川东北地区须家河组天然气勘探潜力分析

川东北地区须家河组天然气勘探潜力分析

四川盆地徐家河群的勘探始于20世纪50年代，取得了良好的效果。特别是近年来，随着勘探技术的进步和认识的深化，先后发现了四川、川、安岳和西川新昌等四个探明储量超过1000万元的徐家河群特权气田。这是一个非常致密的砂岩气藏。因此,作为重要接替领域的致密砂岩气藏勘探愈来愈受到广泛关注,也是近几年研究的热点和未来发展的方向[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]。最近,中石化在川东北发现了普光和元坝2个超千亿方特大型海相礁滩气田的同时,元坝-通南巴地区陆相碎屑岩领域也取得了良好的勘探成效,有多口井在须家河组获得工业气流,并且在通南巴马路背发现了第一个须家河组气田,其储量规模达到中型气田标准;同时,邻区九龙山、龙岗等地区须家河组均获得良好的勘探效果,这些都预示着川东北地区须家河组具备良好的勘探前景。1储集层精细层序研究区位于川北低缓褶皱带,北邻米仓-大巴前陆冲断带,东接川东高陡构造带,西为龙门山前陆盆地(见图1)。在燕山期—喜马拉雅期,该区与南秦岭受到了由北而南的强烈挤压,喜马拉雅期继承了燕山期的构造活动方式,继续向南逆冲推覆,最终定型于喜马拉雅晚期。须家河组地层厚度270~730m,划分为6段,其中须一、三、五段以泥岩为主,是主要的烃源岩;须二、四、六段以砂岩为主,是主要的储集层。底部因“印支早幕运动”影响,缺失小塘子组。须一段在元坝区块发育相对较全,主要为深灰色页岩、碳质页岩,夹粉、细砂岩,潮控三角洲前缘沉积。须二段以灰色、灰白色细—粗粒岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主,夹深灰色泥岩、碳质泥页岩及煤线,辫状河三角洲前缘沉积;通南巴地区处于古地貌较高部位,缺失须一段及须二段下部地层。须三段厚度普遍不大,以深灰色泥页岩、粉砂质泥岩、灰黑色碳质泥页岩为主,滨浅湖相沉积。须四段为灰色块状中粒岩屑砂岩、灰白色、深灰色砾岩夹灰色泥质粉砂岩、灰黑色页岩及煤线,辫状河三角洲平原—前缘沉积。须五段为深灰色泥岩、灰黑色碳质泥页岩、煤层夹岩屑砂岩,为滨浅湖相沉积。须家河组顶部因印支晚幕运动影响,遭受剥蚀,缺失须六及须五段部分地层。2有关气藏的区隔川东北地区须家河组目前已经发现3个须家河组气藏,分别是通南巴马路背须二、须四段岩性-构造气藏及元坝西北部须二段大型岩性气藏、须四段岩性-构造气藏,其中马路背须二、须四段岩性-构造气藏已提交的探明储量按照大中型气田划分标准属中型气田,而元坝西北部须二段气藏,其储层厚度大且具有大面积展布的特征,资源潜力雄厚,具备形成大型气田的潜力,以下对上述3个气藏分别进行剖析。2.1须家河组一个气田—马路背须二、须四段岩性-构造气藏通南巴为一大型背斜构造,位于四川盆地川东北褶皱带的东北段(见图1),细分为仁和场、河坝场、马路背、黑池梁4个次级构造单元。其中马路背构造位于通南巴构造带的中部,已在须四段和须二段测试获得工业气流,并以须四段为主要产层,须二段次之。通南巴构造于20世纪80年代初开始钻探,2006年M2井在须四段获得日产天然气4.04×104m3工业气流,2009年M101井在须二段获得日产60.11×104m3高产天然气流,从而发现了中石化川东北须家河组第一个气田———通南巴气田。截至2009年底,通南巴气田马路背区块共完钻5口井,均获得了工业气流。2.1.1煤-色-泥-页岩法马路背地区缺失须家河组一段和部分须二段,须三段和须五段以暗色泥、页岩为主,夹煤层或煤线,厚度为30~60m,有机碳质量分数为0.77%~6.53%,平均1.986%,现今已经达到高成熟—过成熟阶段,是一套有利于生气的优质烃源岩。2.1.2砂岩单层厚度马路背地区须家河组主要储集层位为须二段、须四段,以须四段为主。须四段砂岩厚度40.15~94.8m,砂岩单层厚度3~21m,一般在4~15m;须四段储层岩性以杂色中砾岩、砂砾岩、粗砂岩和中砂岩为主,孔隙度为3.5%~6.8%,平均4.8%,渗透率为(0.022~0.055)×10-3μm2,平均0.045×10-3μm2,总体上属于低孔、低渗储层。2.1.3内转n向断鼻构造.马路背圈闭特征总体表现为一大型、被断层切割复杂化的背斜,背斜北翼相对较缓,南翼相对较陡,局部形成由NEE转NE向的断鼻构造。