勘探分公司 新技術(shù)讓“磨刀石”釋放更多氣

□賀 彥 姜智利 劉春光

巴山大地，春光明媚；鉆塔高聳，探索無限。

不久前，勘探分公司在四川盆地北部油氣勘探再獲重要突破，通南巴氣田新增551.59億立方米天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量順利通過自然資源部審定，至此，該氣田累計(jì)提交天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量1066億立方米，標(biāo)志著中國石化在四川盆地再添千億立方米大氣田，這也是川北地區(qū)首個(gè)陸相千億立方米級(jí)大氣田。近日，這一重要突破榮獲集團(tuán)公司2024年規(guī)模儲(chǔ)量商業(yè)發(fā)現(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

“磨刀石”里藏著氣

四川盆地川東北通南巴地區(qū)，群山環(huán)繞，植被密集，溝谷深邃，地形險(xiǎn)峻?？碧椒止究蒲腥藛T在這里的陸相上三疊統(tǒng)須家河組的致密砂巖中探明了上千億立方米的天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量。

三疊系形成距今2.5億~2.03億年，歷經(jīng)了滄海桑田、海陸變遷。晚三疊世時(shí)期，四川盆地進(jìn)入前陸盆地發(fā)育階段，周緣山系提供大量碎屑沉積物，形成多期疊置大面積分布的巨厚須家河組砂巖沉積，后期深埋過程中砂巖孔隙持續(xù)降低。因砂巖孔隙度不足10%，滲透率不足0.1毫達(dá)西，孔隙直徑在1~50微米，就像“磨刀石”一樣致密。

那么，磨刀石里的“氣”是從哪來的？勘探分公司勘探研究院常務(wù)副院長李畢松介紹，致密砂巖氣的形成與源巖中有機(jī)質(zhì)的熱演化過程緊密相關(guān)。在高溫高壓條件下，有機(jī)質(zhì)經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為天然氣，一部分逸散到地層中，另一部分在地下運(yùn)移、調(diào)整與聚集，形成了一定規(guī)模的天然氣藏。

20世紀(jì)50年代起，油氣勘探工作者就開始在這里進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查。20世紀(jì)60年代，他們運(yùn)用傳統(tǒng)背斜控藏理論勘探思路，在褶皺明顯的背斜構(gòu)造上開展鉆探工作，但未獲得良好油氣成果。20世紀(jì)七八十年代，勘探工作者發(fā)現(xiàn)了九龍山須家河組氣藏，隨后，在針對(duì)須家河組的背斜圈閉勘探中，地下構(gòu)造呈現(xiàn)“小、碎、散”的特點(diǎn)，有“地質(zhì)家考場(chǎng)”之稱，勘探效果不理想，勘探工作進(jìn)入低谷。

“甜點(diǎn)”在哪里

2003年，勘探分公司科研人員向“禁區(qū)”發(fā)起了挑戰(zhàn)。他們開展烴源巖、沉積儲(chǔ)層及成藏條件等基礎(chǔ)地質(zhì)評(píng)價(jià)研究，按照“立體勘探”思路，在開展馬路背、元壩區(qū)塊海相勘探的同時(shí)，兼探陸相。

2007年，針對(duì)須四段進(jìn)行射孔測(cè)試的馬1井，試獲日產(chǎn)3.26萬立方米氣流，實(shí)現(xiàn)了川東北須家河組油氣勘探突破。但通南巴地區(qū)處于盆內(nèi)到盆緣過渡帶，構(gòu)造改造強(qiáng)度不同，斷層切割層位不同，源儲(chǔ)配置關(guān)系不同，油氣差異成藏富集規(guī)律、區(qū)帶“甜點(diǎn)”形成地質(zhì)模式和分布規(guī)律不同。在須家河組整體致密且埋深超5000米的背景下，是否存在相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層？地球物理預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”難度大，制約該區(qū)勘探部署。

探明儲(chǔ)量就是摸清具有經(jīng)濟(jì)效益開發(fā)價(jià)值的地質(zhì)儲(chǔ)量區(qū)塊，探井和評(píng)價(jià)井是獲取地下信息的重要手段。

“如果把元壩海相天然氣比作一塊牛排，那么通南巴地區(qū)的致密砂巖天然氣就是骨頭縫里的肉，需要用小刀剔、用牙簽挑出來才能吃到?！崩町吽烧f，由于元壩氣田的開發(fā)大獲成功，大家起初認(rèn)為照搬相關(guān)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄涂梢粤?，但是事?shí)證明這條路根本行不通。

