深層裂縫性致密碎屑巖氣藏高效儲滲區(qū)識別——以川西新場氣田上三疊統(tǒng)須家河組氣藏為例

摘 要

摘要：四川盆地西部深層上三疊統(tǒng)須家河組須二段致密碎屑巖氣藏非均質(zhì)性極強(qiáng)，準(zhǔn)確預(yù)測規(guī)模裂縫網(wǎng)絡(luò)與相對優(yōu)質(zhì)儲層疊加形成的高效儲滲區(qū)分布規(guī)律是勘探開發(fā)鉆井獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)井的
摘要：四川盆地西部深層上三疊統(tǒng)須家河組須二段致密碎屑巖氣藏非均質(zhì)性極強(qiáng)，準(zhǔn)確預(yù)測規(guī)模裂縫網(wǎng)絡(luò)與相對優(yōu)質(zhì)儲層疊加形成的高效儲滲區(qū)分布規(guī)律是勘探開發(fā)鉆井獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)井的技術(shù)關(guān)鍵。以三維三分量地震勘探資料為基礎(chǔ)，通過高效儲滲區(qū)儲層測井及波阻抗特征、地震響應(yīng)特征對比分析、模型正演驗(yàn)證等方法，建立“雜亂弱反射”地震暗點(diǎn)高效儲滲區(qū)識別模式，劃分出PP波/PS波“單弱”及“雙弱”2種暗點(diǎn)類型，解剖了其地質(zhì)及地球物理成因機(jī)理，提出“雙弱”模式為最優(yōu)類型。利用對雜亂弱反射的吸收增強(qiáng)處理及像素成像暗點(diǎn)可視化刻畫等技術(shù)手段，預(yù)測出了高效儲滲區(qū)。
關(guān)鍵詞：晚三疊世；裂縫性油氣藏；致密砂巖；三維三分量技術(shù)；暗點(diǎn)；高效儲滲區(qū)；四川盆地；西
0 引言
    上三疊統(tǒng)須家河組氣藏是目前四川盆地西部(以下簡稱川西)坳陷深層天然氣勘探熱點(diǎn)，亦是儲產(chǎn)量增長的主要層段，其主力氣藏為須家河組須二段氣藏。2000年，在川西新場氣田須二段中部T3x24(4砂組)儲層成功鉆獲無阻流量151.4×104m3/d、穩(wěn)定產(chǎn)量38×104m3/d的高產(chǎn)工業(yè)氣井——X851井，展現(xiàn)了川西坳陷中段深層致密碎屑巖氣藏巨大的勘探潛力。但氣藏的勘探開發(fā)難度極大，其后在同一構(gòu)造帶上部署的CX560、CX565、CL562、L150井等多口深井效果并、不理想且產(chǎn)能差異極大，主要原因?yàn)閮訛榈湫椭旅芩樾紟r儲層，受裂縫網(wǎng)絡(luò)分布影響，氣藏非均質(zhì)性極強(qiáng)[1～2]。
    20世紀(jì)中葉至今，在埋深相對較淺、物性相對較好的新場地區(qū)淺層，建立了“低頻強(qiáng)振幅、低阻抗”地震含氣儲層預(yù)測模式[3]，取得了很好的效果，基本解決了淺層巖性氣藏識別問題，充分顯示了地震識別模式在勘探開發(fā)中的核心作用。多年來，深層須家河組高產(chǎn)富集區(qū)預(yù)測一直是勘探家探索研究的重點(diǎn)，由于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)鉆井經(jīng)濟(jì)效益往往是低產(chǎn)井的數(shù)倍，高產(chǎn)“甜點(diǎn)”一直是此類氣藏勘探開發(fā)的首要目標(biāo)，困擾高產(chǎn)甜點(diǎn)勘探的主要技術(shù)瓶頸是有效地震識別模式的建立[3～4]。
