川中地區震旦系燈影組丘灘相儲層差異性對勘探模式的影響

張璽華 彭瀚霖 田興旺 趙路子 黃平輝 汪 華馬 奎 楊岱林 王云龍 張 旋 王家樹

1.中國石油西南油氣田分公司勘探開發研究院 2.中國石油西南油氣田分公司3.中國石油西南油氣田分公司川中油氣礦

0 引言

2011年7月，川中高石梯——磨溪地區高石1井震旦系燈影組獲得重大發現，燈影組累計測試日產達138.25×108m3，是威遠氣田發現后歷經半個世紀以來又一重大突破，極大地推動了四川盆地下古生界——震旦系的勘探[1-6]。川中高石梯——磨溪地區震旦系燈影組具有多套烴源供烴、儲層大面積穩定分布以及現今構造圈閉面積大的有利成藏基礎，具備形成大氣田的基本地質條件[1-10]。目前研究認為高石梯——磨溪地區7 500 km2大面積含氣，截至2018年，燈四段氣藏累獲探明儲量4 085×108m3，試采井13口，累產氣超12×108m3，投產至今未見水，展現出良好的勘探開發前景。然而在勘探開發部署過程中，川中高石梯——磨溪地區震旦系燈影組四段臺緣地區儲層明顯優于臺內地區，其控制因素是什么？針對勘探開發從臺緣區轉向臺內區及兩者儲層如此大的差異的特點，又采取何種地質工程技術對策提高單井產量？為此，分析高石梯——磨溪地區震旦系燈影組氣藏產能差異特征，探討單井產能差異的主要控制因素，提出解決思路及技術對策，以此模式指導該區勘探開發井位部署并取得良好應用效果。

1 區域地質及研究背景

震旦系燈影組在四川盆地分布廣泛，時代老、埋藏深、演化時間長、經歷的構造活動期次多。高石梯——磨溪地區位于川中樂山——龍女寺古隆起巨型鼻狀古隆起翼部，燈影組埋深在5 000～5 300 m，是一套在混積臺地之上的碳酸鹽臺地建造，與其下燈三段呈整合接觸，與上覆泥巖為主的麥地坪、筇竹寺組不整合接觸（圖1）。按藻類富集程度和雪花狀、皮殼狀白云巖分布特征可將燈影組分為四段，即底部燈一段為泥——粉晶白云巖夾紋層狀白云巖，厚20～70 m；向上燈二段為富藻層，巖性為葡萄花邊構造藻格架白云巖，厚400～520 m；燈三段為深灰色泥頁巖和藍灰色泥巖夾泥質白云巖，厚0～100 m；頂部燈四段藻類發育，巖性為藻凝塊白云巖夾藻紋層白云巖、藻砂屑白云巖，含硅質，厚度總體分布在261～347 m，平均約為300 m，總體具有由西向東略有變薄的特征。其中震旦系燈影組四段發育好的儲層段，儲集物性較好，溶孔、孔洞、裂縫十分發育，儲層以裂縫-孔隙型及裂縫-孔洞型儲層為主。臺緣至臺內燈四段儲層厚度呈減薄趨勢，臺內儲層主要發育在燈四上亞段，其頂部穩定發育溶蝕孔洞型儲層。隨著2011年高石1井于燈四段臺緣區獲得勘探突破以來，中國石油西南油氣田分公司持續研究燈四段臺緣區高產富氣規律，實現了臺緣區燈四段的整體探明，但隨著勘探逐步從臺緣區走向臺內區（圖2），表現出臺內區儲層非均質性變強、儲層厚度減薄的地質特征及單井測試產量較低的生產現狀，急切需要從臺內區與臺緣區的儲層品質差異、臺內區儲層發育分布規律及儲層地震響應特征開展研究，提出臺內薄儲層勘探模式。

圖1 研究區地質概況及研究井位分布圖

2 研究思路

燈四段臺緣區勘探開發效果表明，臺緣區單井測試產量與鉆遇的裂縫-孔洞型儲層發育儲層厚度有較好對應關系，因此臺內區是否發育裂縫-孔洞型儲層是臺內區實現效益勘探的關鍵，研究以臺緣區到臺內區的儲集巖性及儲集空間類型分析為基礎，提出臺內區發育燈四段裂縫-孔洞型儲層，分析臺內區儲層品質差異性分布規律及控制因素，進而建立儲層地震響應模式，提出適應臺內區的勘探思路。

3 臺緣區與臺內區儲層共性與差異性分析

3.1 共性特征

圖2 四川盆地安岳地區震旦系臺緣區及臺內區井位分布圖

臺緣區與臺內區儲集巖性、儲集空間、儲集類型相似。儲集巖性為藻砂屑、藻凝塊、藻疊層云巖，儲集空間為溶蝕孔、孔洞及裂縫，儲集類型為裂縫-孔洞型儲層。臺緣區典型井：高石1井儲集巖性為凝塊云巖，砂屑云巖，儲集空間主要為粒間（溶）孔、格架（溶）孔、溶孔、溶洞，裂縫與孔洞搭配良好（圖3）。臺內區代表井：磨溪11井儲集巖性主要為凝塊云巖，砂屑云巖，儲層空間以粒間（溶）孔，晶間（溶）孔，格架孔、溶孔、溶洞為主，儲層孔洞與裂縫搭配良好，為裂縫-孔洞型儲層（圖3）。

