馬如輝

中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院德陽分院

YB地區(qū)須家河組須三段鈣屑砂巖氣藏成藏主控因素
——以X7井為例

馬如輝

中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院德陽分院

鈣屑砂巖一般都致密，被認(rèn)為是非儲(chǔ)集巖類。2012年2月，中國石化勘探南方分公司在四川盆地YB地區(qū)所鉆X7井在上三疊統(tǒng)須家河組須三段獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，薄片鑒定確認(rèn)儲(chǔ)層巖性為鈣屑砂巖，由此點(diǎn)亮了鈣屑砂巖儲(chǔ)層油氣勘探的希望。為此，通過對(duì)YB地區(qū)高產(chǎn)氣井——X7井產(chǎn)層段巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間特征、儲(chǔ)層物性特征、儲(chǔ)層電性特征、儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征分析，建立了YB地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組須三段鈣屑砂巖氣藏的成藏模式：鈣屑砂巖分布＋有利的成巖作用（包括早期短期暴露溶蝕作用以及晚期有機(jī)酸溶蝕作用）＋構(gòu)造裂縫發(fā)育帶＋合理斷層匹配。并結(jié)合沉積相、地震屬性分析和裂縫分布研究成果，對(duì)X7井附近須三段儲(chǔ)層進(jìn)行了綜合預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示：油氣富集區(qū)主要集中在鈣屑砂巖發(fā)育帶疊加構(gòu)造裂縫發(fā)育帶。在此基礎(chǔ)上，提交了3口開發(fā)建議井井位。

四川盆地 X7井 晚三疊世 鈣屑砂巖 儲(chǔ)集層 氣藏形成 主控因素 成藏模式

鈣屑砂巖是指砂巖中的巖屑成分主要為碳酸鹽巖且該巖屑含量大于50%者［1－2］。此類巖石一般都致密，為非儲(chǔ)集巖類，此前并未引起重視。2012年2月，中國石化勘探南方分公司在四川盆地YB地區(qū)所鉆X7井在上三疊統(tǒng)須家河組第三段砂巖地層中（以下簡(jiǎn)稱須三段，T3x3）獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，酸化壓裂后日產(chǎn)天然氣30.31×104m3，通過儲(chǔ)層巖屑薄片鑒定確認(rèn)為鈣屑砂巖儲(chǔ)層。X7井須三段鈣屑砂巖氣藏的發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)亮了鈣屑砂巖儲(chǔ)層油氣勘探的希望。

筆者意在通過對(duì)X7井產(chǎn)層段鈣屑砂巖的巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間特征、儲(chǔ)層物性特征、儲(chǔ)層電性特征、儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征的分析，弄清鈣屑砂巖氣藏成藏的主控因素，建立一直困擾科研工作者們的YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖氣藏的成藏模式；并選擇針對(duì)性的地震預(yù)測(cè)技術(shù)手段進(jìn)行預(yù)測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層油氣富集區(qū)的綜合預(yù)測(cè)。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖石學(xué)特征

X7井油氣產(chǎn)層段（井深3 465～3 474 m）砂巖礦物組分特征主要表現(xiàn)為：石英含量介于50%～55%，長(zhǎng)石含量一般低于3%，巖屑含量介于40%～50%，以極富碳酸鹽巖屑為顯著特征。膠結(jié)物主要為方解石粉晶，屬于比較典型的細(xì)粒鈣屑砂巖。

1.2 儲(chǔ)集空間及物性特征

X7井須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以微構(gòu)造裂縫以及溶蝕裂縫為主，局部發(fā)育次生粒間以及粒內(nèi)溶孔，裂縫呈網(wǎng)狀，連通性較好。儲(chǔ)層原生孔隙極少，巖屑鏡下面孔率為1%～3%（圖1）。裂縫主要發(fā)育在粒屑顆粒間，局部裂縫切割了巖屑顆粒，裂縫寬度較大，反映裂縫主要為構(gòu)造縫為主，同時(shí)伴有鈣質(zhì)膠結(jié)物的溶蝕作用。