    川西新場地區(qū)須二段埋深5000～6000m，屬深-超深非常規(guī)儲層，是須家河組各段中砂巖最發(fā)育的層段，砂體厚度大(50～100m)，砂/泥比很高(2.37～6.21)，沉積相以三角洲前緣砂壩為主，部分為三角洲平原分流河道。新場地區(qū)須二段劃分為上、中、下3個亞段，篩選出8套砂組，砂組編號分別為T3x22(2砂組)-T3x29(9砂組)。巖心分析、測井處理及儲層薄片顯微鏡下鑒定等成果表明：須二段孔隙發(fā)育程度差，主要分布在1%～6%區(qū)間，但在致密背景中發(fā)育孔隙度為5%～10%的相對優(yōu)質(zhì)儲層；基質(zhì)滲透性極差，普遍低于0.06×10-3μm2，只有當(dāng)裂縫發(fā)育時，滲透性才表現(xiàn)出較高特征[1，5]，為低孔-特低孔、低滲裂縫性超致密碎屑巖儲層。有效儲層主要有3類：孔隙型、裂縫-孔隙型、裂縫型，裂縫型基質(zhì)孔隙度普遍低于4%，大部分樣品孔隙度低于3%，基質(zhì)滲透率小于0.1×10-3μm2；裂縫-孔隙型、孔隙型儲層孔隙度一般高于4%，基質(zhì)滲透率大于0.06×10-3μm2。在新場氣田須二段儲層評價中，裂縫-孔隙型、孔隙型儲層稱之為相對優(yōu)質(zhì)儲層，相對優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育于須二中亞段T3x24- T3x26。
    勘探實(shí)踐表明，新場氣田須二段構(gòu)造整體含氣，縱向多藏疊置，局部富集高產(chǎn)，只有在規(guī)模較大的裂縫網(wǎng)絡(luò)與優(yōu)質(zhì)儲層疊加構(gòu)成的高效儲滲體分布區(qū)內(nèi)勘探才能獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，故尋找高滲區(qū)是氣藏勘探的關(guān)鍵。
1 高效儲滲區(qū)形成機(jī)理
高效儲滲區(qū)空間上主要受控于高效儲滲體分布。關(guān)于儲滲體的概念，唐澤堯(1989)認(rèn)為，儲滲體是指巖層中由主要具備儲存能力的空隙和主要具備滲透能力的空隙相互疊加，組成彼此連通的有效儲集巖體，外部被非滲透的致密巖石包圍[6]。尹鳳嶺(1996)等又稱之為儲集體，認(rèn)為是一個具備有效儲集空間和滲濾通道、不受巖性和層界嚴(yán)格限制的三度空間地質(zhì)體。此外，就新場地區(qū)而言，針對淺層沙溪廟組致密氣藏的儲滲體進(jìn)行過較多研究工作[7～8]，其定義的儲滲體特指致密碎屑巖非均質(zhì)氣藏內(nèi)部縱橫向上連續(xù)的儲集體，在該儲滲體內(nèi)各部位儲集巖的有效孔隙度、有效滲透率相似，儲滲體之間儲滲條件則有較大不同，氣藏最終由許多大小、滲流條件不一的儲滲體鑲嵌疊砌而成[8]。須二段儲滲體與新場淺層儲滲體更為相似，但裂縫與優(yōu)質(zhì)儲層疊加是形成儲滲體的主要原因。實(shí)鉆表明，新場地區(qū)須二段砂巖儲層普遍發(fā)育，構(gòu)造整體含氣，須二中亞段優(yōu)質(zhì)儲層在構(gòu)造范圍內(nèi)均存在，但儲層非均質(zhì)性依然較強(qiáng)，橫向分布厚薄不均，加之裂縫的疊加，局部形成高效儲滲體，儲滲體被超低滲的含氣砂巖包圍(圖1)。這與唐澤堯等命名的儲滲體有所差別。優(yōu)質(zhì)儲層主要形成機(jī)理為：易溶礦物的存在是形成相對高孔隙度優(yōu)質(zhì)儲層的基本條件，成巖晚期溶蝕是其發(fā)育的主要因素。此外，裂縫的發(fā)育狀況及裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分布控制著儲滲體產(chǎn)狀，對產(chǎn)能的大小具有決定性的控制作用。