趙正望 李 莉 李 楠

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

凝縮段識(shí)別及對(duì)致密砂巖氣勘探的啟示—以四川盆地須家河組三段和五段為例*

趙正望 李 莉 李 楠

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

以四川盆地須家河組三段和五段為例，分析凝縮段識(shí)別及如何指導(dǎo)致密砂巖氣勘探。分析認(rèn)為：①凝縮段是最大湖泛面時(shí)沉積產(chǎn)物，巖性主要為質(zhì)純的暗色泥巖或黑色頁巖，測井曲線上表現(xiàn)為高自然伽馬，對(duì)應(yīng)于△logR高值段，地震上為強(qiáng)連續(xù)反射，為高位體系域的下超面；②須三與須五段屬于致密砂巖氣藏，具有近源成藏的特點(diǎn)，而非源內(nèi)成藏，可形成經(jīng)濟(jì)型致密氣資源，而凝縮段發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，有機(jī)碳含量高，生烴能力強(qiáng)，與之緊密接觸的規(guī)模儲(chǔ)集砂體最具勘探潛力。綜合研究指出，尋找致密砂巖氣勘探“甜點(diǎn)區(qū)”首先尋找凝縮段，其上直接接觸的規(guī)模儲(chǔ)集砂體就是最有利勘探區(qū)。圖2參15

四川盆地須三段和須五段凝縮段致密砂巖氣△logR近源成藏

0 引言

凝縮段是最大海（湖）泛面間的沉積物，以沉積慢、分布廣、富含有機(jī)質(zhì)和薄泥巖沉積為特征，代表大陸（盆地）邊緣饑餓性沉積時(shí)期內(nèi)的緩慢沉積作用[1]。在區(qū)域性或全球性地層對(duì)比以及層序地層學(xué)研究中，凝縮段起著重要作用，是層序地層劃分與對(duì)比的關(guān)鍵。在油氣勘探中，一些學(xué)者也利用凝縮段進(jìn)行烴源分布研究[2]，但在凝縮段與致密油氣的關(guān)系方面幾乎未有涉獵。致密砂巖氣作為具有較大資源潛力的非常規(guī)天然氣，目前國內(nèi)勘探開發(fā)處于初級(jí)階段，“甜點(diǎn)區(qū)分布受什么控制？”的問題束縛著致密砂巖氣勘探，而凝縮段特征與致密砂巖氣密切相關(guān)，如何準(zhǔn)確識(shí)別凝縮段顯得十分關(guān)鍵。本文以四川盆地須家河組三段和五段為例討論凝縮段識(shí)別及如何控制致密砂巖氣藏，對(duì)指導(dǎo)致密砂巖氣勘探具有重要意義。

1 凝縮段識(shí)別

凝縮段是盆地緩慢沉積的產(chǎn)物，由于沉積物供應(yīng)不足，沉積速率極低，因此沉積物相對(duì)較薄。凝縮段主要發(fā)育在一個(gè)層序的湖侵體系域和高位體系域之間，通常是湖平面處于最高時(shí)期的沉積標(biāo)志，其對(duì)應(yīng)于最大湖泛期，因此識(shí)別凝縮段可以說是確定最大湖泛面。

四川盆地須家河時(shí)期主要為陸相碎屑巖沉積，由于層序的強(qiáng)非均質(zhì)性，層序界面特征不明顯，特別是在湖盆內(nèi)部，尤其是較深水環(huán)境中，最大湖泛面的識(shí)別較為困難。前人將四川盆地須家河組劃分為4個(gè)三級(jí)層序[3-5]，層序I對(duì)應(yīng)于須一段，層序II對(duì)應(yīng)于須二和須三段，層序III對(duì)應(yīng)于須四與須五段，層序IV相當(dāng)于須六段，這基本形成共識(shí)。但對(duì)于各層序內(nèi)體系域的劃分，尤其是最大湖泛面的位置確定上，目前尚存在較大的爭議。由于盆地內(nèi)須家河組層序I與層序IV發(fā)育不全[4]，本次研究主要對(duì)層序II和層序III的最大湖泛面進(jìn)行識(shí)別。通過鉆井、測井、物探等多種手段綜合識(shí)別最大湖泛面，從而較準(zhǔn)確界定凝縮段位置，進(jìn)而研究凝縮段與致密砂巖氣的關(guān)系。

