川东北宣汉地区海相“新型杂卤石钾盐矿”的发现、突破与前景

全球探明钾盐资源主体为古代海相可溶性固体钾盐矿床(氯化钾、光卤石),仅少量来自现代盐湖卤水钾矿。与国外不同的是,目前我国探明钾盐资源主体为现代陆相盐湖钾矿,古代海相可溶性固体钾盐找矿40余年,未获突破。四川盆地是我国主要大型海相成钾盆地之一,前人在中—下三叠统发现大量与硬石膏和白云石共伴生或互层的杂卤石,但绝大部分埋深超过2000 m,目前尚难以开发利用。2017年以来,笔者通过对四川盆地东北部宣汉盐盆普光地区卤水探井(恒成2、3井)岩芯复查,发现杂卤石主要与石盐共伴生,大量破碎的杂卤石碎屑颗粒分布于石盐基质中,KCl含量达边界工业品位以上,不同于钾石盐和光卤石,亦不同于前人发现的与硬石膏和白云石共伴生或互层的杂卤石(石膏型杂卤石),将之命名为“新型杂卤石钾盐矿”。小试和中试结果表明,该“新型杂卤石钾盐矿”可以采用对接井注水溶采,是能够得到规模化开发利用的“活矿”,是一种全新的硫酸盐+氯化物复合型海相可溶性固体钾盐矿床新类型。通过成钾条件、成矿规律综合研究,笔者提出了新型杂卤石钾盐矿“双控复合成矿”理论新认识、建立了“三高、两低、一大”综合测井识别新模型,创新理论技术指导设计部署“钾锂兼探”基准井——川宣地1井,探获厚29.46 m、氯化钾(KCl)平均含量12.03%(最高20.5%)的“新型杂卤石钾盐矿”厚层高品位工业矿层。与此同时,采用岩芯样品实测数据和测井解释数据拟合的方法,建立矿石K含量和密度参数的测井定量预测模型,结合“气钾兼探”,利用33口钻井数据,依据古代固体盐类勘查规范(2020),运用“几何法”,初步估算“新型杂卤石钾盐矿”氯化钾(KCl)资源规模:推断资源量2.45亿t(超大型)、潜在资源4.65亿t,合计7.1亿t,奠定了川东北达州市宣汉地区形成中国首个亿吨级海相钾盐基地的资源基础,取得了我国海相可溶性固体钾盐找矿的重大突破。

川东北元坝西部须家河组致密砂岩裂缝发育特征及控制因素

川东北元坝西部上三叠统须家河组受晚期构造活动影响小,裂缝发育程度较中东部低,前人对其重视不够,裂缝发育控制因素不清楚。通过岩心观察、薄片鉴定、测井解释、裂缝充填物包裹体分析等多种技术手段,对元坝西部须家河组致密砂岩裂缝发育特征及控制因素开展了系统研究,明确了裂缝类型和特征参数,建立了裂缝发育模式。结果表明:①元坝西部须家河组以低角度剪切缝和成岩收缩缝为主;须三段裂缝多为方解石充填,须二段裂缝以泥质充填为主。②元坝西部须家河组裂缝可划分为3期,分别对应晚侏罗世、早白垩世晚期和晚喜山期,前2期裂缝全充填-半充填,第三期未充填。③研究区裂缝发育程度受地层变形强度、至断裂距离、单层砂岩厚度和砂岩类型的控制。九龙山背斜枢纽部位和东南翼地层曲率较大部位以褶皱相关裂缝为主,在东南翼断裂附近以断层相关裂缝为主,2类裂缝区为开发评价有利区。须三段砾岩区发育由砾缘缝和穿砾平缝组合而成的、开度小、未充填的网状缝,须二段石英砂岩发育沿层理破裂的低角度剪切缝及微裂缝,也是元坝西部须家河组气藏下一步开发评价需关注的有利区。

