四川盆地陸相致密砂巖氣勘探潛力與發(fā)展方向

張道偉 楊 雨

1.中國石油勘探與生產(chǎn)分公司 2.中國石油西南油氣田公司

0 引言

近年來，致密砂巖油氣作為非常規(guī)油氣資源的重要類型之一，勘探開發(fā)處于快速發(fā)展階段，在四川、鄂爾多斯、渤海灣、松遼等盆地均有規(guī)模產(chǎn)出，已成為中國油氣增儲上產(chǎn)的“重點(diǎn)領(lǐng)域”與“亮點(diǎn)類型”[1-8]。

四川盆地陸相碎屑巖油氣勘探始于20世紀(jì)50年代，早期以勘探石油為主[9]；1977年川西北中壩上三疊統(tǒng)須家河組氣藏的發(fā)現(xiàn)，拉開了該盆地致密砂巖氣藏勘探開發(fā)的序幕；后期以構(gòu)造氣藏為主要勘探對象，在該盆地須家河組和侏羅系發(fā)現(xiàn)了一系列中小型氣藏，但是氣藏規(guī)模較小且分散[10]。2000年之后，以巖性氣藏為主要勘探對象，先后發(fā)現(xiàn)川中地區(qū)廣安、合川、安岳等多個須家河組千億立方米儲量級大氣田，由于儲層致密且普遍產(chǎn)水，氣藏開采難度大[11-14]。為了持續(xù)推進(jìn)四川盆地致密砂巖氣（以下簡稱致密氣）勘探開發(fā)工作，2018年開啟了新一輪的致密氣地質(zhì)條件評價工作，優(yōu)選川中金華—秋林地區(qū)作為致密氣勘探開發(fā)一體化試點(diǎn)區(qū)，開展技術(shù)攻關(guān)和管理模式創(chuàng)新；尤其是2020年重新評價了四川盆地致密氣資源潛力，優(yōu)選了川中地區(qū)1.8×104km2作為致密氣核心建產(chǎn)區(qū)，老井上試與新井部署相結(jié)合，全面加大勘探開發(fā)工作量，探明了JQ氣田侏羅系沙溪廟組二段（以下簡稱沙二段）氣藏，發(fā)現(xiàn)了沙溪廟組一段（以下簡稱沙一段）氣藏，新鉆井測試天然氣產(chǎn)量屢創(chuàng)新高，開啟了四川盆地陸相致密氣勘探開發(fā)的新篇章。四川盆地陸相致密氣正迅速成長為中國石油西南油氣田公司（以下簡稱西南油氣田）除海相碳酸鹽巖常規(guī)氣、海相頁巖氣之外的第三增長極。

為了助推四川盆地陸相致密氣勘探開發(fā)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，筆者總結(jié)了四川盆地陸相致密氣的基本地質(zhì)特征，剖析了致密氣的巨大資源潛力，歸納了川中致密氣勘探開發(fā)實踐中形成的關(guān)鍵技術(shù)，評價了致密氣的資源潛力及發(fā)展前景，以期為提高天然氣自給能力、保障國家能源安全、實現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”（以下簡稱“雙碳”）目標(biāo)貢獻(xiàn)一份石油力量。

1 陸相致密氣地質(zhì)特征

四川盆地晚三疊世以來沉積了巨厚的陸相地層，最大厚度超過5 000 m[15]，總體具有西北厚、東南薄的特征。該盆地陸相地層共計發(fā)育6套致密氣層，目前對其都已開展了不同程度的勘探評價工作。分述于下：①下侏羅統(tǒng)自流井組珍珠沖段發(fā)育三角洲前緣亞相沉積體系，巖性主要為粉砂巖和細(xì)砂巖，主要在四川盆地西部（以下簡稱川西）九龍山、老關(guān)廟、文興場及該盆地中部（以下簡稱川中）八角場等地區(qū)測試獲氣，總體上勘探程度較低；②下侏羅統(tǒng)涼高山組發(fā)育三角洲前緣、濱湖沉積亞相，巖性以灰色細(xì)砂巖、粉砂巖為主，在四川盆地東部（以下簡稱川東）五百梯地區(qū)直井壓裂測試獲氣1.29×104m3/d，整體上儲層砂體較致密；③上侏羅統(tǒng)遂寧組為一套強(qiáng)氧化的淺湖、濱湖亞相沉積，巖性以紫色、棕色細(xì)砂巖為主，僅在川西平落壩和觀音寺構(gòu)造獲得少量工業(yè)氣井；④上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組地層分布較局限，主要分布在川西地區(qū)，殘余厚度介于600～800 m，為一套氧化的淺湖、濱湖、河流—沖積扇沉積，巖性主要為灰綠色細(xì)砂巖，目前已在川西南部地區(qū)白馬廟、蘇碼頭、鹽井溝等構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了多個小型氣藏，總體規(guī)模較小。上述4套致密氣層仍處于探索階段，勘探評價工作有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。較之于上述4套致密氣層，上三疊統(tǒng)須家河組（第5套）在四川盆地內(nèi)廣泛發(fā)育多套厚層三角洲砂體，已發(fā)現(xiàn)32個氣藏，勘探開發(fā)程度高，是深化勘探和補(bǔ)充建產(chǎn)的重要領(lǐng)域；中侏羅統(tǒng)沙溪廟組（第6套）主要發(fā)育三角洲、河流相砂體，儲層物性好、分布范圍廣，在四川盆地各個區(qū)帶均有勘探發(fā)現(xiàn)，川中地區(qū)已實現(xiàn)了致密氣規(guī)模效益勘探開發(fā)，是該盆地致密氣下一步重點(diǎn)勘探的領(lǐng)域[16]。