科研人員從構(gòu)造特征入手，加強(qiáng)區(qū)塊保存條件、含氣性和可壓性等方面的精細(xì)評(píng)價(jià)，明確有利區(qū)帶，優(yōu)選突破有利目標(biāo)區(qū)，同時(shí)加強(qiáng)地質(zhì)工程一體化研究，在不斷優(yōu)化中實(shí)現(xiàn)地質(zhì)認(rèn)識(shí)和工藝技術(shù)的快速迭代。邊摸索邊完善，技術(shù)方案經(jīng)歷了無數(shù)次推倒重來。前期兩口重點(diǎn)評(píng)價(jià)探井前半段壓裂效果不理想，經(jīng)過工藝調(diào)整，測(cè)試日產(chǎn)量終于達(dá)到10萬、20萬立方米。

理論與實(shí)踐迭代升級(jí)

大部分孔隙是次生孔隙，不受相帶控制，過程和規(guī)律極其復(fù)雜；斷裂體是以斷裂帶為核心的氣藏，依目前技術(shù)，難以刻畫清楚，研究認(rèn)識(shí)與實(shí)鉆吻合程度低……諸多問題一直困擾著科研人員。

理論是實(shí)踐的推動(dòng)器，科研人員以氣藏系統(tǒng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)為依托，快速推進(jìn)研究認(rèn)識(shí)。

他們逐步提出致密氣“雙源供烴、斷砂輸導(dǎo)、巖性控藏、斷縫控富”的富集高產(chǎn)模式，攻關(guān)形成基于動(dòng)態(tài)構(gòu)造恢復(fù)的烴源斷裂識(shí)別技術(shù)、分頻迭代巖性概率反演及深度學(xué)習(xí)物性預(yù)測(cè)技術(shù)、疊前OVT域五維各向異性裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)、斷縫體氣藏三元一體融合表征技術(shù)等系列“斷縫體”描述技術(shù)和“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)，收到良好勘探開發(fā)效果。

2009年，勘探分公司在馬路背背斜局部構(gòu)造高部位部署了一批評(píng)價(jià)井，在前期海相井兼探突破的基礎(chǔ)上，須家河組勘探成果進(jìn)一步擴(kuò)大，提交探明地質(zhì)儲(chǔ)量190余億立方米；2017年，在通江向斜區(qū)甩開部署了馬3井，在須四段上亞段試獲日產(chǎn)10.12萬立方米氣流，總結(jié)形成“斷縫體”新認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)新區(qū)勘探突破。

接著，科研人員打破原來只盯構(gòu)造高部位及有利相帶部署的思維桎梏，重新梳理整個(gè)四川盆地致密砂巖潛在有利目標(biāo)，再逐一識(shí)別評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐迭代升級(jí)。

2018~2022年，勘探分公司積極探索不同構(gòu)造部位“斷縫體”富集帶，三輪次部署預(yù)探通江須家河組有利帶，皆獲工業(yè)氣流，勘探成果不斷擴(kuò)大。特別是馬6井在須二段獲突破，日產(chǎn)氣36.67萬立方米。

精細(xì)雕刻氣藏形態(tài)

按照資源規(guī)模大、規(guī)模斷縫體發(fā)育、通源斷裂發(fā)育、局部構(gòu)造相對(duì)高部位、砂巖儲(chǔ)層發(fā)育較好，以及避開生態(tài)紅線、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)等原則，勘探分公司在“斷縫體”氣藏富集高產(chǎn)模式指導(dǎo)下，沿著不同高產(chǎn)富集帶部署的馬字系列井測(cè)試均獲工業(yè)氣流。

負(fù)責(zé)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)工作的勘探分公司勘探研究院副主任師、儲(chǔ)量申報(bào)地質(zhì)組組長周霞說：“我們先用物探技術(shù)給地層做CT，再選用合適參數(shù)，雕刻出地下幾千米氣藏的形態(tài)?！?/p>

科研人員圍繞含氣面積圈定原則、有效儲(chǔ)層下限標(biāo)準(zhǔn)、須家河組的地層精細(xì)劃分差異、產(chǎn)能劈分、取芯及分析化驗(yàn)情況、裂縫對(duì)儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)等，開展技術(shù)交流。