川东北五宝场地区侏罗系沙溪庙组沉积特征

根据基准面旋回变化原理,利用野外露头、钻井、测井和地震地层切片等资料,对川东北五宝场地区侏罗系沙溪庙组二段开展了层序结构分析和不同可容空间下河道构成特征及河型转换模式等方面的研究。研究结果表明:(1)川东北五宝场地区侏罗系沙溪庙组二段主要发育1个三级及3个四级基准面旋回,各四级层序在低可容空间下为厚层、叠置箱形砂体,随着基准面上升,可容空间增大,到层序顶部过渡为相对孤立的砂体沉积;(2)沙二段沉积时期,研究区气候干燥,砂岩粒度大、成熟度低,发育强水动力构造,地震剖面上为平行反射,河流相沉积特征明显,发育多个低可容空间下的间断正韵律相互叠置的辫状河沉积体系及高可容空间下具“二元”结构的曲流河沉积体系;(3)沙二段河流相地层自下而上具有“辫—曲”转换特征,低可容空间下,砂体大面积展布,地震地貌上表现为相互叠置的辫状河河道,当基准面迅速上升时,可容空间增大,地震地貌上表现为相对孤立的曲流河河道;(4)研究区可容空间和沉积物供给比值(A/S)主要受大巴山物源区强烈的构造活动及温暖潮湿向炎热干旱的气候变化影响。

川东北元坝西部须家河组二段优质储层展布特征研究

川东北元坝地区须家河组二段致密砂岩气资源潜力巨大,但储量探明率低、测试效果差异大,主要原因之一是致密砂岩储层非均质性强、优质储层分布规律不清。本文充分利用测录井、岩心及相关分析化验等资料,在分砂组刻画沉积微相展布的基础上,开展了须二段沉积演化过程、储层特征及其分布研究。结果表明:(1)元坝西部须二段经历了辫状河三角洲-滨浅湖-辫状河三角洲演化过程,沉积控制了砂体规模、粒度和矿物成分的空间变化;(2)须二段砂岩类型多样,整体致密,为低孔、低渗储层;储层物性与砂岩粒度,长石、石英和方解石胶结物含量等因素密切相关,这些因素主要受沉积和后期成岩作用控制;(3)须二段发育块状中粒长石岩屑砂岩和交错层理中粒石英砂岩两类有利岩石相,前者自西北向东南逐渐减薄、呈条带状展布,后者呈不连续土豆状,主体分布于西南部地区。

川东北五宝场地区须五段致密砂岩叠前储层预测

川东北五宝场地区须家河组须五段具有特低孔、特低渗致密砂岩储层特征,常规叠后纵波阻抗难以区分泥岩背景下的储层,储层预测和含气性检测难度大。本文基于Gassmann方程进行流体替换,对工区内缺失横波资料的井进行横波预测,并分别正演饱含不同流体性质的道集。研究发现储层饱含水为一类AVO响应特征,储层饱含气为二类AVO特征,AVO规律明显,进而采用实钻井的样本点建立岩石物理模板,选取纵横波速度比联合纵波阻抗圈定致密砂岩储层,利用更低的纵横波速度比能有效指示含气性。结果表明:砂体及储层展布规律能够得到很好的表征,叠前含气性预测对井吻合率达到90.9%。叠前预测在川东北五宝场地区须家河组须五段致密砂岩含气性识别中是有效的,有助于提高钻探成功率与开发效益。

川东北地区上二叠统吴家坪组烃源岩评价

围绕川东北吴家坪组烃源岩的形成环境和资源潜力等问题,基于钻井和露头剖面资料及地球化学资料,重点探讨了川东北地区吴家坪组烃源岩的品质、规模及生烃潜力。研究表明,川东北地区吴家坪组烃源岩的发育显示出强烈的非均质性,表现为多元的有机质类型和不稳定的时空展布。在吴家坪期,川东北巴中—达州一带沉积了富含Ⅰ-Ⅱ型有机质的黑色页岩和泥灰岩等,发育了一套海相优质烃源岩,生烃潜力高,倾油型,是川东北地区内一个重要的生烃中心,可为川东北长兴组—飞仙关组的油气藏提供丰富的物质基础。

