梓潼凹陷须四段致密砂砾岩储层高产控制因素分析

2018-07-10王旭丽李荣容王宇峰裴森奇辛荣跃

天然气技术与经济 2018年3期

王旭丽曾琪李荣容王宇峰裴森奇辛荣跃

（中国石油西南油气田公司川西北气矿，四川江油 621709）

0 引言

梓潼凹陷钻探工作始于20世纪70年代，已勘探和开发的以须家河组为目的层的主要构造有老关庙、文兴场、柘坝场、魏城、白龙场、思依场、黎雅庙等，实钻证实均为含气构造。须家河组四段是上三叠统显示程度最好的层段，也是获气最多的层段，共有测试井24口，获工业气井15口，获气井成功率为62.5%。从开采情况看，须家河组四段累产气量优于须家河组二段、须家河组三段，相对单井储量也较大。从已投产井的生产效果看，须家河组四段产层表现出单井产能差异大，部分气井生产压力和产量递减快的特征，但是也不乏W4井和WC1井这样的高产稳产井。因此，笔者针对气井产能悬殊的现状，分析须家河组四段致密砂砾岩高产主控因素，为指明该区须家河组的勘探方向提供依据。

1 地质背景

梓潼凹陷地理位置位于四川省梓潼县和剑阁县境内，区域构造位置位于四川盆地川北古—中坳陷低缓构造区，其西北为龙门山逆掩断裂带，东南为川中地台，处于川西凹陷北部梓潼异常高压凹陷东部斜坡带。从上古生代—中生代长期处于下沉地带，三叠纪印支运动仅见微弱影响，致使地层遭受剥蚀程度不大，保存地层较全。局部圈闭构造闭合度小，地层平缓，断裂不发育。

2 储层基本特征

四川盆地须家河组储层主要发育在须家河组二段、须家河组四段和须家河组六段[1-2]，为典型的致密砂岩、砂砾岩储层[3-4]。川西北部地区须家河组四段受多物源控制，储层类型复杂，岩性横向变化快，储层非均质性强，构造作用对储层后期改造复杂[5-6]。

梓潼地区主要发育两类不同物源体系形成的储集岩：以变质岩岩屑为主的砂岩和以灰岩、云岩岩屑为主的砂岩、砾岩。须家河组四段主要发育灰云屑砂岩和砾岩储层，以粒间微孔、粒内溶孔和微裂缝为主要的储集空间，属裂缝—孔隙型或孔隙—裂缝型储层。须家河组四段砂岩、砾岩孔隙度最大值为8.12%，平均值为1.91%，69.71%的样品孔隙度值小于2%。渗透率最大值为113.3mD，67.17%的样品渗透率值小于0.1mD，平均值为0.63mD（图1），为典型的特低孔—特低渗致密砂砾岩储层。储层总体存在低孔高渗的裂缝特征，孔隙度和渗透率相关性不佳，储层渗透率的大小不仅和孔隙度大小有关，裂缝的沟通也起着非常重要的作用（图2）。受稳定宽缓的构造背景、沉积相与层序充填作用影响，工区内须家河组各段有效烃源岩与储层间互叠置发育，具有典型的“源储一体”的配置特征。须家河组三段为黑色页岩、碳质页岩与多种粒级的岩屑砂岩、砾岩互层，夹煤层，有机质丰度高，烃源岩品质较好，以中等—好烃源岩为主，是梓潼地区须家河组四段致密砂砾岩气藏的主要烃源岩，同时，须家河组四段砂砾岩中的泥岩夹层也具有一定的生烃能力[7]。须家河组四段致密储层自身的储集能力和渗流条件较差，烃类气体只有在较强的压力条件下才能充注入储层内，一般情况下很难聚集成藏。当此类储层紧邻厚层烃源岩时，烃源岩只要处于排烃状态，就有天然气被输送至源储界面，且在毛细管压差的作用下进入储层，在上覆泥岩层的封盖下形成致密砂砾岩岩性气藏[8]。

图1 梓潼地区须四段砂（砾）岩储层物性特征图

图2 梓潼地区须四段砂（砾）岩储层孔隙度与渗透率关系图

3 高产主控因素分析

3.1 产层分布情况

梓潼地区须家河组主要气井集中在文兴场、老关庙和柘坝场3个构造，产层为须家河组二段 — 须家河组四段。须家河组四段工业气井有文兴场构造W4井、W1井、W3井和W11井（与其他层合试），老关庙构造G2井、G4井和G5井，柘坝场构造Z1井、Z4井（与其他层合试），魏城构造WC1井。单井测试产能从（1.09～90.51）×104m3／d变化不等，仅有WC1井和W4井测试产气量大于20×104m3／d。对外合作期间壳牌公司在坳陷钻探新井，采用须家河组二段—须家河组五段大段加砂压裂测试，其中以须家河组四段为主产层的有ZT3井、ZT6井、ZT20井和ZT21井，测试产气量均未超过10×104m3／d。投产以后，累计产气量超过1×107m3的探井主要有WC1井、G2井、W1井、W3井、W4井和ZT21井。魏城构造WC1井和文兴场构造W4井单井产气量稳定且长期连续生产，生产时间都达到15年以上，累计产气量均超过1×108m3。虽然因受用户用气量的影响，气井一直维持较低产量生产，但气井总的生产时间很长，累计产气量高。从投产井的生产效果看，不同构造产能不同，文兴场和魏城两构造须家河组四段的生产效果最好。同构造单井产能也存在差异，比如WC1井和WC2井。

