徐明星 任洪明 胥伟冲 李明秋 张晓丽 杜 磊 李咏洲 伍虹莉

1. 中国石油西南油气田公司川东北气矿 2. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

0 引言

随着工程技术的进步，致密气藏在整个油气田开发生产中占有的地位愈加重要[1-2]，特别是自“十三五”以来受储层压裂改造技术的推动，致密气藏已经成为非常规气藏的重要类型之一。但在具体开发实践中，致密气藏的静态、动态特征复杂,效益开发难度大。以川东北地区处于开发中后期的五宝场沙溪庙组气藏为例，该气藏在开发过程中表现出储量动用率低、气藏特征复杂、勘探开发范围难以拓展等问题，“如何对川东北地区致密气藏进行效益开发”成为亟需解决的主要问题。就此，本文以川东北地区五宝场沙溪庙组为研究对象，详细分析其天然气成藏条件、高产控制因素，以期为下步滚探拓边提供思路，同时为川东北地区致密气开发增加助力。

1 气藏基本地质特征

川东地区面积达5.3×104km2，广泛分布残留厚度为1 500～2 500 m的侏罗系陆相碎屑岩，研究结果表明该地区烃源厚度大、储层致密、油气资源丰富，早在21世纪初就提出了将川东侏罗系作为四川盆地油气战略接替勘探领域之一的观点[3-5]，然而截至目前，仅在渡口河构造二、三叠系勘探中意外发现侏罗系气藏，之后在五宝场高点对储层进行多层加砂压裂改造，开启了致密气的开发序幕，除此之外未取得新的勘探进展。

五宝场构造隶属于川东南中隆高陡构造区双石庙构造群，处于温泉井构造带北侧、黄金口构造带东南侧、七里峡构造带北倾没端以北的“五宝场盆地”中央地带。经历了盆地沉积—构造演化史，相继沉积了中三叠统及以下的以碳酸盐岩为主的海相地层和上三叠统—侏罗系的以砂泥岩为主的陆相地层[6-8]。

根据三维地震和实钻井资料显示，五宝场构造格局总体表现为低缓构造，以轴向为北东方向的五宝场构造为主。构造圈闭面积约为11.6 km2，闭合高度约130 m，高点海拔-1 070 m，最低圈闭线海拔-1 200 m。在五宝场构造西北翼，受大巴山弧形褶皱带的影响，发育一北西向的鼻状构造。

五宝场地区地面出露侏罗系蓬莱镇—沙溪庙组，其中主体构造区地面出露为侏罗系中统沙溪庙组，西部东升一带出露侏罗系上统的遂宁—蓬莱镇组。根据本区已钻探资料结合区域地质情况综合分析，地层层序正常，目前气藏储层主要处于沙二1亚段。

根据砂、泥岩组合特征，将沙二1亚段细分成10个砂体，主体区①号、⑤号和⑧号砂体普遍发育。其中①号砂体厚度一般为20～40 m；⑤号砂体相对较薄，砂体厚度一般分布在10～30 m之间；⑧号砂体砂体厚度一般分布在10～30 m之间。电性特征表现为“低自然伽马、中声波时差、高电阻”特征，地震响应特征为“顶峰—底谷”的反射模式。

2 天然气成藏条件

2.1 须家河组及下侏罗统烃源岩为天然气聚集提供了充足的物质基础

五宝场沙溪庙组气藏所产天然气总体属于低含硫优质烃类气田气。其甲烷含量在87.92%～95.93%之间，平均为93.35%，含量较高；N2含量在0.56%～5.59%之间，平均为1.51%，含量较高；H2S含量低（0.002～0.013 g/m3），CO2含量低（0～0.786 g/m3）。碳同位素特征表明，五宝场沙溪庙组气藏为混源，既有煤系气，也有油系气，为高熟油系—煤系混源气，说明五宝场地区接受下伏须家河组及下侏罗统的陆相气源[9-10]。

2.2 断层是本区沙溪庙组储层沟通烃源岩成藏的关键

五宝场地区烃源断裂（“烃源断裂”指沟通烃源岩与储集砂体之间的断层，下同）发育，如图1、表1所示，其中渡29号、渡31号断层由沙溪庙组断至须家河组，为烃源运移提供了良好的通道，其他断层由沙溪庙组断至自流井组，凉高山组、大安寨段的烃源通过微裂缝及孔隙向上运移至沙溪庙组储层充注（图2）。