1.1 氣源供給充足，具備良好的烴源條件

四川盆地陸相生烴層系共計有4套，由老到新依次為上三疊統(tǒng)須家河組，下侏羅統(tǒng)自流井組東岳廟段、自流井組大安寨段和涼高山組。

須家河組發(fā)育暗色泥質(zhì)巖和夾煤層的泥質(zhì)烴源巖，具有西厚東薄的展布特征，四川盆地西部泥質(zhì)烴源巖厚度在300 m以上，最大厚度超過1 500 m；川西南地區(qū)、川中地區(qū)和川北地區(qū)須家河組泥質(zhì)烴源巖厚度一般介于100～200 m；川東南地區(qū)泥質(zhì)烴源巖厚度多小于100 m。四川盆地內(nèi)須家河組烴源巖有機(jī)碳含量介于0.5%～9.9%、平均值為1.83%；干酪根類型以腐殖型為主，生氣能力強(qiáng)，Ro介于0.8%～2.2%、平均值為1.39%，總體上處于成熟—高成熟階段。四川盆地大部分地區(qū)須家河組的生烴強(qiáng)度都大于10×108m3/km2，川中—川西地區(qū)須家河組的生烴強(qiáng)度介于20×108～200×108m3/km2，具備形成大中型氣藏的物質(zhì)基礎(chǔ)，烴源條件優(yōu)越（圖1）。

圖1 四川盆地須家河組烴源巖生烴強(qiáng)度圖

早侏羅世多期次的湖盆遷移，在川中—川東地區(qū)造就了多套湖相深灰黑色泥頁巖的大面積分布。侏羅系烴源巖主要發(fā)育在南充—重慶一線的東北部，烴源巖累計厚度在50 m以上，最大厚度達(dá)200 m；川東地區(qū)侏羅系烴源巖累計厚度介于10～200 m，平均厚度約為100 m；川北地區(qū)烴源巖平均厚度約為90 m；川中地區(qū)烴源巖有效厚度略薄，平均厚度約為70 m。下侏羅統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖有機(jī)碳含量介于0.5%～3.5%、平均值為0.96%，有機(jī)質(zhì)豐度中等。有機(jī)質(zhì)類型主要為偏腐殖混合型，生氣能力較強(qiáng)。川中地區(qū)、川西中部及川東的中、南部地區(qū)Ro介于0.9%～1.5%，正處于成油高峰期—生氣初期階段，生氣強(qiáng)度介于2×108～8×108m3/km2，是重要的烴源補(bǔ)充層。

氣源對比分析的結(jié)果表明，四川盆地陸相致密氣氣質(zhì)優(yōu)，總烴含量介于96%～98%，烴類氣體主要為甲烷，其含量為83%～92%，不含硫化氫；氣源主要來自須家河組和侏羅系自身烴源的貢獻(xiàn)，川東和蜀南地區(qū)陸相烴源生烴能力相對較差，但該區(qū)深大斷裂發(fā)育，淺層致密砂巖儲層能有效溝通深層二疊系和志留系優(yōu)質(zhì)烴源巖，致密氣藏存在著海相氣源供給的可能性。

1.2 多期砂體疊置，優(yōu)質(zhì)儲層廣泛分布

1.2.1 河流—三角洲相沉積體系提供了連續(xù)分布的儲集砂體

四川盆地陸相沉積發(fā)育多套規(guī)模致密砂巖儲層，以須家河組須二段、須四段、須六段和沙溪廟組沙一段、沙二段最為典型。須家河組以三角洲、湖相沉積為主，水體深淺交替變化形成了致密儲層與泥質(zhì)烴源層段交替出現(xiàn)的格局，不同物源體系三角洲沉積相帶為分流河道砂體及河口壩砂體的形成創(chuàng)造了有利的環(huán)境，厚層砂體相互疊置連片是須家河組致密儲層展布的重要特征。沙溪廟組為一套干旱、氧化環(huán)境下多物源供給的河流—三角洲—湖泊沉積。隨著氣候的變化，沙溪廟組自下而上表現(xiàn)為地層逐漸“紅”化、河道逐漸變小變窄的特征，湖泊—三角洲相逐漸演變?yōu)檩^干旱的河流相沉積。沙一段主要為潮濕—半干旱三角洲—湖泊沉積，三角洲前緣砂體大面積疊置連片發(fā)育。沙二段沉積期氣候逐漸干旱，水體逐漸變淺，縱向上表現(xiàn)為水退旋回，由三角洲—湖泊相逐漸轉(zhuǎn)化為河流相沉積，縱向發(fā)育了18期河道砂組，單砂體厚度介于10～35 m，在四川盆地范圍內(nèi)廣泛分布，為優(yōu)質(zhì)儲層的形成奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.2.2 有利的沉積作用和建設(shè)性成巖作用保障了致密儲層的儲集性能

四川盆地須家河組規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在川西北部須一段中上部、川中—川西地區(qū)須二段、川中—川南地區(qū)須四段和須六段[17]。須二段、須四段、須六段儲層巖性主要為細(xì)粒—中粒長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖和巖屑砂巖，儲集空間主要為殘余原生粒間孔和粒內(nèi)溶孔，儲層孔隙度主要介于6%～10%，滲透率主要介于0.01～0.50 mD，儲集類型主要為裂縫—孔隙型，整體處于中—晚成巖作用階段，溶蝕作用、伊利石膠結(jié)、綠泥石膠結(jié)和方解石膠結(jié)等成巖特征明顯；各段儲層單層厚度為1～3 m，累計厚度介于20～60 m。須家河組優(yōu)質(zhì)儲層受三角洲前緣水下分流河道、河口壩微相及長石溶蝕作用和綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用控制，具有“厚砂薄儲”、大面積疊置連片分布的特征。在川中—川西地區(qū)須三段和川中—川東地區(qū)須五段內(nèi)部還發(fā)育多套厚層致密砂巖儲層，儲層巖性主要為巖屑砂巖，孔隙度介于3%～6%，滲透率一般低于0.01 mD，儲層累計厚度介于5～20 m。須三段、須五段儲層總體較致密，儲層厚度相對較薄。

