伊川盆地屯1井区三叠系致密砂岩气藏特征及成藏条件

2013-12-23严永新

石油地质与工程 2013年1期

严永新

（1.成都理工大学，四川成都610059；2.中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院）

1 概况

伊川盆地区域构造上位于华北盆地南部豫西隆起区，是在大鄂尔多斯三叠纪盆地基础上，主要经历印支末期挤压回返、燕山期隆升剥蚀、喜山期伸展断陷等多个演化阶段而形成的中新生界叠合盆地，面积1 400 m2（图1）。盆地内三叠系保存较完整，一般残留厚度1 500～3 000 m，最大厚度可达3 500 m以上。

图1 伊川盆地位置

截止目前，盆地内已经完钻石油探井3口，煤田钻孔多口，3口已完钻石油探井（屯1井、屯2井、伊1井）和2口煤田钻孔（3001孔、4001孔）在三叠系上统均见到不同程度的油气显示。其中屯1井在三叠系上统椿树腰组1 214～2 013 m 井段内见到连续的气测异常，在1 874～1 884 m 和1 364～1 776 m 井段分别进行压裂测试和分段压裂合采测试，均试获工业天然气流，展示了该区三叠系致密砂岩油气藏勘探的良好前景。

2 气藏特征

屯1井位于伊川盆地伊川鼻状构造的最低部位，在1 874～1 884 m 井段压裂试获日产天然气7 200 m3，对1 364～1 776 m 井段分段压裂合采测试，试获天然气最高日产11 066 m3，稳产在2 000 m3／d以上。含气层段岩性以细砂岩为主，核磁测井解释砂岩基质有效孔隙度为3.0%～8.0%，储层致密。1 874～1 884 m 测试层气样分析，气体的相对密度0.68 g／cm3，密度相对较低，热值842.25 kJ／mol，甲烷含量＞80.48%，重烃含量11.93%，为湿气；测试层中部地层温度73.4 ℃，地温梯度约为3.1 ℃／100 m；地层压力8.2 MPa，恢复地层压力梯度约为0.62。

通过完井压裂测试和综合研究认为，气藏具有以下基本特征。

2.1 层段多，厚度大，纵向上连续性分布

屯1井含气层段主要集中在三叠系上统椿树腰组，埋深约1 214～2 013 m，含气井段长达约800 m。根据钻井、录井、测井资料进行储层综合评价，初步解释主要含气层段13 段约150 m，具有层段多，厚度大，纵向上呈连续性分布的特征。

2.2 砂岩储层致密，具有孔隙和裂缝双重介质孔隙特征

气层主要发育层段储集层以细砂岩为主，核磁测井解释砂岩基质有效孔隙度3.0%～8.0%，一般在5.0%左右，整体上属于“特低孔、特低渗”储层。

屯1井岩心见大量泥岩裂缝和砂岩裂缝，成像和声波偶极子测井资料解释椿树腰组1 476～1 895 m 井段共发育28条天然裂缝。另外，气测显示表现为箱状和尖峰状交替出现，具有砂岩孔隙和裂缝双重介质孔隙特征。

2.3 不含边底水，异常低压

屯1井1 364～1 776 m 和1 874～1 884 m 井段完井测试，地层均不产水。其中1 874～1 884 m井段测试地层压力8.2 MPa，恢复地层压力梯度约为0.62。屯1井椿树腰组气藏属不含边底水的异常低压气藏。

2.4 产量压力下降快，产气量低且稳定能力差

1 874～1 884 m 井段采用射孔-测试联作加抽汲工艺进行试油，孔板直径4 mm、6 mm，最高日产气量53 m3／d，后减小到11 m3／d；小型压裂实验测试，折算日产天然气最高达4 191.7 m3；大型压裂测试，初期最高日产天然气达10 298 m3，平均日产约7 200 m3。1 364～1 776 m 井段大型压裂测试，初期控制放喷最高日产天然气达11 066 m3，随后产量降到4 000 m3／d左右；机抽排液产气量稳定在2 000 m3／d以上。

屯1井上下两个测试层在压后测试过程中，油套压下降较快，关井后压力恢复较慢；伴随着其压力下降，产气量也迅速下降，之后压力和产量递减缓慢并逐渐趋于稳定。产量压力下降较快，产气量低且稳定能力差，反映气层的非均质性较强，渗透性较差。

