摘要 四川盆地油氣勘探始于20世紀(jì)50年代,90年代初新場(chǎng)等氣田的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)劃時(shí)代的標(biāo)志,此后陸相層系勘探快速發(fā)展,呈現(xiàn)出全盆地砂巖氣藏和頁(yè)巖氣藏兼顧的立體勘探格局。然而,該領(lǐng)域的天然氣勘探開發(fā)也遇到了許多問題:儲(chǔ)層多但大都較薄、相變快,儲(chǔ)層物性整體較差且非均質(zhì)性強(qiáng),氣藏分布廣但資源豐度一般較低,勘探效果好、儲(chǔ)量巨大但開發(fā)動(dòng)用效果不理想等。為此,深入研究了四川盆地陸相層系天然氣成藏條件。結(jié)果認(rèn)為:①四川盆地陸相層系發(fā)育3套烴源巖(上三疊統(tǒng)須家河組須二段、須四段和侏羅系),烴源條件十分優(yōu)越,烴源巖集中在川西、川東北和鄂西渝東等地區(qū),初步計(jì)算四川盆地陸相層系生烴總量達(dá)550×
關(guān)鍵詞 四川盆地 陸相層系 晚三疊世 侏羅紀(jì) 天然氣成藏條件 砂巖氣藏 頁(yè)巖氣 立體勘探
四川盆地陸相層系是指上三疊統(tǒng)須家河組以上的地層,其勘探開發(fā)已取得大量成果,中國(guó)石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石化)在川西和川東北地區(qū)已發(fā)現(xiàn)大型陸相氣藏[1-4],中國(guó)石油天然氣股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石油)在大川中地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了大型陸相氣藏,勘探開發(fā)形勢(shì)正在迅猛發(fā)展。然而,該領(lǐng)域的勘探開發(fā)也遇到許多問題:儲(chǔ)層多但大部分薄、相變快,儲(chǔ)層物性整體較差且非均質(zhì)性強(qiáng),儲(chǔ)層類型復(fù)雜,包括孔隙型、孔隙-裂縫型、裂縫型等多種類型[5-9],氣藏分布廣但資源豐度一般較低,勘探效果好、儲(chǔ)量巨大但開發(fā)動(dòng)用效果不理想。在我國(guó)能源供應(yīng)缺口日益擴(kuò)大、環(huán)境保護(hù)要求逐步嚴(yán)格的形勢(shì)下,中國(guó)石化和中國(guó)石油在四川盆地陸相氣藏勘探開發(fā)方面均制定了“十二五”宏偉目標(biāo)。圍繞這一目標(biāo)任務(wù),資源基礎(chǔ)如何?目標(biāo)何在?怎樣實(shí)施?都是我們關(guān)心的問題。筆者根據(jù)中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院(以下簡(jiǎn)稱我院)的最新研究認(rèn)識(shí),結(jié)合前人的相關(guān)研究成果,對(duì)此開展了初步分析。
1 勘探現(xiàn)狀
四川盆地陸相層系油氣勘探始于20世紀(jì)50年代,但1980年以前勘探效果一直不理想,僅發(fā)現(xiàn)中壩等幾個(gè)中小型氣田。20世紀(jì)90年代初,新場(chǎng)等氣田的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)劃時(shí)代的標(biāo)志,此后陸相層系勘探快速發(fā)展[10-15]。