四川盆地沙溪廟組儲層巖性主要為細(xì)粒—中粒長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖和長石砂巖，為一套富含長石的儲集體，川中—川西地區(qū)砂巖長石含量可高達(dá)30%；儲集空間主要為殘余原生粒間孔和粒內(nèi)溶孔，儲集類型主要為孔隙型，處于早—中成巖作用階段，成巖特征以長石溶蝕作用、綠泥石環(huán)邊膠結(jié)和濁沸石膠結(jié)等為主；儲層孔隙度主要介于6%～18%，滲透率主要介于0.1～10.0 mD，儲層單層厚度大，一般介于5～15 m，累計厚度介于30～90 m。優(yōu)質(zhì)儲層主要受三角洲水下分流河道、水上分支河道及河道邊灘微相和長石溶蝕作用的控制[18]。沙溪廟組的儲集物性總體上好于須家河組，縱向發(fā)育多套厚層優(yōu)質(zhì)儲層，平面疊置連片，儲集條件優(yōu)越。

1.3 穩(wěn)定發(fā)育的厚層泥巖確保了優(yōu)越的油氣保存條件

晚三疊世以來受氣候變化、構(gòu)造運(yùn)動的影響，湖盆面積不斷收縮和擴(kuò)張，湖平面呈周期性的升降，須一段至須六段多套濱淺湖泥質(zhì)烴源巖與三角洲致密砂巖交替出現(xiàn)，時空耦合，形成了有利的生儲蓋組合。四川盆地沙溪廟組埋藏較淺，一般介于2 000～3 000 m，地層厚度多超過1 000 m，以紫紅色、灰綠色泥巖夾砂巖沉積為主，沙二段砂地比一般介于10%～20%。沙溪廟組巨厚的致密泥巖在四川盆地內(nèi)廣泛分布，對于封堵天然氣運(yùn)移、減緩氣體擴(kuò)散具有重要的作用，是沙溪廟組氣藏良好的直接蓋層和陸相致密氣的區(qū)域蓋層。在川西—川中部分地區(qū)上覆連續(xù)廣泛發(fā)育的上侏羅統(tǒng)遂寧組和蓬萊鎮(zhèn)組巨厚致密砂巖和泥巖，也可作為該區(qū)的區(qū)域蓋層。

1.4 有利的古今構(gòu)造為油氣規(guī)模聚集奠定了基礎(chǔ)

四川盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，受多方位構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用的影響，在盆地各區(qū)帶不同程度的發(fā)育構(gòu)造帶和大型斷裂帶。這些構(gòu)造帶和斷裂帶可以作為天然氣重要的疏導(dǎo)通道和優(yōu)勢運(yùn)聚場所。以川中地區(qū)為例，該區(qū)西接龍泉山大型斷裂帶，內(nèi)部發(fā)育多個局部構(gòu)造帶（秋林鼻狀構(gòu)造、金華鼻狀構(gòu)造、八角場構(gòu)造）。這些構(gòu)造帶對油氣的規(guī)模聚集起到了重要的促進(jìn)作用。氣源對比分析結(jié)果表明，川中秋林地區(qū)沙溪廟組的天然氣與川西坳陷沙溪廟組的天然氣具有明顯的親緣關(guān)系，主要來自川西地區(qū)須家河組烴源[19]。由此說明，川西地區(qū)大斷裂溝通了下伏須家河組烴源層和上覆的沙溪廟組致密儲層，是形成川中—川西地區(qū)沙溪廟組規(guī)模氣藏的重要通道。在金華、秋林及八角場局部構(gòu)造油氣富集程度高，縱向上多個砂組已被證實含氣，是油氣規(guī)模聚集的有利區(qū)。晚三疊世前陸盆地構(gòu)造分區(qū)奠定了須家河組的沉積格局；晚侏羅世—早白堊世為須家河組的生烴高峰期，川中地區(qū)處于古構(gòu)造相對高部位，是油氣運(yùn)聚的有利富集區(qū)；喜馬拉雅期至現(xiàn)今，川中地區(qū)在整體斜坡背景上發(fā)育了一系列局部構(gòu)造，有利于油氣聚集成藏。川中地區(qū)須家河組有利的古今構(gòu)造有助于現(xiàn)今大型巖性、構(gòu)造—巖性氣藏群的形成[20]。