在相同成藏條件下，規(guī)模裂縫網(wǎng)絡(luò)與相對厚層優(yōu)質(zhì)儲層疊加形成的具高效滲透能力的儲滲體內(nèi)才能獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。因此，該類超致密裂縫性氣藏中，高效儲滲體分布區(qū)即高滲區(qū)的預(yù)測是高產(chǎn)富集區(qū)預(yù)測的關(guān)鍵，在該類儲滲體內(nèi)勘探開發(fā)不僅可以高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，還可以通過高滲區(qū)內(nèi)的勘探開發(fā)，借助其高效滲透能力帶動裂縫相對不發(fā)育的低滲區(qū)內(nèi)的天然氣向其彈性驅(qū)動，達(dá)到氣藏高效開發(fā)的目的。
 

2 儲滲體差異地球物理識別
2.1 不同類型儲滲體地球物理特征
   儲層與圍巖波阻抗差的大小決定地震反射強(qiáng)度，因而波阻抗特征是高效儲滲體識別的重要線索。由于波阻抗為速度與密度的乘積，因此，可根據(jù)測井聲波時差A(yù)C和密度DEN測井資料，換算出波阻抗值。通常，根據(jù)儲層與圍巖波阻抗的相對差異，可將儲層波阻抗特征分為3類[9～10]：Ⅱ類：高波阻抗，儲層波阻抗明顯高于圍巖；Ⅱ類：中等波阻抗，儲層波阻抗近于圍巖；Ⅲ類：低波阻抗，儲層阻抗明顯低于圍巖。前述須二段儲滲體中儲層波阻抗特征主要表現(xiàn)為以下兩類：
    1) Ⅰ類高阻抗，在新場地區(qū)中低產(chǎn)能(小于10×104m3/d)鉆井中儲層中普遍具有此類特征，亦提目前新場須二段砂巖中分布最廣泛的波阻抗類型。圖2黃色框內(nèi)為產(chǎn)層T3x24儲層，自然伽馬GR測井可以較好地判斷須二段中的砂泥巖，通常低GR值砂巖波阻抗高于高GR值泥巖。低產(chǎn)井砂巖儲層含氣后AC值略升高，DEN值略降低(圖2-a)，從藍(lán)色的砂巖波阻抗基線看，該類氣層波阻抗較致密層略微降低，氣層與致密砂巖波阻抗均明顯高于圍巖，呈現(xiàn)高阻抗背景中低阻抗特征，典型如低產(chǎn)井X853、L150井。
    2) Ⅱ類中等阻抗，須二段中高產(chǎn)井(大于10×104m3/d)儲層往往屬于中等波阻抗儲層，從圖2-b圖藍(lán)色的泥巖波阻抗基線看，氣層與圍巖波阻抗非常接近，這是儲層受裂縫、物性及流體綜合影響所致，典型如高產(chǎn)井X851井、X856井、X2井。
 
2.2 高效儲滲區(qū)地震識別
2.2.1 PP波地震響應(yīng)模式識別
    X856、X2井在T3x24層測試獲日產(chǎn)50×104m3以上高產(chǎn)工業(yè)氣流，為典型高產(chǎn)井，這樣的產(chǎn)能在陸相碎屑巖氣藏中亦較為少見，該類高產(chǎn)井優(yōu)質(zhì)儲層厚度大(20～30m)，孔隙度高(一般大于4%)，通過錄井次生礦物識別、成像測井解釋等證實(shí)裂縫極為發(fā)育，規(guī)模裂縫網(wǎng)絡(luò)及相對厚層優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育，為典型高效儲滲體特征。儲層具有Ⅱ類中等波阻抗特征，由于儲層與圍巖阻抗接近，波阻抗差小，地震反射強(qiáng)度較弱，利用合成地震記錄對X856、X2井須二段開展儲層精細(xì)標(biāo)定，產(chǎn)層T3x24對應(yīng)空白弱反射。L150井、X853井為2口低產(chǎn)井，日產(chǎn)氣量均在5×104m3左右，儲層為典型的工類高阻抗儲層，該類井往往優(yōu)質(zhì)儲層厚度相對較薄(不超過10m)，且裂縫網(wǎng)絡(luò)欠發(fā)育，儲層與上覆低阻抗泥巖波阻抗差異大，地震剖面對應(yīng)中強(qiáng)振幅，儲層頂界對應(yīng)強(qiáng)波峰，大部分須二段儲層及超致密砂巖均具有此類特征。