该构造形成于印支—燕山早幕,燕山期受大巴山推覆带的影响,在NE向构造上又叠加了NW向背斜和断裂,形成了以M1、M101、M2三个断背斜为主的几个局部构造,各个圈闭具有面积大、幅度高的特点。2.1.4须家河组岩相古地理马路背须家河圈闭形成时间早于生烃高峰期,须家河组的泥岩和煤岩成熟后,所排出的烃类通过微裂隙和砂岩输导层进行初次排放,油气通过砂岩输导层向断裂带汇聚,通过断裂向上部地层运移,须四段的砂岩储集层分布相对稳定,须五段发育了10~50m厚的泥(页)岩、粉砂质泥岩,岩性致密,是下伏须四段储层的区域盖层。区内断层均为逆断层,大部分为须家河组内部断层,为烃类运移提供通道的同时,也具有封闭性。因此,除边界断层附近,须四段总体具备较好的运移、保存条件。2.1.5须片段气藏构造-气藏目前在马路背区块各个须四段气藏均没见到水层,各断块气层底界由储层物性变差形成气干界面,所以须四段气藏为各断块具有独立的气干界面关系的岩性-构造气藏。须二段气层位于构造高部位,预测储层呈透镜状展布,分析为岩性-构造气藏,驱动类型应为弹性驱动。综上分析,马路背气藏为一低地温梯度、高压,以弹性气驱为主的裂缝-孔隙型岩性-构造气藏。2.2油气勘探现状元坝区块位于九龙山构造的西南倾没端与川中平缓褶皱带北缘交界部位,于20世纪50年代开始开展地面石油地质调查等工作,至今油气勘探工作可分为2个阶段:早期地质普查、圈闭寻找阶段和2006年以后的勘探发现、成果扩大阶段。近年来,元坝地区中、浅层总共有9口井7个层系获得工业气流,其中:Y3、Y4井在须四段测试分别获得日产22.83×104,2.22×104m3工业天然气流;Y2、Y27井在须二段分别获得日产2.0×104,2.3×104m3工业天然气流。2.2.1源岩质量特征元坝地区须家河组烃源岩主要发育在须一、三、五段。岩性为灰黑色、黑色泥岩及泥灰岩。另外,须家河组须二段和须四段都由2套砂岩夹1套泥页岩(或薄层煤线、碳质页岩)组成,本身具有一定的生烃能力。元坝地区须家河组烃源岩层累计厚度100~250m,平均有机碳质量分数为2.97%,干酪根类型以Ⅱ1、Ⅱ2型为主,烃源岩Ro介于1.5%~2.0%,有机质演化处于高成熟阶段,以生气为主。大量研究表明,气源岩的优劣由源岩品质及其发育程度综合评价,气源岩的差异通过生气强度表达。中国大、中型气田源岩生气强度为(13.3~130.0)×108m3/km2,大部分大于20×108m3/km;另外,戴金星于2003、2007年研究认为,中国大气田分布在生气中心和周缘(生气强度大于20×108m3/km2),而元坝地区须家河组烃源岩生气强度可以达到(20~40)×108m3/km2。因此,元坝地区须家河组具备形成大型气田的资源背景。2.2.2须片段储层为致密储层,储层储层基本特征元坝地区须家河组储层发育在须二、须三及须四段,并以须二下亚段为主,须四段次之。其中须二下亚段储层为一套大型三角洲相砂岩,平面分布稳定,厚度为60~190m,平均130m;储层具有单层厚度较大、分布连续、物性好的特征。孔隙度为4.62%~6.88%,平均5.8%;渗透率为(0.0776~26.0086)×10-3μm2,平均0.2299×10-3μm2,表现为低孔低渗的物性特征。储层孔、渗为线性正相关关系,揭示须二段主要为孔隙型储层。沉积相研究结合地震预测,须二下亚段储层主要发育在元坝西北部辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝等有利相区,最厚的地方位于北部的元坝6井区以北(>90m),往东南方向储层厚度减薄、物性变差。综上所述,元坝地区须二段致密砂岩储层为典型的相控孔隙型储层。元坝地区须四段以辫状河三角洲平原-前缘沉积为主,发育大量的辫状河道和分流河道砂、砾岩体,厚度为33.0~89.0m。东北部辫状河道沉积的主要是灰—灰白色砾岩、含砾砂岩、粗—中砂岩,而西南部水下分流河道中沉积的主要是中砂岩。砾岩物性致密,为非储层,砂岩储层孔隙度多在0.82%~5.25%,平均4.25%;渗透率多在(0.0012~0.38)×10-3μm2,平均0.064×10-3μm2,为低孔、低渗致密储层,其基质物性较差,大部分需要裂缝的沟通才能成为有效储层。因此,须四段为裂缝-孔隙型储层,主要分布在元坝东南部。2.2.3段构造-岩性圈闭元坝地区构造复杂,发育多种类型圈闭,以断背斜、断鼻、岩性圈闭为主。