針對(duì)須二、須四段等重點(diǎn)層系，他們從30口井的鉆井資料入手，進(jìn)行系統(tǒng)梳理和復(fù)盤，又以氣藏系統(tǒng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)為依托，從錄井巖性組合、巖芯界面、沉積構(gòu)造及沉積旋回、測(cè)井曲線形態(tài)、成像測(cè)井界面和地震反射特征等方面，反復(fù)對(duì)比分析，精細(xì)砂組劃分，最終實(shí)現(xiàn)了通南巴須二、須四段砂組分層方案的統(tǒng)一，為快速推進(jìn)后期井位部署奠定了基礎(chǔ)。

新技術(shù)釋放更多產(chǎn)能

將一滴水滴在從商店里買來的磨刀石上，5秒之內(nèi)水就滲透進(jìn)去了，但將水滴在通南巴氣田的巖芯上，根本滲不進(jìn)去。這說明這里的巖石比磨刀石還要致密。

為了讓潛伏在地下數(shù)千米深處致密巖石里的天然氣掙脫束縛，沿著像迷宮一樣、比蛛絲還細(xì)的孔隙喉道奔向井底，再沿著井筒噴涌出地面，勘探分公司按照勘探開發(fā)一體化評(píng)價(jià)思路，創(chuàng)新完井儲(chǔ)層改造思路與工程工藝，歷經(jīng)小規(guī)模解堵改造、加砂壓裂、體積壓裂3段技術(shù)改造歷程，創(chuàng)新形成“水平井+大規(guī)?？p網(wǎng)壓裂”施工思路，實(shí)行“一段一策”技術(shù)管理，成效顯著，水平井提產(chǎn)效果好，單井測(cè)試日產(chǎn)量從早期僅3萬立方米不斷增長，先后突破10萬、20萬、30萬立方米大關(guān)。

通過新技術(shù)、新方法的應(yīng)用，已逐步形成了馬路背-通江-巴中氣藏新老區(qū)一體化、縱向多層勘探一體化的蓬勃場(chǎng)面。

中原油田 “啃”下硬骨頭 晉升大氣田

□楊 敏

通南巴氣田是中原油田產(chǎn)能建設(shè)重要接替陣地，位于四川省東北部的通江縣、南江縣、巴中市境內(nèi)，氣田面積超1000平方千米，構(gòu)造位置處于川北復(fù)雜構(gòu)造帶，氣藏埋深在3500~5500米，屬于典型的深層超深層致密砂巖氣藏。

須家河組致密氣藏就像被重重鎖在地下深處的寶藏，開采難度大。這對(duì)中原油田致密氣藏研究團(tuán)隊(duì)的科研人員來說，既是不爭的事實(shí)，也是不斷前進(jìn)的動(dòng)力。

扎根現(xiàn)場(chǎng)、分析數(shù)據(jù)、查閱資料、反復(fù)研討……6年來，科研人員一直在與時(shí)間賽跑，與須家河組致密氣角逐。

近日，喜訊傳來，川東北通南巴氣田須家河組的致密氣勘探取得重要發(fā)現(xiàn)，新增天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量551.59億立方米 ，累計(jì)提交儲(chǔ)量達(dá)1066億立方米，標(biāo)志著該氣田正式邁入千億立方米大氣田行列。

“該成果也是我國石油工業(yè)在深層超深層致密砂巖氣藏勘探開發(fā)領(lǐng)域的一次重大勝利，為保障國家能源安全注入新動(dòng)能，也為中原油田的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐?！敝性吞锟碧介_發(fā)研究院副院長周凱說。

中原油田勘探開發(fā)研究院沉積儲(chǔ)層專業(yè)專家尹青介紹：“該區(qū)塊地質(zhì)條件復(fù)雜，致密砂巖氣藏多期河道、多期次裂縫發(fā)育，平面非均質(zhì)性強(qiáng)，勘探難度大，具有‘儲(chǔ)層薄如紙’‘巖性硬如鐵’的特性，一直被視為油氣勘探領(lǐng)域的硬骨頭?！?/p>