川东北地区井漏特点及承压堵漏技术难点与对策

川东北地区地层裂缝和孔洞发育,且以纵向裂缝为主,漏失层位多,钻井过程中经常发生井漏,同时由于两个或多个压力系数相差较大的地层并存于同一裸眼井段,钻开高压气层前的承压堵漏及固井施工前的承压堵漏工作难度大,周期长。分析了目前国内外堵漏技术的机理,提出了有效解决川东北地区井漏的处理方法和堵漏措施,包括:严把设计关,合理设计井身结构、水泥浆密度和地层承压要求;加强技术交流,相互借鉴,提高川东北地区的防漏堵漏和承压堵漏整体水平;利用专业化公司,采用堵漏新技术、新工艺,提高堵漏成功率。以双庙101井和马2井为例,介绍了川东北地区井漏的特征及相应的防漏、堵漏、承压堵漏技术措施,并对该地区承压堵漏技术的发展提出了建议:开发或引进抗压强度高于12 MPa以上、抗温高于120℃的桥堵材料,对承压要求高的多段漏失地层采用纤维水泥或膨胀性高强度可固化凝胶分段堵漏,制定出适合不同井漏的堵漏施工方案和工艺技术等。

川东北元坝地区长兴组生物礁沉积特征研究

普光气田的发现启示着石油工作者把勘探目光转向了同样位于开江—梁平陆棚边缘的元坝地区。经过新一轮勘探,发现元坝地区长兴组生物礁具有很大勘探潜力。基于地震、钻井及岩芯资料的综合分析,对川东北元坝地区长兴组生物礁沉积特征进行了精细研究。研究表明,元坝地区长兴组生物礁主要发育于长二段,且不同沉积环境及不同部位控制了生物礁生长发育特征的差异,具体表现为:西部广海边缘生物礁比东部广海边缘及潮道边缘生物礁更发育,规模更大,且建隆特征十分明显;广海边缘因水动力强,营养物更加丰富,因此多发育以抗浪结构为主的骨架礁;而潮道边缘因水动力相对较弱,营养物相对贫乏,多发育障积礁;长兴晚期,元坝西部地势的隆升导致其沉积环境更加有利于生物礁的发育,从而表现为生物礁优势生长区自东向西迁移的特征。

川东北地区长兴组生物礁成礁类型及分布

目前在川东北地区发现了龙岗、普光、黄龙、五百梯等多个生物礁气藏,它们具有储层较厚、面积较大、储量丰度高等特点,展示出了广阔的滚动勘探开发前景。本文根据野外露头与钻井资料,结合前人研究成果,通过对生物礁的造礁生物古生态特征研究,按照生物礁所处的古地理位置、礁体的形态和礁岩的特征,归纳总结出川东北地区长兴组生物礁主要分为台地边缘礁和台内点礁,其特征差异明显。台地边缘礁主要表现为规模较大,礁组合相带完整,礁体旋回较少,水体能量强,其分布受古地理位置、古地貌环境控制,主要沿海槽两侧呈串珠状分布;台内点礁主要表现为规模较小,水体能量较弱,造礁生物个体较小,无礁前礁后沉积,礁体旋回较多,发育有凝块石,主要发育在长兴组中下部,分布规律性不强,主要受古地貌影响,沿台内局部高地随机分布。

川东北地区天然气化探方法试验研究

油气化探以检测烃类气体为主的方法具有快速、有效和低成本的优势,在天然气勘探中能发挥积极作用。为了筛选适合川东北地区地表及地质条件的有效天然气化探方法,以川东北普光气田和元坝区块为试验区,通过样品采集方法试验、化探指标有效性和异常重现性研究,认为采集地表较常见的由侏罗系红色泥岩风化形成的残积物,进行顶空气、酸解烃、热释烃等烃类测试,采用烃类浓度高值及烃类累乘确定异常边界、烃类干度(C1/C2+)确定异常主体,能快速识别天然气有利区,并在元坝地区取得较好预测效果。

川东北地区气体钻进后的钻井液技术及应用

川东北地区大部分采用气体钻进的井段为上部地层,主要岩性为泥页岩,气体钻进后替入水基钻井液,经常发生复杂情况。分析了气体钻进后顶替钻井液初期容易发生井塌、井漏等复杂情况的原因,介绍了解决川东北地区气体钻进后井壁失稳的钻井液技术对策、技术方案及防止井壁失稳的钻井液工艺技术。在七北101井、东升1井现场应用证明,该工艺技术可行,解决了气体钻进后井壁失稳、严重井漏的技术问题。