1.5 源、儲、斷時空耦合，陸相油氣多期次立體成藏

四川盆地須家河組致密儲層與烴源巖垂向上交替發(fā)育，為典型的“三明治”型油氣成藏組合模式，呈明顯的互層共生、源儲匹配特征，源儲配置好。四川盆地沙溪廟組致密儲層與下伏烴源巖位置關(guān)系表現(xiàn)為接觸型和分離型兩類，其中川中—川東地區(qū)涼高山組烴源巖與沙溪廟組下伏致密儲層為直接接觸型配置關(guān)系；侏羅系自流井組、須家河組、海相烴源巖與沙溪廟組儲層均表現(xiàn)為分離型配置關(guān)系。須家河組烴源巖生烴高峰期在晚侏羅世—白堊紀(jì)，現(xiàn)今仍在持續(xù)生烴；燕山期—喜馬拉雅期四川盆地歷經(jīng)多期次構(gòu)造運(yùn)動，在各個區(qū)帶發(fā)育不同程度的深大斷裂及侏羅系內(nèi)部小斷裂，能有效溝通下伏烴源和沙溪廟組儲層，源、儲、斷時空匹配佳，形成了以須家河組為主烴源灶，下侏羅統(tǒng)烴源為補(bǔ)充，斷至須家河組的大斷裂優(yōu)勢運(yùn)移，侏羅系內(nèi)部小斷裂調(diào)整運(yùn)移，陸相縱向多套致密儲層多期次、接替充注成藏的陸相油氣立體成藏模式。以JQ氣田為例，該區(qū)陸相為一套完整含油氣系統(tǒng)，圍繞生烴中心和烴源斷裂，縱向上已發(fā)現(xiàn)須一段、須二段、須三段、須四段、須五段、自流井組大安寨段、沙一段、沙二段等多套氣層，平面上疊置連片分布。

2 陸相致密氣資源潛力

四川盆地致密氣地質(zhì)研究工作迄今已歷經(jīng)了半個多世紀(jì)，先后開展了多輪資源評價工作。“十三五”期間，利用小面元法、資源豐度類比法、單井最終可采儲量（EUR）類比法對須家河組開展了致密氣資源量計算，最終進(jìn)行特爾斐綜合，計算得到須家河組致密氣總地質(zhì)資源量為3.2×1012m3，其中可采資源量為1.4×1012m3；由于當(dāng)時侏羅系致密氣勘探程度較低，僅在川西地區(qū)采用類比法進(jìn)行了資源量計算，計算得到的侏羅系致密氣地質(zhì)資源量僅有0.8×1012m3。受限于地質(zhì)認(rèn)識和勘探開發(fā)程度，侏羅系致密氣資源量評價結(jié)果總體偏小。

2018年以來，重新開始進(jìn)行四川盆地致密氣評層選區(qū)的研究工作，優(yōu)選川中JQ氣田開展致密氣勘探開發(fā)一體化工作。2020年以來，四川盆地陸相致密氣勘探開發(fā)進(jìn)入快速推進(jìn)階段，在侏羅系沙溪廟組獲得致密氣勘探重大突破，JQ氣田JQ512-6-H1井沙二段水平井測試獲氣98.74×104m3/d，天然氣無阻流量達(dá)240.22×104m3/d，創(chuàng)該盆地致密氣測試產(chǎn)量新高；TF含氣區(qū)YQ6井沙一段直井測試獲氣36.58×104m3/d，天然氣無阻流量為74.93×104m3/d，2021年新增天然氣地質(zhì)儲量近3 000×108m3，充分證實了沙溪廟組擁有豐富的致密氣資源量，具備規(guī)模效益開發(fā)的條件。同時在前陸盆地和致密氣理論的指導(dǎo)下，四川盆地須家河組致密氣勘探前期已發(fā)現(xiàn)川中萬億立方米大氣區(qū)，天然氣剩余儲量多，是致密氣上產(chǎn)和持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的補(bǔ)充。四川盆地二維地震測網(wǎng)基本上實現(xiàn)了全覆蓋，重點(diǎn)勘探區(qū)三維覆蓋率高達(dá)65%，構(gòu)造落實，地震預(yù)測與實鉆結(jié)果基本吻合，誤差小于0.5%；靜態(tài)資料豐富，鉆井和生產(chǎn)成果與地球物理解釋、產(chǎn)能評價等預(yù)測結(jié)果吻合度高，該盆地陸相致密氣地質(zhì)認(rèn)識較為清楚、資源落實程度高。

綜合烴源、儲層、斷裂等因素，結(jié)合天然氣勘探開發(fā)成效，研究認(rèn)為，四川盆地致密氣在多層系、多區(qū)塊都展示出了巨大的勘探開發(fā)潛力，可劃分為5個有利區(qū)帶，即川中核心建產(chǎn)區(qū)、川西北加快評價區(qū)、川西南加快評價區(qū)、川東接替評價區(qū)、川南接替評價區(qū)（圖2）。綜合地面、地下等多因素確定致密氣有利區(qū)可工作面積達(dá)7.2×104km2。本輪通過選擇刻度區(qū)、采用資源類比法，對有利區(qū)內(nèi)重點(diǎn)勘探領(lǐng)域開展了致密氣資源評價工作，計算了上述5個有利區(qū)帶致密氣總地質(zhì)資源量為6.9×1012m3，為規(guī)模增儲上產(chǎn)奠定了堅實的資源基礎(chǔ)。隨著勘探開發(fā)程度不斷提高和地質(zhì)認(rèn)識深化動態(tài)調(diào)整，四川盆地致密氣資源總量數(shù)值還有進(jìn)一步上升的空間。

圖2 四川盆地致密氣資源評價區(qū)帶示意圖

3 陸相致密氣勘探開發(fā)主體技術(shù)及其實施效果

四川盆地陸相致密氣資源潛力盡管較大，但勘探開發(fā)卻幾經(jīng)起伏，其主要瓶頸是實現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)的難度大。巨厚的陸相沉積地層、砂泥巖交互沉積，儲層整體致密、縱橫向變化快、非均質(zhì)性強(qiáng)，氣藏類型多樣、氣水關(guān)系復(fù)雜。這些都給該盆地陸相致密氣的效益開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。近年來，通過川中致密氣勘探開發(fā)實踐，開展一體化管理和技術(shù)創(chuàng)新，不斷深化認(rèn)識、總結(jié)經(jīng)驗、攻關(guān)技術(shù)，在致密氣成藏地質(zhì)評價、地球物理預(yù)測及提高產(chǎn)量壓裂技術(shù)等方面取得了重要進(jìn)展，逐漸形成了致密氣地質(zhì)工程一體化、勘探開發(fā)一體化技術(shù)，建立了高產(chǎn)井模式，技術(shù)日臻成熟并且可以復(fù)制。