科研人員以智慧作錘，敲開致密砂巖之門，實(shí)現(xiàn)勘探跨越。中原油田科研團(tuán)隊(duì)持續(xù)開展致密砂巖攻關(guān)研究，不斷探索創(chuàng)新。他們深入研究多類型儲(chǔ)層發(fā)育主控因素、油氣成藏動(dòng)態(tài)過程、富集規(guī)律，創(chuàng)新構(gòu)建了復(fù)雜構(gòu)造區(qū)致密砂巖成藏富集理論體系，形成了以斷褶-砂體-裂縫一體化表征為核心的多類型“甜點(diǎn)”描述評(píng)價(jià)技術(shù)，通過多因素耦合“甜點(diǎn)”識(shí)別技術(shù)刻畫高含氣富集帶，突破傳統(tǒng)勘探思維，實(shí)現(xiàn)須家河組薄儲(chǔ)層三維空間展布的描述，完成了須家河組致密砂巖氣藏的新突破，為此次重大發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

他們以科技為刃，精準(zhǔn)突破地質(zhì)難題。針對(duì)復(fù)雜構(gòu)造區(qū)致密砂巖前期測(cè)試產(chǎn)量低、儲(chǔ)量動(dòng)用難度大的問題，中原油田科研團(tuán)隊(duì)大膽采用非常規(guī)思路，加快工程工藝迭代升級(jí)。他們?nèi)リP(guān)大規(guī)模體積壓裂技術(shù)，不斷優(yōu)化工程參數(shù)和施工程序，持續(xù)探索大斜度井和水平井鉆探。經(jīng)過不懈努力，多口井測(cè)試見高產(chǎn)氣流，大幅提高了氣田的開發(fā)效益和產(chǎn)能。

截至目前，中原油田已在通南巴氣田須家河組部署實(shí)施10口試采井，累計(jì)采氣近9億立方米。

下一步，為進(jìn)一步評(píng)價(jià)氣田須二、須四段氣藏產(chǎn)能及儲(chǔ)量規(guī)模，加快產(chǎn)能建設(shè)，中原油田將按照“整體部署、分步實(shí)施、少井高產(chǎn)、效益開發(fā)”的原則，繼續(xù)加強(qiáng)勘探開發(fā)一體化評(píng)價(jià)與部署，持續(xù)擴(kuò)大通南巴氣田規(guī)模，打造規(guī)模增儲(chǔ)新陣地。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)將深化致密砂巖領(lǐng)域地質(zhì)評(píng)價(jià)和工程工藝攻關(guān)，推動(dòng)四川盆地天然氣產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為保障國家能源安全貢獻(xiàn)力量。

四川盆地致密砂巖氣藏潛力與技術(shù)方向

□中國石化石油勘探開發(fā)研究院專家

鄭 磊

我國天然氣資源分布廣泛，尤其以四川、鄂爾多斯和塔里木盆地為天然氣資源的核心產(chǎn)區(qū)。其中，致密砂巖氣藏在鄂爾多斯、四川和準(zhǔn)噶爾等盆地儲(chǔ)量豐富，未來有望成為天然氣產(chǎn)量的重要組成部分。

與國內(nèi)同類型含氣盆地相比，四川盆地致密砂巖含氣層系多、成藏條件好、氣藏分布廣，從古生界到中新生界海陸相碎屑巖地層均富集天然氣資源，目前已實(shí)現(xiàn)多個(gè)致密砂巖含氣區(qū)規(guī)模建產(chǎn)，成為四川盆地天然氣儲(chǔ)產(chǎn)量的重要組成部分。隨著地質(zhì)認(rèn)識(shí)深化和工程技術(shù)進(jìn)步，四川盆地致密砂巖氣藏的資源潛力將得到進(jìn)一步釋放。

上三疊統(tǒng)須家河組是四川盆地致密砂巖諸多產(chǎn)層中氣藏資源最富集的層系之一，具有得天獨(dú)厚的地質(zhì)條件，古地理和古氣候提供了適宜的沉積環(huán)境，周緣山區(qū)河流帶入豐富的巖石顆粒和有機(jī)植物碎屑，在湖泊和河流交替作用下形成泥巖和砂巖交互地層沉積，造就優(yōu)質(zhì)的生儲(chǔ)蓋組合，奠定了天然氣成藏物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，經(jīng)過漫長地質(zhì)演化，原先疏松的砂巖變得異常致密，儲(chǔ)存其中的天然氣也極限壓縮，被“封印”在微小殘余孔隙中無法流動(dòng)，形成了深層超深層、超低孔滲致密氣藏。針對(duì)致密砂巖氣藏勘探開發(fā)難點(diǎn)，石勘院持續(xù)開展地質(zhì)、地球物理關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在天然氣富集規(guī)律、構(gòu)造裂縫形成機(jī)理、儲(chǔ)層差異成巖機(jī)制、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和裂縫分布預(yù)測(cè)、有利勘探目標(biāo)評(píng)價(jià)方面取得進(jìn)展，助力川西新場(chǎng)-合興場(chǎng)、梓潼凹陷、川東北通南巴、川南資陽等地區(qū)取得一系列勘探開發(fā)成果。

