梓潼凹陷須四段致密砂礫巖儲層高產控制因素分析

王旭麗 曾 琪 李榮容 王宇峰 裴森奇 辛榮躍

（中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川 江油 621709）

0 引言

梓潼凹陷鉆探工作始于20世紀70年代，已勘探和開發的以須家河組為目的層的主要構造有老關廟、文興場、柘壩場、魏城、白龍場、思依場、黎雅廟等，實鉆證實均為含氣構造。須家河組四段是上三疊統顯示程度最好的層段，也是獲氣最多的層段，共有測試井24口，獲工業氣井15口，獲氣井成功率為62.5%。從開采情況看，須家河組四段累產氣量優于須家河組二段、須家河組三段，相對單井儲量也較大。從已投產井的生產效果看，須家河組四段產層表現出單井產能差異大，部分氣井生產壓力和產量遞減快的特征，但是也不乏W4井和WC1井這樣的高產穩產井。因此，筆者針對氣井產能懸殊的現狀，分析須家河組四段致密砂礫巖高產主控因素，為指明該區須家河組的勘探方向提供依據。

1 地質背景

梓潼凹陷地理位置位于四川省梓潼縣和劍閣縣境內，區域構造位置位于四川盆地川北古—中坳陷低緩構造區，其西北為龍門山逆掩斷裂帶，東南為川中地臺，處于川西凹陷北部梓潼異常高壓凹陷東部斜坡帶。從上古生代—中生代長期處于下沉地帶，三疊紀印支運動僅見微弱影響，致使地層遭受剝蝕程度不大，保存地層較全。局部圈閉構造閉合度小，地層平緩，斷裂不發育。

2 儲層基本特征

四川盆地須家河組儲層主要發育在須家河組二段、須家河組四段和須家河組六段[1-2]，為典型的致密砂巖、砂礫巖儲層[3-4]。川西北部地區須家河組四段受多物源控制，儲層類型復雜，巖性橫向變化快，儲層非均質性強，構造作用對儲層后期改造復雜[5-6]。

梓潼地區主要發育兩類不同物源體系形成的儲集巖：以變質巖巖屑為主的砂巖和以灰巖、云巖巖屑為主的砂巖、礫巖。須家河組四段主要發育灰云屑砂巖和礫巖儲層，以粒間微孔、粒內溶孔和微裂縫為主要的儲集空間，屬裂縫—孔隙型或孔隙—裂縫型儲層。須家河組四段砂巖、礫巖孔隙度最大值為8.12%，平均值為1.91%，69.71%的樣品孔隙度值小于2%。滲透率最大值為113.3mD，67.17%的樣品滲透率值小于0.1mD，平均值為0.63mD（圖1），為典型的特低孔—特低滲致密砂礫巖儲層。儲層總體存在低孔高滲的裂縫特征，孔隙度和滲透率相關性不佳，儲層滲透率的大小不僅和孔隙度大小有關，裂縫的溝通也起著非常重要的作用（圖2）。受穩定寬緩的構造背景、沉積相與層序充填作用影響，工區內須家河組各段有效烴源巖與儲層間互疊置發育，具有典型的“源儲一體”的配置特征。須家河組三段為黑色頁巖、碳質頁巖與多種粒級的巖屑砂巖、礫巖互層，夾煤層，有機質豐度高，烴源巖品質較好，以中等—好烴源巖為主，是梓潼地區須家河組四段致密砂礫巖氣藏的主要烴源巖，同時，須家河組四段砂礫巖中的泥巖夾層也具有一定的生烴能力[7]。須家河組四段致密儲層自身的儲集能力和滲流條件較差，烴類氣體只有在較強的壓力條件下才能充注入儲層內，一般情況下很難聚集成藏。當此類儲層緊鄰厚層烴源巖時，烴源巖只要處于排烴狀態，就有天然氣被輸送至源儲界面，且在毛細管壓差的作用下進入儲層，在上覆泥巖層的封蓋下形成致密砂礫巖巖性氣藏[8]。

圖1 梓潼地區須四段砂（礫）巖儲層物性特征圖

圖2 梓潼地區須四段砂（礫）巖儲層孔隙度與滲透率關系圖

3 高產主控因素分析

3.1 產層分布情況

梓潼地區須家河組主要氣井集中在文興場、老關廟和柘壩場3個構造，產層為須家河組二段 — 須家河組四段。須家河組四段工業氣井有文興場構造W4井、W1井、W3井和W11井（與其他層合試），老關廟構造G2井、G4井和G5井，柘壩場構造Z1井、Z4井（與其他層合試），魏城構造WC1井。單井測試產能從（1.09～90.51）×104m3／d變化不等，僅有WC1井和W4井測試產氣量大于20×104m3／d。對外合作期間殼牌公司在坳陷鉆探新井，采用須家河組二段—須家河組五段大段加砂壓裂測試，其中以須家河組四段為主產層的有ZT3井、ZT6井、ZT20井和ZT21井，測試產氣量均未超過10×104m3／d。投產以后，累計產氣量超過1×107m3的探井主要有WC1井、G2井、W1井、W3井、W4井和ZT21井。魏城構造WC1井和文興場構造W4井單井產氣量穩定且長期連續生產，生產時間都達到15年以上，累計產氣量均超過1×108m3。雖然因受用戶用氣量的影響，氣井一直維持較低產量生產，但氣井總的生產時間很長，累計產氣量高。從投產井的生產效果看，不同構造產能不同，文興場和魏城兩構造須家河組四段的生產效果最好。同構造單井產能也存在差異，比如WC1井和WC2井。

