梓潼凹陷须四段致密砂砾岩储层高产控制因素分析

王旭丽 曾 琪 李荣容 王宇峰 裴森奇 辛荣跃

（中国石油西南油气田公司川西北气矿，四川 江油 621709）

0 引言

梓潼凹陷钻探工作始于20世纪70年代，已勘探和开发的以须家河组为目的层的主要构造有老关庙、文兴场、柘坝场、魏城、白龙场、思依场、黎雅庙等，实钻证实均为含气构造。须家河组四段是上三叠统显示程度最好的层段，也是获气最多的层段，共有测试井24口，获工业气井15口，获气井成功率为62.5%。从开采情况看，须家河组四段累产气量优于须家河组二段、须家河组三段，相对单井储量也较大。从已投产井的生产效果看，须家河组四段产层表现出单井产能差异大，部分气井生产压力和产量递减快的特征，但是也不乏W4井和WC1井这样的高产稳产井。因此，笔者针对气井产能悬殊的现状，分析须家河组四段致密砂砾岩高产主控因素，为指明该区须家河组的勘探方向提供依据。

1 地质背景

梓潼凹陷地理位置位于四川省梓潼县和剑阁县境内，区域构造位置位于四川盆地川北古—中坳陷低缓构造区，其西北为龙门山逆掩断裂带，东南为川中地台，处于川西凹陷北部梓潼异常高压凹陷东部斜坡带。从上古生代—中生代长期处于下沉地带，三叠纪印支运动仅见微弱影响，致使地层遭受剥蚀程度不大，保存地层较全。局部圈闭构造闭合度小，地层平缓，断裂不发育。

2 储层基本特征

四川盆地须家河组储层主要发育在须家河组二段、须家河组四段和须家河组六段[1-2]，为典型的致密砂岩、砂砾岩储层[3-4]。川西北部地区须家河组四段受多物源控制，储层类型复杂，岩性横向变化快，储层非均质性强，构造作用对储层后期改造复杂[5-6]。

梓潼地区主要发育两类不同物源体系形成的储集岩：以变质岩岩屑为主的砂岩和以灰岩、云岩岩屑为主的砂岩、砾岩。须家河组四段主要发育灰云屑砂岩和砾岩储层，以粒间微孔、粒内溶孔和微裂缝为主要的储集空间，属裂缝—孔隙型或孔隙—裂缝型储层。须家河组四段砂岩、砾岩孔隙度最大值为8.12%，平均值为1.91%，69.71%的样品孔隙度值小于2%。渗透率最大值为113.3mD，67.17%的样品渗透率值小于0.1mD，平均值为0.63mD（图1），为典型的特低孔—特低渗致密砂砾岩储层。储层总体存在低孔高渗的裂缝特征，孔隙度和渗透率相关性不佳，储层渗透率的大小不仅和孔隙度大小有关，裂缝的沟通也起着非常重要的作用（图2）。受稳定宽缓的构造背景、沉积相与层序充填作用影响，工区内须家河组各段有效烃源岩与储层间互叠置发育，具有典型的“源储一体”的配置特征。须家河组三段为黑色页岩、碳质页岩与多种粒级的岩屑砂岩、砾岩互层，夹煤层，有机质丰度高，烃源岩品质较好，以中等—好烃源岩为主，是梓潼地区须家河组四段致密砂砾岩气藏的主要烃源岩，同时，须家河组四段砂砾岩中的泥岩夹层也具有一定的生烃能力[7]。须家河组四段致密储层自身的储集能力和渗流条件较差，烃类气体只有在较强的压力条件下才能充注入储层内，一般情况下很难聚集成藏。当此类储层紧邻厚层烃源岩时，烃源岩只要处于排烃状态，就有天然气被输送至源储界面，且在毛细管压差的作用下进入储层，在上覆泥岩层的封盖下形成致密砂砾岩岩性气藏[8]。

图1 梓潼地区须四段砂（砾）岩储层物性特征图

图2 梓潼地区须四段砂（砾）岩储层孔隙度与渗透率关系图

3 高产主控因素分析

3.1 产层分布情况

梓潼地区须家河组主要气井集中在文兴场、老关庙和柘坝场3个构造，产层为须家河组二段 — 须家河组四段。须家河组四段工业气井有文兴场构造W4井、W1井、W3井和W11井（与其他层合试），老关庙构造G2井、G4井和G5井，柘坝场构造Z1井、Z4井（与其他层合试），魏城构造WC1井。单井测试产能从（1.09～90.51）×104m3／d变化不等，仅有WC1井和W4井测试产气量大于20×104m3／d。对外合作期间壳牌公司在坳陷钻探新井，采用须家河组二段—须家河组五段大段加砂压裂测试，其中以须家河组四段为主产层的有ZT3井、ZT6井、ZT20井和ZT21井，测试产气量均未超过10×104m3／d。投产以后，累计产气量超过1×107m3的探井主要有WC1井、G2井、W1井、W3井、W4井和ZT21井。魏城构造WC1井和文兴场构造W4井单井产气量稳定且长期连续生产，生产时间都达到15年以上，累计产气量均超过1×108m3。虽然因受用户用气量的影响，气井一直维持较低产量生产，但气井总的生产时间很长，累计产气量高。从投产井的生产效果看，不同构造产能不同，文兴场和魏城两构造须家河组四段的生产效果最好。同构造单井产能也存在差异，比如WC1井和WC2井。