3.1 三角洲砂體致密氣成藏地質(zhì)評價技術(shù)

四川盆地陸相致密氣以三角洲砂體為典型沉積特征，針對砂體展布不清、儲層主控因素不明、成藏過程和天然氣富集規(guī)律復(fù)雜等特點(diǎn)，學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗，創(chuàng)新形成了基于“凹陷富烴、三角洲控砂、斷砂疏導(dǎo)、近源成藏”成藏模式的致密氣成藏地質(zhì)評價技術(shù)（圖3）。首先系統(tǒng)評價烴源巖發(fā)育特征及供烴能力，依據(jù)輕烴同位素、生物標(biāo)志化合物等特征，分析天然氣成因來源及運(yùn)聚機(jī)理；利用巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)、相滲等特征，形成儲層分級評價技術(shù)；井震結(jié)合，明確基于沉積相控制的砂體及儲層展布規(guī)律。通過熱史、儲層形成演化過程、構(gòu)造動態(tài)匹配、油氣富集調(diào)整等綜合分析技術(shù)，明確致密氣成藏機(jī)理，建立致密氣成藏模式，有效支撐了有利區(qū)優(yōu)選。

圖3 四川盆地沙溪廟組致密氣成藏模式圖

3.2 致密氣藏地球物理綜合評價技術(shù)

針對沙溪廟組砂體“期次多、分布廣、寬度窄、厚度薄”以及儲層低孔、低滲、非均質(zhì)性較強(qiáng)的特征，通過地震處理—解釋聯(lián)合攻關(guān)，建立了淺層河道砂體高保真高分辨率地震處理、沙溪廟組砂體識別及期次統(tǒng)一劃分、河道砂體逐級精細(xì)刻畫、儲層及含氣性定量預(yù)測等處理解釋一體化技術(shù)系列（圖4），已廣泛應(yīng)用于四川盆地中西部沙溪廟組致密砂巖氣藏的勘探和開發(fā)評價部署工作中，水平井儲層鉆遇率和探井、評價井獲氣成功率得以大幅度提升，單井產(chǎn)量不斷取得新的突破。實際應(yīng)用效果表明，針對重點(diǎn)勘探開發(fā)的沙二段致密氣藏，該地震處理解釋一體化技術(shù)已逐步成熟，能有效支撐致密氣藏的勘探開發(fā)、提高勘探開發(fā)成效。

圖4 川中地區(qū)沙溪廟組河道砂體三維雕刻立體圖

3.3 “含氣三角洲砂組—富氣區(qū)段—有利儲滲體”逐級評價的“甜點(diǎn)”優(yōu)選技術(shù)

基于成藏地質(zhì)認(rèn)識，形成了“含氣三角洲砂組—富氣區(qū)段—有利儲滲體”逐級評價的“甜點(diǎn)”優(yōu)選技術(shù)。在對三角洲砂體精細(xì)雕刻的基礎(chǔ)上，縱橫向拆分精細(xì)評價單砂組，進(jìn)行儲層差異致密控儲評價和有利儲層預(yù)測，圈定優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)；關(guān)鍵控藏要素分析，輔以特色地球物理含氣性檢測技術(shù)，明確富氣層段和富氣區(qū)；按照“地質(zhì)工程一體化”的原則，結(jié)合工程參數(shù)評價，疊合形成有利儲滲體，逐級評價出“甜點(diǎn)”目標(biāo)。

3.4 沙溪廟組三維水平井安全高效鉆井技術(shù)

針對沙溪廟組多期河道疊置、靶區(qū)立體交錯、儲層埋深淺等地質(zhì)特點(diǎn)，鉆井面臨三維水平井摩阻大、機(jī)械鉆速低、鉆井周期長等難點(diǎn)，歷經(jīng)3個階段的技術(shù)攻關(guān)與持續(xù)優(yōu)化，形成了兩開井身結(jié)構(gòu)及“小井斜扭方位”的井眼軌跡設(shè)計方法，優(yōu)選了油基鉆井液與防泥包強(qiáng)攻擊性鉆頭，提出了“二維井段常規(guī)定向+三維井段旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向”的軌跡分段控制方案，配套鉆柱扭擺系統(tǒng)、水力振蕩器等降扭減阻工具，采用“大尺寸鉆桿+大排量+高轉(zhuǎn)速+高鉆壓”的“兩大兩高”鉆井參數(shù)模式，形成了“二開井身結(jié)構(gòu)+油基鉆井液+旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+鉆井參數(shù)強(qiáng)化”為主體的淺埋三維水平井鉆井提速技術(shù)，機(jī)械鉆速由13.57 m/h提高到最高30.94 m/h，故障復(fù)雜率由11.53%降低到3.31%，鉆井周期由34.74 d縮短到平均18.4 d，其中最快的僅用時 12.54 d。

3.5 陸相致密氣“多簇射孔+高強(qiáng)度加砂”壓裂技術(shù)