元坝须二段岩性圈闭、须四段构造-岩性圈闭位于九龙山背斜西南倾没端,高点位于工区北部,继续往北由于岩性变化形成岩性遮挡,与九龙山主体构造隔开,往东南低部位物性变差形成岩性边界,其中须二段圈闭具有闭合幅度大、圈闭面积大(500km2)、储层厚度大(20~90m)的特点,可望形成特大型气田储量规模。2.2.4须六段气藏的直接盖层元坝地区须二段岩性圈闭位于九龙山构造西南部倾没端-斜坡部位,具有圈闭形成时间早、隆起幅度高、圈闭面积大的特征。由于圈闭形成时间早于生烃高峰期,储层物性好、连续性强,可以作为油气侧向运移的疏导层,因此,是天然气运移的有利指向区。该区不仅可以接受就近烃源岩生成的油气,还可以接受低部位生成的天然气沿不整合面和下部雷口坡气藏遭受破坏后重新运移而来的天然气。元坝须二段气藏的直接盖层为须三段黑色泥、页岩,岩性致密且厚度大。须三段地层厚度在90m左右,泥页岩厚度占60%以上,而且所夹砂岩单层厚度小,平面分布不连续,具有十分优越的盖层条件。该区断层主要发育在须家河组内部,呈NE走向,规模小,延伸短,因此元坝须二段气藏具有十分优越的运移、保存条件。须四段构造-岩性圈闭位于元坝中部断褶带,裂缝发育,下部泥页岩形成的油气不仅可以通过大面积砂泥接触直接进入须四段储层,也可以通过断裂、裂缝疏导层聚集到须四段圈闭中。元坝须四段气藏的直接盖层为须五段黑色泥页岩,岩性致密且厚度大。须五段地层厚度在20~100m,平均70m,泥页岩厚度占65%以上,表明元坝须四气藏具有较好的运聚、保存条件。2.2.5含气局部富集特征元坝西北部须二下亚段气藏地层压力系数和地温梯度及天然气组分特征基本一致,具有统一成藏背景,大面积分布的有利储层及其强烈的非均质性使得须二段具有整体含气局部富集的特征。低部位元坝1井未见水层,说明气源十分充足,气层分布不受构造控制。因此,元坝西北部须二下亚段气藏为一低地温梯度、高压、以弹性气驱为主的孔隙型岩性气藏(见图2)。元坝地区须四段发育裂缝-孔隙型储层,主要分布在中部断褶带构造高部位的裂缝发育带,储层分布主要受沉积微相、成岩作用和裂缝的共同控制,为岩性-构造气藏(见图3)。3不同构造带油气聚合利用的调节川东北地区须家河组气藏受烃源、储层、古今构造、断裂与裂缝等多种因素控制,在不同的构造带,油气富集成藏的主控因素有所差异,须二段气藏的分布主要受储层发育的控制,而须四段气藏的分布受构造控制作用强,主要分布在中部断褶带构造高部位。3.1致密砂岩气藏川东北地区上三叠统须家河组中广泛发育的须一段、须三段和须五段含煤系源岩具有厚度大成熟度高的特点,为天然气聚集成藏提供了重要的物质保障。致密砂岩气藏主要是“近源成藏”,已经发现的大中型气田都分布在主力生烃中心周边的构造高部位。元坝—通南巴地区位于生烃中心向东北的古隆起斜坡带,由于具有断层和不整合面分别作为垂向和横向运移的通道,加之该区具有较大规模的须二岩性圈闭,为大中型气田的形成奠定了基础。3.2主体构造高部位大气田川东北地区须家河组构造背景十分复杂,发育各种类型构造,但油气的分布没有明显受到构造的控制。在九龙山主体构造高部位,须二段有明显的水层,但是其西南低部位元坝地区须二段却发现了规模可能超千亿立方米的大气田,目前该区相对低部位有多口井测试均产纯气,如Y2井试气获2.07×104m3/d,Y1井须二段获0.11×104m3/d,且均不含水。特征属典型岩性气藏,说明川东北地区气藏的聚集主要受岩性的控制。3.3上古构造区的叠加古今构造的叠合区,为油气长期优势运移的指向区,因而能保证油气的最大程度富集。如川西的新场须家河组气藏、官渡须家河组气藏、广安须家河组气藏、川中公山庙沙溪庙组油藏等都是古今构造的叠合区。九龙山及马路背构造均具有长期继承发育的构造背景,是陆相油气运移的指向区。3.4须家河组聚合物确立川西地区致密砂岩勘探实践表明,气层只有叠加以裂缝网络系统才能获得高产,有的研究者甚至提出“无缝不成藏”的认识。X851井完井测试,在须二4823.2~4860.0m井段获得无阻流量341.15×104m3/d的高产工业气流,研究区Y3井须四段测试获得22.83×104m3/d的高产工业气流,M101井在须二段获得日产天然气60.11×104m3,这些井须家河组获得高产的主因是处于裂缝富集带上。研究区须家河组储层本身较致密,当裂缝沟通其孔隙空间后,将大大提高其渗透性能,更重要的是裂隙作为地层流体运移的通道,为溶蚀作用的产生创造了有利条件;正是由于先形成了裂隙,酸性介质流体沿裂隙溶蚀扩大,在两侧产生溶孔发育区。因此,对于须家河组低孔低渗砂岩储层来说,裂缝发育程度对储层渗透性的改善和单井产能的提高具有相当重要的作用。4主要