高含水致密砂巖氣藏天然氣富集模式及有利區(qū)評價——以安岳氣田須二段氣藏為例

楊　柳　徐　偉　楊洪志

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

高含水致密砂巖氣藏天然氣富集模式及有利區(qū)評價——以安岳氣田須二段氣藏為例

楊柳徐偉楊洪志

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

四川盆地安岳氣田須二段巖心分析結(jié)果表明，氣藏儲層致密，非均質(zhì)性強，含水飽和度多在50%以上，為高含水致密砂巖氣藏，規(guī)模效益開發(fā)難度大。氣藏早期開發(fā)評價井針對低滲儲層開發(fā)部署模式，成功率低，開發(fā)效果差，亟需通過研究深化氣藏認識，為提高開發(fā)井成功率提供支撐。為此，利用致密儲層特殊孔喉結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合不同類型儲層含水飽和度分析，建立三種油氣富集模式，分析安岳氣田須二段氣藏成藏特征，明確天然氣富集于斷裂發(fā)育區(qū)域；在斷裂識別分析技術(shù)和裂縫地震預測技術(shù)基礎(chǔ)上，利用薄儲層疊前儲層預測技術(shù)，結(jié)合試井解釋成果，確定裂縫-孔隙儲滲砂體范圍，在儲層建模和流體分布模型的基礎(chǔ)上，掌握氣藏儲量和可動水分布特征，形成致密砂巖氣藏裂縫-孔隙儲滲砂體描述技術(shù)；并結(jié)合致密砂巖氣藏裂縫-孔隙型含氣砂體地震預測技術(shù)，對氣藏進行有利區(qū)評價?；跉獠亻_發(fā)邊界效益指標，建立了以三維地震斷裂識別、疊前儲層預測、裂縫預測、疊前烴類檢測為主的開發(fā)有利區(qū)優(yōu)選技術(shù)，優(yōu)選出滲流條件好和天然氣富集的氣藏開發(fā)有利區(qū)塊，解決了安岳氣田須二高含水致密砂巖氣藏開發(fā)部署和儲量有效動用的地質(zhì)目標選擇難題，為該類氣藏效益開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。圖9表1參6

致密氣藏高含水有利區(qū)評價優(yōu)選技術(shù)

0　引言

四川盆地安岳氣田須二段氣藏儲量資源豐富，是迄今為止探明儲量規(guī)模最大的川中須家河組氣藏，也是國內(nèi)首個高含水中含凝析油的致密砂巖氣藏。儲層非均質(zhì)性強，滲透率小于0.1 mD，巖心分析含水飽和度超50%，為高含水致密砂巖氣藏，開發(fā)難度大，為國際性難題。雖然四川油氣田經(jīng)過一系列的攻關(guān)，在須家河組低滲砂巖氣藏優(yōu)化開發(fā)技術(shù)方面取得了較大的進展，但是，安岳氣田須二段氣藏儲層更致密，含水飽和度更高，且中含凝析油，早期開發(fā)評價井沿用低滲砂巖氣藏開發(fā)部署模式，成功率低，開發(fā)效果差。因此緊密圍繞高含水中含凝析油致密砂巖氣藏開發(fā)面臨的油氣富集規(guī)律不清、開發(fā)有利區(qū)評價和優(yōu)選標準尚未形成等疑難問題，開展攻關(guān)與研究，建立針對性的有利區(qū)評價標準與優(yōu)選技術(shù)，為安岳氣田須二段氣藏規(guī)模效益開發(fā)提供技術(shù)保障，也為該類氣藏的高效開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1　高含水致密砂巖氣藏天然氣富集模式

安岳氣田須二段氣藏儲層油氣有兩個主要的充注時期，第Ⅰ充注期為中—晚侏羅世，第Ⅱ充注期主要發(fā)生在中—晚白堊世［1］，對照儲層孔隙演化史，儲層致密與生排烴期幾乎在同一時期，“三明治”型生儲組合及砂巖儲層的致密化特征，阻滯了天然氣長距離橫向運移，決定了烴源就近充注聚集為主?；陧毤液咏M氣藏圈閉及成藏特征，結(jié)合氣藏氣水分布及不同類型儲層孔喉結(jié)構(gòu)特征，建立致密砂巖氣藏三種富集模式。

