王小娟 鐘佳倚 李明秋 溫夢(mèng)晗 張曉麗
(中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)
四川盆地蓬萊地區(qū)須家河組須二氣藏氣水關(guān)系初探*
王小娟 鐘佳倚 李明秋 溫夢(mèng)晗 張曉麗
(中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)
在小層細(xì)分、沉積、儲(chǔ)層研究的基礎(chǔ)上,充分利用氣水分析化驗(yàn)和試采資料,系統(tǒng)分析了須二氣藏氣水特征。認(rèn)為蓬萊地區(qū)須二氣藏氣水分布主要受控于儲(chǔ)集體和構(gòu)造位置,單個(gè)儲(chǔ)集體內(nèi)氣水總體具有“上氣下水”特征、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的地區(qū)含氣性好;氣層主要分布在距須二段頂界90 m以內(nèi)的T3x24、T3x25砂層組,下部T3x21、T3x22和T3x23砂層組主要為氣水同層。圖6表1參15
四川盆地蓬萊須家河組須二段地層水氣水關(guān)系
蓬萊地區(qū)位于四川省遂寧市境內(nèi),構(gòu)造上隸屬于四川盆地川中古隆中斜平緩構(gòu)造帶的中部,東鄰合川氣田,南接安岳氣田(圖1)。近年來,在蓬萊地區(qū)以上三疊統(tǒng)須家河組為目的層部署了一批探井,多口井在須二段獲高產(chǎn)工業(yè)氣流,證實(shí)該區(qū)須二氣藏具有較大的勘探開發(fā)價(jià)值。但蓬萊地區(qū)須二段出水普遍,多口老井投入試采后出水量較大,地層水的侵入嚴(yán)重制約著有水氣藏的高效開發(fā),儲(chǔ)層滲流條件、地層水水體的大小和存儲(chǔ)方式是影響氣藏采收率的重要因素[1],而目前國內(nèi)部分學(xué)者(李偉、雍自權(quán)等)開展了四川盆地中部地區(qū)地層水地球化學(xué)等方面的研究[2-3],但對(duì)須家河組氣水關(guān)系的研究較少。因此,弄清氣水產(chǎn)出部位和地層水分布特征對(duì)指導(dǎo)須家河組天然氣的勘探開發(fā)具有重要意義。
圖1 四川盆地蓬萊地區(qū)構(gòu)造位置圖
1.1 地層及沉積相特征
蓬萊地區(qū)須家河組須二段為辨狀河三角洲前緣沉積,主要發(fā)育水下分流河道和河口壩砂體。巖性主要為灰白色細(xì)—中粒砂巖,夾薄層灰黑色泥巖,平面分布較穩(wěn)定,厚度一般在150~220 m,由東向西逐漸增厚。
依據(jù)須二段巖石學(xué)特征、巖性組合特征及變化規(guī)律、測(cè)井曲線(自然伽馬和深淺雙側(cè)向)特征等,井震結(jié)合,確定可識(shí)別界面及其地質(zhì)意義,通過高分辨層序地層學(xué)理論和旋回對(duì)比,將須二段由下至上細(xì)分為須二1—須二5(T3x21~T3x25)5個(gè)含氣砂層組。各砂層組巖性以中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖為主,縱向差異性不大,但其間有泥巖分隔(圖2,表1)。蓬萊地區(qū)砂層組與安岳地區(qū)的上、下亞段具有可對(duì)比性,蓬萊地區(qū)T3x23砂層組的底部相當(dāng)于安岳地區(qū)下亞段的“腰帶子”頂部(圖3),在地震剖面上亦可連續(xù)追蹤對(duì)比。
圖2 四川盆地蓬萊地區(qū)須二段綜合柱狀圖
表1 蓬萊地區(qū)須二段砂層組特征表
圖3 安岳地區(qū)與蓬萊地區(qū)須二段典型井小層對(duì)比圖
1.2 儲(chǔ)層基本特征
蓬萊地區(qū)各砂層組之間儲(chǔ)集巖巖石學(xué)特征差異較小,巖性主要為中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖。儲(chǔ)集空間類型主要為粒內(nèi)溶孔、殘余粒間孔和微裂縫;喉道類型以縮頸型喉道、片狀喉道為主;孔隙結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為小孔、中喉、中分選、連通較好的特征,孔隙結(jié)構(gòu)為小孔中喉型。儲(chǔ)層段(φ>6%)平均孔隙度為6.66%,集中分布在6%~7%區(qū)間內(nèi);滲透率分布在0.05~0.89 mD,平均為0.13 mD;儲(chǔ)層含水飽和度介于11.1%~96.4%之間,平均為56.1%,揭示蓬萊須二段儲(chǔ)層具低孔、低滲、高含水飽和度的特征。儲(chǔ)層電性特征表現(xiàn)為低自然伽瑪、低電阻、高聲波時(shí)差特征,GR集中在60~90API之間,聲波時(shí)差范圍在63~72 μs/ft,電阻率在5 Ω·m以上,集中在10~30 Ω·m。儲(chǔ)集類型為裂縫-孔隙型。