X7井須三段產(chǎn)層7段氣層測(cè)井平均孔隙度為4.67%，平均滲透率為0.14 mD，較之于川西豐谷地區(qū)，YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層的孔隙條件略差，但滲透條件較好。表明YB地區(qū)X7井須三段儲(chǔ)層油氣儲(chǔ)集以及油氣運(yùn)移通道主要以裂縫以及微裂縫為主，溶蝕孔隙對(duì)于油氣成藏處于相對(duì)次要地位。

1.3 電性特征

X7井須三段產(chǎn)層段砂體表現(xiàn)為很低的伽馬值（30API），測(cè)井電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上部砂體（800～1 000Ω ·m），反映砂體致密，并且含有較多的鈣質(zhì)碎屑，低聲波時(shí)差55μs／ft（1 ft＝0.304 8 m），反映砂體主要為高阻抗砂體。在3 468 m存在典型的聲波跳波現(xiàn)象，反映該處可能裂縫發(fā)育（圖2）。

圖1 X7井產(chǎn)層段孔、縫特征圖（井深3 468 m）

1.4 地震響應(yīng)特征

通過合成地震記錄標(biāo)定，確定X7井須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層為強(qiáng)振幅地震反射特征，砂體頂?shù)追謩e對(duì)應(yīng)強(qiáng)波峰或者強(qiáng)波谷；地震剖面上測(cè)試段砂體表現(xiàn)為“透鏡狀”反射特征，表明砂體為分流主河道砂體；X7井測(cè)試段東部200 m處發(fā)育2條小斷裂，斷裂僅僅發(fā)育在須三段內(nèi)部，對(duì)X7井儲(chǔ)層段油氣富集具有積極作用。過井剖面儲(chǔ)層段地震波形具有微弱的“雜亂”反射特征，反映儲(chǔ)層段位裂縫可能發(fā)育，與實(shí)際薄片鑒定結(jié)果基本一致（圖3）。

圖2 X7井產(chǎn)層段電性特征圖

2 成藏主控因素

2.1 主河道鈣屑砂巖分布

鈣屑砂巖沉積物沉積顆粒粗、沉積巖屑含量高，屬于短距離快速搬運(yùn)沉積。沉積物的磨圓度、分選性相對(duì)較差，同時(shí)鈣屑巖屑顆粒硬度大，在應(yīng)力條件下易于形成一些微小裂縫，裂縫通常順著巖屑顆粒膠結(jié)物展布構(gòu)成網(wǎng)狀，形成油氣運(yùn)聚條件非常有利的裂縫系統(tǒng)［3］。如X7井中薄片溶蝕裂縫發(fā)育，并且具有一定規(guī)模的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔發(fā)育。這些都與鈣屑砂巖的巖石學(xué)特征密不可分。

2.2 有利的成巖作用

圖3 X7井產(chǎn)層段地震響應(yīng)特征圖

YB地區(qū)最有利的成巖作用為溶蝕作用。主要包括準(zhǔn)同生階段的暴露溶蝕作用以及晚成巖—構(gòu)造變形階段的構(gòu)造破裂及有機(jī)酸溶蝕作用。從須三段產(chǎn)層巖心分析結(jié)果看：晚期構(gòu)造破裂以及有機(jī)酸溶蝕作用對(duì)產(chǎn)層油氣聚集具有決定性作用（圖4）［4］。

