李榮容 楊 迅 張 亞 曾 琪 王旭麗尹 宏 胡 欣 謝 忱 孫志昀

1. 中國石油西南油氣田分公司川西北氣礦 2.中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

雙魚石區(qū)塊位于四川省廣元市劍閣縣境內(nèi)，構(gòu)造位置處于龍門山北段前緣隱伏帶。自2014年ST1井在中二疊統(tǒng)棲霞組獲得歷史性勘探突破以來，陸續(xù)實(shí)施勘探井10口，開發(fā)井4口，提交控制儲(chǔ)量811.30 108m3，2019年11月21日，SYX131井棲霞組測(cè)試獲得天然氣123.97 104m3/d，創(chuàng)造了該區(qū)棲霞組鉆獲首口百萬立方米級(jí)氣井的歷史紀(jì)錄。

目前，該氣藏處于試采階段，隨著勘探和研究的持續(xù)深入，棲霞組的勘探實(shí)踐資料愈豐富，該區(qū)白云巖儲(chǔ)層的研究也逐漸成為國內(nèi)油氣地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。然而在開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)存在一系列影響產(chǎn)能的不確定性問題：①有關(guān)控儲(chǔ)因素和白云巖儲(chǔ)層形成機(jī)理方面的認(rèn)識(shí)仍然存在較大爭(zhēng)議[1-3]；②井間產(chǎn)能差異大，單井測(cè)試產(chǎn)量介于3.25 104～87.61 104m3/d，其平面分布及與構(gòu)造的關(guān)系尚未找到統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。要實(shí)現(xiàn)后續(xù)井高產(chǎn)，首先需要明確雙魚石地區(qū)棲霞組氣藏高產(chǎn)主控因素。筆者主要在巖心和薄片的觀察基礎(chǔ)上，通過對(duì)測(cè)井資料的深入分析，總結(jié)歸納了影響單井產(chǎn)能的控制因素。

1 區(qū)域背景

1.1 地質(zhì)背景

雙魚石地區(qū)位于四川盆地川西北部龍門山斷褶帶與川北古中拗陷低緩帶的過渡區(qū)，受龍門山推覆作用的影響，區(qū)內(nèi)發(fā)育多個(gè)北東南西向斷背斜及斷鼻構(gòu)造，由西至東可劃分為6個(gè)構(gòu)造高帶，棲霞組頂界發(fā)育圈閉24個(gè)，累計(jì)圈閉面積235 km2。區(qū)內(nèi)地腹斷層主要斷開二、三疊系，向上大多消失于嘉陵江組內(nèi)；向下消失于古生界志留系或寒武系之中，斷距以二疊系最大（圖1）。

區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)包括梁山組、棲霞組、茅口組，為一套海侵背景下的碳酸鹽巖沉積[4-5]。棲霞組分布穩(wěn)定，埋深7 000～8 000 m，平均厚度120 m，縱向上分為2個(gè)巖性段，棲一段主要是開闊臺(tái)地相的一套低能沉積，以深灰色中—薄層含生物泥晶石灰?guī)r為主，平均厚度58 m；棲二段主要是臺(tái)緣灘相的一套高能沉積，以淺灰色厚塊狀亮晶生物石灰?guī)r和白云巖為主，頂部常見“豹斑”白云質(zhì)石灰?guī)r，平均厚度64 m。

1.2 鉆探簡況

區(qū)內(nèi)已完成測(cè)試井10口，其中9口獲工業(yè)氣流，單井測(cè)試產(chǎn)量3.25～87.61 104m3/d，累計(jì)測(cè)試產(chǎn)量397.89 104m3/d，平均測(cè)試產(chǎn)量44.21 104m3/d。已獲氣井在局部圈閉與局部圈閉外均有分布，但測(cè)試產(chǎn)量差異較大。