四川盆地致密砂巖氣藏勘探前景廣闊，未來需要聚焦巖性圈閉和基質(zhì)儲(chǔ)層富集高產(chǎn)規(guī)律研究及針對(duì)性工程技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步挖掘致密砂巖天然氣資源潛力：一是加強(qiáng)致密砂巖儲(chǔ)層高孔滲帶形成機(jī)理研究，深化致密砂巖成藏富集規(guī)律認(rèn)識(shí)；二是加強(qiáng)巖性圈閉和基質(zhì)儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)，攻關(guān)微裂縫和薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)；三是優(yōu)化大斜度井和水平井鉆探，攻關(guān)大規(guī)模體積壓裂技術(shù)。

科技創(chuàng)新推動(dòng)“氣大慶”建設(shè)

□勘探分公司勘探研究院常務(wù)副院長

李畢松

通南巴氣田屬于川北地區(qū)，主要目的層為陸相須家河組致密砂巖，埋深3500~5500米，砂體多層疊置、廣覆分布含氣、局部富集高產(chǎn)，屬于典型的深層超深層致密砂巖氣藏。

川北地區(qū)受龍門山、米倉山、大巴山三大造山帶影響，在多物源體系控制下，勘探開發(fā)如“蜀道之難”：巖相類型復(fù)雜，儲(chǔ)層特征差異大，查明優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育及分布規(guī)律難；后期受多期次、多方向構(gòu)造作用疊加控制，研究斷裂及裂縫的成藏富集控制難；處于地表、地下、儲(chǔ)層的“三復(fù)雜”區(qū)，優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層和有效裂縫精準(zhǔn)預(yù)測(cè)難。

2007年，馬路背馬1井須四段實(shí)現(xiàn)川東北陸相勘探突破，但后期部署探井產(chǎn)能差異大。科研人員通過加強(qiáng)區(qū)域構(gòu)造分析及典型井解剖，提出須家河組斷縫體目標(biāo)新認(rèn)識(shí)與勘探思路，在比通南巴背斜深近2000米的通江向斜部位部署馬3井。2017年，馬3井須四段試獲工業(yè)氣流，證實(shí)了該區(qū)發(fā)育斷縫體氣藏，取得勘探重大突破，后期持續(xù)加強(qiáng)地質(zhì)工程一體化攻關(guān)和甩開評(píng)價(jià)，部署陸相專探井皆獲工業(yè)氣流，標(biāo)志著通南巴氣田的誕生。

多年來，研究團(tuán)隊(duì)積極開展川東北地區(qū)須家河組深層致密砂巖氣藏富集規(guī)律和“甜點(diǎn)”地球物理預(yù)測(cè)技術(shù)攻關(guān)，碩果累累：創(chuàng)新建立了深層致密砂巖“斷縫體”新類型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)滲體發(fā)育模式與評(píng)價(jià)體系，構(gòu)建構(gòu)造強(qiáng)變形區(qū)“雙源供烴、斷砂輸導(dǎo)、巖性控藏、斷縫控富”天然氣富集高產(chǎn)模式，明確深層致密砂巖氣富集高產(chǎn)規(guī)律；創(chuàng)新形成面向深層致密砂巖精準(zhǔn)成像的復(fù)雜山地“高密度”地震采集與“寬頻寬方位”地震處理關(guān)鍵技術(shù)；創(chuàng)新形成了致密砂巖“斷縫體”三元一體空間表征目標(biāo)描述預(yù)測(cè)技術(shù)；采用非常規(guī)思路，加快工程工藝迭代升級(jí)，單井測(cè)試日產(chǎn)量從早期3萬立方米逐步增長到最高超30萬立方米，有效推動(dòng)致密砂巖氣規(guī)模儲(chǔ)量升級(jí)、商業(yè)動(dòng)用，支撐了川北地區(qū)陸相天然氣大規(guī)模增儲(chǔ)上產(chǎn)。

目前，通過勘探開發(fā)一體化評(píng)價(jià)部署，通南巴氣田已建成產(chǎn)能5.38億立方米/年，多口井試采效果良好，有力推動(dòng)了四川盆地“氣大慶”建設(shè)，為保障國家能源安全與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。