圖4 YB地區(qū)須家河組成巖及孔隙演化過程圖（據(jù)董霞，有修改）

早期短期暴露溶蝕作用是指在砂巖沉積后，由于砂體處于短期的古地理高部位，短期內(nèi)后期沉積物沒有覆蓋到沉積地層，或者沉積后存在小范圍的不整合面，導(dǎo)致大氣淡水以及地表滲流水對(duì)易于溶蝕的鈣屑砂巖地層進(jìn)行溶蝕、滲透，在靠近地表地區(qū)形成一定規(guī)模的溶蝕縫洞系統(tǒng)（圖5）［5］。但早成巖階段形成的溶蝕縫洞規(guī)模有限，在中—晚期成巖階段容易被膠結(jié)、壓實(shí)、充填，對(duì)儲(chǔ)層孔隙建設(shè)的作用非常有限。

圖5 短期暴露溶蝕作用模式圖

晚期有機(jī)酸溶蝕作用是指在須三段泥巖壓實(shí)過程中排出的有機(jī)酸對(duì)鈣屑砂巖中的碳酸鹽鹽巖膠結(jié)物以及碳酸鹽巖碎屑顆粒進(jìn)行溶蝕，形成溶蝕裂縫及溶蝕孔隙（圖6）。

YB地區(qū)須三段屬于煤系地層，富含水生和陸生植物，埋藏后易產(chǎn)生腐殖酸，因而成巖早期砂體頂?shù)撞磕鄮r在成巖壓實(shí)進(jìn)程中排出的弱酸性水對(duì)鈣屑砂巖中的石灰?guī)r巖屑進(jìn)行溶蝕，形成一些溶蝕孔、洞、縫系統(tǒng)；在深埋藏地層中，泥巖生烴過程中的有機(jī)酸（羧酸）對(duì)鈣屑及鈣質(zhì)膠結(jié)物的溶解作用對(duì)次生孔隙的形成至關(guān)重要，配合構(gòu)造變形期形成的微裂縫，形成的溶蝕縫洞有效地改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能［6］。

2.3 裂縫發(fā)育帶及小斷層匹配

根據(jù)微觀分析資料，鈣屑砂巖發(fā)育微裂縫，微裂縫對(duì)提高儲(chǔ)層的滲透性起到了重要作用。另一方面，研究區(qū)鈣屑砂巖儲(chǔ)層經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，在區(qū)內(nèi)形成多類型、多期次斷層，繼而形成一系列斷背斜、斷鼻等局部構(gòu)造［7］。伴隨斷裂作用以及構(gòu)造變形作用形成多種類型的伴生裂縫系統(tǒng)，這些裂縫系統(tǒng)既是油氣儲(chǔ)集空間，也能作為油氣運(yùn)移通道以及有機(jī)酸滲流溶蝕通道［8］，如再匹配上小斷層那就是最有利的勘探開發(fā)目標(biāo)（圖7）。

2.4 氣藏模式

根據(jù)對(duì)YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層成藏主控因素的分析研究認(rèn)為：鈣屑砂巖分布帶是油氣成藏的基礎(chǔ)；有利的成巖作用是油氣成藏的重點(diǎn)構(gòu)造裂縫發(fā)育帶以及合理斷層匹配是油氣高產(chǎn)的關(guān)鍵。建立的成藏模式為：油氣富集區(qū)＝（鈣屑）砂巖＋微裂縫＋小斷層匹配＋短期暴露面（圖8）。

圖6 有機(jī)酸溶蝕模式及實(shí)例圖

3 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

3.1 鈣屑砂巖預(yù)測(cè)

圖8 須三段鈣屑砂巖天然氣成藏模式圖

鈣屑砂巖屬于短距離快速搬運(yùn)沉積物，沉積物顆粒粗、巖屑含量高，通常沉積在水退層序頂部的分流河道中。因此鈣屑砂巖識(shí)別目標(biāo)為：水退層序界面下的分流主河道砂體。

圖9是分流主河道地質(zhì)模型正演結(jié)果與實(shí)際地震剖面對(duì)比圖。圖9中顯示分流主河道因該具有“高阻抗、透鏡狀、強(qiáng)反射”地震響應(yīng)特征，與實(shí)際過井地震剖面特征一致。因此可以利用“高阻抗、強(qiáng)振幅、透鏡反射”預(yù)測(cè)分流主河道鈣屑砂巖分布。