基于已獲氣井與構(gòu)造位置分析，鉆探在圈閉內(nèi)的井共6口，平均測(cè)試產(chǎn)量55.65 104m3/d，在圈閉外的井共4口，平均測(cè)試產(chǎn)量21.31 104m3/d。鉆探在圈閉內(nèi)構(gòu)造高點(diǎn)附近，應(yīng)力相對(duì)集中，裂縫較發(fā)育，因此，在構(gòu)造高點(diǎn)附近的氣井往往能獲得高產(chǎn)。鉆探在圈閉外的井，產(chǎn)能差異較大，說明構(gòu)造位置對(duì)單井產(chǎn)量有一定影響，但主要因素仍與儲(chǔ)層發(fā)育情況相關(guān)（表1）。

圖1 四川盆地雙魚石區(qū)塊構(gòu)造圖

表1 雙魚石棲霞組不同構(gòu)造位置與測(cè)試產(chǎn)量關(guān)系統(tǒng)計(jì)表

2 儲(chǔ)集層基本特征

2.1 巖性特征

根據(jù)雙魚石地區(qū)7口取心井共計(jì)182 m巖心資料以及巖屑薄片分析結(jié)果（圖2）表明，研究區(qū)棲霞組主要儲(chǔ)集巖類有白云巖和石灰?guī)r2大類型。其中，白云巖分為孔隙型白云巖、溶洞型白云巖和“豹斑”白云巖3類，孔隙型白云巖再細(xì)分為針孔顆粒白云巖和疏松白云化充填物，溶洞型白云巖亦細(xì)分為溶洞顆粒白云巖和角礫白云巖；石灰?guī)r類則多為溶洞石灰?guī)r（圖2、表2）。

2.2 儲(chǔ)集空間

區(qū)內(nèi)棲霞組主要儲(chǔ)集空間類型有孔、洞、縫3種類型。其中，“孔”有殘余粒間孔、生物體腔孔、晶間（溶）孔（圖3）；“洞”則主要為溶蝕洞穴；“縫”則有溶蝕縫、構(gòu)造縫、壓溶縫3種類型（表3）。

圖2 雙魚石區(qū)塊棲霞組儲(chǔ)集巖巖心特征對(duì)比圖

1）殘余粒間孔主要發(fā)育在針孔顆粒白云巖和溶洞顆粒白云巖中，在巖心上呈“針孔”狀，鏡下則發(fā)育于顆?；糜爸g

2）晶間（溶）孔為白云石晶粒間相互支撐形成的孔隙，常呈三角形或多邊形，在疏松云化充填物、角礫白云巖、豹斑白云巖中均有發(fā)育。疏松云化充填物和角礫白云巖中的晶間（溶）孔均發(fā)育在巖溶系統(tǒng)中充填的疏松碳酸鹽巖砂云化物之間，這些晶間（溶）孔相對(duì)粗大，直徑0.1～0.5 mm。而豹斑白云巖中的晶間（溶）孔卻非常細(xì)小，掃描電鏡下其孔徑介于0.01～0.05 mm。

表2 雙魚石區(qū)塊棲霞組儲(chǔ)集巖類及儲(chǔ)集性能簡表

圖3 ST8井巖心薄片鏡下儲(chǔ)集空間展示圖

3）溶蝕洞穴主要發(fā)育在溶洞顆粒白云巖、角礫白云巖和溶洞石灰?guī)r之中。溶洞顆粒白云巖中溶蝕洞穴形成于殘余粒間孔的擴(kuò)溶，有圓狀、橢球狀和不規(guī)則囊狀—串珠狀等形狀；角礫白云巖的溶蝕洞穴主要發(fā)育在角礫內(nèi)部，以及角礫所處的巖溶洞穴中充填物的溶蝕孔。

表3 雙魚石區(qū)塊棲霞組儲(chǔ)集空間類型簡表

4）區(qū)內(nèi)裂縫類型有構(gòu)造縫、壓溶縫和擴(kuò)溶縫。裂縫雖有一定的儲(chǔ)集作用，但該區(qū)裂縫主要起改善儲(chǔ)層滲透性的作用。