2.5 不受构造圈闭控制，为地层岩性气藏

屯1井位于伊川断鼻下倾的最低部位，在三叠系上统椿树腰组1 214～2 013 m 井段见到连续的气测异常显示，全烃0.01%～15.09%，一般0.5%～13.51%；组分齐全：其中C11.39%～14.3%，C20.14%～1.6%；统计气测高值段54 层216 m。处于圈闭高部位的屯2井在椿树腰组也见到气测异常，全烃含量普遍较低，仅0.01%～0.7%。对比两口井气测显示，具有圈闭低部位含油气性好，高部位含油气性反而变差的非均质特点，表明油气藏的形成不受构造圈闭控制，明显地表现出储层控藏的特征。屯1井椿树腰组气藏类型为地层岩性气藏。

总之，伊川盆地屯1井区三叠系上统椿树腰组气藏特征与鄂尔多斯盆地苏里格上古生界气藏有诸多相似之处，均属于“低孔、低渗、低压、低丰度、低产能”型的致密砂岩气藏［1］。

3 致密砂岩气成藏条件

3.1 烃源条件较好

三叠系烃源岩主要发育在上统的谭庄组和椿树腰组。伊川西部石门沟剖面三叠系上统暗色泥质岩厚532 m，伊3001孔钻揭三叠系上统谭庄组（未穿）528 m，暗色泥质岩厚257 m，屯1井三叠系上统暗色泥质岩厚796 m。

根据屯1井化验分析测试资料，暗色泥岩有机碳0.2 9%～5.0 5%，平均1.3%，氯仿沥青“A”0.0026%～0.0756%，平均0.0161%，生烃潜量（S1＋S2）0.05%～27.63 mg／g，平均2.277 mg／g。按有机碳0.6%作为暗色泥岩类有效烃源岩的下限统计，该类烃源岩厚550.35 m，有机碳最小0.63%，最大5.05%，平均为1.9%（表1）；碳质泥岩类有效烃源岩厚61.37 m，有机碳6.64%～24.05%，平均15.016%，氯仿沥青“A”0.0043%～0.0123%，平均0.0083%，生烃潜量22.56～46.07 mg／g，平均为31.95 mg／g。总体上三叠系上统烃源岩达到了较好烃源岩标准。干酪根显微组分、氢碳氧碳元素比、氯仿沥青“A”族组分和烃源岩热解分析，有机质类型以Ⅲ型为主。实测Ro0.6%～1.2%，烃源岩正处于生烃高峰期。

伊川盆地及邻区三叠系上统烃源岩普遍发育，厚度大、丰度高，成熟度适中，为致密砂岩油气藏的形成奠定了丰富的物质基础。

3.2 砂岩发育，存在孔隙和裂缝两种储集空间类型

伊川盆地三叠系上统为主要目的层段，沉积时期物源主要来自于南部，沉积相以三角洲前缘亚相沉积为主，其次是前三角洲、滨浅湖和半深湖亚相。

屯1 井揭示三叠系上统为一套砂泥岩互层沉积，含油气层段以细粒沉积物为主，岩石类型主要为细砂岩、粉砂岩，砂岩厚度622 m，单层厚度一般1～3 m，厚度大于10 m 的砂岩较少见。砂体类型主要为三角洲前缘水下分流河道砂体，其次是河口坝、席状砂等微相砂体。

三叠系上统砂岩成分成熟度和结构成熟度中等，屯1井岩心物性分析，砂岩孔隙度介于0.4%～7%，一般为2%～4%，平均3.28%，渗透率介于（0.02～1.38）×10-3μm2，平均0.06×10-3μm2，碳酸盐含量平均13.34%。研究表明，储集层物性与砂体类型有关，三角洲前缘水下分流河道砂体砂岩物性相对较好，河口坝次之，席状砂砂体物性相对较差。

表1 屯1井三叠系烃源岩有机质丰度数据

核磁测井解释上三叠统细砂岩基质孔隙度一般1.0%～8.0%（图2），主要为3%～4%左右，储层物性整体上表现为“特低孔、特低渗”特征。其中椿树腰组1 874～1 884井段细砂岩孔隙度一般3.0%～8.0%，平均值4.9%。屯1 井岩心中见高角度裂缝，成像和声波偶极子测井中发现椿树腰组和谭庄组地层中裂缝较发育，解释裂缝39条，这些裂缝既增加了油气储集空间又可以增强油气渗流能力，对改善储集层的储集性能具有重要的作用。