3.2 探井失利原因

1）储集砂体不发育

梓潼凹陷须家河组四段储层非均质性强，岩性横向变化快，同一构造的单井储集砂体发育程度可能存在较大差异，从而造成产能存在差异。魏城构造WC1井须家河组四段未取心，储产层主要为中粒岩屑砂岩，溶蚀孔隙发育，测井解释有21.8m气层，WC2井储层为细粒岩屑砂岩，孔隙相对不发育，仅有3.3m裂缝层，且对应WC1井的产层位置没有储层发育。构造外围ZT20井、ZT21井砾岩储层发育，须家河组大段加砂压裂测试获工业气流（图3）。文兴场构造W4井须家河组四段岩心孔隙度为2.86%，微观孔洞发现率为2.5%，基质物性较好。W3井、W6井和W8井须家河组四段储层发育程度低，储层厚度薄，孔隙不发育，基质物性较差（图4）。

图3 魏城构造须家河组四段储层对比图

图4 文兴场构造须家河组四段储层对比图

2）裂缝不发育

文兴场和老关庙构造裂缝较发育，钻井显示多口井有蹩跳钻现象，而柘坝场构造裂缝发育程度较低。从测试情况和生产效果来看，前两者明显好于后者。文兴场构造W4井取心证实高角度半充填裂缝发育，岩心、薄片的裂缝发现率分别为2.4%和7.5%，而W3井、W6井、W8井须家河组四段裂缝发育欠佳，W11井未钻遇裂缝发育段（图4）。魏城构造WC1井位于断裂端点附近，且离断层面的距离近，受断裂的影响较大，岩性组合为砂岩和泥岩薄互层，夹在泥岩中的薄层砂岩在受力挤压时，有利于形成张性的层间缝及微裂缝网络，造成该井裂缝发育。而WC2井距离断层较远，裂缝不发育（图3）。可见裂缝对于改善须家河组四段致密储层的储渗性能非常重要，是促进天然气富集的有利因素。

3）烃源欠发育

烃源岩对致密储层的成藏非常关键，气源充足的情况下，圈闭充满度高，气井产气量大，累产时间长。梓潼凹陷烃源条件整体较好，魏城构造位于生烃中心，文兴场与老关庙构造须家河组三段泥岩厚度大致相当，但文兴场构造须家河组四段泥岩与地层厚度比例高于老关庙构造，同时储层和裂缝发育程度也较优，生产效果相对较好。而同一构造内部烃源条件不存在明显区别，说明烃源岩发育程度对成藏有一定的影响，而非决定性因素。

4）钻井液造成储层污染

W1井储层发育，裂缝也发育，须家河组三段—须家河组四段合试获高产气流，但是生产效果较差，产能有限，这可能与W1井在钻进过程中曾用重晶石粉加重钻井液压井，对储层造成一定污染有关。

5）射孔工艺措施不恰当

针对须家河组四段砂砾岩储层，梓潼地区老井多未采取改造措施，W4井修井酸化后须家河组四段日产气量由0.6×104m3增长至0.9×104m3，可见对灰云屑砂砾岩，酸化可溶解其中的砾石，形成溶蚀孔隙，改善储层的储集性能。而壳牌公司新钻井仅有ZT21井生产效果较好，加砂压裂的改造措施在该区增产效果不显著。

3.3 主控因素分析

物源体系为储层的形成奠定了物质基础，碳酸盐岩物源沉积形成的砂砾岩储集体富含灰岩、白云岩岩屑，早期的方解石胶结是储层物性变差的关键。溶蚀作用分布不均，仅少许单井或层段，如WC1井产层段由于有机酸的溶蚀作用，局部方解石胶结物被溶蚀、溶解，形成次生溶孔，面孔率为3%～8%，该井为梓潼地区累计采出气量最多的一口井。因此，高孔砂砾岩发育程度是稳产的主要控制因素。

砂砾岩储层岩石脆性好，在构造应力作用下天然裂缝发育程度高，对于改善致密储集层的储集性能起着重要作用[9]。裂缝虽然对孔隙度贡献不大，但可极大地提高渗透性，促进孔隙水沿裂缝流动，形成溶蚀孔隙。因此，要获得高产气流必须依靠裂缝的改造和有效沟通。区内裂缝多为晚期构造缝，该期裂缝对分散的天然气向圈闭运移起到了重要的通道作用，改善了储层的储渗性能，为气井获得高产气流的关键因素。如区内W4井须家河组四段砂砾岩裂缝发育，测试获高产工业气流。

梓潼凹陷须家河组三段优质烃源岩大面积发育，具有良好的成藏基本条件。勘探实践也证明，WC1井和W4井的高产稳产得益于孔隙和裂缝的有效配合，因此，砂砾岩基质物性和裂缝发育程度是天然气高产稳产的主要影响因素。

4 结论

1）梓潼地区须家河组四段主要发育灰云屑砂岩和砾岩储层，属裂缝—孔隙型或孔隙—裂缝型。须家河组四段气藏表现为有效烃源岩与储层间互叠置发育，具有“源储一体”的配置特征，是典型的致密砂砾岩岩性气藏。

2）裂缝改善储层的储渗性能，为须家河组四段致密砂砾岩储层获得高产气流的关键因素，高孔砂砾岩发育程度是气井稳产的主要控制因素。因此，寻找相对高孔砂砾岩和裂缝发育段是梓潼地区须家河组四段致密储层高产稳产的关键。

3）除了地质上的因素，针对异常高压致密储层，建议钻井过程中避免污染，试油时使用合理的射孔工艺措施，以期达到最好的效果发挥气井产能。

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