3.2 臺緣區與臺內區儲層品質差異性表現及控制因素分析

臺緣區→臺內區儲層物性、溶蝕孔洞發育程度均呈減弱趨勢，孔洞發育程度低，孔喉結構差，孔洞發育密度低，中洞、大洞發育程度低，孔喉結構差，以細孔——細喉、中孔——細喉為主；

有利巖相發育程度差異 有利巖相控制燈影組儲層物質基礎。川中高石梯——磨溪地區震旦系燈影組四段氣藏儲集層巖性主要以藻凝塊云巖、藻疊層云巖、藻紋層云巖、砂屑云巖為主，有利巖相為藻丘和顆粒灘亞相[7-9]。受沉積環境控制臺緣區與臺內區有利巖相發育程度存在差異，是導致臺緣區與臺內區儲層品質差異的基本原因。已有研究認識表明丘灘復合體是一類極有利于儲層發育的亞相類型，并且以丘核和丘坪或丘基的顆粒灘儲集物性最好[9]。藻凝塊云巖、藻疊層云巖、藻紋層云巖構成微生物丘的丘核，代表潮坪或緩坡邊緣潮下低能沉積環境，藻砂屑白云巖構成微生物丘的丘基、丘蓋、丘翼及灘，代表受波浪作用影響的中高能沉積環境，兩者共同構成丘灘復合體[7]。藻丘和顆粒灘復合體決定了儲層的發育位置和儲集性能，但存在較強的非均質性。臺緣和臺內巖性巖相特征相似，但是丘灘復合體發育程度存在差異，西部臺緣區藻丘、顆粒灘體更為發育，丘灘體發育厚度占地層厚度比＞50%；東部臺內區藻丘、顆粒灘體發育厚度占地層厚度比小于臺緣地區，一般30%～50%，主要發育在燈四頂部（圖4）。

圖3 四川盆地安岳地區震旦系臺緣區與臺內區儲集巖性、空間、類型圖版

圖4 磨溪地區震旦系燈影組燈四段臺緣區與臺內區丘灘體連井剖面對比圖

巖溶作用強度差異 受桐灣運動的影響，震旦系燈影組大面積暴露接受風化殼巖溶的改造[10-11]。在垂直滲流帶，一方面表生巖溶在丘灘復合體基質孔的基礎上溶蝕擴大形成孔隙型溶洞，另一方面沿桐灣運動形成的裂縫溶蝕形成溶縫；此外，在水平潛流巖溶帶也可形成水平狀的溶蝕孔洞發育帶[12-13]。受巖相、巖溶作用疊加影響，川中高石梯——磨溪地區震旦系燈影組四段儲層大面積連片分布。但是，臺緣和臺內桐灣末期巖溶作用影響強度差異明顯，儲層、縫洞發育程度不同，非均質性強[14-15]。西部臺緣區巖溶影響深度大，巖溶深度可達200 m，儲層厚度大，分布在60～130 m，溶蝕孔洞更發育；東部臺內區如磨溪13、磨溪8等井巖溶影響深度小，一般小于65 m，儲層厚度薄，分布在30～50 m，溶蝕孔洞少，儲層發育在燈四段頂。因此巖溶作用可有效改善燈四段儲層的物性，臺內區巖溶作用相對臺緣區有減弱趨勢，但仍可達到溶蝕孔洞儲層發育的效果，為臺內區的勘探提供了基礎（圖5）。

4 臺內區薄儲層的勘探技術對策及應用效果

1）地震反射特征差異

結合地質模型正演、井震標定成果，建立燈四上亞段不同儲層組合類型的地震反射模式，臺緣→臺內地區由第Ⅰ類儲層組合向東逐步過渡到臺內的第Ⅳ類儲層組合類型（圖6）。Ⅰ型（雙厚）儲層組合類型硅質層以上發育厚層狀優質儲層，厚度30～50 m，孔隙度大于4%，硅質層以下發育較厚儲層，地震剖面上呈寬波谷內斷續亮點特征，亮點為頂部優質儲層地震響應特征；Ⅱ型（上薄下厚）儲層組合類型硅質白云巖之上發育較厚的優質儲層，厚度0～30 m，孔隙度大于3.5%，硅質層以下發育塊狀儲層，厚度30～60 m，地震剖面燈四上亞段整體呈寬波谷特征內部存在弱擾動，寒武系底反射減弱；Ⅲ型（雙薄）儲層組合類型硅質白云巖之上發育較厚儲層，厚度10～30 m，硅質層以下也發育一定厚度儲層，厚度20～30 m，地震剖面上燈四上亞段呈寬波谷特征，硅質層底反射減弱，且頂部優質儲層較厚時寒武系底反射減弱、內部出現亮點或弱擾動；Ⅳ型（單薄）儲層組合類型主要發育在硅質層之上，儲層厚度10～25 m，硅質層底呈連續強反射，整體呈窄波谷反射特征。四類儲層組合類型整體代表了川中高石梯——磨溪臺緣——臺內地區震旦系燈影組四段儲層組合模式，實踐中有效指導了勘探部署。