图1 五宝场地区沙溪庙组沙二段断层分布图

图2 五宝场沙溪庙组气藏成藏模式图

表1 五宝场地区主要烃源断裂要素表

晚侏罗系凉高山组和大安寨段烃源岩处于生油气初期，生成的油气垂向运移到沙二段孔隙性储层内，伴随油气而来的有机酸导致储层发生埋藏溶蚀作用，早期形成的构造圈闭优先捕获油气并聚集成藏。

白垩纪—早第三纪为主要聚集成藏期，烃源岩进入生油气高峰期，到高成熟早期阶段，生成的油气向上运移，并再次垂向运移向沙溪庙组储层充注。

晚第三纪以来为调整成藏期，喜山运动形成一系列新圈闭，并使古圈闭最终定型；由于构造缝、断层的增加，使已聚集成藏的烃类发生转移、调整和再分配，最终富集成藏。燕山—喜山运动所形成的圈闭、断层或裂缝，为油气后期调整、富集成藏起到了至关重要的作用[11-12]。

2.3 受沉积相控制的纵向多类型砂体提供了有利的储集条件

川东北地区沙溪庙组主要物源区为大巴山冲断推覆构造带，次为米仓山[12]。沙溪庙组整体上由大巴山前缘的曲流河沉积向西南过渡进入湖泊沉积区[13]，并在河流入湖处即研究区形成曲流河—三角洲沉积，总体呈现出水退的特征，五宝场地区沉积微相逐渐三角洲前缘向三角洲平原演化（图3），初期砂体主要集中在三角洲前缘的水下分流河道，随着水位变浅而逐渐转变为曲流河沉积，砂体主要集中在三角洲平原的分流河道微相，部分发育在三角洲前缘水下分流河道微相。

图3 沙二1亚段1、2、3旋回沉积相图

根据砂、泥岩组合特征，将沙二1亚段细分成10个砂体。在气藏主体区，①号、⑤号和⑧号砂体普遍发育。其中①号砂体厚度一般为20～40 m；⑤号砂体相对较薄，砂体厚度分布在10～30 m之间；⑧号砂体砂体厚度也分布在10～30 m之间。生产实践证实，纵向叠置的各砂体普遍含气，单井揭开多套砂体可有效提高产能，如Q2-1井单层①号砂体测试获气5.81×104m3/d，而对①、②、③、⑤砂体合测则获气34.40×104m3/d。

2.4 沙溪庙组的“泥包砂”特征利于岩性气藏的形成

由于五宝场沙溪庙组各储集砂体具“泥包砂”特征（图4），各砂体储层上部的泥岩层厚度为5～30 m，具有很好的隔挡作用，为天然气藏形成提供了有利的封盖条件。实际开发实践中最浅储层埋深为700 m，说明纵向泥岩隔层遮挡效果好。

图4 五宝场沙溪庙组沙二1亚段连井剖面图

3 气井高产主控因素

3.1 气井产能受控于优质储层发育程度

五宝场沙溪庙组气藏沙二段储层表现为低孔隙度、特低渗透率特征，储层先天条件差。沙二段储集岩以岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩为主。其碎屑成分以石英为主，含量38%～82.5%，平均大于55%。长石以钾长石为主，次为斜长石，局部见微斜长石，一般含量为20%左右。岩心孔隙度总体分布在0.72%～15.45%之间，以4%为下限，储层平均孔隙度为5.61%。岩心渗透率总体分布在2.19×10-4～2.26 mD之间（不包含裂缝样品），平均渗透率值为0.12 mD，主要分布在10-4～101mD（占84.44%）。主要储渗空间包括孔隙与裂缝，其次为溶洞。

通过研究五宝场沙溪庙组气藏大量的岩心资料、测试资料，结合区块具体特点，选用产能模拟试验法、最小流动孔喉半径法、实验统计法、孔饱关系法等6种方法来确定有效储层孔隙度下限，结果为4%。在此基础上，将沙二段储层分为两类（表2），Ⅰ类为优质储层，Ⅱ类为一般储层。该气藏主要以Ⅱ类储层为主。两类储层对应的其他参数范围如表2所示。

