川西洛帶氣田上侏羅統(tǒng)遂寧組有效砂體特征與形成機理

劉成川 張 巖 詹國衛(wèi) 王勇飛 卜 淘 高 偉 王啟穎 劉 沙 陳昱林

（中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041）

0 引言

洛帶氣田位于四川盆地川西坳陷東斜坡構(gòu)造帶，主力層系上侏羅統(tǒng)遂寧組埋深1 250～1 750 m，巖性為淺褐灰、褐灰色細砂巖、粗粉砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與棕、棕褐色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層。發(fā)育兩套砂層組，在平面上分布廣泛，儲層類型為低孔、特低孔— 致密孔隙型儲層，局部為裂縫— 孔隙型儲層，驅(qū)動類型為定容封閉彈性氣驅(qū)，目前已進入開發(fā)中后期。復(fù)雜氣藏的開發(fā)是一個認識、實踐、再認識的過程，經(jīng)過長期的滾動評價與開發(fā)實踐證實，該類砂泥薄互層致密砂巖氣藏縱向上多個薄砂體交互疊置，宜采用滾動部署、多層合采及轉(zhuǎn)層挖潛的方式開發(fā)。然而，砂體形態(tài)特征及有效砂體的分布特征對氣藏開發(fā)技術(shù)對策的制定和工藝技術(shù)的選擇有著關(guān)鍵性作用，尤其是對認識氣藏開采動態(tài)規(guī)律、滾動擴邊和開發(fā)井網(wǎng)完善與加密調(diào)整、層間關(guān)系的處理上具有決定性的作用［1-3］。

1 有效砂體特征

洛帶氣田遂寧組區(qū)域沉積環(huán)境為進積型三角洲前緣，因受水動力的影響，平面上河道頻繁改道，縱向上砂泥巖頻繁互層，單砂體較薄，空間上呈透鏡狀、疊置連片展布［4-5］。

1.1 沉積微相特征

四川盆地遂寧組是中侏羅世以后的一次廣泛水侵期沉積，洛帶氣田遂寧組沉積環(huán)境總體上是氧化環(huán)境下以濱淺湖為主的三角洲— 湖泊環(huán)境，物源主要來自北西方向。在地震剖面上，遂寧組地層總體上為一套平行— 亞平行、弱不連續(xù)反射地震相，可見大量斷續(xù)的低頻強振幅反射，其內(nèi)部反射同相軸的疊置，前積結(jié)構(gòu)明顯，說明三角洲沉積體系發(fā)育。發(fā)育的沉積微相有水下分流河道、河口壩、遠砂壩、席狀砂等，均呈條帶狀、扇狀，甚至呈撒開的鳥足狀展布，總體呈北西— 南東向，其中有利沉積微相為水下分流河道和河口壩（圖1、圖2）。巖性以棕紅色泥巖為主，夾細、粉砂巖，以水平層理為主，見波痕、泥裂、蟲跡等，巖石類型以淺灰色細粒巖屑砂巖為主，次為細粒巖屑石英砂巖、長石巖屑砂巖與巖屑長石砂巖，砂體連片性和連通性較好，有效砂體占比較高，沉積微相的不同造成巖石的差異溶蝕作用和儲集、滲流能力在空間上的差別，成巖微裂縫則改善了致密砂體的滲透性，最終形成有效砂體。

