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今年6月,中国石化西南石油局部署在四川省资阳市、乐山市针对寒武系筇竹寺组的资阳2、金页3HF井,相继试获高产商业气流,寒武系筇竹寺组在多地区、多口井接连获高产,成为油气圈的热门话题。
一朝爆发的全面战略突破来得并不容易。四川盆地同期开展研究和勘探的两套海相优质页岩,位于上部的五峰组-龙马溪组页岩“品学兼优”,率先取得商业突破,产能建设和开发评价如火如荼;“后进生”寒武系筇竹寺组页岩埋藏深约4500-6000米,热演化程度高,只在井研、威远、宜昌等地获得零星低产气流,一度被贴上“禁区”的标签。
作为四川盆地最古老的页岩,多年来在井研-犍为的探索证实黑色页岩段是一套高效、优质的烃源岩,但厚度薄且不稳定。除了黑色页岩,是否还有其他目的层?在哪里?怎么高效动用?这些问题困扰着油气科研工作者,也鞭策他们一路潜心研究。
页岩层中华丽壮美的生命史诗
事实表明,筇竹寺组和龙马溪组是差异巨大的两种页岩类型,采用同一套勘探模式行不通。
要回答“灵魂三问”,得回到原点——寒武纪地球各圈层运动、生物演化和烃源岩热演化史,这是油气藏形成的最基本物质条件和前提。
在显生宙的众多纪元中,当头的寒武纪是一段波涛暗涌的神秘时代,代表了新纪元的开始,也代表了一场革命的开端。寒武纪并非处于寒冷时期,相反平均地表温度远超现今。寒武纪确实“尚武”,发生过强烈的构造运动。超大陆裂解,地壳被频繁隆起-拉张,形成系列洋盆和拉张槽,海水周而复始地侵入又退却。绵阳-长宁拉张槽快速形成,就是在这样弱拉张力构造动力背景下,提供了相对稳定的高可容空间,石英等脆性矿物和底栖藻、浮游藻等低等海洋生物随海水在槽内和槽缘富集、在底部沉积,页岩地层连片叠置。
在海底,不同强度的热液活动为低等海洋生物发育贡献了丰沛的营养元素,生物界产生了比之前几十亿年都大的生物突变——寒武纪生命大爆发——门类众多的海生无脊椎动物爆发性出现,它们中的一部分经过数亿年的沧海桑田、千锤百炼,转化为有机质封存在厚重的页岩地层中,比龙马溪组更原始、更简单的成烃生物为筇竹寺组带来了更为优越的生烃条件,为页岩气的大量生成提供了坚实的物质基础。
拉张槽里蕴含的多类型能量宝箱
回答“有没有”“在哪里”,需要搞清楚烃源岩成熟演化史和油气输导模式。
随着地球年龄变化,地层温度、组成与相态随之变化,这个过程叫热演化。恢复有机质的热演化史可以确定油气形成、运移和成藏期,烃源岩成熟度和生烃史研究则是探寻页岩成藏的路径和最终定位。
目前国际上广泛接受和应用的烃源岩成熟度评价参数是镜质组反射率(Ro)。筇竹寺组页岩Ro高达3.5%,处于过成熟阶段,传统认识认为油气已经顺着断裂系统排走了或裂解变质了,勘探开发价值不大。
近年来,西南石油局依托中国石化重大科技项目,持续强化基础研究,发现筇竹寺组顶部和底部地层岩心致密、厚度大、封闭性好,就像个密封箱子将大部分页岩气“捂”在这套地层中。
槽内成为生烃中心,页岩气原地自生自储,又因纵向超压驱动,部分页岩气沿页岩层向槽缘运移。通过页岩气甲、乙烷碳同位素以及原地干酪根碳同位素分析表明,槽缘的页岩气,除了原地供给,还有部分是从异地顺着输送通道补给来的。输导通道里的部分页岩气因为“前有堵截”,突破动力不足,便安营扎寨于此。因此,输导通道本身也是储集层,这便是孔隙较大、渗透率较高、微裂缝发育的粉砂质页岩层——首口勘探突破井金石103HF井的获产层位。
科技打造开发宝藏的金钥匙
目标找到了,地质-工程一体化需要回答“怎么高效动用”的问题,一方面要打成井打好井,提高优质储层钻遇率;另一方面要压好井,最大程度释放产能。
筇竹寺组地层埋藏深、压力高、温度高,“开路先锋”钻井液包裹着钻头长穿数千米,遇到岩性繁复多样、高低压力系统交互叠加的多套地层,部分过路层天然裂缝发育、显示活跃,极易发生溢漏、卡钻等复杂情况。
西南石油局强化地质-工程一体化,优化三开制井身结构和轨道设计,配套差异化钻具组合、高性能钻井液体系,集成应用耐高温、精细控压、高效封堵等技术,在井研和资阳区块钻速有大幅提高,钻井复杂故障率比2022年降低66.5%,优质储层钻遇率达97.8%,实现安全优快成井,为探取地下宝藏架好了“罗马大道”。
目前,西南石油局在寒武系筇竹寺组部署实施的7口井均钻遇良好油气显示,有望获得高产商业气流,将为寒武系筇竹寺组页岩气储量升级和效益开发提供强有力支撑。