四川盆地川西坳陷新场须家河组二段气藏甜点模式及形成机理

刘君龙，胡宗全，刘忠群，金武军，肖开华，毕有益，李吉通

(1.中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石化 西南油气分公司，四川 成都 610081)

近几年，致密气藏甜点评价是国内外非常规油气勘探开发的研究热点[1-7]。明确气藏甜点模式是深化气藏地质认识和经济有效开发致密气藏的关键。

四川盆地是中国典型的富油气盆地，须家河组是陆相碎屑岩勘探开发的重要领域[8-10]。截至2019年底，川西坳陷须家河组累计提交三级储量7 902.32×108m3，其中探明储量1 773.02×108m3，主要分布在须家河组二段(须二段)，但整体动用率低，不足10%。前期研究认为，须家河组埋深大、储层致密、非均质性强[9-17]，以及地质模式尚不够清晰，有效开发的难度加大。

致密气藏甜点主要指致密砂岩中满足目前商业产出条件的连续油气富集范围[2-3,18]，根据不同需求，又可分为地质甜点、工程甜点和经济甜点等。近几年，致密气藏甜点已经在页岩油气和致密砂岩油气等多个领域得到广泛应用[19-23]。前人在开展研究过程中，侧重于从优质储层、有效裂缝和含气性等因素对气藏进行综合评价[21,24-25]，而对以提高单井产能为目的的甜点模式的研究较少；此外，前人对气藏甜点的评价多为定性描述[26-27]，基于测井定量参数表征研究较少。

本文以川西坳陷新场须二段为目的层，从气藏基本特征入手，建立气藏甜点地质模式，开展了不同类型甜点评价，明确了甜点空间分布特征及对产能的贡献，探讨了甜点形成机理。通过对须二段气藏甜点模式的评价，一方面可以深化致密气藏地质理论认识，另一方面可以为气藏储量评价和有效开发提供依据，为致密油气勘探开发指明方向。

1 研究区概况

新场构造带位于四川盆地川西坳陷中北部(图1a)，北以绵阳为界，南至德阳，勘探面积约为3 000 km2。在构造上，新场整体为一个EW向长轴背斜，受SN向断裂控制，发育多个构造高点(图1b)。须二段沉积期，新场地区整体发育一套以辫状河三角洲前缘为主的沉积体系(图1a)，砂体纵向叠置、横向连片[13,28]，自下而上可以划分为10个砂层组(图1c)，其中Tx2(2)和Tx2(4)砂组砂体厚度最大，也是研究区的主要产层。研究区三维地震资料满区覆盖，钻遇/钻揭须二段的井位44口，分析测试资料齐全。

图1 川西坳陷区域地质概况

2 气藏甜点地质特征

新场须二段气藏整体为“相控”背景下的构造岩性气藏。前期研究发现，构造位置、优质储层和有效裂缝是气井产能的主要控制因素[9,13,27]。本文重点围绕气藏地质甜点的有效基质储层、有效裂缝和含气性等3个关键指标开展研究，分析其基本特征，明确地质评价标准。

2.1 有效基质储层

新场须二段储层整体致密，平均基质孔隙度为3.89%，平均基质渗透率为0.06×10-3μm2，在整体致密背景下，发育相对优质储层。优质储层的发育主要受控于沉积相影响，其次为成岩作用。一般地，发育在分流河道中和粒度较粗的储层，沉积物分选较好，原生粒间孔发育程度高，储层物性较好，局部井孔隙度可以达到8.00%，如X10井和XC12井的Tx2(4)砂组。

新场须二段有效基质储层可以分为平缝发育的A型和平缝不发育的B型(图2a)，基于岩心分析化验分析，A型储层渗透率大于0.3×10-3μm2，B型储层渗透率小于0.3×10-3μm2。A型储层主要发育在须二中亚段，粒度以中-粗粒为主(图2b—e)，平行层理、泥砾和煤线等沉积构造的发育，增加了储层渗透性；B型储层主要发育在须二上亚段，粒度以中-细粒为主(图2f—i)，以块状为主，几乎不发育层理。