1)在川西地區(qū),新場(chǎng)氣田發(fā)現(xiàn)后,一方面在孝-新-合構(gòu)造帶逐步擴(kuò)大評(píng)價(jià)中淺層,并“甩開”勘探發(fā)現(xiàn)了洛帶、新都、馬井等中淺層氣藏;另一方面,向深層延伸,發(fā)現(xiàn)了新場(chǎng)、大邑上三疊統(tǒng)須家河組氣藏。近期勘探向成都凹陷展開,在什邡、廣金地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏的大面積分布。
2)進(jìn)入21世紀(jì),在元壩發(fā)現(xiàn)須家河組一侏羅系多個(gè)氣藏,形成了立體勘探大場(chǎng)面;并在馬路背、普光地區(qū)發(fā)現(xiàn)了須家河組氣藏。
3)赤水-西渝東地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了須家河組氣藏。建南地區(qū):原有工業(yè)氣井3口,低產(chǎn)氣井6口,近期建111井在須六段加砂壓裂測(cè)試,產(chǎn)天然氣3
4)中國(guó)石油在大川中地區(qū)發(fā)現(xiàn)合川、廣安等須家河組氣藏,近期“甩開”勘探也取得了突破,在梓潼凹陷和西充-仁壽地區(qū)多口甩開勘探井獲工業(yè)氣流。
5)近兩年來,陸相層系頁(yè)巖氣勘探取得重大突破:元壩地區(qū)有元壩9、元壩21等多口井獲工業(yè)氣流;建南有建111頁(yè)HF-1井穩(wěn)產(chǎn)氣2 000~3
近60年在四川盆地對(duì)陸相層系的油氣勘探取得了大量成果,發(fā)現(xiàn)油氣田60余個(gè)(圖1),探明天然氣儲(chǔ)量約7 000×108m3,顯示出四川盆地陸相層系具有“多套砂巖油氣層與頁(yè)巖氣層交叉疊置、滿盆分布”的特點(diǎn),砂巖油氣和頁(yè)巖氣兼顧立體勘探格局將向全盆地展開,前景十分廣闊。
2 油氣成藏條件及資源潛力
近幾年我院圍繞四川盆地陸相層系開展了研究工作作,結(jié)合前人的研究成果,對(duì)相關(guān)問題有了一些粗淺的認(rèn)識(shí)。
2.1 四川盆地陸相層系烴源條件十分優(yōu)越
川西地區(qū)須二段δ
碳同位素分析和須家河組天然氣輕烴指紋對(duì)比結(jié)果表明:川東北須家河組天然氣主要來自須家河組自身烴源巖,可能有少部分海相天然氣(碳同位素屬腐泥氣成因類型)的貢獻(xiàn);侏羅系油氣主要來自下侏羅統(tǒng)烴源巖。
川東南地區(qū)須家河組以海相氣源為主、混有陸相氣。甲烷、乙烷碳同位素值發(fā)生倒轉(zhuǎn),表明天然氣為海相天然氣和陸相天然氣混源;輕烴指紋指標(biāo)對(duì)比結(jié)果顯示,官渡須家河組氣藏天然氣特征與馬路背須家河組氣藏的天然氣一致,而與新場(chǎng)須二段、須四段氣藏的天然氣特征均不同,也說明屬混源成因。
須家河組暗色泥質(zhì)烴源巖主要發(fā)育于須一段、須三段、須五段,生烴中心在川西坳陷中段(圖2),其生烴強(qiáng)度最大,為100×108~300×lO
侏羅系烴源巖主要發(fā)育于下侏羅統(tǒng)自流井組和中侏羅統(tǒng)千佛崖組,生烴中心位于川北和川東北(圖3),生烴強(qiáng)度為30×l08~100×
據(jù)初步計(jì)算,四川盆地陸相層系生烴總量達(dá)550×
2.2 須家河組、侏羅系砂體發(fā)育,但在發(fā)育程度、物性特征方面存在著橫向差異
須家河組:沿劍閣-中江、旺蒼南-西充、萬源-蓬安、重慶女基井、自貢南-資陽(yáng)、雅安溫江共持續(xù)發(fā)育6個(gè)大型三角洲砂體,總體上是川東北、川東地區(qū)的河流-沖積平原、三角洲砂體好于川西地區(qū)。
侏羅系:從盆地邊緣向中部發(fā)育河流-沖積平原、三角洲砂體,總體上川西、川東北、川東及川東南均較發(fā)育。
