摘要：针对四川盆地元坝超深层大气田勘探开发难点，研究超深层生物礁优质储集层发育与成藏富集机理，创立超深层地震勘探、钻完井及测试等技术。通过对晚二叠世等斜缓坡一镶边台地动态沉积演化过程及区域沉积格架的恢复，建立四川盆地元坝地区二叠系长兴组“早滩晚礁、多期叠置、成排成带”的沉积模式，揭示“早期暴露溶蚀、浅埋白云石化形成基质孔隙、液态烃深埋裂解超压造缝”的储集层发育机理，提出“孔缝耦合”控制超深层优质储集层发育的认识。通过油源对比，提出深水陆棚相吴家坪组一大隆组是四川盆地北部地区二叠系主力烃源岩，建立超深层弱变形区“三微输导、近源富集、持续保存”的成藏模式。运用“孔缝双元结构模型”的孔隙结构参数进行地震反演，落实元坝气田高产富集带面积98．5km2。创建特种井身结构、发展非常规井身结构，解决多压力系统复杂地层封隔难题，研发出整体式耐高压FF级采气井口及地面安全联动装置。关键词：四川盆地,元坝气田,超深层,长兴组,生物礁,地震勘探,测试技术
1元坝超深层大气田勘探历程
四川盆地埋深超过60001TI的超深层勘探面积达16x104km2，资源潜力大，是重要的勘探接替领域。但由于储集层致密、成藏过程复杂、目标难以识别、工程施工难度大等难题，导致超深层勘探一直难以取得实质性的成果，元坝气田的发现在一定程度上推动了超深层领域的勘探。元坝气田位于龙门山北段前缘，为龙门山、米仓山和大巴山造山带所影响的低缓构造区，总体上构造变形弱，西北部为九龙山背斜构造带向西南延伸的构造倾末端，南部为苍溪一巴中低缓构造带向北倾斜的宽缓斜坡，东北部为池溪凹陷西南段，与通南巴构造带相邻，构造位置低，整体地层产状平缓，断裂不发育。
2003年开始在元坝周缘地区组织详细的地质调查。在江油二郎庙剖面发现二叠系、三叠系台缘礁滩相储集层，揭示开江一梁平陆棚西侧的元坝地区存在台地边缘相储集层发育的沉积背景。2003年7月，元坝地区首次实施了8条高精度二维地震测线勘测。通过大剖面解释，发现元坝地区深度7000m地层具有发育台地边缘礁滩相带的特征，初步确定了生物礁滩体的分布范围。2006年通过对1275．72km高精度二维地震资料更加精细的处理和解释，基本查清元坝地区沉积构造特征和台缘礁滩相带展布，解释3个大型礁滩岩性圈闭目标。2006年6月，在四川盆地东北部巴中低缓构造带元坝岩性圈闭部署实施元坝1井，于2006年11月测试获50．3×104m3／d高产工业气流，实现元坝超深层生物礁气藏勘探重大突破。截至2016年底，元坝气田已提交探明储量2195x108m3。
关于超深层勘探领域的研究已持续多年，截止到2010年，全球在超深层领域共发现了187个油气藏，主要位于北美、俄罗斯、意大利等地区。美国雪佛龙公司在墨西哥湾“古近系区”的Jack和St．Malo油气发现是目前已发现埋深最大的油气藏。目前中国针对超深层领域的勘探相继在塔里木、鄂尔多斯和四川等盆地取得重大进展，形成了一系列理论和技术成果，但由于盆地性质、油气藏特征等差异，各个地区面临的勘探难题不尽相同，其理论和技术不能照搬套用。四JiI盆地元坝超深层大气田勘探存在其特有的一些问题：一是勘探程度低，沉积相展布与演化规律不清，超深层条件下能否发育优质储集层不明确，需要深化超深层优质储集层发育机理认识；二是构造圈闭不发育，断层、不整合面等优质输导体系不发育，需要提升天然气成藏富集机理认识；三是埋藏深度大，超深层勘探目标与气、水识别难度大，需要研发有效的地震勘探技术；四是多套压力系统、高温、高含硫对安全、快速、经济钻探和测试挑战大，需要创新适合超深层、复杂压力体系的井筒技术。基于上述问题，依托国家、企业科研项目开展攻关，形成了超深层生物礁优质储集层发育与成藏富集机理、超深层地震勘探技术、超深层钻完井及测试技术等一系列研究成果。