由于河道展布復(fù)雜、基質(zhì)滲流能力差、天然裂縫和層理等結(jié)構(gòu)弱面不發(fā)育，沙溪廟組實現(xiàn)縫控體積改造面臨挑戰(zhàn)。真三軸壓裂物理模擬實驗結(jié)果表明，沙溪廟組無法形成復(fù)雜縫網(wǎng)，因而通過產(chǎn)能模擬，提出了以多條主裂縫替代復(fù)雜縫網(wǎng)的縫控體積改造理念；開展?jié)B流—應(yīng)力耦合裂縫延伸及支撐劑輸運(yùn)模擬，明確了不同應(yīng)力夾角下多裂縫競爭延伸、支撐劑鋪置和導(dǎo)流能力分布規(guī)律，創(chuàng)新大夾角井“短簇距+非均勻布孔”、小夾角井“長簇距+復(fù)合暫堵”的多裂縫高效延伸控制技術(shù)，提出了“高黏攜細(xì)砂+低黏攜粗砂”大臺階、高濃度加砂模式，攻克了應(yīng)力陰影及應(yīng)力夾角對裂縫擴(kuò)展的抑制難題，解決了壓裂增產(chǎn)與儲層傷害之間的矛盾；配套研發(fā)了可變黏度（1～105 mPa·s）滑溜水體系，研制了低溫（40～70 ℃）、低礦化度全金屬可溶橋塞系列。通過儲層改造理念、壓裂工藝和液體材料的自主創(chuàng)新，形成了河道致密砂巖水平井高強(qiáng)度低傷害多縫壓裂技術(shù)，壓后致密氣測試產(chǎn)量由5×104m3/d提高到44.6×104m3/d。

3.6 “強(qiáng)振幅+低縱橫波速度比+垂直最大主應(yīng)力方向”高產(chǎn)井模式

在致密氣“地質(zhì)工程一體化”思路的指導(dǎo)下，建立了適應(yīng)四川盆地地下、地面復(fù)雜條件的高產(chǎn)井布井模式。該模式目前已經(jīng)基本成熟，滿足了保證鉆井成功率、不斷提高單井產(chǎn)量和資源動用率的勘探開發(fā)要求。甜點(diǎn)地質(zhì)特征為三角洲砂體優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)與斷砂匹配富氣甜點(diǎn)區(qū)，對應(yīng)地震響應(yīng)模式為強(qiáng)振幅（亮點(diǎn)）和低縱橫波速度比；同時實際鉆井證實，基于儲層改造的需要，井軌跡方位垂直地層最大水平主應(yīng)力方向為最優(yōu)，并積極開展水平段長度最優(yōu)化實驗。進(jìn)而建立了“強(qiáng)振幅+低縱橫波速度比+垂直最大主應(yīng)力方向”的高產(chǎn)井布井模式，有效支撐了致密氣單井高產(chǎn)。

3.7 川中沙溪廟組氣藏開發(fā)優(yōu)化技術(shù)

決定川中沙溪廟組氣藏單井產(chǎn)能的控制因素較多，主要有儲層物性、含氣性、水平段長、井軌跡與主應(yīng)力方向夾角、改造強(qiáng)度等。根據(jù)單井生產(chǎn)動態(tài)規(guī)律，結(jié)合效益指標(biāo)，建立了JQ氣田沙溪廟組水平井分類標(biāo)準(zhǔn)。其中Ⅰ類井生產(chǎn)效果最好，EUR在1.2×108m3以上，能達(dá)到效益開發(fā)； Ⅱ類井生產(chǎn)效果次之，達(dá)到邊緣效益；Ⅲ類井無效益，效果最差。結(jié)合儲層分類評價，開展了水平段長、井距、開發(fā)方式、合理產(chǎn)量等影響開發(fā)效果的關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化研究，氣藏主要采用“一場多井、水平井型為主”的不規(guī)則井網(wǎng)部署模式，水平段長 800 ～ 1 500 m，井距 600 ～ 1 500 m ；開發(fā)部署主要以Ⅰ、Ⅱ類井為主，Ⅰ類井初期穩(wěn)定產(chǎn)量大于8×104m3/d，Ⅱ類井初期穩(wěn)定產(chǎn)量介于6×104～ 8×104m3/d，穩(wěn)產(chǎn)時間 1～ 3年；單井采用早期定產(chǎn)降壓，后期定壓降產(chǎn)的衰竭式開發(fā)方式生產(chǎn)。基于“整體部署、擇優(yōu)建產(chǎn)、分步實施、評價接替”的開發(fā)思路，編制川中沙溪廟組氣藏開發(fā)方案，支撐該區(qū)致密氣規(guī)模效益開發(fā)。

4 陸相致密氣發(fā)展方向

4.1 致密氣快速增儲上產(chǎn)，是西南油氣田“十四五”高質(zhì)量發(fā)展的必由之路

2021年是西南油氣田致密氣“資源元年”，該公司解放思想，大膽探索，致密氣勘探開發(fā)成效顯著，開創(chuàng)了川中核心建產(chǎn)區(qū)“縱向拓層，平面拓區(qū)”的新局面，實現(xiàn)了致密氣規(guī)模增儲和效益建產(chǎn)的年度目標(biāo)。夯實上產(chǎn)資源基礎(chǔ)，產(chǎn)量、工藝、管理、人才等方面都取得了長足的發(fā)展，具備了加快上產(chǎn)的條件，堅定了致密氣萬億立方米增儲、百億立方米上產(chǎn)的信心和決心。加快推動致密氣增儲上產(chǎn)可以有效控降西南油氣田的完全成本、有效探索非常規(guī)領(lǐng)域快速上產(chǎn)新模式，是該公司高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

4.2 持續(xù)深化致密氣領(lǐng)域地質(zhì)認(rèn)識，強(qiáng)化技術(shù)攻關(guān)