聚硅醇钻井液在川东北复杂深井中的应用

川东北地区地质构造复杂,地层倾角大,有易坍塌的碳质泥岩层、多套煤层、石膏层和盐膏层等,为解决石膏、盐膏污染,H2S和高压天然气侵及井漏等难题,在川东北复杂深井钻井中使用了聚硅醇钻井液体系,应用效果表明,该钻井液体系防塌封堵性强,具有很强的抗盐钙、H2S污染的能力,而且使用处理剂种类少,易于维护,性能稳定,值得在川东北深井中推广使用。

川东北地区地层孔隙压力预测新方法及应用

川东北地区碳酸盐岩地层埋藏深、速度差异小,完全套用基于"欠压实"理论的孔隙压力计算结果误差较大。因此,在总结碳酸盐岩地层压力成因的基础上,根据碳酸盐岩测井响应特征,修正了声波速度随有效应力的变化公式,根据横波速度更易受到孔隙压力影响的原理,拟合了纵横波速度比(Vp/Vs)与有效应力的关系公式,分别建立了川东北地区陆相地层和海相地层的孔隙压力预测计算模型,计算精度能满足现场工程需要。

含烃盐水包裹体PVT模拟新方法及其在气藏古压力恢复中的应用

流体包裹体PVT数值模拟法是恢复地层古压力的重要手段,但在高成熟天然气藏储层中,因缺乏气液两相石油包裹体,传统的PVT模拟方法无法应用,探索新方法刻不容缓。含烃盐水包裹体在天然气藏储层中普遍存在,具有能溶解微量轻烃、并且捕获温度与均一温度非常接近的特性。利用PVTsim数值模拟软件,结合包裹体气液比、均一温度等参数,提出了一种新的含烃盐水包裹体PVT模拟方法,并应用于恢复川东北元坝气藏的古压力。实验结果显示:元坝地区须家河组储层在160 Ma左右时发育弱超压,压力系数达到1.11;随后古压力迅速增大,至148 Ma左右时,压力系数达到1.86;在100 Ma时,古压力达到最大,但地层埋深也最大,压力系数有所降低,达到1.60。基于须家河组烃源岩生烃演化、储层古压力演化以及生储盖组合特征综合分析表明,烃源岩生烃产生的大量超压流体充注储层,引起的压力传递是储层发育超压的重要原因。

川东北阆中地区二叠系茅口组白云岩化成因

川东北阆中地区茅二段有效储集岩类主要为白云岩,对其成因研究较少,还未有统一认识。结合区域地质背景,通过岩石薄片、阴极发光、碳氧同位素、锶同位素、包裹体等定量分析,研究了阆中地区茅二段白云岩岩石学特征及地球化学特征,探讨了其成因及意义。研究认为:研究区白云岩以细—中晶白云岩为主,晶面较平直,以自形—半自形晶为主,成岩环境温度不高;研究区细—中晶白云岩阴极发光以暗色光为主,具δ^13C低正值、δ^18O高负值、^87Sr/^86Sr略高于同时期海水的特征,表明其形成于浅埋藏环境,受高温流体作用影响不明显;白云岩化流体来自于浅埋藏期海水,以粒屑滩颗粒灰岩为载体,形成层状、似层状白云岩。浅埋藏期白云岩化作用形成大规模储集空间,是碳酸盐岩储集层最重要的成岩方式之一。

川东北普光地区须家河组裂缝特征描述

川东北普光地区陆相地层主要目的层须家河组岩性致密,储层物性差,表现为低孔、低渗特征。利用岩心、薄片、EMI成像测井3个方面的资料对普陆1井须家河组裂缝开展精细描述与分析研究,探讨了裂缝的类型、特征和分布规律,分析了裂缝对储层储集性能和气层生产能力的影响。结果表明,须家河组发育有高角度构造缝和低角度非构造缝,裂缝充填程度高,主要被方解石和碳质充填,裂缝发育程度高但纵向分布不均,主要分布于须二段、须四段和须六段。分析认为,裂缝不仅成为流体的储集空间,还是重要的流体渗流通道,对于改善储层的储集性能起着重要作用。