1.1 巖石學(xué)識(shí)別

凝縮段代表時(shí)間跨度很長但沉積速率極低的沉積產(chǎn)物，表現(xiàn)為“饑餓性”沉積，沉積物厚度較薄，粒度極細(xì)，通常為泥巖、頁巖和泥晶灰?guī)r。四川盆地須家河時(shí)期主要為三角洲-湖相沉積，為砂巖、泥巖夾薄煤層組合。層序II和層序III的低位體系域分別對(duì)應(yīng)于須二期和須四期，以三角洲沉積為主，沉積物粒度較粗，砂巖發(fā)育，而層序II湖侵體系域與高位體系域相當(dāng)于須三期，層序III湖侵體系域與高位體系域相當(dāng)于須五期。須三期與須五期周緣山系均處于相對(duì)平靜期[6-7]，物源供給速率相對(duì)小，盆內(nèi)為“欠飽和”沉積，沉積物粒度較細(xì)，以泥巖、頁巖夾粉砂巖為主。因此，凝縮段集中發(fā)育在須三期和須五期，巖性主要為暗色泥巖、黑色頁巖，偶夾煤層，由于是湖平面最高時(shí)期的沉積物，其對(duì)應(yīng)的泥巖、頁巖較上、下其它類似巖性段更純，界面之下為退積式準(zhǔn)層序組，界面之上為進(jìn)積－加積式準(zhǔn)層序組。

1.2 自然伽馬與△logR方法聯(lián)合識(shí)別

由于須三段和須五段巖性組合為暗色泥巖、頁巖夾淺灰色砂巖，凝縮段的巖石學(xué)、古生物、常規(guī)測井等特征不明顯，常規(guī)方法識(shí)別凝縮段較困難。利用自然伽馬曲線可以識(shí)別泥巖段，但不能判別哪段泥巖層對(duì)應(yīng)凝縮段。鑒于泥巖生成環(huán)境的不同制約著有機(jī)碳含量的多少，本次研究可以采用有機(jī)碳含量來識(shí)別凝縮段。凝縮段富含有機(jī)質(zhì)，其與有機(jī)碳含量高值段對(duì)應(yīng)。

Passey等（1990）曾利用聲波及電阻率曲線兩種信息綜合識(shí)別和測定富含有機(jī)質(zhì)烴源巖的方法，并定義了△logR[8]。其將適當(dāng)比例的聲波時(shí)差和電阻率曲線的疊合反映了細(xì)粒、親水非烴源巖的存在，在富含有機(jī)質(zhì)的烴源巖中，兩條曲線存在明顯的幅度差，差值定義為△logR[9]。一般情況下△logR與烴源巖中的有機(jī)碳含量（TOC）成正比關(guān)系。

△logR方法主要計(jì)算有機(jī)碳含量，最大湖泛面與有機(jī)碳含量高值區(qū)對(duì)應(yīng)，因此，利用△logR方法亦可識(shí)別最大湖泛面，亦即凝縮段。應(yīng)用時(shí)，將聲波測井曲線與電阻率曲線進(jìn)行重疊，聲波時(shí)差采用算數(shù)坐標(biāo)，電阻率曲線采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。把非烴源巖段的測井曲線疊合在一起，以此為基線?；€確定后，則兩條曲線間的間距在對(duì)數(shù)電阻率坐標(biāo)上的讀數(shù)△logR也就確定了。顯然，△logR值也如測井曲線一樣，是連續(xù)分布的。

以威東2井為例，在△logR欄，將須四段砂巖層電阻率曲線（藍(lán)色）與聲波曲線（紅色）重疊在一起，作為基線，泥巖層兩條曲線出現(xiàn)不同的幅度差，即是△logR（圖1），以此判別凝縮段在1815 m附近，該井深△logR值最大，自然伽馬值高，表明該井深泥巖有機(jī)碳含量最高，而前人根據(jù)巖石學(xué)特征判斷的凝縮斷位置（1845 m）明顯欠妥，該井深盡管發(fā)育厚層泥巖，但有機(jī)碳含量顯然較低，并非最大湖泛面。因此，層序III最大湖泛面位置應(yīng)為1815 m處。

