氣層。須二段沉積微相為水下分流河道疊置沉積，儲(chǔ)層厚約50 m，儲(chǔ)層巖性以中粒巖屑砂巖為主，平均孔隙度為3.8%，滲透率為2.2×10–3μm2，基質(zhì)滲透率小于0.1 ×10–3μm2。氣體組分以CH4為主，平均含量為97%，地層埋深為4 500～5 300 m，原始?jí)毫ο禂?shù)1.7，地溫梯度2.3 ℃/100 m。氣藏儲(chǔ)量豐度近8×108m3/km2，已探明地質(zhì)儲(chǔ)量超千億立方米。

該氣藏自2000年以來(lái)，先后投入試采井21口，最高日產(chǎn)氣超150×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣近30×108m3，其中8口井累計(jì)產(chǎn)氣大于1×108m3。

2 高產(chǎn)氣藏主控地質(zhì)因素

研究區(qū)采用經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的方法來(lái)確定單井經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量，在當(dāng)時(shí)氣價(jià)1.276元/ m3（不含稅）、內(nèi)部收益率8%、鉆完井及地面建設(shè)等基礎(chǔ)投資條件下，該區(qū)單井經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量為5×104m3/d。同時(shí)按照內(nèi)部收益率將新場(chǎng)氣田須二氣藏氣井劃分為三類：把內(nèi)部收益率大于30%，即單井產(chǎn)量大于10×104m3/d，劃分為I類氣井（高產(chǎn)高效氣井）；內(nèi)部收益率8%～30%，即單井產(chǎn)量為5×104～10×104m3/d，劃分為II類氣井（中產(chǎn)有效氣井）；內(nèi)部收益率小于8%，即單井產(chǎn)量為0～5×104m3/d，劃分為III類氣井（低產(chǎn)低效氣井）；其中，I、II類氣井具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，III類氣井因低于單井經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量基本無(wú)經(jīng)濟(jì)效益。為了正確認(rèn)識(shí)高產(chǎn)氣藏主控地質(zhì)因素，提高鉆遇I、II類氣井的成功率，本文從多方面對(duì)新場(chǎng)氣田須二高產(chǎn)氣藏主控地質(zhì)因素進(jìn)行深入剖析。

2.1 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是氣井穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)

新場(chǎng)須二段地層砂體厚度大，平均厚度約420.0 m；其中多口井采用大段測(cè)試方式，最大射孔段厚度為489.0 m，平均射孔段厚度為41.7 m。前人在新場(chǎng)氣田須二氣藏開展了大量沉積儲(chǔ)層研究工作，主要針對(duì)沉積微相和砂體展布進(jìn)行刻畫，對(duì)沉積微相內(nèi)部的儲(chǔ)層構(gòu)型單元研究較少。本次主要通過(guò)深入、細(xì)化儲(chǔ)層研究，精細(xì)描述大段厚層砂體中真正產(chǎn)氣的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。通過(guò)對(duì)新場(chǎng)氣田須二氣藏8口取心井的巖心進(jìn)行宏觀觀察描述，識(shí)別出12種巖石相，包括千層餅狀中粗砂巖相、平行層理中粗砂巖相、塊狀層理中粗砂巖相、斜層理中粗砂巖相、含碳屑中粗砂巖相、含泥礫中粗砂巖相、斜層理細(xì)砂巖相、鈣質(zhì)膠結(jié)塊狀層理中粗砂巖相、鈣質(zhì)膠結(jié)斜層理中粗砂巖相、砂紋層理粉砂巖相、碳質(zhì)泥巖相、含煤泥巖相等。針對(duì)巖心樣品進(jìn)行巖石常規(guī)物性分析，將分析數(shù)據(jù)根據(jù)巖石相類型進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出不同巖石相對(duì)應(yīng)的加權(quán)平均孔隙度、加權(quán)平均滲透率等（表1）。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：千層餅狀中粗砂巖相、平行層理中粗砂巖相在受構(gòu)造應(yīng)力作用下，沿層理面破裂形成裂縫，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，物性條件最好，平均滲透率高達(dá)15.400×10–3～24.500×10–3μm2，平均孔隙度4.1%～5.6%，為最有利的巖石相；塊狀層理中粗砂巖相、斜層理中粗砂巖相發(fā)育較優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，物性條件次之，平均滲透率0.200×10–3～0.400×10–3μm2，平均孔隙度4.0%～5.1%，為較有利的巖石相。