图2 川西坳陷新场须二段储层物性特征及典型岩心照片

2.2 有效裂缝

新场须二段裂缝可以划分立缝(倾角≥80°)、高角度缝(倾角60°～80°)、斜缝(倾角30°～60°)、低角度缝(倾角10°～30°)和平缝(倾角≤10°)5种类型，其中以低角度缝和斜缝为主，约占75%。为了明确对产能贡献最大的有效裂缝类型，本文开展了不同类型裂缝参数(如长度、密度和开度等)与产能(如无阻流量和累计产气量等)之间相关分析，结果表明：① 产能与裂缝密度和产状之间相关性最好，裂缝越发育，角度越高，气井初期产能越高，累计产气量越大(图3a—c)；② 倾角大于30°的构造缝越发育，裂缝密度越大，气井初期产能越高。综上，倾角大于30°的构造缝(图3d—f)是须二段的有效裂缝类型。

图3 川西坳陷新场须二段有效裂缝类型及典型岩心照片

2.3 含气性

新场须二段气藏储层致密、裂缝系统复杂，导致气水空间规律不清。前期研究认为，新场须二段气藏整体为一个相控背景下的构造岩性气藏(图4)。在平面上，天然气的分布主体受构造影响。一般构造高的位置，含气性好，如X2井、X851井和X601井等，均位于南北向断裂所控制的断垒高点；在构造较低的位置，含气风险较大，如XC7井、CX560井和XC12井等。在纵向上，须二下亚段含水程度最高，须二中亚段为气水同出，须二上亚段几乎不含水。此外，气井在生产过程中，受复杂地质特征影响，地层水也会发生不同方向的水窜。在地层水流动过程中，断层起到了一定输导作用，如X301井，在生产过程中，须二下亚段的地层水沿着断层上侵，再通过须二中亚段发育的平行层理缝侧向侵入，X851井同理，均发生一定程度地层水窜。

3 气藏甜点模式及评价标准

综合考虑优质储层、有效裂缝及含气性等参数，结合产能动态及工程特征，建立了新场须二段气藏3种类型甜点模式(图5)。

1)断缝型甜点

断缝型甜点主要指受SN向控产断裂控制的甜点类型，一般沿着断裂附近分布。这种类型甜点是在现有技术条件下，不需要工程改造，可自然建产的一种甜点类型。根据前期研究，这种类型的甜点可以进一步分为断缝型甜点A型和断缝型甜点B型两种小类。

断缝型甜点A型(图5a1)岩石相主要以千层饼、平行层理中-粗砂岩相为主，平均孔隙度大于3.0%，平均渗透率大于100×10-3μm2；在平缝较为发育的基础上，高角度叠加形成网状缝。这种类型的甜点是气井高产的主要类型，如X2井、X851井和X856井等。

图5 川西坳陷新场须二段气藏甜点模式

X2井为典型的断缝型甜点A型(图6a)，其构造位置为断垒，构造高点，有利岩石相厚度14.9 m(未钻穿)，平均孔隙度4.8%，平均渗透率0.23×10-3μm2，与微断裂距离263 m，中砂岩厚度32.3 m，占总砂体62%，平均石英含量69%，52 m内14套粒度变化层，有效裂缝(倾角>30°)孔隙度0.2%，渗透率507.9×10-3μm2，气层厚度12.0 m(未钻穿)，气层孔隙度5.1%，含气饱和度52.9%。

图6 川西坳陷新场须二段气藏甜点单井地层综合柱状图

断缝型甜点B型(图5a2)岩石相主要以块状层理和斜层理中砂岩相为主，平均孔隙度大于3.0%，平均渗透率大于10×10-3μm2；平缝基本不发育，主要以高角度裂缝为主，纵向延伸的高角度裂缝沟通了有利基质储层，这种类型甜点是中产和稳产井的主要类型，如L150井和X601井等。

L150井为典型的断缝型甜点B型(图6b)，其构造位置为断垒，微幅构造高点，有利岩石相厚度15.2 m，平均孔隙度3.9%，平均渗透率0.06×10-3μm2，与微断裂距离190 m，中砂岩厚度10.6 m，占总砂体40%，平均石英含量65%，30 m内8套粒度变化层，有效缝(倾角>30°)13条，占52%，气层厚度24.5 m，气层孔隙度4.2%，含气饱和度59.5%。

2)层理缝型甜点

层理缝型甜点以发育千层饼和平行层理中-粗砂岩为主要特征，基质储层物性好，平缝密集发育，极大增加了储层渗透性(图5b)。这种类型甜点由于高角度缝不发育，还不能自然建产，需要开展一定新工艺改造后(高能气体压裂)才可获产，如X10-2井和CG561井等。层理缝型甜点岩石相主要以千层饼、平行层理中-粗砂岩相为主，平均孔隙度大于3.0%，平均渗透率大于0.3×10-3μm2；平缝发育程度高，而高角度缝发育程度较低；储层孔隙结构好，中值半径为0.02～0.04 μm。