圖1 威東2井層序Ⅲ最大湖泛面識(shí)別

1.3 地震識(shí)別

基于凝縮段沉積特性，以富含有機(jī)質(zhì)的泥巖、頁巖沉積為主，表現(xiàn)低密度、低速特征，與上、下圍巖層形成明顯的波阻抗差，地震反射特征明顯，易于識(shí)別。

凝縮段分布于湖侵體系域與高位體系域間，湖侵體系域時(shí)期可容納空間逐漸變大，表現(xiàn)為退積，地震反射同相軸逐漸向岸線上超；高位體系域時(shí)期可容納空間逐漸變小，以進(jìn)積為主，地震反射同相軸逐漸向最大湖泛面下超，即最大湖泛面為上覆層的下超面。通過對(duì)威東2井等合成地震記錄標(biāo)定，層序II和層序III的最大湖泛面在地震剖面上表現(xiàn)為強(qiáng)振幅，連續(xù)性好（圖2），能見上覆層下超現(xiàn)象。

圖2 過威東2井2006WW31線層序ⅠⅠ和層序ⅠⅠⅠ最大湖泛面

2 須一、須三和須五段成藏特征

研究表明，四川盆地須家河組須一、須三、須五段具有較大的勘探潛力[10]，筆者進(jìn)一步對(duì)成藏條件分析認(rèn)為，須三和須五段具有以下成藏特征。

2.1 自生自儲(chǔ)

須三和須五段主要為泥巖、頁巖夾薄層砂巖沉積，局部地區(qū)沉積厚層砂巖，本身既發(fā)育生烴層又發(fā)育儲(chǔ)集層，為自生自儲(chǔ)氣藏。

2.2 近源成藏

須三和須五段具近源成藏特征。

烴源巖為黑色—深灰色泥巖、頁巖和薄煤層，儲(chǔ)集巖主要為砂巖，其夾于烴源巖中，并與之大面積直接接觸，周圍烴源巖生成的油氣通過蒸發(fā)、滲透、擴(kuò)散等方式直接向儲(chǔ)層充注，以近源充注為主，具有近源成藏的特點(diǎn)，而非源內(nèi)成藏[11]，理由在于源與儲(chǔ)并非同一巖性。筆者認(rèn)為，只有源和儲(chǔ)為同一巖性，方可稱為源內(nèi)成藏，譬如頁巖氣，本身既是生烴層又是儲(chǔ)集層，主要為源內(nèi)成藏。

2.3 屬致密砂巖氣范疇

須三、須五段氣藏屬致密砂巖氣藏[12-14]，具有經(jīng)濟(jì)型致密氣資源[15]的形成特征：

（1）發(fā)育廣覆式分布的優(yōu)質(zhì)烴源巖

須三和須五段以暗色泥質(zhì)巖和所夾煤層為主要烴源巖，厚度大，四川盆地西部地區(qū)累計(jì)厚度超過300m，有機(jī)質(zhì)類型主要為腐殖型，演化程度高，目前處于成熟—過成熟階段，以生氣為主，生烴能力強(qiáng)，生氣量大，須三和須五段生氣量分別為106.67×1012m3、104.97×1012m3。

（2）儲(chǔ)集體總體致密，但具備一定規(guī)模的儲(chǔ)集空間

須三段砂巖孔隙度為0.1%～13.8%，平均為4.43%，滲透率為2.4×10-5～33.6 mD，平均為0.25 mD。須五段砂巖孔隙度為0.44%～8.78%，平均為2.78%，滲透率為6.90×10-5～5.52 mD，平均為0.1mD。

須三和須五段總體表現(xiàn)為低孔隙度、低滲透率的致密砂巖儲(chǔ)層特征，儲(chǔ)集空間由孔隙與裂縫組成，為油氣聚集提供了空間保障。

（3）烴源巖與儲(chǔ)集體大面積緊密接觸

須三與須五段以泥巖、頁巖夾砂巖沉積為主，儲(chǔ)集砂巖分布于烴源層，與烴源巖大面積直接接觸。

（4）強(qiáng)大的源儲(chǔ)間剩余壓力差是規(guī)模成藏的主要?jiǎng)恿?/p>

由于烴源巖持續(xù)生烴，造成源儲(chǔ)間強(qiáng)大的壓力差，為油氣持續(xù)滲透、充注于鄰近致密砂巖儲(chǔ)層提供強(qiáng)勁動(dòng)力。