圖1 洛帶氣田遂寧組Jsn11沉積微相圖

圖2 洛帶氣田遂寧組Jsn12沉積微相圖

1.2 有效砂體的空間展布特征

砂體展布受沉積微相控制，遂寧組一段Jsn1的Jsn11和Jsn12兩套砂體在平面上分布廣泛，縱向交錯疊置。兩套砂體沿物源長軸方向延伸長8 500 m，寬1 850 m，長寬比為5∶1，屬于條帶狀砂體，縱向上砂層組由多個單砂層、薄砂體通過疊置連通而成，連通砂體平均厚度為20.53 m，寬厚比小于100，呈土豆?fàn)?。Jsn11和Jsn12兩套砂體疊置在一起時，寬厚比大大增加，呈毯狀展布。Jsn11砂體統(tǒng)計井?dāng)?shù)237 口，鉆遇砂體井?dāng)?shù)225口，砂體鉆遇率為95%；Jsn12砂體統(tǒng)計井?dāng)?shù)233口，鉆遇砂體井?dāng)?shù)190口，砂體鉆遇率為82%，這說明Jsn11和Jsn12砂體在平面上的連片性和連通程度較高。在砂層組中多個小砂體縱向上疊置形成較厚的砂體。遂寧組出現(xiàn)分流河道疊加或河口壩疊置水下分流河道砂時，往往由相對高孔滲段溝通形成連通體（圖3），使砂體規(guī)模擴大。Jsn11、Jsn12砂體最厚處分別為51.21 m、41.03 m。砂體累計厚度主要分布在10～35 m。其中Jsn11、Jsn12砂體厚度大于10 m 的井層數(shù)分別占總井層數(shù)的89.3%、91.1%，這表明遂寧組砂體發(fā)育程度較好，為有效砂體的形成奠定了比較雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。從砂體形態(tài)、連通性、砂層縱向關(guān)系以及發(fā)育程度來看，研究區(qū)砂體仍是以毯狀為主，局部呈條帶狀或土豆?fàn)?，整體具有砂體分布廣、厚度大且較穩(wěn)定的特點，為水平井、多層合采井開發(fā)提供了有利的地質(zhì)條件。

經(jīng)過溶蝕和成巖微裂縫的建設(shè)性改造，有效砂體（孔隙度大于等于3%，滲透率大于等于0.024 mD）在原砂體的基礎(chǔ)上形成，其形態(tài)與規(guī)模比原砂體縮小。單層有效厚度大于10 m 的井層占鉆遇總井層數(shù)的51.33%，優(yōu)質(zhì)儲層的比例較高。Jsn11和Jsn12兩套有效砂體疊合在一起，其平面上面積變得更大。其鉆遇率分別為89%、75%，證明這兩套有效砂體連片性較高，其縱向上的疊合度達86%，具備了產(chǎn)能層間接替、轉(zhuǎn)層挖潛的地質(zhì)基礎(chǔ)。從有效砂體的大小規(guī)模、分布形態(tài)以及有效厚度的發(fā)育狀況來看，該氣藏有效砂體有較大的面積和厚度，便于開發(fā)井網(wǎng)的設(shè)計和部署。

圖3 洛帶氣田遂寧組連井波阻抗剖面圖

1.3 有效砂體的含氣性評價

含氣性評價就是認識與評價有效砂體的品質(zhì)，采用有效厚度與砂體厚度的比值和儲能系數(shù)兩個參數(shù)進行評價。有效厚度與砂體厚度比值的主峰值集中在0.6～0.8，近45%的氣井單層有效厚度與砂體厚度的比值大于0.5，說明有效砂體占比較高。有效厚度、孔隙度及含氣飽和度三者的乘積即為儲能系數(shù)，其主峰值集中在0.2～0.3，整體偏低，高值區(qū)井層數(shù)較少。以儲能系數(shù)為主要參數(shù)評價儲量的標(biāo)準(zhǔn)為0.2～0.4 為難采儲量，大于0.4 為優(yōu)質(zhì)儲量，按照此標(biāo)準(zhǔn)，僅有35%的井層儲能系數(shù)達到0.4，為優(yōu)質(zhì)儲量。由此可見，雖然遂寧組有效砂體疊加厚度較大，但孔隙體系中油氣的充滿度整體上較低，儲量豐度僅有1.01 × 108m3／km2。因此，在氣藏開發(fā)過程中呈現(xiàn)出壓力和產(chǎn)量自然遞減快、單井可采儲量少的特點。

2 有效砂體的形成機理

洛帶氣田遂寧組具有致密儲集巖的特點，過去一直認為該層是區(qū)域性的蓋層。在致密化極高的細、粉砂巖中能形成有效儲集體，其中的沉積環(huán)境、成巖作用具有至關(guān)重要的作用。洛帶氣田遂寧組有效砂體主要發(fā)育于水下分流河道和河口壩兩種連續(xù)性強、分布穩(wěn)定的微相中。由于沉積環(huán)境的能量較高，顆粒相對較粗且分選性好，含泥質(zhì)少，儲滲性較好。巖石類型以細粒巖屑砂巖為主，平均孔隙度為4.57%、平均滲透率為0.83 mD，細粒巖屑石英砂巖與細粒長石巖屑砂巖次之，平均孔隙度為4.96%～6.27%、平均滲透率為0.19～0.48 mD，其余為粉砂質(zhì)泥巖，孔隙度大多小于2.33%、滲透率低于0.04 mD。由此可見，巖石類型與儲集物性有密切關(guān)系，細粒巖屑砂巖、細粒長石巖屑砂巖和細粒巖屑石英砂巖均為有效儲集巖，而粉砂質(zhì)泥巖致密程度較高，孔隙不發(fā)育，滲透性較差。