2.3 物性特征

棲霞組儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，整體具有低孔隙、中—低滲透率，但同時(shí)存在中孔中高滲透率儲(chǔ)層。據(jù)全直徑樣物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果，孔隙度介于2.05%～13.38%，平均為4.0%，主要集中在2%～4% ；滲透率介于0.003～27.200 mD， 平均2.260 mD，主要集中在0.010～10.000 mD。巖心小柱塞樣物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果，孔隙度介于2%～16.51%，平均為3%，主要集中在2%～4% ；滲透率介于0.001～784.000 mD，平均2.260 mD， 主要集中在0.010～10.000 mD（圖4）。

2.4 有利儲(chǔ)層類型

研究區(qū)棲霞組儲(chǔ)集層物性良好。儲(chǔ)層主要分布于棲二段，以白云巖為主，儲(chǔ)層段內(nèi)孔、洞、縫等儲(chǔ)集空間類型均有發(fā)育，總體上為低孔低滲，局部存在高孔中滲層段。結(jié)合物性分析資料，根據(jù)白云巖儲(chǔ)層的巖類學(xué)特征和不同巖類的儲(chǔ)集空間組合，將雙魚石棲霞組有利儲(chǔ)層類型劃分為孔洞型儲(chǔ)層和溶洞型儲(chǔ)層。

2.4.1 孔洞型儲(chǔ)層

圖4 雙魚石區(qū)塊棲霞組巖心主要物性特征對(duì)比圖

該類型儲(chǔ)層的儲(chǔ)集巖類為針孔顆粒白云巖和疏松云化充填物。針孔顆粒白云巖指巖心上可見大量“針孔狀”孔隙的殘余顆粒白云巖，鏡下可見“針孔”主要為殘余顆粒白云巖的殘余粒間孔，且顆粒多為生屑，強(qiáng)烈云化后局部仍可見其幻影。疏松云化充填物指巖溶系統(tǒng)中充填的疏松碳酸鹽巖進(jìn)一步白云石化后形成的產(chǎn)物，其原生孔隙因白云石化作用增強(qiáng)了抗壓實(shí)壓溶溶能力而大量保存。巖心上，早成巖期巖溶形成的巖溶系統(tǒng)呈腸狀、洞狀，為“針孔”大量發(fā)育的黑色疏松云化顆粒充填。鏡下可見疏松云化顆粒間為晶間（溶）孔。物性統(tǒng)計(jì)表明，孔洞型儲(chǔ)層平均孔隙度介于2.95%～4.39%，平均滲透率介于1.970～8.131 mD。

2.4.2 溶洞型儲(chǔ)層

該類型儲(chǔ)集巖類以角礫白云巖和溶洞顆粒白云巖為主，普遍遭受了更強(qiáng)的巖溶改造。溶洞顆粒白云巖是以溶蝕孔洞大量發(fā)育為特征的殘余顆粒白云巖。溶蝕孔洞以圓狀、橢球狀及不規(guī)則囊狀為主。其中，圓狀和橢球狀溶蝕孔洞直徑多介于2～4 mm；圓狀和橢球狀孔洞進(jìn)一步擴(kuò)溶可形成不規(guī)則囊狀溶洞，尤其是在裂縫的連通下形成串珠狀分布的囊狀溶洞。囊狀溶洞大小不一，直徑介于4 mm～1 cm。角礫白云巖為早成巖溶作用中溶洞垮塌或近地表角礫化而成。巖心上可見大小不一、分選較差、圓狀—棱角狀的角礫混雜堆積，角礫間為云化碳酸鹽巖砂和鞍狀白云石膠結(jié)物充填。物性統(tǒng)計(jì)表明，溶洞型儲(chǔ)層平均孔隙度為2.76%～3.70%，平均滲透率為1.160～2.231 mD。