1.1低滲透孔隙型天然氣富集模式

該類模式主要存在于致密砂巖氣藏內(nèi)構(gòu)造圈閉條件較差或無構(gòu)造圈閉，且沒有裂縫發(fā)育的區(qū)域。致密儲層毛管力作為滲流阻力制約了天然氣對儲層孔隙內(nèi)水的驅(qū)替，影響了儲層內(nèi)天然氣的富集，氣藏具有高含水的特點。如安岳氣田須二段氣藏獲微氣井須二上段孔隙度和飽和度呈現(xiàn)雜亂關(guān)系（圖1），表明天然氣產(chǎn)生的浮力小于孔喉內(nèi)的毛細管壓力，孔隙內(nèi)只有少量水被驅(qū)替，氣只能呈現(xiàn)彌散型充注（圖2）。此類巖心的含水飽和度也呈現(xiàn)隨深度增加而減小的趨勢，儲層中的流體呈現(xiàn)氣水倒置現(xiàn)象（圖3）。該類富集模式含水飽和度高，一般在60%～80%之間，少量在40%～60%之間，在目前的開發(fā)技術(shù)條件下，獲氣井多為低于1×104m3/d的小產(chǎn)井，安岳氣田須二段氣藏以無斷裂區(qū)域較為發(fā)育。

圖1　安岳氣田須二段氣藏微氣井孔隙度與含水飽和度關(guān)系圖

圖2　致密儲層型天然氣充注富集模式圖

圖3　Yue101-3C1含水飽和度、孔隙度隨深度變化圖

1.2裂縫-孔隙型高滲儲層天然氣富集模式

該類模式主要存在于致密砂巖氣藏內(nèi)斷裂較為發(fā)育的區(qū)域，因為基質(zhì)滲流能力極低小于0.1 mD，儲量豐度低，裂縫的存在改善了致密儲層的滲流能力，有利于油氣的聚集。此類區(qū)域的孔飽關(guān)系呈現(xiàn)類似常規(guī)氣藏的正相關(guān)關(guān)系（圖4）。由于裂縫的存在改善了儲層的滲流能力，天然氣浮力大于儲層孔喉的毛管壓力，對儲層孔喉中的水驅(qū)替能力增強，天然氣富集于斷裂系統(tǒng)上部（圖5）。致密儲層中的裂縫發(fā)育層段，氣水關(guān)系也呈現(xiàn)正常的上氣下水關(guān)系，表明裂縫的存在有利于氣水的分異。該類模式在目前的開發(fā)技術(shù)條件下，獲氣井氣產(chǎn)量多大于5×104m3/d，安岳氣田須二段氣藏以斷裂發(fā)育區(qū)域較為典型。

圖4　安岳氣田須二段氣藏獲氣井孔隙度與含水飽和度關(guān)系圖

圖5　裂縫溝通型天然氣充注富集模式圖

1.3高滲孔隙型儲層天然氣富集模式

該類模式主要存在于具有構(gòu)造圈閉背景的致密砂巖氣藏內(nèi)。高孔滲砂體浮力主導氣水分異，形成類似常規(guī)氣藏的上氣下水的富集模式（圖6），天然氣富集于高滲（滲透率大于0.1 mD）砂體上傾端或連片高滲砂體構(gòu)造頂部。該類模式在目前的開發(fā)技術(shù)條件下，獲氣井產(chǎn)氣量多大于2×104m3/d，以鄰區(qū)廣安須六段氣藏、合川須二段氣藏較為典型。

圖6　高滲砂體型天然氣充注富集模式圖

2　高含水裂縫-孔隙型儲滲體地震精細雕刻技術(shù)