3)孔隙型甜点

孔隙型甜点以发育块状层理和斜层理中砂岩为主要特征，基质储层物性好，构造缝及层理缝均不发育(图5c)。这种类型甜点在现有技术条件下不能自然建产，需要开展一定新工艺改造后(适度规模加砂压裂)，才能建产，如GM2井等。孔隙型甜点岩石相主要以块状层理和斜层理中砂岩相为主，其内部根据孔隙度3%，4%和5%又可以进一步划分3种类型，平均渗透率大于0.03×10-3μm2；储层孔隙结构中等，中值半径一般小于0.02 μm。

综合上述，建立了新场须二段气藏甜点综合评价表(表1)。

表1 川西坳陷新场须二段气藏甜点综合评价

4 气藏甜点识别及分布

在气藏甜点评价标准基础上，基于“砂中找储、储中找甜”的思路，本文建立了不同甜点类型的测井识别标准及方法(图7)，明确了甜点空间分布特征。

4.1 气藏甜点识别

通过对不同类型甜点测井电性特征分析发现，气藏甜点整体物性好，具有中低伽马、中高声波的特征。基于此认识，本文建立了“筛泥、去干、选甜、避水”的甜点识别方法。

1)筛泥——选砂体

在地层砂泥岩组合中，将砂体(细砂及以上)优选出来(图7a)。研究发现，伽马对本区岩性反映比较敏感，利用伽马测井值和声波时差的交会，选取伽马测井值小于100 API，去掉细粒沉积部分，优选出砂岩。

2)去干——选储层

将砂岩中物性好的储层筛选出来(图7b)。通过声波时差和电阻率交会发现，非储层主要位于声波时差小于187 μs/m的区域，基于此，优选出物性较好的优质储层。

3)选甜——找裂缝

裂缝是新场须二段高产气井主要控制因素，明确裂缝发育是甜点评价的关键。甜点是储层、裂缝和含气性的综合表征。因此，为了更好从储层中优选出较为有利的裂缝型甜点，本文构建了裂缝指示因子(公式1)和含气指示因子(公式2)。

FF=100AC·RD2/(GR2·RT2)

(1)

FGAS=(AC-ACbase)-5(CNL-CNLbase)

(2)

式中：FF为裂缝指示因子，无量纲；AC为声波时差，μs/m；RD为深侧向电阻率，Ω·m；GR为伽马测井值，API；RT为浅侧向电阻率，Ω·m；FGAS为含气指示因子，无量纲；ACbase为声波时差基线值，μs/m；CNL为中子测井值，%；CNLbase为中子测井基线值，%。

通过多参数拟合，本文明确了新场须二段裂缝关键敏感测井参数(图7 c)，结果发现AC，GR和RD/RT等参数对裂缝发育比较敏感，构建了裂缝指示因子FF。在含气性方面，本文基于AC和CNL两条测井曲线，做了归一化后，拟合了含气指示因子参数，可以有效评价气藏流体类型。

通过对FF和FGAS参数的交会，当FF大于0.05时，可以在优质储层中优选出裂缝发育的的断缝型甜点，但是未能将水层分开。

4)避水——选甜点

为了去除含水较多的水层，本文把电阻率参数引入图版，构建了流体指示因子(公式3)。

FSS=[(AC-ACbase)-5(CNL-CNLbase)]RD2

(3)

