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窄河道砂体结构对致密气藏天然气充注的影响机制研究 —以川中金秋气田侏罗系沙溪庙组沙二1亚段为例

川中金秋气田,沙溪庙组,致密砂岩气藏,河道成因类型,砂组构型,天然气充注

  全球致密砂岩气具有巨大的资源潜力和可观的规模储量，我国大型致密气田主要分布于鄂尔多斯盆地、四川盆地和塔里木盆地，其中四川盆地侏罗系沙溪庙组和三叠系须家河组致密气勘探开发潜力巨大，但致密气特征的综合评价方法及勘探开发技术亟需攻关。目前金秋气田沙溪庙组沙二¹亚段储集体内部结构特征研究薄弱，不同河道段砂体内部结构的非均质性特征认识不清，不同砂体结构条件下的天然气充注机制有待深入研究。本次研究主要是以川中金秋气田侏罗系沙溪庙组沙二¹亚段窄河道砂体为对象，开展窄河道砂体结构对致密气藏天然气充注的影响机制研究。基于岩芯、测井、地震、实验测试分析数据等，明确了研究区发育的沉积微相及其组合，划分了7种河道沉积充填式，包括边滩+边滩充填、边滩+河床滞留沉积充填、边滩+废弃河道充填、边滩+决口扇+天然堤充填、水下分流河道+水下分流河道充填、水下分流河道+河口坝充填、水下分流河道+水下天然堤充填。在河道内部充填样式划分的基础上，综合河道的平面几何形态、规模，将河道成因类型划分为5类，包括多期叠加型河道、深切型河道、废弃型河道、进积叠加型、无叠加单期次型河道（图1）。其中多期叠加型、深切型河道的平面几何形态为中弯宽型，废弃型河道为中-低弯宽型，进积叠加型和无叠加单期次型河道的平面几何形态为中-低弯中-宽型和低弯窄型。多期叠加型、深切型、进积叠加型河道宽深比39-49，河床侧积、加积为主，为底载荷型富砂沉积，砂体侧向连通；废弃型和无叠加单期次河道宽深比33-37，河床加积为主，为混合载荷型相对贫砂沉积，砂体连通性较差（图2）。根据河道成因类型、砂体连通率、砂泥比、宽深比等特征将河道段分为通畅、局部通畅、不通畅型三种类型。其中，多期叠加型和深切型河道段砂体通畅，砂泥比和宽深比大，其中砂体连通率平均83.5%，砂泥比0.94-1.23，宽深比40-56。以河道成因认识为基础，剖析河道内部充填样式，划分砂泥组合，确定粒度变化，对照生产差异，将砂组构型划分为均匀粒序纯砂构型（A）、正反粒序砂夹泥构型（B）和正粒序泥夹砂构型（C）（图3）。结合生产特征差异，根据通畅程度和构型划分河道类型，I类河道为通畅+A、B构型的河道，II类河道为局部通畅+B构型，III类河道为局部通畅+C构型和不通畅+B构型。考虑岩性、储层规模、物性与产能关系，建立储层分类划分依据。其中I类储层岩性为中砂，砂体厚度为20-40m，河道砂宽度大于800m，孔喉中值半径大于0.63μm，孔隙度大于12%，渗透率大于0.50×10^-3μm²；I类河道（通畅+A、B构型）砂体的非均质性较弱，主要发育I、II类储层，I类河道平均日产量可达28.5万方/天，主要产气段分布在A、B类构型和I、II类储层中；发育A、B类构型和I、II类储层的砂体日产气量均普遍大于30万方/天。连通性较好的砂体天然气充注阻力小，压力损失少，富集程度高（图4）；连通性好的河道砂体含气性普遍较好，日产气量16.52-83.43万方，压力系数0.71-0.98；连通性差的河道砂体含气性差，日产气量0.51-11.62万方，压力系数0.46-0.77。有利砂组构型具有“砂厚、储集空间大”的特征，形成优势充注通道（图5）；发育均匀粒序纯砂构型、正反粒序砂夹泥构型的河道段含气性好，日产气量29.16-47.6万方，压力系数0.72-1.08；发育正粒序泥夹砂构型河道段含气性差，日产气量0.51-5.16万方，压力系数0.47-1.05。本次研究通过河道砂体连通性、砂组结构、单砂体储层逐级刻画，深入剖析致密砂岩内部结构，同时揭示窄河道砂体结构对致密气藏天然气充注的影响机制，其结果不仅有效解决在加快致密气增储上产的瓶颈问题，为致密气高效开发提供有利支撑，同时助力川渝“气大庆”建设，保障致密气勘探开发战略目标实现。