2.5 儲(chǔ)層白云石化類型及成因

棲一段時(shí)期沉積環(huán)境從水動(dòng)力條件較弱、泥質(zhì)含量較高的深水開闊臺(tái)地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｋh(huán)良好、鹽度正常、生物繁盛的較淺水開闊臺(tái)地，棲二段時(shí)期亞環(huán)境則改變?yōu)樗w能量強(qiáng)、海水通暢的臺(tái)地邊緣沉積，并發(fā)育大量顆粒灘[6-7]。通過對(duì)雙魚石地區(qū)鏡下薄片詳細(xì)分析，部分白云巖具幻影結(jié)構(gòu)，并且棲霞組有利儲(chǔ)層厚度與其顆粒灘厚度呈明顯正相關(guān)，為此，采用原巖恢復(fù)技術(shù)識(shí)別了白云巖的原始沉積結(jié)構(gòu)顯示，證實(shí)棲霞組白云巖的原巖以（生屑）顆粒石灰?guī)r為主（圖5）。雙魚石地區(qū)處于古地貌高帶，棲霞區(qū)沉積時(shí)期為臺(tái)地邊緣環(huán)境，水體能量較強(qiáng)，沉積了一套孔滲性較好的顆粒灘。隨著海平面下降灘體暴露在大氣下，接受大氣淡水溶蝕和白云化作用，為后期儲(chǔ)層的改造和演化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。雙魚石地區(qū)棲霞組巖心儲(chǔ)層段見大量的溶蝕孔洞，且多順層分布，表明受巖溶作用改造顯著。研究表明[8-18]，白云化作用不僅在石灰?guī)r中交代產(chǎn)生了孔隙，并且為地層提供了較石灰?guī)r更抗壓的巖石骨架，使得孔洞系統(tǒng)在埋藏過程中最大限度地保存下來，為之后的埋藏巖溶流體和油氣運(yùn)移提供了空間和通道。白云巖化作用決定了下二疊統(tǒng)棲霞組白云巖儲(chǔ)層的品質(zhì)。

圖5 雙魚石區(qū)塊棲霞組白云巖原巖恢復(fù)特征對(duì)比圖

3 高產(chǎn)模式分析

3.1 儲(chǔ)層對(duì)單井產(chǎn)量的影響

利用巖心以及全井段巖屑薄片統(tǒng)計(jì)單井不同類型儲(chǔ)層厚度，與孔隙度、測(cè)試產(chǎn)量對(duì)比分析結(jié)果（表4）表明：孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育程度是單井產(chǎn)量高低的主控因素。若單井的孔洞型儲(chǔ)層段厚度較薄，即使整體儲(chǔ)層厚度大、孔隙度高，測(cè)試產(chǎn)量均低于厚層孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育井。如ST12井測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚度22.2 m，其孔洞段僅有4.17 m，孔隙度3.6%，測(cè)試產(chǎn)量僅22.11 104m3/d，而ST8井以孔洞型儲(chǔ)層為主，測(cè)井解釋厚度為18.7 m，孔隙度3.3%，測(cè)試產(chǎn)量卻達(dá)60.39 104m3/d。雖然ST10井鉆遇局部封存水體，導(dǎo)致測(cè)試產(chǎn)量不高，但產(chǎn)大水也從側(cè)面反應(yīng)孔洞型儲(chǔ)層厚度是影響單井產(chǎn)量的重要因素。

3.2 高產(chǎn)井測(cè)井模式

在明確棲霞組儲(chǔ)集層為白云巖儲(chǔ)層的基礎(chǔ)上，孔洞型儲(chǔ)層和溶洞型儲(chǔ)層是棲霞組氣藏產(chǎn)能的主要貢獻(xiàn)者，為準(zhǔn)確識(shí)別這2類儲(chǔ)層，結(jié)合儲(chǔ)層基本地質(zhì)特征，總結(jié)提煉了高產(chǎn)井測(cè)井響應(yīng)特征模式（圖6）。

白云巖儲(chǔ)層在常規(guī)測(cè)井曲線上表現(xiàn)為“兩低三高”的特點(diǎn)，即低自然伽馬、低電阻率、相對(duì)較高的聲波時(shí)差及高中子、密度相對(duì)圍巖增大[19]。對(duì)于雙魚石地區(qū)棲霞組白云巖這類由顆粒灰?guī)r交代的產(chǎn)物來說，由于沉積時(shí)水動(dòng)力強(qiáng)，導(dǎo)致沉積的顆粒相對(duì)較粗，加上水體的沖刷，細(xì)粒的黏土物質(zhì)偏少，吸附放射性物質(zhì)較少，自然伽馬曲線就表現(xiàn)為低值，一般在15 API以下。當(dāng)儲(chǔ)層發(fā)育時(shí)深、淺雙側(cè)向電阻率降低，且與三孔隙度曲線有較好的相關(guān)性。低角度縫和溶洞使電阻率降低的幅度較大，其雙側(cè)向曲線形狀呈尖刺狀。

