致密砂巖氣藏研究思路及勘探方法探討

寇琳琳，孫現(xiàn)瑤，胡 耀，牛思琪，李愛榮

（西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

致密砂巖氣的研究在國外已得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是美國落基山盆地和加拿大阿爾伯達(dá)盆地[1-2]，而我國對(duì)于致密砂巖氣藏的研究尚處于中期高速增產(chǎn)階段。目前，中國研究相對(duì)成熟的盆地主要包括鄂爾多斯盆地和四川盆地[3]。如何將地質(zhì)研究和地球物理方法緊密結(jié)合，是今后進(jìn)行致密砂巖氣藏研究應(yīng)該考慮的重要問題。

1 概述

致密砂巖氣的研究雖然在國內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注，但直到2011年，國家能源局才頒布了致密砂巖氣的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。致密含氣砂巖的概念最早出現(xiàn)于美國，20世紀(jì)70年代，美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì)將致密含氣砂巖定義為空氣滲透率小于0.1×10-3μm2的砂巖。北美的致密砂巖氣藏在深盆區(qū)，含氣帶儲(chǔ)層孔隙度分布一般小于 10%；滲透率通常低于 （0.1～1.0）×10-3m2，含水飽和度一般在35%～70%。國內(nèi)一般將致密砂巖氣藏的儲(chǔ)層物性條件界定為孔隙度小于10%，滲透率小于0.5×10-3μm2。目前，對(duì)于致密砂巖氣研究相對(duì)成熟的鄂爾多斯盆地，整個(gè)上古生界致密砂巖氣儲(chǔ)層表現(xiàn)為低滲透特征。該地區(qū)上古生界砂巖儲(chǔ)層被劃分為四類，其中Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層是相對(duì)高孔高滲儲(chǔ)層，可以在目前工藝條件下獲得工業(yè)氣流，成為尋找大氣田的“甜點(diǎn)”區(qū)。

致密砂巖氣藏按照其成因類型目前主要分為兩種類型：原生型致密砂巖氣藏和改造型致密砂巖氣藏。致密砂巖氣藏具有以下基本特征：1）儲(chǔ)層致密、含水飽和度高；2）氣源充足，氣源巖主要為進(jìn)入正常熱成熟的煤系地層；3）源儲(chǔ)一體化，緊密接觸；4）氣水關(guān)系復(fù)雜，可能存在氣水倒置、無邊底水、砂巖底部含氣等特征；5）地層壓力異常，致密砂巖氣藏地層壓力可以為高壓或低壓異常，偶見正常壓力；6）分布面積廣，儲(chǔ)量規(guī)模大，氣藏受煤系地層有效烴源巖生氣范圍控制，含氣面積大，類型多樣,具有廣覆型生烴特點(diǎn)；7）穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間比較長(zhǎng)。

2 致密砂巖氣藏基礎(chǔ)地質(zhì)研究的核心問題

致密砂巖氣藏研究與早期常規(guī)天然氣氣藏研究的關(guān)鍵不同點(diǎn)在于勘探思路、指導(dǎo)思想發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變。從早期背斜理論所指導(dǎo)的“找背斜、打高點(diǎn)”，到后來的圍繞“生烴中心”向盆地深凹區(qū)、斜坡部位進(jìn)行勘探，勘探有效范圍有了較大的擴(kuò)展；從早期的局部圈閉逐步擴(kuò)展到整個(gè)盆地的研究范圍內(nèi)。根據(jù)鄂爾多斯盆地多年來勘探的經(jīng)驗(yàn)，致密砂巖氣藏研究的核心問題主要集中在兩方面：一是烴源巖條件評(píng)價(jià)，二是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布評(píng)價(jià)。

2.1 加強(qiáng)烴源巖條件研究

鄂爾多斯盆地古生界天然氣勘探近年來得到了迅速的發(fā)展，其根本原因在于對(duì)有效生烴范圍進(jìn)行了重新認(rèn)識(shí)，提出了“廣覆式生烴”的理論，盆地的天然氣勘探由早期的生烴中心逐步向四周擴(kuò)展，并相繼取得了勘探突破。目前，盆地大部分地區(qū)已進(jìn)入了成熟一過成熟階段，生烴強(qiáng)度大于 10×108m3/km2的范圍有 18×104km2，占勘探總面積的72%，形成全盆地廣覆式生烴。受沉積中心和熱演化中心控制，在盆地中東部、西部形成了三個(gè)局部生烴中心，目前發(fā)現(xiàn)的上古生界氣藏多分布在生烴中心及其周邊地區(qū)。