2022年是西南油氣田致密氣“理論技術(shù)元年”和“管理元年”，要聚焦致密氣基礎(chǔ)地質(zhì)研究，持續(xù)深化地質(zhì)認(rèn)識，包括沉積相、氣源、斷裂等方面的綜合研究，加強(qiáng)烴源巖評價和精細(xì)氣藏描述，總結(jié)油氣成藏主控因素，形成四川盆地致密氣成藏地質(zhì)理論體系；強(qiáng)化地震儲層精細(xì)刻畫、含氣性預(yù)測、鉆完井、采氣工藝、地面建設(shè)等技術(shù)攻關(guān)，打造致密氣勘探開發(fā)關(guān)鍵配套技術(shù)，推動致密氣實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

4.3 推動四川盆地致密氣增儲上產(chǎn)的管理創(chuàng)新路徑

4.3.1 以實現(xiàn)致密氣規(guī)模效益開發(fā)為總體戰(zhàn)略定位

“十四五”期間，四川盆地將加快致密氣勘探開發(fā)一體化步伐，努力把致密氣打造成促進(jìn)成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈和西南油氣田“天然氣大慶”建設(shè)的主力軍，積極發(fā)揮致密氣“新陣地”的作用，對于降低天然氣完全成本、高質(zhì)量響應(yīng)國家關(guān)于油氣增儲上產(chǎn)號召、提高天然氣產(chǎn)業(yè)整體效益、保障國家能源安全戰(zhàn)略和實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)等，都具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

目前，四川盆地致密氣已經(jīng)取得了理論和技術(shù)的快速發(fā)展，砂體預(yù)測基本落實，含氣性攻關(guān)取得突破，產(chǎn)能評價、降本增效效果突出，沙溪廟組致密氣已經(jīng)具備了效益建產(chǎn)的基礎(chǔ)。但是，較之于常規(guī)氣藏，四川盆地致密氣開發(fā)具有以下獨(dú)特的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征：①資源品位較低，需采用新技術(shù)新工藝；②新技術(shù)新工藝的應(yīng)用，帶來了開發(fā)投資的上升；③單井可采儲量較小、遞減快，單位生產(chǎn)成本提高；④投資較大，經(jīng)濟(jì)效益受成本影響明顯，波動大；⑤提高單井可采儲量和單井產(chǎn)量、降低開發(fā)成本成為致密氣規(guī)模效益開發(fā)的核心[21]。因此，四川盆地致密氣從早期勘探部署開始，就致力于規(guī)模效益開發(fā)，努力實現(xiàn)規(guī)模增儲、整體建產(chǎn)、快速達(dá)產(chǎn)，更加注重于效益開發(fā)，而不單單是規(guī)模開發(fā)。這一戰(zhàn)略定位，不僅在JQ等區(qū)塊的致密氣試點(diǎn)開發(fā)中得到了全面的體現(xiàn)，而且也為探索創(chuàng)新四川盆地致密氣增儲上產(chǎn)管理創(chuàng)新提供了重要的戰(zhàn)略指引。

4.3.2 創(chuàng)新試點(diǎn)致密氣勘探開發(fā)完全項目制

四川盆地要實現(xiàn)致密氣規(guī)模效益開發(fā)的戰(zhàn)略目標(biāo)，提高加快致密氣增儲上產(chǎn)的推動力度，解決來自投資規(guī)模、成本管控、經(jīng)濟(jì)效益等方面的壓力與挑戰(zhàn)，必須要創(chuàng)新適應(yīng)致密氣勘探開發(fā)一體化需要的管理方式，最大限度地調(diào)動資源要素的積極性、主動性和參與度。結(jié)合致密氣勘探開發(fā)實際，在國內(nèi)率先試點(diǎn)實施致密氣勘探開發(fā)完全項目制。其核心和關(guān)鍵是針對獨(dú)立項目組，通過充分授權(quán)讓項目經(jīng)理責(zé)權(quán)利對等，輔助精準(zhǔn)激勵，對項目實施和管理全面負(fù)責(zé)。具體而言，致密氣勘探開發(fā)完全項目制管理的基本內(nèi)容包括：①項目經(jīng)理代表項目承擔(dān)單位，全權(quán)負(fù)責(zé)項目勘探開發(fā)涉及的資源、技術(shù)、管理等一系列工作；②項目經(jīng)理實行目標(biāo)責(zé)任制，項目組成員多途徑雙向選擇；③賦予項目經(jīng)理與項目組充分的自主權(quán)，充分發(fā)揮項目經(jīng)理在項目研發(fā)中的主導(dǎo)作用，充分授權(quán)也是勘探開發(fā)完全項目制能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的關(guān)鍵；④探索項目團(tuán)隊最佳組合途徑，實行以能力為導(dǎo)向、以創(chuàng)新和創(chuàng)效為目標(biāo)的優(yōu)選模式，大幅度提高項目運(yùn)行管理效率。

4.3.3 建立完善致密氣市場化運(yùn)行機(jī)制

在中國石油長慶油田公司致密氣開發(fā)的成果經(jīng)驗中，以市場化配置資源為核心，創(chuàng)新采用“5+1”和“6+3”協(xié)同管理模式，為所轄氣田高效開發(fā)提供了重要的支撐[22-23]。“5”和“1”分別代表多個合作方公司和長慶油田公司，為了解決多方合資合作中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、生產(chǎn)管理協(xié)調(diào)不順暢、利益分享等問題，實現(xiàn)合作開發(fā)管理的總體目標(biāo)，配套創(chuàng)建了“6+3”管理體系，即“統(tǒng)一規(guī)劃部署、統(tǒng)一組織機(jī)構(gòu)、統(tǒng)一技術(shù)政策、統(tǒng)一外部協(xié)調(diào)、統(tǒng)一生產(chǎn)調(diào)度、統(tǒng)一后勤支持”和“資源共享、技術(shù)共享、信息共享”，從而實現(xiàn)了市場化配置資源、技術(shù)與管理協(xié)同、良性競爭合作共贏、降低開發(fā)成本的目標(biāo)，促進(jìn)了長慶油田公司致密氣的規(guī)模效益開發(fā)。