川东北宣汉—达县地区三叠—志留系海相优质烃源层评价

普光5井、毛坝3井是川东北宣汉—达县地区重要的探井,为研究该区的油气成藏条件提供了宝贵的基础资料。对普光5井、毛坝3井等钻遇的海相地层的有机碳含量、氯仿沥青"A"、生烃潜量等进行分析,建立了该区的有机地化综合剖面。结合区域地质资料综合分析认为:宣汉—达县地区在三叠—志留系海相地层中发育了上二叠统龙潭组黑色泥岩及碳质泥岩、中下志留统黑色泥岩2套海相优质烃源岩。飞仙关组鲕粒滩和长兴组生物礁储层中固体沥青含量高、分布范围广、且为热演化成因,表明该储层中曾经存在着古油藏,是优质的再生烃(气)源。此外茅口组泥灰岩、栖霞组深灰色灰岩等有机碳含量也较高,综合评价为中等烃源岩。宣汉—达县地区多套优质烃源岩及再生烃源的存在,为该区的油气勘探提供了雄厚的物质基础。

基于地层与岩性特征分析的钻头选型轮廓化概念设计

川东北地区地层岩石坚硬、钻井速度极低,有针对性地进行钻头类型优选研究是提高该地区钻井速度的一项重要工作。应用地学研究与钻头选型研究相结合的方法,对该地区各地质层段的地层产状与岩性特征进行了分析,获取了钻头选型对提高钻井速度影响的认知,提出了基于地层产状与岩性特征的各地质层段钻头选型及其钻井方式的轮廓化概念设计。该项研究已得到了生产与科研单位相关人员的认可,成果已推广应用。作为范例,其研究理念及其方法将推动地学研究与钻井工艺研究相结合工作的进一步开展。

川东北元坝地区须家河组三段钙屑砂岩孔隙类型及地质意义

钙屑砂岩在成因上属于陆源碎屑岩中的一类砂岩,其成分的特殊性决定了埋藏过程中成岩作用、储集空间以及油气产能上的特殊性。结合岩心、普通岩石薄片、铸体薄片、阴极发光、扫描电镜、X衍射数据、压汞数据和物性数据等资料,对川东北元坝西须家河组三段钙屑砂岩的孔隙类型、孔隙定量演化和孔隙有效性等方面进行了系统性分析。结果表明,钙屑砂岩原生孔隙很少,次生孔隙类型主要包括3类:晶间微孔隙、溶蚀型孔隙与裂缝型孔隙。各类孔隙的成因存在差异,晶间微孔主要与钙屑、钙质胶结物的重结晶作用有关,还有一些钙屑晶间微孔来源于母岩的白云岩化。裂缝的成因有两个,贴粒缝是由于钙屑与胶结物重结晶不同步,构造裂缝是由于须三段沉积时期强烈构造运动形成的;研究区钙屑砂岩溶孔发育有限,不能整体改善储层质量,仅形成局部“甜点”;晶间微孔普遍发育,是钙屑砂岩孔隙的主要贡献者,且大部分微孔都是有效孔隙,加上微裂缝的沟通,是天然气的主要储集空间。高钙屑高钙质胶结物含量的地区(如高能的分流河道),由于强烈重结晶提供大量晶间微孔,加上裂缝的沟通,成为须三段的优质储层区,可作为勘探开发的重点。

川东北地区碳酸盐岩储层测井综合评价

川东北地区碳酸盐岩储层具有非均质性强、基质孔隙度低、岩性复杂等特点,利用常规测井资料划分储层类型、评价储层具有很大的局限性。通过常规测井、成像测井以及丰富的岩心分析资料识别岩性,并利用FMI测井在评价裂缝孔洞方面具有的独特优势,分析确定了川东北地区碳酸盐岩储层裂缝孔洞类型及裂缝产状,研究了酸化对储层有效性的影响,综合评价了川东北地区碳酸盐岩储层,并确定了各类储层的评价标准。