從沉積環(huán)境角度分析，在水動力作用較強的水下分流河道、河口壩與湖浪交互作用的區(qū)域，沉積物分選好，巖石顆粒相對較粗，容易形成相對優(yōu)質(zhì)的儲層［6-8］。細粒巖屑砂巖、細粒長石巖屑砂巖多發(fā)育于此。有效儲集體主要受水下分流河道與河口壩微相的分布和形態(tài)影響，由于砂巖連通體主要是由水下分流河道縱向疊加，或分流河道與河口壩疊加而形成的，因此往往在疊加結(jié)合部位易形成相對高的孔滲段，即優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育處。

成巖作用在遂寧組有效儲集層形成中起到了雙重作用［9-15］。該氣藏的壓實作用強烈，使得碎屑顆粒多呈線狀接觸，長條狀軟顆粒呈平直狀或彎曲狀，導(dǎo)致巖石原始孔隙大幅度減小。石英的次生加大、方解石的膠結(jié)作用以及黏土礦物充填孔隙等，進一步縮小了孔隙空間，導(dǎo)致了巖石的致密化，使其儲集性變得較差。溶蝕作用在有效儲層形成中起到了積極的建設(shè)性作用。不穩(wěn)定礦物如長石以及部分巖屑的溶蝕，使其孔滲性得到大大改善，通常鏡下可見到一定數(shù)量的粒內(nèi)溶孔和溶蝕孔（圖4）。溶蝕作用的強弱與巖石礦物成分、顆粒大小和沉積微相原生孔隙發(fā)育程度有關(guān)，因此溶蝕作用在砂體橫向上分布亦不均勻。微裂縫在遂寧組有效儲集層形成過程中有著不可忽視的作用，鑄體薄片、掃描電鏡證實儲層存在一定數(shù)量的粒緣微裂縫（圖5），其屬于非構(gòu)造成因的成巖裂縫，這對改善致密巖石的滲透性有著重要的作用。由于這類微裂縫形成于砂體成巖壓實— 固結(jié)過程中，往往呈不規(guī)則網(wǎng)狀分布，砂泥互層組合中的差異壓實作用是產(chǎn)生微裂縫的成巖動力學(xué)因素，因此，砂泥互層變化大，分流河道與河口壩或遠砂壩沉積相變帶是最有利的成巖微裂縫發(fā)育區(qū)域。

圖4 細粒長石巖屑砂巖，粒內(nèi)溶孔，掃描電鏡，A1井，Jsn11小層，井深1 530 m

圖5 細粒巖屑砂巖，粒緣微裂縫，掃描電鏡，A2井，Jsn11小層，井深1 509.8 m

綜上所述，遂寧組沉積微相控制巖石類型、碎屑顆粒大小以及巖石組分，從而造成巖石的差異溶蝕作用和儲集、滲流能力在空間上的差別，成巖微裂縫則改善了致密砂體的滲透性，最終形成有效砂體。

3 結(jié)論

1） 從砂體長寬比、寬厚比和鉆遇率等參數(shù)確定遂寧組砂體以毯狀為主，局部呈條帶狀或土豆?fàn)?，砂體連通性較好，兩套砂體縱向疊合度高，有效砂體疊加厚度較大，但孔隙體系中油氣的充滿度整體上較低。

2） 有效砂體的形成受其沉積環(huán)境控制和成巖作用的改造，該區(qū)遂寧組屬三角洲前緣— 湖泊沉積環(huán)境，在水動力作用較強的水下分流河道、河口壩與湖浪交互作用的區(qū)域，沉積物分選好，巖石顆粒相對較粗，容易形成相對優(yōu)質(zhì)的有效砂體。壓實作用加劇了巖石的致密化程度，溶蝕作用建設(shè)性改造巖石致密化，成巖微裂縫進一步提高了砂體的儲集和滲流能力。