安岳氣田須二段氣藏高含水致密砂巖氣藏天然氣富集模式以裂縫-孔隙型高滲儲層富集模式為主，裂縫的規(guī)模是決定氣藏規(guī)模和氣藏產(chǎn)能的關(guān)鍵條件。因此，二維地震資料在該類氣藏的開發(fā)中顯示出了較大局限性，能夠較好識別及預測各類斷裂、精確預測薄層砂體的三維地震資料的應用成為該類氣藏有利區(qū)評價的基礎(chǔ)。

2.1斷裂識別分析技術(shù)

利用高分辨率的三維地震偏移及相干成果，安岳氣田須二段氣藏內(nèi)識別出98條斷裂，評價27口具備條件的開發(fā)評價井，實鉆鉆遇裂縫的井占相干預測裂縫發(fā)育的74.07%。

2.2裂縫地震預測技術(shù)

對于致密砂巖儲層來說，裂縫的發(fā)育程度對儲層滲透性的改善和單井產(chǎn)能具有相當重要的作用。目前已經(jīng)發(fā)展起來的裂縫預測技術(shù)［2］有：橫波勘探、P-S轉(zhuǎn)換波、多分量地震、多方位VSP、縱波AVAZ（裂縫方位檢測方法）、相干分析等。通過多種方法對比分析，并結(jié)合安岳氣田須二段氣藏地震資料情況，優(yōu)選出相干與疊前縱波AVAZ相結(jié)合的裂縫預測技術(shù)（圖7）。

2.3薄儲層疊前儲層預測技術(shù)

高含水致密砂巖氣藏儲層以2～3 m薄互層縱向疊置為主，橫向連續(xù)性較差，預測的難點是在砂巖中找物性相對較好的“甜點”，高精度物性反演是儲層預測的關(guān)鍵。針對該類儲層展布特征，提出了三步法疊前預測流程（圖8）：①從巖石物理研究出發(fā)（基于測井和實驗室數(shù)據(jù)），開展巖性敏感參數(shù)分析和優(yōu)選，找準巖性有效識別參數(shù)和技術(shù)方法；②疊前巖性預測，重點區(qū)分砂泥巖地層；③開展物性預測，建立儲層孔隙度預測圖版，區(qū)分相對高孔儲層（圖9），達到有利儲層預測目的。

將斷裂發(fā)育溝通的儲滲體作為裂縫-孔隙儲滲體。裂縫-孔隙儲滲體結(jié)合試井解釋可以分為三個區(qū)域：內(nèi)區(qū)、外區(qū)和致密區(qū)。內(nèi)區(qū)是裂縫發(fā)育區(qū)，試井解釋滲透率高；外區(qū)則為大的斷裂不發(fā)育，而微細裂縫較發(fā)育的區(qū)，即裂縫次發(fā)育區(qū)；致密區(qū)則是離斷層的距離越來越遠，微細裂縫不發(fā)育區(qū)，試井解釋滲透率遠低于內(nèi)區(qū)和外區(qū)。利用單井解釋的探邊半徑，結(jié)合地震偏移剖面逐條分析解剖，在對斷層精細解釋的基礎(chǔ)上，準確圈定裂縫-孔隙儲滲體的邊界，并推廣到整個氣藏，準確圈定每條斷層裂縫-孔隙儲滲體的邊界。利用高分辨率三維地震資料總結(jié)斷裂發(fā)育模式，對于斷裂頂端斷穿目的層位的區(qū)域，一般都由于油氣通過斷裂運移到了其它層位而富水。最終將富氣的裂縫-孔隙儲滲砂體確定，為開發(fā)有利區(qū)的優(yōu)選奠定基礎(chǔ)。安岳氣田須二段氣藏按照上述方法共圈定72個裂縫-孔隙儲滲體。