利用振幅屬性、反演屬性、相分類屬性分別對(duì)鈣屑砂巖分流主河道的“強(qiáng)振幅、高阻抗、透鏡反射”異常分布進(jìn)行預(yù)測(cè)（圖10），最終實(shí)現(xiàn)分流主河道分布綜合預(yù)測(cè)。

3.2 裂縫預(yù)測(cè)

3.2.1 區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)特征

YB構(gòu)造位于四川盆地北部，地處龍門山前、米倉山前、大巴山前推覆褶皺帶交合處，具有三重構(gòu)造應(yīng)力擠壓背景。元陸7井附近地層屬于九龍山構(gòu)造西南翼斜坡帶，其構(gòu)造應(yīng)力主要來源于龍門山南東向的水平構(gòu)造擠壓應(yīng)力以及大巴山縱向擠壓造成的膏鹽巖“上拱”應(yīng)力（圖11、12）。

綜合分析認(rèn)為：YB地區(qū)西北部構(gòu)造成因主要為膏鹽巖上拱形成背斜上疊加的水平構(gòu)造擠壓應(yīng)力。

3.2.2 裂縫演化特征

根據(jù)X7井附近須三段儲(chǔ)層的地層條件以及應(yīng)力場(chǎng)條件，對(duì)須三段裂縫發(fā)育演化過程進(jìn)行模擬。

圖9 分流主河道模型正演結(jié)果圖

圖10 須三段鈣屑砂巖分布預(yù)測(cè)圖

圖11 YB地區(qū)須三段地層水平擠壓應(yīng)力模式圖

應(yīng)力條件：膏鹽巖上拱應(yīng)力＋南東向構(gòu)造擠壓應(yīng)力。地層條件：砂泥巖互層地層。

圖12 YB地區(qū)須三段地層垂直“上拱”擠壓應(yīng)力模式圖

通過裂縫演化分析認(rèn)識(shí)到（圖13）：受膏鹽巖“上拱”影響，西區(qū)構(gòu)造變形處砂巖常發(fā)育高角度構(gòu)造縱張縫。受龍門山南動(dòng)向應(yīng)力擠壓，使砂巖間的薄層泥巖發(fā)生層間錯(cuò)動(dòng)，從而形成近水平層間滑脫縫。構(gòu)造縫＋層間縫＝網(wǎng)狀裂縫是儲(chǔ)層重點(diǎn)目標(biāo)。

圖13 裂縫演化分析模式圖

3.2.3 網(wǎng)狀裂縫地震響應(yīng)

通過不同類型裂縫網(wǎng)絡(luò)模型正演（圖14）：網(wǎng)狀裂縫具有典型的雜亂反射特征，而近水平裂縫表現(xiàn)為穩(wěn)定強(qiáng)反射特征，高角度垂直縫沒有明顯地震響應(yīng)。因此，利用“雜亂反射”屬性進(jìn)行須三段裂縫預(yù)測(cè)。

圖14 不同角度裂縫網(wǎng)絡(luò)地震響應(yīng)特征圖

3.2.4 裂縫預(yù)測(cè)

由于須三段儲(chǔ)層的重點(diǎn)勘探目標(biāo) “網(wǎng)狀裂縫”通常具有“雜亂反射”地震響應(yīng)特征，因此，可以利用多種反映地震子波橫向不穩(wěn)定性的地震屬性進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)（圖15、16）。