2）儲層地震響應模式及井型選擇

針對川中地區臺內區裂縫-孔洞型儲層發育薄的特點，根據儲層發育分布規律及地震反射模式分析，優選及設計井型，采用直井、大斜度井、水平井，提高優質儲層鉆遇率，提高單井產量，實現效益開發。Ⅰ型、Ⅱ型儲層組合地震響應模式，燈四上亞段發育上下兩套儲層、頂部優質儲層厚度大，實施直井、大斜度井；Ⅲ型儲層組合地震響應模式臺緣、臺內地區均有分布，發育上下兩套儲層，主要實施大斜度井；Ⅳ型儲層組合地震響應模式主要分布在臺內地區，儲層主要發育在上部或頂部，以實施水平井為主（圖7）。

圖5 磨溪地區震旦系燈影組燈四段臺緣區與臺內區巖溶儲層對比剖面

圖6 高石梯——磨溪地區震旦系燈四段不同儲層類型地震響應特征連井剖面圖

3）臺內區勘探模式及效果分析

四川盆地上震旦統燈四段氣藏屬于中國超深層構造型大氣田，提高單井產量、優化井位設計及部署并有針對性地制定地質工程技術政策是實現高效開發的關鍵[16-17]。川中燈四段臺內區發育裂縫-孔洞型儲層是臺內區實現效益勘探的基礎，但其受沉積相帶及巖溶作用控制發育程度較薄，一般集中在50 m以內，根據其發育規律建立地震響應模式。據此提出川中燈四段臺內區實行大斜度及水平井勘探模式是該區實現效益勘探的關鍵（表1）。

圖7 高石梯——磨溪地區震旦系燈四段不同儲層組合類型采取工藝井型示意圖

表1 川中地區震旦系燈四段臺緣區與臺內區勘探模式分析

目前臺內薄儲層區工藝井實驗取得初步成功，效果顯著，有效提高了單井產量，實現了薄儲層區的儲量升級。MX123井位于高石梯——磨溪地區臺內薄儲層發育區，通過開展工藝井試驗，采用水平井，裸眼長度898.5 m，鉆遇儲層482.4 m，孔隙度3.5%，測試獲得日產量62.85×104m3。高產工業氣流，較鄰井同產層平均產量提高10倍。MX122井、GS121井成功實施證實工藝井，有效提高臺內低滲區儲量的有效動用，實現效益勘探。

5 結論

川中高石梯——磨溪地區震旦系燈影組是以丘灘相+巖溶儲層為主的構造-巖性氣藏，但臺緣和臺內區儲層特征及測試產量差異較大（前者優于后者）。基于儲層地質特征綜合分析、巖心觀察、地震剖面以及測錄井等資料，從沉積環境、儲層成巖作用等方面入手，首次明確川中地區震旦系燈四段臺內區發育裂縫-孔洞型儲層，提出地質鉆井工程上的勘探對策，形成如下結論及認識：

1）川中高石梯——磨溪地區震旦系燈影組四段氣藏整體含氣，但是臺緣和臺內產能差異顯著，西部臺緣區氣層段厚度大，測試產能高，平均測試日產量大于40×104m3，儲層以裂縫-孔洞型儲層為主；東部臺內區氣層段厚度薄，測試產能低，單井測試產能小于10×104m3/d ；但通過研究明確臺內區亦發育裂縫-孔洞型儲層，為臺內區效益勘探提供理論依據。

2）臺緣區與臺內區儲層品質差異性主要控制因素包括有利丘灘相發育程度、桐灣末期表生巖溶強度、儲層縱向發育程度及發育位置等方面存在差異。西部臺緣區丘灘占地層比＞50%，東部臺內區丘、灘體占地層比一般30%～50%；西部臺緣區桐灣末期巖溶作用強度大，儲層厚度大，溶蝕孔洞更發育，東部臺內區巖溶作用強度小，儲層厚度薄，溶蝕孔洞少；根據儲層縱向發育程度及發育位置，建立4種組合模式，臺緣→臺內地區主要發育由第Ⅰ類組合向東逐步過渡到臺內的第Ⅳ類組合類型儲層模式。

3）以提高單井測試產量實現效益勘探為目的，根據儲層組合特征及地震反射模式分析，優選及設計井型，在不同相區采用直井、大斜度井、水平井實施鉆探的勘探模式。目前臺內薄儲層區水平井及大斜度井實驗取得初步成功，效果顯著。