圖7　安岳氣田威東區(qū)塊須二上亞段相干檢測平面圖（左）和疊前裂縫預測平面圖（右）

圖8　三步法疊前有利儲層預測流程

圖9　過Yue5井孔隙度反演剖面圖

在儲層精細對比和地震儲層預測基礎(chǔ)上，應用三維地質(zhì)建模技術(shù)，采用確定性建模與隨機建模相結(jié)合的方法，利用多井約束建立巖相預測模型［3］，再采用巖相相控建立物性預測模型，精細刻畫儲滲砂體展布特征。在此基礎(chǔ)上，確定了氣藏優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育有利區(qū)域。在儲層建?；A(chǔ)上，根據(jù)儲層孔、飽關(guān)系，結(jié)合毛管壓力實驗確定的束縛水飽和度，采用序貫高斯模擬方法和協(xié)同克里金方法模擬建立氣藏流體分布模型，掌握氣藏儲量和可動水分布特征。模型分析表明，斷裂發(fā)育區(qū)和高部位高孔砂巖段優(yōu)質(zhì)源—儲有效疊置區(qū)域是天然氣富集區(qū)域。

3　高含水致密含氣砂體地震預測技術(shù)

高含水致密砂巖氣藏裂縫-孔隙型砂體天然氣富集由于其成藏特征，氣水關(guān)系復雜，這對其含氣性的預測帶來了難度。國內(nèi)外對致密砂巖油氣藏的研究方法主要采用疊前地震信息識別、地球物理測井和地震綜合預測和疊后屬性分析等［4］，而針對高含水致密砂巖氣藏，建立有效的儲層預測方法具有重要意義。

3.1巖石物理分析

利用地震方法直接識別氣層的關(guān)鍵在于認識儲層含氣或含水的地球物理參數(shù)變化特點，確定其敏感性參數(shù)及優(yōu)選預測方法，通過敏感參數(shù)的準確標定、提取和綜合解釋實現(xiàn)氣層檢測。

通過安岳氣田須家河組已鉆井的測井參數(shù)分析和不同參數(shù)之間的交繪統(tǒng)計分析，氣層具有明顯的低速、低密度、低泊松比特征，泊松比是氣層最敏感的疊前彈性參數(shù)，通過AVO方法可以有效地預測須二儲層的含氣性［5-6］。

3.2儲層AVO檢測

通過過井AVO剖面分析，結(jié)合正演模型研究表明，氣層在遠道疊加剖面的反射振幅明顯比近道強，近道疊加剖面為弱—中強振幅、而遠道疊加剖面為中強振幅特征；遠道剖面橫向上振幅強弱變化明顯，頻率較低，反射軸同相性差。干層和微氣層在近、遠道疊加剖面上都表現(xiàn)為弱—空白反射振幅、呈低頻、雜亂，橫向上不連續(xù)、變化大等特征。水層遠道疊加剖面上振幅比較強；與氣層特征相比，水層的反射頻率明顯要高，而且同相軸較光滑、連續(xù)。因此，根據(jù)AVO遠近道振幅變化特征和反射結(jié)構(gòu)（如丘形、疊瓦狀等）識別氣層、干層、微氣層和水層。但是，川中地區(qū)須家河組氣層中含水，而水層中也含有少量的氣，多為含水氣層或含氣水層，由于水層和氣層的地球物理特征非常接近，AVO特征差異通常情況下很小，因此僅僅依靠異常振幅方法氣層檢測存在一定的多解性。而地震波通過天然氣富集區(qū)時，高頻能量衰減明顯，富氣區(qū)比貧氣區(qū)在地震頻譜圖上主振幅頻率明顯變低。因此，將AVO異常振幅方法和主振幅主頻率含氣性預測方法聯(lián)合應用，相互約束相互印證可以極大的排除多解性，在主振幅主頻率分布圖上可以消除非氣層因素引起的AVO振幅異常，可有效排除由巖性或薄層響應引起的AVO。這樣在異常振幅分析基礎(chǔ)上，再結(jié)合主振幅主頻率分析，可以有效消除局部地區(qū)水層（含氣）和巖性AVO異常的影響，預測天然氣富集區(qū)。