過井剖面上，X856、X2井產(chǎn)層段所在部位地震反射在PP波(通常稱P波)變密度剖面上表現(xiàn)為暗點(diǎn)特征(圖3-a)，波形加變面積剖面上表現(xiàn)為明顯的雜亂弱反射(圖3-b)，而L150井位于強(qiáng)連續(xù)反射區(qū)。多口井統(tǒng)計分析表明，高產(chǎn)井旁往往形成雜亂弱反射，而低產(chǎn)井和不產(chǎn)氣鉆井位于強(qiáng)連續(xù)反射區(qū)。此外，受工程測試手段因素影響，初產(chǎn)30×104m3/d，2d后快速衰竭并出水最終未能獲工業(yè)產(chǎn)能的CX565井亦位于雜亂反射區(qū)域。分析認(rèn)為雜亂弱反射主要為規(guī)模裂縫與優(yōu)質(zhì)儲層疊加形成的高效儲滲體的宏觀地震響應(yīng)，該類區(qū)域勘探開發(fā)，獲得中高產(chǎn)的可能性很大。
 

2.2.2 PS波地震響應(yīng)模式識別
    多波地震勘探是進(jìn)行隱蔽油氣藏勘探的一種非常有潛力的手段，被許多國內(nèi)外石油和地球物理公司列為技術(shù)跟蹤對象，彈性縱波在地下傳播過程中，在有物性差異的地層分界面上除了產(chǎn)生反射縱波，還產(chǎn)生轉(zhuǎn)換橫波?？v波信息是地下地層骨架、孔隙、孔隙流體等特征的綜合反映，而橫波則只與地層的骨架、孔隙度等有關(guān)，與孔隙流體性質(zhì)無關(guān)，因此綜合轉(zhuǎn)換橫波和縱波的地震信息，預(yù)測儲層特別是含氣性儲層比單純利用縱波信息更加有效。其主要應(yīng)用范圍包括：真假亮點(diǎn)識別、氣云屏蔽、巖性屏蔽成像、裂隙預(yù)測、砂泥巖儲層預(yù)測和流體識別等[11～12]，正是基于此，新場地區(qū)實(shí)施了川西首塊針對深層須家河組儲層的3D3C(三維三分量)多波地震勘探。
通過PP波、PS波剖面特征對比分析發(fā)現(xiàn)，與蘇里格、廣安等地區(qū)主要針對巖性氣藏的多波勘探真假亮點(diǎn)識別模式不同[13]，川西裂縫性致密砂巖儲層以暗點(diǎn)特征出現(xiàn)，且暗點(diǎn)特征可劃分為2種類型(圖4)：單弱類型和雙弱類型，這在目前多波勘探工業(yè)化初期極為少見，對2種類型地震響應(yīng)的地質(zhì)與地球物理成因進(jìn)行分析認(rèn)為：
 

    PP波暗點(diǎn)+PS波暗點(diǎn)類型(雙弱)：存在大型裂縫網(wǎng)絡(luò)或天然氣儲滲體，裂縫發(fā)育程度破壞巖石骨架并導(dǎo)致其難以穩(wěn)定成像。該類型以X2、X856井為典型代表，該類為最優(yōu)組合，反映高效儲滲體最為發(fā)育，該區(qū)域勘探開獲得高產(chǎn)可能性較大。
    PP波暗點(diǎn)+PS波非暗點(diǎn)類型(單弱)：存在較大型裂縫網(wǎng)絡(luò)或天然氣儲滲體，裂縫網(wǎng)絡(luò)未明顯影響巖石骨架穩(wěn)定成像。該類型以獲得初產(chǎn)23×104m3/d，穩(wěn)產(chǎn)約10×104m3/d的X3井為典型代表，該類為次優(yōu)組合。該區(qū)域勘探開發(fā)獲中高產(chǎn)能可能性較大。
    實(shí)際研究中，利用鉆井縱橫波測井資料進(jìn)行的地震模型正演獲得了相似的地震響應(yīng)。
3 高效儲滲區(qū)分布預(yù)測