研究成果顯示出:什邡地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組蓬二段氣藏主要砂組的砂巖儲(chǔ)層在縱向上相互疊置,累計(jì)厚度大,但單個(gè)砂體橫向上變化較快,砂體對(duì)比難度大??傮w表現(xiàn)為砂體側(cè)向遷移、相互疊置,宏觀上呈連片分布的特征。
四川盆地陸相砂巖儲(chǔ)層目前處于晚成巖B亞期,總體看成巖作用強(qiáng)度大,對(duì)砂巖儲(chǔ)層的影響作用大,其中建設(shè)性的成巖作用主要有溶蝕作用和裂縫化,破壞性的成巖作用主要有壓實(shí)作用和膠結(jié)作用。
在強(qiáng)烈壓實(shí)、膠結(jié)等作用下,l四川盆地陸相層系各套儲(chǔ)層物性均較差(表1)。但在燕山中晚期,川西和川西北大部地區(qū)連續(xù)沉積了下白堊統(tǒng),部分地區(qū)還沉積了上白堊統(tǒng)、侏羅系及須家河組,砂巖深埋;川中及大川東遭受剝蝕,砂巖埋藏較淺。燕山期剝蝕量:川東北、川東南、鄂西渝東剝蝕厚度介于l500~3500 m,須家河組和侏羅系砂體最大埋深小、壓實(shí)作用相對(duì)較弱、物性相對(duì)好;川西剝蝕厚度小于
2.3 四川盆地陸相氣藏成藏條件較好
多套烴源巖和多套儲(chǔ)層交叉疊置,橫向上廣泛發(fā)育,形成廣覆式上下接觸(如侏羅系初曾與須五段烴源巖)、“三明治”式交叉接觸(如須二段儲(chǔ)層與小塘子組合須二段烴源巖),烴源以垂向運(yùn)移為主,橫向運(yùn)移距離一般較短。這種就近成藏的方式造就了大面積集群式成藏,其成藏特征與常規(guī)圈閉油氣藏不同。
新場(chǎng)氣田須二段氣藏中下亞段共有11個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù),計(jì)算的地層壓力如表2所示。從表2中可以看出,壓力系數(shù)在1.42~1.70之間一個(gè)較大范圍內(nèi)變化,總體表現(xiàn)出不同目標(biāo)區(qū)(或裂縫體系)壓力系數(shù)不同,如中部裂縫體系壓力系數(shù)高(新851井須二4亞段壓力系數(shù)l.66,新853井壓力系數(shù)1.70),而該裂縫體系以西地區(qū)壓力系數(shù)大幅度降低(新3井壓力系數(shù)1.44、新301井壓力系數(shù)1.50),氣藏東部裂縫體系壓力系數(shù)較低(新5井壓力系數(shù)1.52,新501井壓力系數(shù)1.53),充分說明氣藏?zé)o統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)。
圖4顯示,新場(chǎng)氣田須二2砂組在氣藏較高部位還存在局部水區(qū),在南北均存在邊水且各井區(qū)氣水界面不同,這些現(xiàn)象充分說明氣藏沒有統(tǒng)一的氣水關(guān)系。
圖5是不同構(gòu)造部位氣藏形成模式示意圖。
從圖5中可見:在前陸沖斷帶附近和高陡背斜帶,主要為成藏模式1。①成藏特征:緊鄰生烴中心(生氣強(qiáng)度介于200×108~300×
在坳陷中隆起區(qū)和寬緩背斜部位,主要為成藏模式2。①成藏特征:緊鄰生烴中心;位于繼承性大型隆起帶;斷層、裂縫發(fā)育,有利于油氣運(yùn)移;三角洲水下分流河道和河口壩砂體發(fā)育;含煤泥頁(yè)巖作蓋層。②主控因素:繼承性隆起、斷裂裂縫和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是油氣富集的主控因素。新場(chǎng)須二段、須四段氣藏即屬此模式。其中以裂縫體為主要連通單元,不同單元?dú)馑P(guān)系不同、壓力系統(tǒng)不同。