图2 屯1井上三叠统细砂岩孔隙度主频分布

屯1井岩心观察，在第1、2、3、5、6、7筒岩心中，大量的泥岩裂缝和砂岩裂缝中见原油渗出；第1、3、5、8筒岩心中，见荧光和油迹砂岩累计厚6.95 m。从屯1井油气赋存状态分析，三叠系上统储集层存在砂岩孔隙型和砂泥岩裂缝型两种储集空间类型。

3.3 源储紧密接触，油气近距离运聚

屯1井三叠系上统635～2 013 m 井段油气显示丰富，岩心岩屑录井见油气显示41 层27.65 m（含岩心裂缝含油），其中谭庄组见油迹、荧光8 层12.94 m，裂缝含油8.94 m；椿树腰组见油迹、荧光砂岩6层5.01 m，裂缝含油0.76 m。气测录井在椿树腰组见异常显示（高值段）54 层216 m。从油气赋存相态上看，上部的谭庄组以含油为主，下部的椿树腰组以含气为主，与豫西地区普遍存在的浅层以油显示为主，深层以气显示居多的现象一致［2］。

屯1井三叠系上统谭庄组和椿树腰组含油气井段长达1 378 m，形成“上油下气”气油倒置的油气分布特征，一方面表明了物性相对较差的致密砂岩则转化为遮挡层或者封盖层，在油气的运移聚集过程中起着阻滞油气运移和遮挡的作用，致使油气在致密砂岩中分异不活跃，运移效应不明显，呈现出致密砂岩油气近源近距离运移聚集成藏的基本特征。另一方面，三叠系上统为砂泥岩互层，单层的砂岩或泥岩厚度都不大，虽然砂岩致密，但烃源岩和致密砂岩储集层紧密接触，“三明治沉积结构”为油气的近源近距离运移聚集成藏创造了良好的地质条件。

3.4 砂岩储层致密后成藏

屯1井岩心观察，相对致密的砂岩基质孔隙中基本上无油气显示，物性较好的砂岩中可以见到荧光或油迹砂岩。岩心中天然裂缝较为发育，裂缝中多被方解石充填，在方解石溶蚀孔洞中均有轻质原油渗出。根据岩心中原油的赋存状态分析，油气成藏应该是砂岩先致密后成藏，并且经历了裂缝形成-方解石充填-方解石溶蚀后油气充注成藏的过程，这与储层致密化的成岩作用时间早于大量生排气高峰期的鄂尔多斯盆地苏里格气田雷同［3］。

根据屯1井区三叠系上统椿树腰组气藏特征、控制因素和气藏成藏形成过程等因素分析，该类气藏属于先成型致密砂岩气藏［4］。

3.5 油气大面积连续性分布

国内外致密砂岩油气藏勘探实践表明，该类油气藏主要受储集层岩性控制，且具有大范围、低丰度、连续性分布的成藏特点［5］。

洛伊地区是南华北地区三叠系保存最完整的地区，其中三叠系上统残存厚度一般为800～3 000 m，面积约3 000 km2，而且烃源岩和砂岩均较发育，厚度大、分布广、横向分布稳定，具备形成大面积含油气的地质条件。

洛伊地区三叠系上统谭庄组和椿树腰组砂岩储集层普遍以细砂岩为主，槽状交错层理、板状交错层理发育，属三角洲前缘水下分流河道沉积，与鄂尔多斯盆地三叠系上统砂岩储层具有相似的沉积发育特点。

目前区内在不同构造部位钻遇上三叠统的伊1井、屯1井、屯2井和3001孔、4001孔，在谭庄组含油成藏组合和椿树腰组含气成藏组合中均见到良好的油气显示。其中屯1 井在椿树腰组试获工业气流，初步展现出洛伊地区三叠系上统椿树腰组连续性含气，大面积含气，且呈规模分布的良好勘探前景，显示了该区三叠系上统具备满盆含砂、满盆含气的地质条件，具有巨大的增储上产的勘探潜力。