    地震剖面上，新場地區(qū)須二段暗點(diǎn)縱橫向分布不規(guī)律。橫向上，相距不足1000m區(qū)域已有很大的變化，縱向上分布以須二中亞段為主(T3x24- T3x26)。如何刻畫暗點(diǎn)對應(yīng)的高滲區(qū)分布是地震預(yù)測技術(shù)面臨的新課題，新場地區(qū)須二段地震暗點(diǎn)識別主要采用吸收增強(qiáng)處理及像素成像三維可視化子體刻畫技術(shù)。
    圖5-a為通過基于小波變換的多尺度吸收增強(qiáng)處理后不同暗點(diǎn)子體在不同時窗上的可視化立體顯示圖[14]，可以看出，宏觀上須二段中部存在5～6個吸收異常子體，各子體存在于不同的時間段(或深度范圍)，圖5-b為利用像素成像技術(shù)Texture屬性對暗點(diǎn)進(jìn)行的空間可視化刻畫圖，雜亂反射得以清晰刻畫。
    在構(gòu)造主體部位識別了須二中亞段6個PP波/PS波雜亂弱反射區(qū)，雜亂弱反射區(qū)即對應(yīng)高效儲滲體分布區(qū)-高滲區(qū)，如圖6，PP波+PS波雙弱反射區(qū)域是勘探開發(fā)部署井點(diǎn)優(yōu)選區(qū)域，該圖件的編制為開發(fā)井位部署提供了重要基礎(chǔ)資料。從目前多口勘探開發(fā)鉆井實(shí)鉆情況看，基于該模式部署鉆井成功率及高產(chǎn)率均明顯上升，此外，X2井裂縫網(wǎng)絡(luò)較X3井發(fā)育、含氣性較X3井好，在振幅信息方面，2口井轉(zhuǎn)換波特征差異最為典型，前述關(guān)于“雙弱”為最優(yōu)組合的推論形成于X3井勘探成功之前，應(yīng)該說得到了X3井的驗(yàn)證。
 

    此外，在具有極強(qiáng)非均質(zhì)性的致密碎屑巖氣藏中，裂縫系統(tǒng)具有極端重要性，加上超低滲致密砂巖及泥巖夾層縱橫向極強(qiáng)的分隔和封蓋能力，構(gòu)造圈閉線不代表氣藏邊界，斜坡區(qū)域亦可能發(fā)育高效儲滲區(qū)(圖1)，因此，構(gòu)造翼部雜亂反射區(qū)亦是勘探需要探索的重要區(qū)域。正是基于此，勘探實(shí)踐中創(chuàng)新部署思路，XC8井就部署于X856井南翼構(gòu)造圈閉線以外的高滲區(qū)，該井目前已獲成功，該區(qū)域勘探已向斜坡邁進(jìn)，這同時極大地拓展了川西深層裂縫性致密碎屑巖氣藏勘探開發(fā)領(lǐng)域。
4 結(jié)論
    1) 深層裂縫性致密碎屑巖氣藏非均質(zhì)性強(qiáng)，高效儲滲區(qū)內(nèi)可以獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，“雜亂弱反射”地震暗點(diǎn)模式可作為高效儲滲區(qū)預(yù)測的重要手段之一。
    2) 綜合利用3D3C多波勘探地震資料，提出了PP波/PS波“單弱”及“雙弱”2種暗點(diǎn)類型，雙弱類型為最優(yōu)組合，該類區(qū)域部署，可望獲得高產(chǎn)，降低勘探風(fēng)險。
    3) 針對雜亂弱反射采用吸收增強(qiáng)處理及像素成像暗點(diǎn)可視化子體刻畫技術(shù)可較好地解決高滲區(qū)的橫向預(yù)測問題。
    4) 高效儲滲區(qū)地震識別模式逐步得到鉆井證實(shí)，根據(jù)暗點(diǎn)模式部署的鉆井成功率及高產(chǎn)率明顯提高，對類似氣藏勘探具有借鑒作用。
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(本文作者：葉泰然 張虹 唐建明 中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院德陽分院)