3.2 探井失利原因

1）储集砂体不发育

梓潼凹陷须家河组四段储层非均质性强，岩性横向变化快，同一构造的单井储集砂体发育程度可能存在较大差异，从而造成产能存在差异。魏城构造WC1井须家河组四段未取心，储产层主要为中粒岩屑砂岩，溶蚀孔隙发育，测井解释有21.8m气层，WC2井储层为细粒岩屑砂岩，孔隙相对不发育，仅有3.3m裂缝层，且对应WC1井的产层位置没有储层发育。构造外围ZT20井、ZT21井砾岩储层发育，须家河组大段加砂压裂测试获工业气流（图3）。文兴场构造W4井须家河组四段岩心孔隙度为2.86%，微观孔洞发现率为2.5%，基质物性较好。W3井、W6井和W8井须家河组四段储层发育程度低，储层厚度薄，孔隙不发育，基质物性较差（图4）。

图3 魏城构造须家河组四段储层对比图

图4 文兴场构造须家河组四段储层对比图

2）裂缝不发育

文兴场和老关庙构造裂缝较发育，钻井显示多口井有蹩跳钻现象，而柘坝场构造裂缝发育程度较低。从测试情况和生产效果来看，前两者明显好于后者。文兴场构造W4井取心证实高角度半充填裂缝发育，岩心、薄片的裂缝发现率分别为2.4%和7.5%，而W3井、W6井、W8井须家河组四段裂缝发育欠佳，W11井未钻遇裂缝发育段（图4）。魏城构造WC1井位于断裂端点附近，且离断层面的距离近，受断裂的影响较大，岩性组合为砂岩和泥岩薄互层，夹在泥岩中的薄层砂岩在受力挤压时，有利于形成张性的层间缝及微裂缝网络，造成该井裂缝发育。而WC2井距离断层较远，裂缝不发育（图3）。可见裂缝对于改善须家河组四段致密储层的储渗性能非常重要，是促进天然气富集的有利因素。

3）烃源欠发育

烃源岩对致密储层的成藏非常关键，气源充足的情况下，圈闭充满度高，气井产气量大，累产时间长。梓潼凹陷烃源条件整体较好，魏城构造位于生烃中心，文兴场与老关庙构造须家河组三段泥岩厚度大致相当，但文兴场构造须家河组四段泥岩与地层厚度比例高于老关庙构造，同时储层和裂缝发育程度也较优，生产效果相对较好。而同一构造内部烃源条件不存在明显区别，说明烃源岩发育程度对成藏有一定的影响，而非决定性因素。

4）钻井液造成储层污染

W1井储层发育，裂缝也发育，须家河组三段—须家河组四段合试获高产气流，但是生产效果较差，产能有限，这可能与W1井在钻进过程中曾用重晶石粉加重钻井液压井，对储层造成一定污染有关。

5）射孔工艺措施不恰当

针对须家河组四段砂砾岩储层，梓潼地区老井多未采取改造措施，W4井修井酸化后须家河组四段日产气量由0.6×104m3增长至0.9×104m3，可见对灰云屑砂砾岩，酸化可溶解其中的砾石，形成溶蚀孔隙，改善储层的储集性能。而壳牌公司新钻井仅有ZT21井生产效果较好，加砂压裂的改造措施在该区增产效果不显著。

3.3 主控因素分析

物源体系为储层的形成奠定了物质基础，碳酸盐岩物源沉积形成的砂砾岩储集体富含灰岩、白云岩岩屑，早期的方解石胶结是储层物性变差的关键。溶蚀作用分布不均，仅少许单井或层段，如WC1井产层段由于有机酸的溶蚀作用，局部方解石胶结物被溶蚀、溶解，形成次生溶孔，面孔率为3%～8%，该井为梓潼地区累计采出气量最多的一口井。因此，高孔砂砾岩发育程度是稳产的主要控制因素。

砂砾岩储层岩石脆性好，在构造应力作用下天然裂缝发育程度高，对于改善致密储集层的储集性能起着重要作用[9]。裂缝虽然对孔隙度贡献不大，但可极大地提高渗透性，促进孔隙水沿裂缝流动，形成溶蚀孔隙。因此，要获得高产气流必须依靠裂缝的改造和有效沟通。区内裂缝多为晚期构造缝，该期裂缝对分散的天然气向圈闭运移起到了重要的通道作用，改善了储层的储渗性能，为气井获得高产气流的关键因素。如区内W4井须家河组四段砂砾岩裂缝发育，测试获高产工业气流。

梓潼凹陷须家河组三段优质烃源岩大面积发育，具有良好的成藏基本条件。勘探实践也证明，WC1井和W4井的高产稳产得益于孔隙和裂缝的有效配合，因此，砂砾岩基质物性和裂缝发育程度是天然气高产稳产的主要影响因素。