表2 五宝场区块沙二段储层分类表

通过单井产能与地层系数（渗透率×有效厚度）、储能系数（孔隙度×有效厚度）的关系分析可知，如图5所示，五宝场沙溪庙组气藏的单井无阻流量与地层系数、储能系数均呈较好的正相关关系，说明储层物性及有效厚度等仍是决定气井产能的主要因素。

图5 单井无阻流量与地层系数、储能系数关系图

3.2 天然裂缝是高产气井的重要因素

研究表明五宝场区块裂缝主要发育于构造鼻凸、转折端及断层附近[14-18]，最终与断层等构造裂缝带相通，从而构成一个孔缝网络储渗体，主要形成于燕山和喜山期，与生烃高峰期匹配。这种网络储渗体既是油气储集空间，更重要的是，它同时又是油气纵向、横向运移和产出的重要通道。生产实践证实，五宝场沙溪庙组气藏的高产井主要沿裂缝发育的构造轴部分布。

1）岩心观察表明，在构造轴部的高产井裂缝发育。裂缝多为中、小型缝，裂缝类型有直立—高角度缝、斜交缝、低角度缝、层间缝和不规则缝等。如Q1、Q2井，其储层未经改造便获得较好工业气流。再如未取心的D5、Q1-2等井，声波时差曲线跳跃明显，裂缝发育，获得高产，其中生产效果最好的Q1-2井，单井可采储量为0.97×108m3，试井解释该井渗透率高达7.09 mD（图6），远大于同区块一般井的试井解释渗透率（0.1～1.98 mD），反映储层在低孔隙度、特低渗透率的背景下，局部发育物性好的“甜点”。而处于构造边缘的Q8、Q9、Q18等天然裂缝欠发育的井，经储层改造后，产量依然不高，井均产量仅0.72×104m3/d。各井在构造上的分布位置，如前述图1所示。

图6 Q1-2井试井双对数分析曲线图

2）生产测井证实裂缝发育段天然气产出高。如图7如示，Q006-1-H1井产气量主要来自裂缝发育的第1、2、3、6段储层，占比61%，而这几段储层均为裂缝发育段。

图7 Q006-1-H1井储层段产气关系图

3）烃源断裂是高产气井发育的关键。即在沟通烃源岩与储集砂体之间的断层附近，发育高产井。生产实践证实了这一点。如处于构造鞍部的Q6-1井，位于渡33号断层附近约350 m处，其单井可采储量约0.4×108m3，而相对高部位的Q6井，距离渡33号断层约640 m，测试显示为干层；再如，位于渡31号断层附近的Q13井，其单井可采储量约0.46×108m3。

4）通过储层压裂改造实现人工造缝，可在一定程度上提高单井产能。五宝场沙溪庙组共测试25口井，在储层改造之前，仅有6口井获工业气流（图8），单井测试产量1.01×104～14.67×104m3/d，井均测试产量5.31×104m3/d；而18口井经储层改造后，单井测试产量0.81×104～34.4×104m3/d，井均测试产量7.0×104m3/d，单井产能普遍得到提升。

图8 储层改造前获工业气流的6口井测试产量柱状图

4 结论

通过对五宝场沙溪庙组致密气藏的上述研究，得出以下结论：

1）五宝场地区烃源充足，须家河组及下侏罗统地层的陆相气源通过烃源断裂沟通，有效充注沙溪庙组致密气藏，为沙溪庙组油气成藏提供了物质基础。

2）气藏储层物性整体表现为低孔隙度、特低渗透率特征，储层孔隙度仅5.61%，岩心渗透率主要分布在10-4～10-1mD，相较于四川盆地内其他沙溪庙组致密气藏更为致密。

3）受沉积相控制，区块纵向多类型的砂体为气藏提供了有利的储集条件，各储集砂体具“泥包砂”特征，各砂体储层上部的泥岩层有较好的隔挡作用，实际开发中获气最浅埋深约700 m，说明纵向砂体具有较大的立体勘探潜力。

4）气井产能受控于优质储层发育程度。纵向多砂组揭开，能有效提高单井产量；在沿裂缝发育的构造轴部高产井发育，在低孔、特低渗储层背景下发育局部的物性好的“甜点”。

5）五宝场地区烃源断裂发育，为烃源运移提供了良好的通道，沿烃源断裂有高产井发育，据此建议下步可沿烃源断裂通道部署井位，从而拓展区块勘探开发范围。