1.3 須二氣藏油、氣、水性質(zhì)
蓬萊地區(qū)須二氣藏產(chǎn)出流體包括油、氣、水三相,以氣為主。天然氣組分中甲烷含量均在80%以上,平均88%,不含硫化氫,氣質(zhì)較好。凝析油密度在0.765~0.767 g/cm3,黏度0.62~0.82 MPa·s。計(jì)算綜合氣油比為8375 m3/m3,凝析油含量約為90 g/m3(117 cm3/m3),屬低含凝析油凝析氣藏。
據(jù)水分析資料統(tǒng)計(jì),蓬萊地區(qū)須二段地層水均為CaCl2型,pH值一般為5.70~6.28,Cl-含量變化范圍為91221~136423 mg/L,另外還含有少量I-、Br-、B-等微量元素,尤其是Br-元素含量較高,這可能與富含Br-的煤系烴源巖生烴排水混入有關(guān)[4]。相對(duì)密度在1.10~1.16之間,總礦化度分布在152.28~220.59 g/L間,地層水鈉(鉀)氯系數(shù)[(Na++K+)/Cl-]較低,多在0.41~0.47,具有較高的變質(zhì)系數(shù),[(Cl--Na+)/Mg2+]多為27~59,不含硫酸根離子(SO42-),展示出高變質(zhì)地層水的特征,具有極好的還原條件或封閉條件[5-7]。
從合川—蓬萊地區(qū)地層水礦化度平面分布特征看,這個(gè)區(qū)域礦化度整體較高,一般大于160 g/L,局部高值區(qū)達(dá)200 g/L;蓬萊地區(qū)高礦化度區(qū)呈帶狀展布,同安岳、合川等地高值區(qū)較分散,平面變化有所不同(圖4)。表明各區(qū)地層水連通性較差,可能由儲(chǔ)層的非均質(zhì)性造成。
圖4 蓬萊—合川地區(qū)地層水礦化度平面分布圖
1.4 氣藏類型
蓬萊地區(qū)須二氣藏氣、水分布不受構(gòu)造圈閉的控制,縱向上無明顯的氣水層界限,氣層分布主要受有效儲(chǔ)層的控制,屬于構(gòu)造背景下的巖性圈閉氣藏。
地層水產(chǎn)出受到多方面因素影響:①烴源巖發(fā)育程度及生烴強(qiáng)度,當(dāng)生烴強(qiáng)度較大時(shí),圈閉充滿度較高,地層水產(chǎn)出少;②構(gòu)造特征及其演化,當(dāng)處于構(gòu)造相對(duì)低部位時(shí)易富含地層水;③儲(chǔ)層非均質(zhì)性,即物性較好時(shí),含氣性好,物性差則地層水較多[8-10]。蓬萊地區(qū)構(gòu)造總體較平緩,僅局部地區(qū)發(fā)育小潛高,且儲(chǔ)層的非均質(zhì)性較強(qiáng),導(dǎo)致氣水分異較差,產(chǎn)水普遍。
2.1 平面上,單儲(chǔ)集體內(nèi)構(gòu)造高部位富氣,構(gòu)造低部位含水
合川—蓬萊地區(qū)為一個(gè)大型的三角洲體系[11],在三角洲水下分流河道微相內(nèi)儲(chǔ)層最為發(fā)育,目前高產(chǎn)氣井主要集中在優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)(圖5),表明天然氣富集主要受沉積微相的控制。
圖5 蓬萊地區(qū)須二段4、5砂層組地震預(yù)測(cè)儲(chǔ)層厚度與產(chǎn)能分布綜合圖
受儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響,該區(qū)無明顯的氣水界面。在合川—蓬萊三角洲體系內(nèi),由合川至安岳、蓬萊地區(qū)隨著海拔高度逐漸降低,單個(gè)儲(chǔ)集體內(nèi)含氣性逐漸變差,含水程度變高。同一套砂組內(nèi),合川測(cè)試日產(chǎn)水量一般小于10 m3,產(chǎn)層平均含水飽和度為34%~42%,安岳測(cè)試日產(chǎn)水量一般小于20 m3,產(chǎn)層平均含水飽和度為39%~47%,蓬萊地區(qū)多口井日產(chǎn)水量達(dá)50 m3以上,產(chǎn)層含水飽和度為43%~50%,表明氣水分布受儲(chǔ)集體和區(qū)域構(gòu)造的控制,具有在儲(chǔ)集體內(nèi)部高部位富氣,低部位富水特征。
2.2 縱向上表現(xiàn)為上氣下水,氣層主要分布在上部?jī)商咨皩咏M