按照兩類儲(chǔ)層孔洞發(fā)育程度分級(jí)，建立聲波與中子交匯，確定聲波及中子的儲(chǔ)層參數(shù)。其中孔洞型儲(chǔ)層的常規(guī)測(cè)井曲線表現(xiàn)為低伽馬，明顯較高電阻率背景下的低電阻率，深淺側(cè)向呈“正差異”，具有相對(duì)較高的聲波測(cè)井值（47.1～48.8 μs/ft）、較高的中子值（3.39%～5.41%）和較高的密度值（2.75～2.83 g/cm3）；而溶洞型儲(chǔ)層常規(guī)測(cè)井曲線上同樣為低伽馬，低電阻率，深淺側(cè)向“正差異”，但卻具有更高的聲波測(cè)井值（49.3～50.7 μs/ft）、更高的中子值（5.40%～6.47%）和較低的密度值（2.71～2.77 g/cm3）。

表4 雙魚石棲霞組不同儲(chǔ)層與測(cè)試產(chǎn)量關(guān)系統(tǒng)計(jì)表

圖6 雙魚石區(qū)塊棲霞組不同儲(chǔ)層類型測(cè)井響應(yīng)對(duì)比圖

不同類型儲(chǔ)層在成像測(cè)井上體現(xiàn)出更直觀的差異[20]，并且可以根據(jù)此類模式，在取心資料有限的情況下，對(duì)于沒有取心的井則根據(jù)建立的測(cè)井模式進(jìn)行系統(tǒng)解釋?？锥葱蛢?chǔ)層成像測(cè)井上總體為亮色，能呈現(xiàn)十分明顯的斑狀，動(dòng)態(tài)圖像上則更加清晰，整體表現(xiàn)為較多暗色斑點(diǎn)；溶洞型儲(chǔ)層由于礫石相較于礫間填隙物電阻率更高，礫石分選性和磨圓度差，呈不定向排列，電成像測(cè)井表現(xiàn)為暗色、亮色的斑塊混雜特征，而溶洞的電阻率較低，靜態(tài)圖像上為暗色，在動(dòng)態(tài)圖像上表現(xiàn)為亮塊模式，因此此類儲(chǔ)層整體表現(xiàn)為暗、亮斑狀混雜的特征。

非儲(chǔ)層段巖性較為致密，致使測(cè)井電阻率很高，成像測(cè)井靜態(tài)圖像上表現(xiàn)為亮塊狀，同時(shí)由于兩者的電阻率大致相同，成像上不會(huì)產(chǎn)生差異化圖像，故圖面顯得十分干凈，因此非儲(chǔ)層段在成像測(cè)井上表現(xiàn)為均一亮塊。

4 結(jié)論

1）棲霞組儲(chǔ)層主要以白云巖為主，儲(chǔ)層段內(nèi)孔、洞、縫等儲(chǔ)集空間類型均有發(fā)育，總體上為低孔低滲，局部存在高孔中滲層段。結(jié)合物性分析資料，雙魚石棲霞組有利儲(chǔ)層類型根據(jù)宏微觀結(jié)合，將其劃分為孔洞型儲(chǔ)層和溶洞型儲(chǔ)層。

2）不同類型儲(chǔ)層的發(fā)育程度與氣井產(chǎn)能存在必然聯(lián)系，其中孔洞型儲(chǔ)層是棲霞組氣藏產(chǎn)能的主要貢獻(xiàn)者，溶洞型儲(chǔ)層次之。

3）不同類型儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征明顯，孔洞型儲(chǔ)層成像測(cè)井上見較多暗色斑點(diǎn)，總體為亮色；溶洞型儲(chǔ)層成像測(cè)井上呈暗、亮斑狀混雜的特征。