表1 新場(chǎng)須二段巖相類型劃分

通過(guò)有利巖相對(duì)比分析，最有利巖石相在縱向上主要分布在T3x24砂組，平面上主要分布在A109、A6井區(qū)；較有利巖石相在縱向上主要分布在新場(chǎng)須二T3x22砂組，平面上主要分布在L1、A107井區(qū)。結(jié)合氣井測(cè)試、試采情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，I類氣井主要位于最有利巖石相區(qū)，即優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，如A109井針對(duì)T3x24+5砂組，通過(guò)射孔測(cè)試，獲得無(wú)阻流量100×104m3/d，累計(jì)產(chǎn)氣約4×108m3；II類氣井主要位于較有利巖石相區(qū)，即較優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，如L1井針對(duì)T3x22+4砂組，通過(guò)射孔、試破測(cè)試，獲得無(wú)阻流量10×104m3/d，累計(jì)產(chǎn)氣超2×108m3；A107井針對(duì)T3x22+4砂組，通過(guò)射孔測(cè)試，獲得無(wú)阻流量30×104m3/d，累計(jì)產(chǎn)氣超1×108m3；表明有利巖相是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育是氣井穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)。

2.2 構(gòu)造高部位是氣井高產(chǎn)的關(guān)鍵

結(jié)合測(cè)井、錄井、測(cè)試、試采等情況，對(duì)新場(chǎng)氣田須二氣藏氣水關(guān)系進(jìn)行分析研究，總體認(rèn)為該氣藏具有氣水界面不統(tǒng)一的邊水分布特征。構(gòu)造部位控制了原始?xì)馑缑娴姆植?，區(qū)內(nèi)I類、II類氣井主要分布在構(gòu)造高部位，氣水界面之上。新場(chǎng)氣田T3x22、T3x24氣藏主要以邊水為主，原始?xì)馑缑嫖挥谀媳眱梢順?gòu)造低部位，局部存在殘余地層水。

2.2.1 T3x22氣水分布

T3x22砂體的氣水界面海拔為–4 350 m。以T3x22砂體為主產(chǎn)層的生產(chǎn)井10口，4口井為III類氣井，均產(chǎn)水，主要分布于構(gòu)造（南北）兩翼低部位，局部高部位亦有分布。A5井位于構(gòu)造北翼，電阻率值降低，測(cè)試產(chǎn)氣少量，大量產(chǎn)水；A106井位于構(gòu)造北翼，電阻率值陡然下降至58 Ω·m，測(cè)試產(chǎn)氣不足5×104m3/d，大量產(chǎn)水；A6井電測(cè)曲線顯示電阻率值陡然下降至79 Ω·m，測(cè)試產(chǎn)氣少量，大量產(chǎn)水。總體上，T3x22氣層構(gòu)造南北兩翼都存在邊水，氣水界面在–4 350 m左右。由于受古今構(gòu)造反轉(zhuǎn)、儲(chǔ)層致密化及裂縫形成共同作用，局部井區(qū)（A7井區(qū)）存在殘余地層水。

2.2.2 T3x24氣水分布

T3x24氣層在原始狀態(tài)下南北兩翼也存在邊水，且南北兩翼原始?xì)馑缑娌灰恢?，I、II類氣井均位于氣水界面之上。在試采后期，氣水界面存在向構(gòu)造高部位逐漸錐進(jìn)的趨勢(shì)，出現(xiàn)水線上移的現(xiàn)象；在F1斷層附近，受水體錐進(jìn)的影響，部分I類氣井產(chǎn)水量增大，甚至被水淹。

