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超深层复杂碳酸盐岩滩相储层发育特征
——以YB地区长兴组为例

2019-10-18贾晓静柯光明徐守成周贵祥

石油地质与工程 2019年5期
关键词:台地井区滩区

贾晓静,柯光明,徐守成,周贵祥

(中国石化西南油气分公司勘探开发研究院,四川成都 610041)

YB地区长兴组气藏是国内规模开发的、埋藏最深的超深层高含硫生物礁气藏,具有埋藏超深,高温、高压、高含硫,礁滩储层复杂,天然气组分复杂,气水关系复杂,压力系统复杂,地形、地貌复杂等“一超三高五复杂”的特点。其中,气藏埋深约 6500.0~7300.0 m,气井平均完钻井深7650.0 m,滩体主要发育在长兴组中下部,埋深均在6800.0 m以下。天然气组分复杂,H2S平均含量约5.32%,CO2平均含量约6.56%,甲硫醇平均含量约172.27 mg/m3,羰基硫平均含量约 144.25 mg/m3,总有机硫含量约582.00 mg/m3。礁滩展布复杂,生物礁单体规模小,礁盖面积0.12~3.62 km2,平均约0.99 km2;纵向上礁滩多期叠置,平面上组合方式不一,礁滩体类型多,优质储层薄,厚度约10.0~40.0 m,储层物性差,非均质性强,滩相储层平均孔隙度为4.1%,平均渗透率为0.180×10-3μm2。气水关系复杂,各礁滩体具有相对独立的气水系统,具有“一礁一滩一藏”的特点。

YB地区长兴组开发区以礁相生产为主,前期研究认为生屑滩主要发育在长兴组早期,生物礁还没大规模生长之前,滩相储层发育比礁相差,平面上分布相对局限。长兴组滩相提交探明储量 438.00×108m3,其中YB12井区滩面积最大,目前该区生产井因含水高均已关井。礁相区随着开发深入也不同程度产水,很多出水井测井、测试时均不含水,导致分析水体来源难度大,难以提出针对性的治水控水对策,随着出水井数增多,长兴组气藏稳产难度越来越大。开发初期滩区评价井多数产水,针对滩区储层研究相对较少,滩体平面展布规律不清,缺乏不同期次滩体沉积相平面展布及储层厚度预测。目前生产井产能低且不同程度含水,导致滩区动用程度低,开发潜力需要进一步评价。

因此,需要综合地质、地震资料研究不同期次滩体成因类型及储层发育特征,明确储层发育的滩体类型及储层平面展布,进一步评价滩相开发潜力,以确保长兴组气藏高产稳产。

1 研究区概况

1.1 区域地理构造位置

YB区块位于四川盆地东北部巴中、广元、南充市境内,为川北坳陷与川中低缓构造带结合部(图1),自下而上发育长兴组、须家河组、珍珠冲组、大安寨组等多套含气层系,以海相长兴组气藏为主,气藏埋深约6500.0~7100.0 m,为世界上已发现并成功开发的埋藏最深的高含硫生物礁大气田[1-3]。

图1 川东北地区构造位置

1.2 长兴组沉积特征

在四川盆地东北部,晚二叠世至早三叠世为飞仙关组沉积时期,始于东吴运动形成的茅口组侵蚀面上,由盆地北部、东部向西南方向海侵,经历了两个完整的由海侵到海退的沉积旋回。峨嵋地裂运动导致的拉张动力学背景影响到了川东北地区,自晚二叠世吴家坪组沉积时期,川东北地区开始处于构造拉张状态,开江-梁平陆棚开始发育,吴家坪组沉积含燧石结核灰岩;由于构造拉张和差异沉积,局部地区快速下沉,成为深水盆地,沉积大隆组硅质岩,部分地区下沉慢,为台地沉积环境,沉积长兴组碳酸盐岩[4-5]。

YB地区长兴组早期台地与盆地间地形坡度较小,表现为碳酸盐缓坡沉积模式,中晚期演变为碳酸盐台地沉积模式,在台地边缘发育生物礁及浅滩相,沉积生物碎屑灰岩、砂屑灰岩,生物礁虽小,但与其共生的浅滩面积广,形成规模巨大的台缘礁滩相储层[6]。