四川盆地致密氣規(guī)模效益開發(fā)應(yīng)充分采用市場化配置隊伍的手段，探索形成“機(jī)構(gòu)扁平、人員精簡、決策高效、市場開放、獎罰分明”的致密氣市場化運(yùn)行機(jī)制。其內(nèi)容包括：①深化內(nèi)部合作，逐步推進(jìn)“工程合同價與EUR掛鉤”等內(nèi)部合作機(jī)制，促進(jìn)工程技術(shù)進(jìn)步和服務(wù)質(zhì)量提升，實現(xiàn)油氣田企業(yè)與鉆探企業(yè)互利共贏、共謀發(fā)展，共同推動致密氣勘探開發(fā)；②有序放開石油工程技術(shù)服務(wù)市場和專業(yè)化服務(wù)市場，引進(jìn)市場化鉆井隊伍，建立以競合共贏為主的市場化合作模式，降低成本，提高鉆速和壓裂效率；③理順人才資源市場化服務(wù)渠道，通過信息化建設(shè)、業(yè)務(wù)外包、項目委托等措施，統(tǒng)籌盤活內(nèi)部核心管理人員和技術(shù)人員，發(fā)揮甲方主導(dǎo)優(yōu)勢，通過外部市場勞務(wù)輸出等方式，切實提高人力資源整體效率；④建立與市場化運(yùn)行相配套的激勵機(jī)制，構(gòu)建致密氣重大激勵新特區(qū)、設(shè)立致密氣勘探開發(fā)專項激勵、健全與致密氣快速上產(chǎn)相適應(yīng)的薪酬分配體系，充分調(diào)動各方的積極性和主動性。

4.3.4 加強(qiáng)致密氣資源開發(fā)企地融合生態(tài)圈建設(shè)

國際非常規(guī)油氣勘探開發(fā)實踐表明，在勘探開發(fā)早期需要政府出臺相關(guān)政策予以激勵，如價格、稅費(fèi)優(yōu)惠等。加強(qiáng)致密氣資源開發(fā)利用并非權(quán)宜之計，而是推進(jìn)國內(nèi)致密氣增儲上產(chǎn)、保障國家能源安全的戰(zhàn)略舉措。較之于常規(guī)氣藏，致密氣儲層致密、單井控制儲量規(guī)模小、勘探開發(fā)難度大，與頁巖氣開發(fā)一樣，需要來自國家、地方政府給予相關(guān)的政策體系支持，包括致密氣資源環(huán)境產(chǎn)權(quán)制度、建立與價格和單井產(chǎn)量聯(lián)動的致密氣資源稅計價機(jī)制，以及減免稅收、財政補(bǔ)貼、政府采購、綠色信貸等。

在推進(jìn)四川盆地致密氣規(guī)模效益開發(fā)的過程中，也需要依托致密氣資源勘探開發(fā)、儲集輸送和銷售利用為根本，積極協(xié)調(diào)企地關(guān)系，適度降低致密氣勘探開發(fā)和諧成本，對于推進(jìn)致密氣規(guī)模效益開發(fā)也非常重要。要將企地融合視為一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，成立領(lǐng)導(dǎo)小組，通過打造一系列企地融合示范工程來發(fā)力并推進(jìn)，同時積極拓展融合載體與服務(wù)平臺、建立產(chǎn)學(xué)研協(xié)同機(jī)制、強(qiáng)化融合投入制度與工作考核等方面的措施予以保障。

5 結(jié)論

1）地質(zhì)綜合評價結(jié)果表明，四川盆地陸相致密氣以沙溪廟組和須家河組致密砂巖氣藏為主，氣源充足，多期河流—三角洲砂體疊置，優(yōu)質(zhì)儲層廣泛分布，斷裂與源儲匹配，源內(nèi)—近源成藏，勘探開發(fā)潛力大。進(jìn)而優(yōu)選出了川中核心建產(chǎn)區(qū)，川西北、川西南加快評價區(qū)和川東、川南接替評價區(qū)等5個有利區(qū)帶。上述5個有利區(qū)致密氣可工作面積達(dá)7.2×104km2、致密氣地質(zhì)資源量達(dá)6.9×1012m3，為四川盆地致密氣規(guī)模增儲上產(chǎn)奠定了堅實的資源基礎(chǔ)。

2）通過近幾年的快速發(fā)展，在地質(zhì)工程一體化和勘探開發(fā)一體化思路的指導(dǎo)下，形成了地質(zhì)評價、地球物理預(yù)測、鉆完井、儲層改造、高產(chǎn)井模式等較為成熟、可以復(fù)制的致密氣勘探開發(fā)主體技術(shù)。

3）西南油氣田編制了四川盆地陸相致密氣“十四五”加快發(fā)展實施方案，在勘探開發(fā)理論和管理創(chuàng)新上雙管齊下，將新增萬億立方米致密氣儲量、建成百億立方米致密氣年生產(chǎn)能力。四川盆地致密氣迎來了加快發(fā)展的新時期，可以為提高天然氣自給能力、保障國家能源安全、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)一份石油力量。