2.2 加強(qiáng)有效儲(chǔ)層展布規(guī)律研究

鄂爾多斯盆地上古生界繼承性發(fā)育的六大河流－三角洲沉積體系是有利儲(chǔ)集砂體分布區(qū)。其中以二疊系山西組（山1、山2段）和石盒子組底部（盒8段）儲(chǔ)集性能最好，形成盆地主要的工業(yè)性儲(chǔ)集層段。上古生界主要勘探目的層山2、山1、盒8段砂體以三角洲平原相分流河道砂體為主，分流河道砂體的儲(chǔ)集物性明顯要好于非分流河道砂體的儲(chǔ)集物性?？碧綄?shí)踐表明高孔高滲儲(chǔ)集體嚴(yán)格受三角洲平原相分流河道砂體的控制，因此尋找分流河道主砂帶是高孔高滲儲(chǔ)集體勘探的重要前提。

2.3 致密砂巖氣藏研究地球物理技術(shù)序列

致密砂巖氣藏控制的主要因素是致力于在有效生烴范圍內(nèi)尋找高效優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，即在砂中找好砂，同時(shí)兼顧探尋構(gòu)造裂縫性儲(chǔ)層的有效疊合區(qū)域。在鉆井資料比較有限的情況下，如何將地球物理手段充分應(yīng)用到儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、烴類檢測(cè)當(dāng)中，并結(jié)合致密砂巖氣藏本身的特點(diǎn)做出合理的解釋，是正確認(rèn)識(shí)某一地區(qū)是否存在致密砂巖氣藏的關(guān)鍵因素。

2.4高分辨率地震資料保幅處理

地震資料的真實(shí)性是儲(chǔ)層反演預(yù)測(cè)和烴類檢測(cè)的基礎(chǔ)，早期以強(qiáng)調(diào)構(gòu)造成像為核心的地震資料處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足巖性油氣藏勘探的需要。高分辨率地震勘探技術(shù)是在保持資料信噪比的前提下，多域逐次提高主要目的層的分辨率。主要包括：層析折射波靜校正、疊前多域組合反褶積、分頻剩余靜校正、疊后基于井約束子波拓頻等提高分辨率處理技術(shù)。

2.5 曲線重構(gòu)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

致密砂巖儲(chǔ)層一般都具有縱向上砂體厚度薄、砂泥互層，橫向上砂體厚度變化快的特點(diǎn)，針對(duì)這一儲(chǔ)層的發(fā)育特征，常規(guī)的波阻抗反演很難達(dá)到分辨砂泥巖儲(chǔ)層的目的。為了精確刻畫儲(chǔ)層的空間展布特征，尋找油氣儲(chǔ)集的“甜點(diǎn)”，需要采用特殊的儲(chǔ)層反演方法。曲線重構(gòu)技術(shù)是近年來新近發(fā)展起來的一種儲(chǔ)層反演方法，該方法的基本原理是利用原始聲波曲線的低頻成份和重構(gòu)曲線的高頻成份進(jìn)行曲線重構(gòu)，進(jìn)而提高對(duì)儲(chǔ)層的分辨率，達(dá)到預(yù)期的預(yù)測(cè)效果。自然伽馬曲線對(duì)砂泥巖的區(qū)分最為明顯，高自然伽馬反映泥巖序列，低自然伽馬反映砂巖序列，通過原始聲波曲線與自然伽馬曲線的重構(gòu)，能夠很好的解決砂體的縱向分辨率問題。

2.6 儲(chǔ)層含油氣檢測(cè)

儲(chǔ)層含油氣檢測(cè)的方法主要包括頻率屬性和振幅屬性兩類。頻率屬性檢測(cè)主要是疊后頻率衰減法，其基本原理是利用了儲(chǔ)層在含氣后頻譜特征表現(xiàn)為 “低頻增加”或“高頻衰減”現(xiàn)象。振幅屬性主要是疊前AVO分析技術(shù)，其基本原理是利用了儲(chǔ)層含流體后振幅特征隨偏移距變化而變化的特點(diǎn)，近偏移距和遠(yuǎn)偏移距地震振幅的特征變化存在比較明顯的區(qū)別，其特征主要是儲(chǔ)層含流體后的典型反應(yīng)。

3 結(jié)語

1）致密砂巖氣藏與早期常規(guī)天然氣氣藏研究的關(guān)鍵不同點(diǎn)在于勘探思路、指導(dǎo)思想的轉(zhuǎn)變，烴源巖條件和高效優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布范圍是制約致密砂巖氣藏勘探的兩大核心問題。

2）高分辨率地震資料保幅處理、曲線重構(gòu)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)以及儲(chǔ)層含油氣檢測(cè)相結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)致密砂巖氣藏勘探突破的有效地球物理手段。