长兴组早期碳酸盐岩缓坡划分为深缓坡和浅缓坡相,发育浅缓坡生屑滩和深缓坡泥;长兴组中晚期台地划分为开阔台地和台地边缘相,发育台地边缘生物礁、台内滩、台地边缘浅滩等亚相以及礁基、礁核、礁盖、滩核、滩缘等多种微相。生屑滩是浅水生物碎屑密集堆积的一种高能微相,可沉积于浅缓坡、台地边缘、开阔台地内等背景,岩性为生屑滩灰岩或白云岩。生物礁是台地边缘由造礁生物原地密集生长构成岩石的一类微相,以能量较高、高速生长、块状构造、规模较大、组分复杂为特征,生物礁的典型岩性是骨架岩和障积岩。

YB地区长兴组整体属于缓坡型台地边缘礁滩相沉积,纵向上具“早滩晚礁”的沉积特征,早期以生屑滩沉积为主,晚期以生物礁沉积为主;平面上具有“南滩北礁”的展布特征,早期生屑滩主要分布于南部,呈片状展布,晚期生物礁主要分布于北部,呈条带状展布;受缓坡型台地边缘沉积背景的影响,礁滩体具有小、散、多期的特点。

2 滩相沉积特征

2.1 滩体发育期次

综合岩心、录井、测井等资料开展单井生屑滩划分,Y12等井长兴组岩心可见生屑滩发育,生物碎屑包括有孔虫、蜓、珊瑚、腕足等,其中有孔虫是最主要的生物碎屑类型,生物碎屑间可被粒状亮晶方解石、微晶灰岩胶结,局部可见藻粘结结构。测井曲线上,生屑滩灰岩层段表现为自然伽马值低、声波时差值较小、密度值较大、电阻率值较高的特征;生屑滩云岩层段表现为自然伽马值低、密度值较低、电阻率值较低、声波时差值升高的特征。

通过对 YB地区钻井及地震资料综合分析,长兴组纵向上划分为SQ1和SQ2两个三级层序,分别对应长兴组下段和长兴组上段;根据长兴组内部各级层序界面(主要是岩性突变面)的发育特征,每个三级层序又细分为两个四级层序[7-8],长兴组内部不同期次礁、滩之间的界面一般为岩性突变的四级层序界面。

根据层序划分成果,长兴组纵向上共发育三期生屑滩。Ⅰ期生屑滩发育在长兴组下段底部,属于SQ1-1层序高位体系域;Ⅱ期生屑滩发育在长兴组下段顶部,属于SQ1-2层序高位体系域;Ⅲ期生屑滩发育在长兴组上段,属于 SQ2-1层序海侵体系域、高位体系域。

2.2 滩相沉积特征

YB地区长兴组礁滩生长发育与沉积环境关系密切。通过长兴组沉积古地貌和不同期次生屑滩沉积特征分析,长兴组Ⅰ、Ⅱ期生屑滩为缓坡沉积环境,此时,生物礁还未大规模生长,利于缓坡高能滩沉积;晚期长兴组演化为开阔台地沉积,有利于台地边缘生物礁生长发育,Ⅲ期滩受生物礁影响较大,发育环境受限,滩体分布在台内和礁后。因此,根据YB地区长兴组生屑滩沉积环境划分为三种成因类型,分别为浅缓坡高能滩、礁后低能滩和开阔台地低能滩,建立三种生屑滩沉积模式[9](图2),并分析不同类型滩体平面展布特征。

图2 YB地区长兴组不同类型滩体沉积模式

2.2.1 浅缓坡高能滩

YB地区长兴组下段I、II期滩均属浅缓坡高能滩。Ⅰ期滩体是在长兴早期碳酸盐缓坡沉积、整体地形较平缓的背景下,局部地形较高、能量较强的地区发育的一种生屑滩,缓坡沉积背景下生屑滩易发生白云石化,甚至完全白云石化[10-11],岩性以白云岩和灰质白云岩为主。平面上分布局限,处于深、浅缓坡转折带,滩体呈北西-南东向条带状展布,主要分布在Y25、Y5等井区。Ⅱ期滩属于台地边缘礁发育初期还未形成障壁之前的高能生屑滩沉积,岩性以含生屑白云质灰岩、含云质生屑灰岩为主;电性特征表现为自然伽马值低、曲线平直、变化平缓,电阻率值低的特点。平面上滩体具有由西向东、由南向北前积的特征,与 I期滩相比,滩体分布范围较大、厚度较大、连片性好(图3)。