3.2 探井失利原因

1）儲集砂體不發育

梓潼凹陷須家河組四段儲層非均質性強，巖性橫向變化快，同一構造的單井儲集砂體發育程度可能存在較大差異，從而造成產能存在差異。魏城構造WC1井須家河組四段未取心，儲產層主要為中粒巖屑砂巖，溶蝕孔隙發育，測井解釋有21.8m氣層，WC2井儲層為細粒巖屑砂巖，孔隙相對不發育，僅有3.3m裂縫層，且對應WC1井的產層位置沒有儲層發育。構造外圍ZT20井、ZT21井礫巖儲層發育，須家河組大段加砂壓裂測試獲工業氣流（圖3）。文興場構造W4井須家河組四段巖心孔隙度為2.86%，微觀孔洞發現率為2.5%，基質物性較好。W3井、W6井和W8井須家河組四段儲層發育程度低，儲層厚度薄，孔隙不發育，基質物性較差（圖4）。

圖3 魏城構造須家河組四段儲層對比圖

圖4 文興場構造須家河組四段儲層對比圖

2）裂縫不發育

文興場和老關廟構造裂縫較發育，鉆井顯示多口井有蹩跳鉆現象，而柘壩場構造裂縫發育程度較低。從測試情況和生產效果來看，前兩者明顯好于后者。文興場構造W4井取心證實高角度半充填裂縫發育，巖心、薄片的裂縫發現率分別為2.4%和7.5%，而W3井、W6井、W8井須家河組四段裂縫發育欠佳，W11井未鉆遇裂縫發育段（圖4）。魏城構造WC1井位于斷裂端點附近，且離斷層面的距離近，受斷裂的影響較大，巖性組合為砂巖和泥巖薄互層，夾在泥巖中的薄層砂巖在受力擠壓時，有利于形成張性的層間縫及微裂縫網絡，造成該井裂縫發育。而WC2井距離斷層較遠，裂縫不發育（圖3）?？梢娏芽p對于改善須家河組四段致密儲層的儲滲性能非常重要，是促進天然氣富集的有利因素。

3）烴源欠發育

烴源巖對致密儲層的成藏非常關鍵，氣源充足的情況下，圈閉充滿度高，氣井產氣量大，累產時間長。梓潼凹陷烴源條件整體較好，魏城構造位于生烴中心，文興場與老關廟構造須家河組三段泥巖厚度大致相當，但文興場構造須家河組四段泥巖與地層厚度比例高于老關廟構造，同時儲層和裂縫發育程度也較優，生產效果相對較好。而同一構造內部烴源條件不存在明顯區別，說明烴源巖發育程度對成藏有一定的影響，而非決定性因素。

4）鉆井液造成儲層污染

W1井儲層發育，裂縫也發育，須家河組三段—須家河組四段合試獲高產氣流，但是生產效果較差，產能有限，這可能與W1井在鉆進過程中曾用重晶石粉加重鉆井液壓井，對儲層造成一定污染有關。

5）射孔工藝措施不恰當

針對須家河組四段砂礫巖儲層，梓潼地區老井多未采取改造措施，W4井修井酸化后須家河組四段日產氣量由0.6×104m3增長至0.9×104m3，可見對灰云屑砂礫巖，酸化可溶解其中的礫石，形成溶蝕孔隙，改善儲層的儲集性能。而殼牌公司新鉆井僅有ZT21井生產效果較好，加砂壓裂的改造措施在該區增產效果不顯著。

3.3 主控因素分析

物源體系為儲層的形成奠定了物質基礎，碳酸鹽巖物源沉積形成的砂礫巖儲集體富含灰巖、白云巖巖屑，早期的方解石膠結是儲層物性變差的關鍵。溶蝕作用分布不均，僅少許單井或層段，如WC1井產層段由于有機酸的溶蝕作用，局部方解石膠結物被溶蝕、溶解，形成次生溶孔，面孔率為3%～8%，該井為梓潼地區累計采出氣量最多的一口井。因此，高孔砂礫巖發育程度是穩產的主要控制因素。

砂礫巖儲層巖石脆性好，在構造應力作用下天然裂縫發育程度高，對于改善致密儲集層的儲集性能起著重要作用[9]。裂縫雖然對孔隙度貢獻不大，但可極大地提高滲透性，促進孔隙水沿裂縫流動，形成溶蝕孔隙。因此，要獲得高產氣流必須依靠裂縫的改造和有效溝通。區內裂縫多為晚期構造縫，該期裂縫對分散的天然氣向圈閉運移起到了重要的通道作用，改善了儲層的儲滲性能，為氣井獲得高產氣流的關鍵因素。如區內W4井須家河組四段砂礫巖裂縫發育，測試獲高產工業氣流。

梓潼凹陷須家河組三段優質烴源巖大面積發育，具有良好的成藏基本條件?？碧綄嵺`也證明，WC1井和W4井的高產穩產得益于孔隙和裂縫的有效配合，因此，砂礫巖基質物性和裂縫發育程度是天然氣高產穩產的主要影響因素。

4 結論

1）梓潼地區須家河組四段主要發育灰云屑砂巖和礫巖儲層，屬裂縫—孔隙型或孔隙—裂縫型。須家河組四段氣藏表現為有效烴源巖與儲層間互疊置發育，具有“源儲一體”的配置特征，是典型的致密砂礫巖巖性氣藏。

2）裂縫改善儲層的儲滲性能，為須家河組四段致密砂礫巖儲層獲得高產氣流的關鍵因素，高孔砂礫巖發育程度是氣井穩產的主要控制因素。因此，尋找相對高孔砂礫巖和裂縫發育段是梓潼地區須家河組四段致密儲層高產穩產的關鍵。

3）除了地質上的因素，針對異常高壓致密儲層，建議鉆井過程中避免污染，試油時使用合理的射孔工藝措施，以期達到最好的效果發揮氣井產能。

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