4　開發(fā)有利區(qū)優(yōu)選

4.1開發(fā)有利區(qū)優(yōu)選思路

通過對安岳氣田須二段氣藏早期開發(fā)評價井的總結(jié)和油氣富集模式的研究，表明在目前工藝技術(shù)條件下，針對裂縫相對不發(fā)育的孔隙型儲層部署的開發(fā)井，不具備工業(yè)開發(fā)的價值；而裂縫-孔隙型儲層更有利于油氣的富集，能確保氣藏效益開發(fā)，因此針對安岳氣田須二段這類高含水致密砂巖氣藏，開發(fā)有利區(qū)的尋找主要集中于裂縫-孔隙型儲層當中。在前述氣藏富集模式分析基礎(chǔ)上，基于大量的二維地震、三維地震與已鉆井資料，優(yōu)選出有利于氣藏開發(fā)的“甜點”區(qū)塊，結(jié)合氣井邊際效益評價，建立開發(fā)有利區(qū)評價和優(yōu)選技術(shù)，最終確定氣藏開發(fā)有利區(qū)。

4.2開發(fā)有利區(qū)優(yōu)選與應用效果

按照川中地區(qū)須家河組建井投資、操作成本結(jié)合氣井生產(chǎn)遞減規(guī)律估算，達到內(nèi)部收益率12%的氣井經(jīng)濟極限產(chǎn)量在4 000×104m3/d左右，氣井穩(wěn)產(chǎn)期經(jīng)濟極限日產(chǎn)量為2×104m3/d?；诖?，在前述高含水致密砂巖氣藏裂縫-孔隙儲滲砂體描述技術(shù)和致密砂巖氣藏裂縫-孔隙型含氣砂體地震預測技術(shù)對氣藏評價的基礎(chǔ)上，建立了以三維地震斷裂識別、疊前儲層預測、裂縫預測、疊前烴類檢測為主的優(yōu)選技術(shù)方法，優(yōu)選出滲流條件好和天然氣富集的氣藏開發(fā)有利區(qū)塊必須滿足表1的優(yōu)選技術(shù)指標。

表1　裂縫-孔隙型氣藏有利區(qū)優(yōu)選指標統(tǒng)計表

利用有利區(qū)評價技術(shù)和優(yōu)選指標，優(yōu)選出安岳氣田須二段斷裂發(fā)育近源天然氣富集形成有利區(qū)3個，采用開發(fā)有利區(qū)優(yōu)先建產(chǎn)的思路進行開發(fā)。2011年以來，安岳氣田須二段氣藏在有利區(qū)建產(chǎn)，動用氣藏含氣面積52.9%，儲量46.6%，單井平均穩(wěn)定產(chǎn)量達到5×104m3/d以上。

5　結(jié)論

（1）建立了三種油氣富集模式，分析致密氣成藏特征，明確天然氣富集于斷裂發(fā)育區(qū)域。

（2）在斷裂識別分析技術(shù)和裂縫地震預測技術(shù)基礎(chǔ)上，利用薄儲層疊前儲層預測技術(shù)，結(jié)合試井解釋成果，確定裂縫-孔隙儲滲砂體范圍，在儲層建模的基礎(chǔ)上，根據(jù)儲層孔、飽關(guān)系，結(jié)合毛管壓力實驗確定的束縛水飽和度，建立高含水致密砂巖氣藏地質(zhì)建模，明確斷裂發(fā)育區(qū)和高部位高孔砂巖段優(yōu)質(zhì)源—儲有效疊置區(qū)域是天然氣富集區(qū)域，形成致密砂巖氣藏裂縫-孔隙儲滲砂體描述技術(shù)。

（3）結(jié)合氣藏開發(fā)邊界效益，確定有利區(qū)優(yōu)選指標，優(yōu)選出滲流條件好和天然氣富集的氣藏開發(fā)有利區(qū)塊3個，實現(xiàn)有利區(qū)內(nèi)單井平均穩(wěn)定達到5×104m3/d以上。

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（修改回稿日期2016-07-28編輯文敏）

楊柳，女，1983年出生，本科，工程師；2006年畢業(yè)于成都理工大學獲學士學位，2013年在西南石油大學獲碩士學位；在中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院從事開發(fā)地質(zhì)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。電話：（028）86015641。E-mail：yang_liu@petrochina.com.cn