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2.2.2 礁后低能滩、开阔台地低能滩

长兴组沉积中晚期 YB地区演化为台地边缘-开阔台地,生物礁开始大量生长,生屑滩沉积环境受限,主要发育在生物礁后与开阔台地内,由于生物礁的障壁作用,水体能量较弱,形成低能滩,白云岩化作用弱。长兴组沉积中晚期大致可分为两个短期沉积旋回,早期沉积旋回的海侵体系域为长兴期生物礁生长的繁盛期,这一时期台地镶边格局并未形成,表现为前礁后滩的沉积特征;礁后低能滩是在生物礁后发育的一种低能滩,当台地边缘开始出现生物礁礁基沉积,由生屑加积及礁屑不断向礁后充填形成。台地边缘生屑滩发育在生物礁形成之前的相对高部位,后期一部分生屑滩适合生物生长,演化为生物礁而快速生长,一部分礁体被波浪破碎,产生礁屑或生屑,进一步堆积。晚期旋回在早期礁滩的基础上发育了第二期礁滩沉积,随礁的生长和海平面下降在礁后部分地区形成局限环境,为滩后泻湖相沉积。

图3 长兴组浅缓坡高能滩平面分布

长兴组沉积中晚期第Ⅲ期滩平面分布较分散,礁后滩发育在Y12井区、Y3-Y16井区等,台内滩发育在Y24、Y13、Y14等井区(图4)。

图4 长兴组礁后滩和台内滩平面分布

通过生屑滩沉积环境分析认为,浅缓坡高能滩发育于长兴组沉积早中期的坡折带,局部地形较高、沉积能量强、白云石化程度高、储层厚度大、物性较好、储层最发育,为储层发育有利沉积相带。礁后低能滩发育于长兴组沉积中晚期生物礁后,水体相对较深、沉积能量较小、白云石化程度低、储层欠发育。开阔台地低能滩发育于长兴组沉积中晚期开阔台地内,水体较深、沉积能量弱、基本未白云石化,储层不发育。

3 滩相储层特征

3.1 储层基本特征

长兴组滩相储层岩石类型主要为灰色溶孔晶粒白云岩、残余生屑细粉晶白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩等,前三种为主要的储层岩石类型。晶粒白云岩白云石化程度强烈,粉-细晶白云石及细-粗晶白云石常具雾心亮边结构,晶间孔和溶蚀孔洞发育,可形成优质储层;残余生屑晶粒白云岩为生屑灰岩白云石化形成,晶间孔、溶孔发育,也可形成优质储层。

测井资料解释表明单井孔隙度为 2.1%~8.1%,平均值为4.1%;单井渗透率为0.010×10-3~15.900×10-3μm2,平均值为 0.180×10-3μm2。YB 地区长兴组储层物性分类标准为:Ⅰ类储层孔隙度≥10.0%,Ⅱ类储层孔隙度为 5.0%~10.0%,Ⅲ类储层孔隙度为2.0%~5.0%。储层岩石类型和物性之间关系密切,晶粒白云岩、残余生屑白云岩以Ⅰ、Ⅱ类储层为主,灰质白云岩、白云质灰岩、生屑(生物)灰岩主要为Ⅲ类储层。总体上,YB长兴组滩相储层物性比礁相差,表现为低孔、低渗特征。

3.2 储层平面展布特征

通过钻井标定、地震反射结构等多属性分析及正演模拟进行滩体识别,长兴组生屑滩地震响应特征为波峰强振幅,表现为“断续、短轴-微幅丘状”地震反射特征,其中缓坡型生屑滩在地震剖面上表现为“低频、中强振幅、微幅丘状复波”的特征,开阔台地台内滩在地震剖面上表现为“低幅度丘状外形、杂乱或亮点”的反射特征。滩相白云岩储层具有“亮点”反射、中低波阻抗特征。

3.2.1 浅缓坡高能滩储层展布特征

浅缓坡高能滩共发育两期,Ⅰ期滩储层相对较薄,物性较好。储层主要发育于Y25井、Y5-Y9井区;测井解释储层厚度10.0~25.7 m,孔隙度4.1%~12.3%;Y5-Y9井区滩体面积5.31 km2,Y25井区滩体面积15.00 km2。Ⅱ期滩储层预测厚度为4.0~57.0 m,孔隙度为2.0%~14.3%。平面上,由东往西、自南而北,储层厚度逐渐变薄,西区储层厚度小(4.0~12.0 m),东区储层厚度大(12.0~57.0 m);测井孔隙度2.0%~7.5%。Y5井滩区面积28.30 km2,Y12井滩区面积31.76 km2,Y3-Y16滩区面积24.10 km2(图5)。