式中：FSS为流体指示因子，无量纲。

在研究区须二段，水层的发育会表现为明显的低RD特征。在含气指示因子基础上，增加了RD参数，构建了流体指示因子，可以有效区分气水层。

根据FSS与FF参数的交会图版(图7d)，可以利用FSS小于18去除水层，通过L1线，将断缝型甜点和裂缝型水层等进一步区分开，进而对不同类型甜点进行测井识别。

图7 川西坳陷新场须二段不同类型气藏甜点测井识别图版

4.2 气藏甜点分布

基于甜点测井评价结果，本项目开展了新场须二段重点砂层组甜点平面分布特征研究，明确了甜点分布范围，以Tx2(2)和Tx2(4)砂组为例。

对断缝型甜点进行了评价(图8)，结果表明：① Tx2(2)砂组沉积期，主要发育3个断缝型甜点厚度高值区，分别为L150-XC7井区、X601井区和CH100井区，其次为X2井区、X501井区和CX565井区；Tx2(4)砂组沉积期，主要发育3个断缝型甜点厚度高值区，分别为X2井区、X202井区和X501井区，其次为X10井区和XC12井区；② 断缝型甜点整体分布主要受构造裂缝作用影响，其次为沉积作用，主要分布在在南北向主干断裂附近，呈条带状展布，部分地区甜点在非断裂区呈NE和NW向展布；③ 甜点评价的高值区也与该砂组有效井产能吻合，如L150井，初期无阻流量10.060×104m3/d、累计产气量25 096×104m3，X601井初期无阻流量34.150×104m3/d、累计产气量15 668×104m3，X2井初期无阻流量131.562×104m3/d、累计产气量96 710×104m3，产能数据统计截至2021年3月。对层理缝及孔隙型甜点进行了评价，结果表明：① 层理缝及孔隙型甜点展布整体受控于沉积相及砂体展布；② 在Tx2(2)砂组，新场东部甜点范围整体大于新场主体区，在Tx2(4)砂组，新场主体区甜点范围较大、其次为新场东部。

图8 川西坳陷新场须二段重点砂组气藏甜点等厚图

5 甜点形成机理探讨

新场须二段气藏整体是一个“相控”背景下的构造-岩性气藏，高角度缝控制气井高产，基质储层品质是气井稳产的主要因素[9,27]。在这种背景下，气藏甜点主要受控于优质储层、有效裂缝和含气性等3个关键地质要素，他们决定了气藏甜点空间分布规律。

1)晚期形成的断裂及构造位置控制断缝型甜点分布。

新场须二段断裂以SN和EW向为主，前期研究证实，SN向断裂为晚期(燕山期)形成的断裂，是研究区主要的控产断裂[29-30]。SN向断裂附近是构造缝发育区，断裂的上盘比下盘高角度缝发育程度高，此外，在断裂的上盘，越靠近断裂，高角度缝发育程度越高。断缝型甜点主要位于构造高部位含气有利区内，一般受控于SN向晚期断裂及派生的高角度缝。纵向的高角度缝可以有效沟通储层内相对孤立的孔隙，提高气藏泄流体积，是断缝型甜点储量有效动用的关键。有效裂缝控制了气井的初期产能，同时气井的稳产能力也会受有效裂缝的发育程度影响。新场须二段气藏最有利的甜点类型是受缝控和相控综合影响的，如X2井，气井的累计产气量受有效裂缝和相对优质储层的共同控制。

2)构造位置及优质基质储层品质决定层理缝及孔隙型甜点展布。

除了受断缝体控制内部区域的断缝型甜点，位于断缝体之间、构造位置较高和基质储层品质较好的甜点类型主要为层理缝及孔隙型气藏甜点。基质储层品质主要包括储层粒度和岩石成分等多种因素，研究发现，粒度越粗、石英和长石含量越高，储层残余粒间孔越大，且发生溶蚀作用的概率也越大，因此储层物性越好。此外，层理缝的发育，也会对储层物性有一定影响，平缝较发育的A型储层物性、连通性整体优于平缝不发育的B类储层。新场须二段气藏70%的储量主要分布在Ⅲ类甜点，需要新工艺突破后可动用。

综上，本文建立了新场须二段气藏甜点地质模式(图9)。断缝体内部主要控制了断缝型甜点分布，断缝体之间区域是层理缝及孔隙型甜点的有利发育区。

图9 川西坳陷新场须二段气藏甜点地质模式

6 结论

1)气藏甜点主要受控于优质储层、有效裂缝和含气性3个关键地质参数，在构造较高的含气区内，优质储层、有效裂缝较发育的叠合区是气藏甜点有利区。

2)新场须二段气藏可以划分3种类型，其中断缝型甜点高角度裂缝发育，层理缝及孔隙型甜点高角度裂缝不发育，断缝型甜点是现在工艺下可以有效动用的甜点类型，层理缝及孔隙型甜点为基质型，是需要新工艺突破后可以动用的甜点类型。

3)构造位置较高的有利含气区是新场须二段气藏甜点发育的基础，其中受晚期断裂影响的断缝有利区内决定了断缝型甜点分布，在断缝体之间，优质储层品质控制了层理缝及孔隙型甜点展布。

致谢：感谢中国石化西南油气分公司为本论文提供数据支持，感谢中国石化石油勘探开发研究院四川中心须家河组团队为本论文提供技术思路和指导，感谢审稿专家对本论文提出的宝贵修改意见。