在凹陷中心及斜坡、隆起平臺(tái)上,主要為成藏模式3。①成藏特征:處于或緊鄰生烴中心;位于凹陷中心及斜坡區(qū),或位于隆起頂部,地層平緩;三角洲水下分流河道和河口壩砂體發(fā)育,與烴源巖呈廣覆式或“三明治”式接觸;泥頁(yè)巖作蓋層。運(yùn)聚動(dòng)力主要為生烴增壓、烴濃度差及儲(chǔ)層毛細(xì)管壓力。運(yùn)移通道為毛細(xì)管和裂縫,方式為“擴(kuò)散”。②主控因素:微裂縫和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是油氣富集的主控因素。新馬滾動(dòng)勘探區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏、廣安須家河組氣藏即屬此模式。這類型氣藏一般氣水分異程度低,多為低含氣飽和度氣層,氣藏存在多個(gè)“甜點(diǎn)”,各地區(qū)壓力系統(tǒng)不同。
2.4 四川盆地陸相層系頁(yè)巖氣資源豐富,是下一步立體勘探的重要目標(biāo)
千佛崖組含氣泥頁(yè)巖段已在元壩9井、元壩l6井試獲(工業(yè))氣流,元壩11、元壩16、元壩9、元陸4井千佛崖組砂泥比分別為21%、58%、25%、26%,可明確認(rèn)定是一套穩(wěn)定分布的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)目標(biāo)層段。大安寨段含氣泥頁(yè)巖段也在元壩9井試獲氣流。初步估計(jì),元壩地區(qū)多層頁(yè)巖氣資源量累計(jì)可達(dá)1×
川西坳陷頁(yè)巖氣顯示主要集中在孝泉-新場(chǎng)-豐谷地區(qū),統(tǒng)計(jì)新場(chǎng)鉆遇須五段的51口井,頁(yè)巖氣顯示
下侏羅統(tǒng)自流井組東岳廟段氣顯示普遍且連續(xù)。建111井侏羅系東岳廟段獲工業(yè)氣流,穩(wěn)產(chǎn)2 000~3
3 勘探思路及建議
3.1 勘探思路
基于已有的勘探成果和研究認(rèn)識(shí),提出以下勘探思路:解放思想,加大投入,砂巖油氣與頁(yè)巖氣兼顧,以尋找和擴(kuò)大油氣生產(chǎn)陣地為目的,分“精細(xì)展開、甩開突破、超前準(zhǔn)備”3個(gè)層次推進(jìn)四川盆地陸相層系油氣勘探工作。
1)精細(xì)展開:以已發(fā)現(xiàn)的新場(chǎng)、元壩、廣安等大氣田為基點(diǎn),開展4個(gè)方面工作:①老區(qū)老層精細(xì)描述,分析剩余氣分布和氣水關(guān)系變化,進(jìn)一步加密井和調(diào)整產(chǎn)量,提高采收率;②老區(qū)新層勘探評(píng)價(jià),力爭(zhēng)擴(kuò)大儲(chǔ)量規(guī)模,確保生產(chǎn)井調(diào)層以達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn);③大膽向外圍展開,特別是向凹陷區(qū)迅速展開,力爭(zhēng)大面積整體探明和快速建產(chǎn);④頁(yè)巖氣勘探開發(fā)一體化,優(yōu)選“甜點(diǎn)”,突破技術(shù)難點(diǎn),與砂巖氣藏形成混合立體勘探開發(fā)新局面。通過上述4個(gè)方面的工作,加上海相氣藏的貢獻(xiàn),力爭(zhēng)近幾年即形成幾個(gè)l00×
2)甩開突破:鄂西渝東、赤水、資陽(yáng)等地區(qū)雖然發(fā)現(xiàn)了一些氣藏,但尚未形成大規(guī)模生產(chǎn)場(chǎng)面。在鄂西渝東地區(qū),以建南為中心,開展須家河組整體評(píng)價(jià),并向外圍甩開勘探以爭(zhēng)取新突破,同時(shí)開展東岳廟段頁(yè)巖氣勘探開發(fā),力爭(zhēng)近期形成探明天然氣儲(chǔ)量上1 000×