图5 长兴组浅缓坡高能滩储层预测厚度

3.2.2 礁后滩、台内滩储层展布特征

礁后滩、台内滩总体储层物性差,以Ⅲ类储层为主,分布面积158.94 km2,最厚大厚度60.0 m,平均厚35.0 m左右,可分为东西两个滩区。西区共发育4个滩体,Y22、Y21井钻遇滩体边缘,预测储层厚度薄(<20.0 m),均为Ⅲ类储层。东区发育两个滩体:Y12-Y24-Y16滩体储层厚度15.0~35.0 m,孔隙度1.6%~3.4%;Y3滩体储层厚度30.0 m,孔隙度 5.0%,酸化压裂后日产气 5.30×104m3、日产水290.00 m3。

通过滩体储层特征研究,沉积相是储层发育的基础,白云岩化是储层发育的主要控制因素[19-20]。早期浅缓坡高能滩受古地貌控制,水体能量强,白云岩化作用强,储层物性好;长兴组沉积晚期礁滩共生,滩体发育受限,沉积于礁后和开阔台地,水动力较弱,白云岩化作用弱,储层发育差。综合评价滩相储层有利区主要分布于Y5井区和Y12井区(表1)。

4 滩相开发潜力评价

通过以上研究成果认为,Y5井区和Y12井区发育浅缓坡高能滩,滩体连片展布,面积大,为储层发育有利区。根据YB地区长兴组滩相储层测井解释、测试及试采情况分析,除研究区西北部构造高部位含气外,其他区域均不同程度含水。通过气水界面分析认为,长兴组Ⅰ、Ⅱ期生屑滩具有大致统一水线-6300.0 m左右,Y5井区为边水气藏,Y12井区为底水气藏,其余滩体均为高含水区或纯水区。

表1 长兴组滩区储层发育特征

4.1 Y5井滩区

通过对滩相平面展布特征分析,Y5-Y9井区发育Ⅰ生屑期滩,滩体连片展布。通过对Y5井和Y9长兴组下段滩进行射孔酸化压裂测试,分别日产气82.00×104,53.00×104m3。目前 Y5井长兴组上下段礁滩合采,累计产气7.60×108m3。Y18井为明显含水特征,Y9-1井长兴组上下段礁滩合采,产地层水,分析认为Y9-1水体来自下部Ⅰ期生屑滩,礁带构造高部位Y5井和Y9井不产地层水。

综合评价认为Y5井区滩体分布局限、单井产能高、物性好,但储层较薄、储量规模小。由于滩体发育边水,构造高部位Y5井随着生产时间延长有一定产水风险,根据滩体展布面积及储层参数计算水体规模768.00×104m3,结合数值模拟可以预测Y5井见水时间,为礁相生产井水侵预测提供依据。

4.2 Y12井滩区

Y12井区滩体平面分布范围相对较大,储层厚度大,物性好,储层较发育、有一定储量规模。根据测试、试采评价,Y12井日产气11.60×104m3、日产水 15.00 m3;Y24井日产气 57.00×104m3、日产水43.00 m3。Y12井滩区累计产气552.00×104m3、产水0.21×104m3,由于发育边(底)水,目前生产井均已高含水,难以实现效益开发,不具备开发潜力。

5 结论

(1)YB地区长兴组纵向上发育三期生屑滩,Ⅰ、Ⅱ期为浅缓坡高能滩,Ⅲ期滩为礁后低能滩和开阔台地低能滩。其中,浅缓坡高能滩是储层发育有利相带,生屑滩易发生白云岩化,物性最好,单井产能高。

(2)浅缓坡高能滩平面上沿缓坡古地貌高呈条带状展布,分布局限,主要分布于Y5井区和Y12井区;礁后低能滩和开阔台地低能滩平面分布相对较广,分为东西两个滩区,共发育6个滩体。

(3)滩区目前高含水,不具备开发潜力,滩区产水对礁相生产井影响很大,滩体发育的礁相气井随着生产时间延长有一定产水风险,因此,根据滩的水体大小可以指导礁相气井水侵预测。

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