T3x24北部氣水界面為海拔–4 375 m，南部氣水界面為海拔–4 419 m。以T3x24砂體為主產(chǎn)層的生產(chǎn)井14口，原始產(chǎn)水井7口，產(chǎn)水井主要分布于構(gòu)造（南北）兩翼低部位及東北部A3區(qū)塊。根據(jù)測(cè)井識(shí)別，測(cè)試及試采成果，A104井位于構(gòu)造西北部，電阻率值降低，測(cè)試產(chǎn)氣少量，產(chǎn)水量大（超過(guò)200 m3/d）；A9井位于構(gòu)造北翼，電阻率值陡然下降至39 Ω·m，測(cè)試產(chǎn)氣少量，產(chǎn)水量較大。總體上，原始狀態(tài)下T3x24水體以邊水為主，局部（A4井區(qū)）存在殘余地層水。

在試采后期，受裂縫影響，水體由南北兩翼沿F1斷層附近向氣藏中部位侵入，順層錐進(jìn)，出現(xiàn)水線上移的現(xiàn)象。比如A109井是裂縫發(fā)育區(qū)第一口產(chǎn)水井，于2006年3月投產(chǎn)，無(wú)水采氣期220 d，同年11月見水；A109井產(chǎn)地層水240 d以后，位于其北部A1井投產(chǎn)，未立即產(chǎn)出地層水，無(wú)水采氣期210 d，后產(chǎn)地層水。由此認(rèn)為，A109、A1井所產(chǎn)地層水為南部邊水沿F1斷層侵入所致，受水體錐進(jìn)的影響，出現(xiàn)水線上移的現(xiàn)象。

2.3 裂縫發(fā)育程度是氣井高產(chǎn)的決定因素

斷層–裂縫系統(tǒng)控制了裂縫發(fā)育程度，裂縫發(fā)育程度是氣井高產(chǎn)的決定因素。斷層–裂縫系統(tǒng)是一個(gè)天然裂縫發(fā)育帶，又稱斷裂作用帶，是斷裂帶同生及伴生的破裂縫發(fā)育區(qū)。由斷層伴生的裂縫系統(tǒng)常常與斷層之間的距離有一定的相關(guān)性，一般情況下，裂縫的發(fā)育程度與裂縫到斷層的距離呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[13]，即距離斷層越近，裂縫密度越大，即裂縫發(fā)育程度越高。

通過(guò)新場(chǎng)氣田T3x24砂組成像測(cè)井解釋高角度縫與斷層距離相關(guān)關(guān)系，同時(shí)結(jié)合巖心資料（表2）對(duì)裂縫進(jìn)行綜合研究認(rèn)為：斷層上盤較下盤裂縫更發(fā)育；位于斷層上盤，離斷層距離越近，高角度裂縫越發(fā)育。即裂縫距離斷層小于0.5 km，高角度裂縫最發(fā)育；裂縫距離斷層0.5～1.0 km，高角度裂縫次發(fā)育；裂縫距離斷層大于1.0 km，高角度裂縫不發(fā)育。

表2 巖心裂縫統(tǒng)計(jì)

縱向上T3x22、T3x24砂組裂縫發(fā)育。巖心觀察顯示裂縫以沉積成因形成的低角度縫和斜縫（部分是構(gòu)造成因）為主，同時(shí)局部（斷層附近）發(fā)育構(gòu)造成因的高角度縫。巖石薄片下顯示低角度縫與高角度微裂縫組合形成網(wǎng)狀縫，鑄體薄片顯示網(wǎng)狀縫相互連通，溝通了儲(chǔ)層內(nèi)部的微孔隙，構(gòu)成致密儲(chǔ)層中重要的滲流通道和儲(chǔ)集空間，形成了有效的縫網(wǎng)系統(tǒng)。高產(chǎn)井（A2井4 957～4 960 m井段）常規(guī)測(cè)井中聲波時(shí)差曲線顯示周波跳躍，聲波時(shí)差值200～270 μs/ft，電阻率值較低（110～150 Ω·m）；成像測(cè)井顯示，普遍發(fā)育低角度縫與高角度微裂縫，裂縫密度10條/m。