蓬萊地區(qū)須二段T3x24和T3x25砂層組是測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、單砂層組測(cè)試、試采證實(shí)為氣層;T3x21、T3x22和T3x23砂層組無單砂層組測(cè)試獲工業(yè)氣流井,多為低產(chǎn)氣流或微氣,并產(chǎn)水;測(cè)井解釋一般為氣水同層或水層,電阻率基線較上部4、5砂層組明顯偏低,含氣飽和度變低(圖6)。因此認(rèn)為,蓬萊地區(qū)須二段縱向上總體遵循上氣下水的規(guī)律,T3x24和T3x25砂層組為主產(chǎn)氣層,下部砂層組為富含水層。氣層厚度一般在60~90 m,自然伽瑪60~80 API,電阻率多大于10 Ω·m。
圖6 蓬萊102井須二段儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)圖
3.1 氣層段主要發(fā)育結(jié)合水和毛細(xì)管水,下部三個(gè)砂層組存在重力水
地下液態(tài)水分為結(jié)合水、毛細(xì)管水、重力水三種形式[12]。結(jié)合水主要受顆粒引力作用,以薄膜狀水膜形式存在,一般不會(huì)隨流體帶出;毛細(xì)管水為儲(chǔ)存于巖石毛細(xì)孔隙中受毛細(xì)管力和重力作用的自由水;重力水為在重力作用下能自由運(yùn)動(dòng)的地下水[13]。蓬萊地區(qū)須二段儲(chǔ)層礦物顆粒表面黏土膠結(jié)物發(fā)育,孔隙喉道具有分選差、細(xì)歪度等特征,因此普遍存在薄膜狀結(jié)合水和毛細(xì)管水。而在T3x21、T3x22和T3x23砂層組發(fā)育有明顯的可動(dòng)水層,這表明下部砂層組還存在有重力水。
3.2 地層水主要為下部富水砂體產(chǎn)出
目前發(fā)現(xiàn)的川中須家河組須二氣藏儲(chǔ)層均具有低孔、低滲、高含水飽和度特征,開采過程中由于局部壓力下降,原本不動(dòng)的毛細(xì)管水轉(zhuǎn)化為可動(dòng)水,伴同天然氣產(chǎn)出,導(dǎo)致氣藏在開采中無論投產(chǎn)初期是否產(chǎn)水,投產(chǎn)一段時(shí)間后均開始產(chǎn)水[14-15]。
蓬萊地區(qū)須二氣藏的產(chǎn)水量明顯較已發(fā)現(xiàn)的隆起帶須二氣藏大,主要原因在于下部砂層組“富水”。存在部分探井單獨(dú)測(cè)試上部4、5砂層組產(chǎn)大水,分析原因多為緊鄰或位于須二段底部小斷層上,斷層封堵性差,均為方解石或石英半充填,當(dāng)上部氣層開采時(shí),下部地層水可順斷層竄入。亦有少部分井,如蓬萊104井,測(cè)井解釋為氣層,單井和地震剖面上均未見裂縫或斷層,但測(cè)試產(chǎn)水,此類井產(chǎn)水可能為鉆井或加砂壓裂過程中溝通了局部封存水造成。
(1)蓬萊地區(qū)須二段縱向上可分為五個(gè)砂層組,儲(chǔ)層具有低孔、低滲、高水飽和度的特征,儲(chǔ)集類型為裂縫-孔隙型;流體產(chǎn)出具有油、氣、水三相特征,天然氣氣質(zhì)好,凝析油含量低,地層水含量高,變質(zhì)程度高,氣藏具有較好的還原條件或封閉條件,表現(xiàn)為巖性圈閉氣藏。
(2)蓬萊地區(qū)氣水分布平面上主要受儲(chǔ)集體的控制;縱向上受高低位置的控制,總體表現(xiàn)為“上氣下水”特征。蓬萊地區(qū)氣層主要分布在距須二段頂90m以內(nèi)的T3x24和T3x25砂層組中,T3x21、T3x22和T3x23為富含水層,建議在鉆井設(shè)計(jì)完鉆層位在須二段第四砂層組底部。
(3)蓬萊地區(qū)須二段中上部氣層段地層水主要為結(jié)合水和毛細(xì)管水,下部砂層組還包含有部分重力水,建議井位部署時(shí)避開須家河組底部斷裂,以免大量地層水由斷層導(dǎo)通產(chǎn)出。
(4)針對(duì)蓬萊地區(qū)整體束縛水含量高,上部為主要含氣層,下部還含可動(dòng)水的特點(diǎn),在油氣勘探過程中,建議只鉆探上部砂層組儲(chǔ)層發(fā)育區(qū),尤其要避開下部小斷裂,避免地層水的竄通;對(duì)于上部層段生產(chǎn)井在生產(chǎn)過程中亦應(yīng)考慮控制生產(chǎn)壓差,避免壓力釋放地層水快速產(chǎn)出。
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(修改回稿日期2014-10-09編輯王曉清)
國家重大科技項(xiàng)目(2011ZX05001-005)“四川盆地巖性油氣藏富集規(guī)律與目標(biāo)評(píng)價(jià)”。
王小娟,女,1982年出生,碩士,工程師;2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京),主要從事油氣勘探研究工作。地址:(610041)四川省成都市高新區(qū)天府大道北段12號(hào)石油科技大廈。電話:(028)86015108。E-mail:wxj_82@petrochina.com.cn