3)超前準(zhǔn)備:主要是針對(duì)川東北南江、鎮(zhèn)巴,川東南涪陵、綦江,川西南諸區(qū)塊等開展研究工作,砂巖氣藏與頁(yè)巖氣藏兼顧,逐步優(yōu)選目標(biāo),實(shí)現(xiàn)突破。
3.2 相關(guān)建議
陸相層系砂巖儲(chǔ)層一般低滲透-致密,部分發(fā)育裂縫;部分侏羅系儲(chǔ)層含氣飽和度低;各套氣層基本上氣水關(guān)系都較復(fù)雜;同時(shí)多套砂巖氣和多套頁(yè)巖氣交叉疊置,形成立體的復(fù)雜的非常規(guī)資源體系。因此,勘探開發(fā)面臨諸多困難。特提出以下建議:
此方面包括:①低滲透-致密砂巖氣藏成藏主控因素、富集規(guī)律研究;②陸相頁(yè)巖氣資源前景及目標(biāo)評(píng)價(jià)、儲(chǔ)量計(jì)算技術(shù);③山前地震資料采集處理技術(shù);④水平井測(cè)井技術(shù)與分段壓裂技術(shù);⑤頁(yè)巖氣排采技術(shù)、產(chǎn)能評(píng)價(jià)技術(shù)和產(chǎn)量?jī)?yōu)化技術(shù)。
此方面包括:①地震資料連片處理和特殊處理;②多方法地震資料精細(xì)解釋與信息融合;③儲(chǔ)層、裂縫、流體識(shí)別;④測(cè)井解釋攻關(guān),準(zhǔn)確識(shí)別裂縫、低含氣飽和度氣層、氣水層;⑤沉積微相、成巖作用、儲(chǔ)層特征與綜合評(píng)價(jià);⑥井位論證與井軌跡優(yōu)化。
按工程技術(shù)適應(yīng)性和波及范圍選目標(biāo)、定層系,如根據(jù)水平井多段壓裂所形成的裂縫溝通范圍,特別是垂向控制范圍,在地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上,劃分勘探開發(fā)目標(biāo)層系,確定井軌跡,砂巖儲(chǔ)層與富氣頁(yè)巖層一起整體壓裂,實(shí)現(xiàn)混合生產(chǎn)。
強(qiáng)化對(duì)鉆、完井全過程的緊密跟蹤,并及時(shí)優(yōu)化調(diào)整,主要是要及時(shí)調(diào)整井軌跡,優(yōu)選壓裂井段,及時(shí)評(píng)價(jià)產(chǎn)能和優(yōu)化產(chǎn)量。
縱向上注重“大水層”預(yù)測(cè)與規(guī)避,橫向上找“甜點(diǎn)”。在選擇目層段時(shí),應(yīng)把研究重點(diǎn)放在水層特別是出水量較大水層的識(shí)別與評(píng)價(jià)上,確保水平井多段壓裂不溝通水層,以避免出水對(duì)產(chǎn)量的影響。在平面上,通過綜合研究,縮小目標(biāo),減少資金投入,提高單井產(chǎn)量,確??碧介_發(fā)效果。
剔除低壓區(qū)。對(duì)于頁(yè)巖氣,有些專家認(rèn)為保存條件不重要。其實(shí),這是一種誤解。在美國(guó),阿巴拉契亞地區(qū)頁(yè)巖氣有利區(qū)也是遠(yuǎn)離沖斷帶的。在四川盆地邊緣也存在復(fù)雜的構(gòu)造帶,當(dāng)頁(yè)巖處于開放系統(tǒng),壓力很低時(shí),游離氣無法保存,吸附氣也極少。因此,在選擇目標(biāo)時(shí),地層壓力較低的地區(qū)應(yīng)首先被剔除。
成文中引用了中國(guó)石化西南油氣分公司、勘探南方分公司、江漢油田分公司及其他相關(guān)單位的資料.
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本文作者:龍勝祥肖開華 李秀鵬 武曉玲 李宏濤 袁玉松 程喆
作者單位:中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院
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