根據(jù)裂縫的成因與發(fā)育程度，將裂縫發(fā)育區(qū)劃分為三大類四小類（表3）：I類裂縫發(fā)育區(qū)為網(wǎng)狀縫發(fā)育區(qū)，該區(qū)高角度縫、低角度縫均發(fā)育，位于距離斷層小于0.5 km區(qū)域；II類裂縫發(fā)育區(qū)為中–小型裂縫發(fā)育區(qū)，該區(qū)高角度縫發(fā)育、低角度縫局部發(fā)育，或低角度縫發(fā)育、高角度縫局部發(fā)育，位于距離斷層0.5～1.0 km區(qū)域；III類裂縫發(fā)育區(qū)低角度縫發(fā)育、高角度縫不發(fā)育，位于距離斷層大于1.0 km區(qū)域。通過(guò)對(duì)氣井的產(chǎn)量與裂縫發(fā)育類型進(jìn)行對(duì)比分析，認(rèn)為I類氣井（高產(chǎn)高效氣井）主要分布在I類裂縫發(fā)育區(qū)；II類氣井（中產(chǎn)有效氣井）主要分布在II類裂縫發(fā)育區(qū)；III類氣井（低產(chǎn)低效氣井）主要分布在III類裂縫發(fā)育區(qū)。

表3 新場(chǎng)須二裂縫分類

2.3.1 I類裂縫發(fā)育區(qū)

距離F1斷層小于0.5 km的I類裂縫發(fā)育區(qū)，是網(wǎng)狀縫發(fā)育區(qū)，氣井初期平均產(chǎn)量近50×104m3/d，是高產(chǎn)高效氣井的分布區(qū)域。雖然后期試采期間受到水體錐進(jìn)的影響，氣井產(chǎn)量及壓力遞減快，但通過(guò)采用排水采氣方式后，氣井產(chǎn)量提升顯著。比如通過(guò)對(duì)低部位的A101井進(jìn)行排水后，高部位的A1井產(chǎn)量得到明顯提升，日產(chǎn)氣量達(dá)到20×104m3。由此可見，高產(chǎn)高水井采取排水采氣后，仍具有高產(chǎn)高效氣井的特征。

2.3.2 II類裂縫發(fā)育區(qū)

距離F3斷層 0.5～1.0 km的II類裂縫發(fā)育區(qū)是中產(chǎn)有效氣井的分布區(qū)域。氣井初期產(chǎn)量低，平均約6×104m3/d，但穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，不產(chǎn)水。如L1井在T3x22+4層已連續(xù)生產(chǎn)14年，目前在近20 MPa的油壓下，日產(chǎn)氣4×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣超2×108m3；A107井在T3x22+4層已連續(xù)生產(chǎn)7年，目前在超40 MPa的油壓下，日產(chǎn)氣8×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣超1×108m3；L1井、A107井均為中產(chǎn)有效氣井。

2.3.3 III類裂縫發(fā)育區(qū)

III類裂縫發(fā)育區(qū)距離斷層大于1.0 km，根據(jù)儲(chǔ)層基質(zhì)的滲流能力差異可將滲流系統(tǒng)分為相對(duì)高孔滲型和致密型。相對(duì)高孔滲型儲(chǔ)層物性好，但多發(fā)育于構(gòu)造低部位，大部分具有高含水特征，如A102井 T3x24層；致密型儲(chǔ)層物性差，裂縫不發(fā)育，往往產(chǎn)能低或無(wú)產(chǎn)能，如A103 井T3x24層。

3 結(jié)論

（1）新場(chǎng)氣田須二氣藏屬于地層埋深大，砂體厚度大，非均質(zhì)性強(qiáng)，裂縫發(fā)育程度受斷層–裂縫系統(tǒng)控制，為氣水關(guān)系復(fù)雜的邊水氣藏。

（2）優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是氣井穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)，主要尋找千層餅狀中粗砂巖相、平行層理中粗砂巖相、塊狀層理中粗砂巖相、斜層理中粗砂巖相等有利巖相；氣水界面之上的構(gòu)造高部位是氣井高產(chǎn)的關(guān)鍵；裂縫發(fā)育程度是氣井高產(chǎn)的決定因素，斷層上盤，距離斷層小于0.5 km的區(qū)域是高產(chǎn)高效氣井分布區(qū)域，距離斷層0.5～1.0 km的區(qū)域是中產(chǎn)有效氣井的分布區(qū)域。