3.3 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

圖15 相干屬性預(yù)測(cè)圖

通過鈣屑砂巖沉積特征分析，確定鈣屑砂巖沉積在水退層序頂部的分流河道中，利用沉積相、地震屬性分析，實(shí)現(xiàn)鈣屑砂巖分布預(yù)測(cè)；通過區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)，局部應(yīng)力、構(gòu)造變形特征分析、裂縫成因演化分析，確定須三段儲(chǔ)層有利裂縫為網(wǎng)狀裂縫，具有“雜亂反射”特征，利用多種地震屬性實(shí)現(xiàn)裂縫預(yù)測(cè)；通過儲(chǔ)層上部地層存在的削截現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了短期沉積暴露面分布預(yù)測(cè)。結(jié)合以上預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層油氣富集區(qū)綜合預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示油氣富集區(qū)主要集中在鈣屑砂巖發(fā)育帶疊加構(gòu)造裂縫發(fā)育帶，在此基礎(chǔ)上分別在1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)砂體提交了3口開發(fā)建議井井位（圖17）。

圖16 曲率屬性預(yù)測(cè)圖

圖17 YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)及建議井位圖

4 結(jié)論

研究認(rèn)為，YB地區(qū)X7井須三段產(chǎn)層屬于鈣屑砂巖儲(chǔ)層，決定其是否規(guī)模成藏的主控因素是相對(duì)粗粒鈣屑砂巖的分布以及是否發(fā)育較大規(guī)模的儲(chǔ)層溶蝕孔隙演化作用；決定其是否能夠獲得高產(chǎn)的因素是是否發(fā)育網(wǎng)狀裂縫以及是否有合理的斷層匹配。而早期短期暴露作用由于暴露時(shí)間較短、尚無法確定儲(chǔ)層是否受到暴露溶蝕的影響，其對(duì)儲(chǔ)層成藏作用的影響尚待評(píng)估。

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Main controlling factors of gas accumulation in the calcarenaceous sandstone reservoirs in the 3rdmember of the Xujiahe Formation in the YB area：A case study of X7 well

Ma Ruhui
（Deyang Branch of Ex ploration and Development Research Institute，Sinopec Southwest Branch Company，Deyang，Sichuan 618000，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 8，pp.56－62，8／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Calcarenaceous sandstones are generally believed to be tight and thus non－reservoirs.In February 2012，after well test was done on the X7 well in the YB area of the Sichuan Basin by the Sinopec Southwest Branch Company，a high－rate industrial gas flow was obtained in the 3rdmember of the Upper Triassic Xujiahe Formation.Thin－section observation showed that the reservoirs are mainly composed of calcarenaceous sandstones.Based on the comprehensive analysis of the petrophysical features，reservoir space characteristics，poroperm characteristics，electrical properties，and seismic responses，a gas accumulation pattern is recognized，i.e.，calcarenaceous sandstone distribution plus favorable diagenesis（early short period exposure and dissolution and late organic acid dissolution）plus structural fracture development zone plus suitable timing of faulting.Reservoir prediction was also made through the integrated analysis of sedimentary facies，seismic attributes，and fracture distribution.It shows that hydrocarbon accumulation mainly occurs in the areas where both calcarenaceous sandstones and structural fractures are highly developed.Proposals were presented for the emplacement of three wells based on these understandings.

Sichuan Basin，X7 well，Late Triassic，calcarenaceous sandstone，reservoir，gas pooling，major controlling factor，hydrocarbon pooling pattern

馬如輝.YB地區(qū)須家河組須三段鈣屑砂巖氣藏成藏主控因素——以X7井為例.天然氣工業(yè)，2012，32（8）：56－62.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.012

馬如輝，1972年生，高級(jí)工程師；1994年畢業(yè)于原成都理工學(xué)院石油系；主要從事地震資料解釋及綜合研究工作。地址：（618000）四川省德陽市泰山南路398號(hào)。電話：13689663335。E－mail：maruhui1972＠163.com

（修改回稿日期 2012－07－09 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.012

Ma Ruhui，senior engineer，born in 1972，is mainly engaged in seismic interpretation and comprehensive study.

Add：No.398，Taishanan Rd.，Deyang，Sichuan 618000，P.R.China

E－mail：maruhui1972＠163.com