3 凝縮段與致密砂巖氣藏關(guān)系

須三與須五段發(fā)育多層儲(chǔ)集砂巖，并分布于烴源層中，究竟哪層儲(chǔ)集砂巖成藏性最好，最具勘探潛力，是油氣勘探工作者最為關(guān)心的問題。

根據(jù)須三、須五段致密砂巖氣成藏特征，致密砂巖與優(yōu)質(zhì)烴源層緊密接觸是形成經(jīng)濟(jì)型致密氣資源的關(guān)鍵，而優(yōu)質(zhì)烴源與凝縮段密切相關(guān)，因此，與凝縮段緊密接觸的上覆砂巖優(yōu)先聚集成藏，是致密砂巖氣聚集的有利場所。

凝縮段主要位于湖侵體系域與高位體系域之間，陸相沉積環(huán)境通常形成湖泊相泥質(zhì)巖，并含有大量的有機(jī)質(zhì)，是最有利的烴源巖。理由如下：①烴源巖的形成常受沉積環(huán)境的控制，凝縮段是最大湖泛面時(shí)期沉積的產(chǎn)物，經(jīng)歷時(shí)間長，表現(xiàn)為靜水、低能、低速及沉積作用緩慢等特征，生物含量相對(duì)較高;②由于盆地周圍地勢高，四周陸地上的生物或植物殘?bào)w也一起向盆地輸送，使得有機(jī)質(zhì)大量富集。由此，凝縮段形成的烴源巖有機(jī)碳含量高，生烴潛力大。

高位體系域砂體以進(jìn)積為主，進(jìn)積面為凝縮段，因此，高位體系域發(fā)育的砂體覆蓋于優(yōu)質(zhì)烴源上。特別是與凝縮段緊密接觸的第一層砂體，優(yōu)先捕獲油氣，是最有利油氣富集體，凝縮段控制須三與須五段致密砂巖氣藏分布。目前，須三和須五段勘探亦可佐證，其氣井主要分布在高位體系域，以凝縮段之上第一層規(guī)模儲(chǔ)集砂體產(chǎn)氣居多，秋林地區(qū)須三段產(chǎn)層段主要分布此砂體，現(xiàn)已申報(bào)探明儲(chǔ)量。所以，在須三和須五段致密砂巖氣勘探中，與凝縮段緊密接觸的規(guī)模儲(chǔ)集砂體是今后的勘探目標(biāo)。

4 結(jié)論

（1）凝縮段位于湖侵體系域與高位體系域之間，巖性主要為質(zhì)純的暗色泥巖或黑色頁巖，有機(jī)碳含量高；測井曲線上表現(xiàn)為高自然伽馬，對(duì)應(yīng)于△logR高值段；地震剖面上為強(qiáng)連續(xù)反射，為高位體系域的下超面。

（2）四川盆地須家河組三段和五段氣藏屬于致密砂巖氣，為近源成藏，而非源內(nèi)成藏，具備形成經(jīng)濟(jì)型致密氣資源的條件；凝縮段含有大量的有機(jī)質(zhì)，屬最優(yōu)質(zhì)烴源巖，生烴潛力大，與之緊密接觸的規(guī)模儲(chǔ)集砂巖是今后的勘探目標(biāo)。

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15趙文智.中國致密油氣資源潛力與未來地位[R].致密油氣-國際工程科技發(fā)展戰(zhàn)略高端論壇，2013.

（修改回稿日期2015-01-20編輯王曉清）

國家重大科技專項(xiàng)（2011ZX05001-005）“四川盆地巖性油氣藏富集規(guī)律與目標(biāo)評(píng)價(jià)”。

趙正望，男，1975年出生，碩士，工程師；從事油氣勘探研究工作。地址：（610041）四川省成都市高新區(qū)天府大道北段12號(hào)。電話：（028）86015672。E-mail:zhao_zw@petrochina.com.cn