2理论成果
2．1超深层生物礁优质储集层发育机理
碳酸盐岩随着埋深的增加，受到温度、压力、流体等多种环境因素影响，发生压实、压溶、胶结等成岩作用，导致岩石孔隙度不断减小。有些学者提出，埋深超过3500m、岩石孔隙度小于3％的地层已不具备勘探价值。但元坝长兴组生物礁储集层埋深7000m左右，孔隙却非常发育，因此亟需理论指导和印证。
2．1．1元坝地区“早滩晚礁、多期叠置、成排成带”的沉积模式通过对晚二叠世发育的等斜缓坡一镶边台地动态
沉积演化过程及区域沉积格架的恢复，建立元坝地区“早滩晚礁、多期叠置、成排成带”的沉积模式，突破前期该区处于广旺海槽深水沉积的认识。2000年以前，普遍认为四川盆地北部地区(简称川北地区)长兴组沉积期为深水缓坡一陆棚相低能沉积环境，并不存在沉积高能区。经过野外露头资料的重新认识，结合地震沉积学研究，认为川北地区存在隆洼相间的沉积格局，深水相主要发育在开江一梁平地区，而环开江一梁平陆棚两侧存在台缘高能相带。这种沉积格局主要受控于构造作用，早二叠世末，受到峨眉地裂运动的作用，川北地区发生构造拉张或热沉降作用。开江一梁平陆棚在茅口组沉积晚期已有雏形，随着构造作用进一步加剧，开江一梁平陆棚在长兴组沉积期达到成型阶段，受差异沉降作用的影响，在陆棚两侧开始发育碳酸盐岩礁滩体沉积。
通过野外露头高频层序精细分析、地震沉积学研究，运用岩相、测井相、地震相等多种分析手段，重新恢复元坝地区3期动态演化过程：吴家坪组沉积期为等斜缓坡沉积发育模式、长兴组沉积早期发育生屑滩形成远端变陡缓坡的沉积模式、长兴组中晚沉积期叠置发育的生物礁形成镶边台地沉积模式。据此重建跨相带区域沉积格架，建立“早滩晚礁、多期叠置、成排成带”的大型生物礁发育模式。元坝地区长兴组礁滩在时间上具有“早滩、晚礁”的发育特征，在分布上具有“前礁、后滩”的发育特征。“早滩”主要指在长兴组沉积早期，地貌相对高部位形成生屑滩体，受海平面升降及沉积速率的影响，多呈现叠置连片分布。“晚礁”指早期生屑滩在温度和盐度等适宜条件下，随着造礁生物的发育迅速生长为生物礁体沉积。由于受到构造坡折带与沉积坡折带的双重作用控制，生物礁滩体多呈现“成排成带”的分布特征，台缘生物礁受到海浪作用发生破碎，在其向陆一侧往往形成生物碎屑滩沉积，即为“前礁、后滩”的沉积面貌。钻探证实台地边缘发育3排大型生物礁带，礁滩复合体厚度70～180m，单个礁体面积为4～20km2。
2．1．2早期暴露溶蚀、浅埋白云石化和超压造缝共同控制优质储集层形成与发育
通过储集层岩石学、成岩孔隙演化、碳氧同位素研究以及碳酸盐岩溶蚀动力学实验模拟，揭示元坝地区长兴组超深层礁盖白云岩优质储集层形成的机理和过程。
①早期暴露溶蚀作用形成的溶蚀孔隙和通道是生物礁盖优质储集层形成的基础。通过对元坝地区生物礁储集层孑L隙空间类型进行定性及定量分析，认为早期暴露溶蚀作用对储集层孑L隙贡献较大。由于礁滩相总体属于正地形，在其生长、发育过程中，对海平面的升降比较敏感。海平面的周期性升降，使得礁、滩频繁出露水面而遭受暴露，接受大气淡水淋滤，或大气淡水与海水混合水的溶蚀作用，从而形成大量选择性的粒内孔(包括铸模孔)。通常粒内孔的发育程度可指示大气淡水溶蚀形成孔隙作用的强弱，如果未形成铸模孔，则表明与之相关的溶蚀是小规模溶蚀，并未造成明显的孔隙增加，与之相关的孔隙类型仍以粒间孔为主。除此之外，暴露溶蚀作用还可形成粒间孔、溶洞和生物体腔孔等，为储集层孔隙发育奠定基础。
②浅埋藏白云石化作用不仅增加孔隙空间，也是孔隙保存的关键。白云石化作用被认为有利于储集层储渗空间的形成，是碳酸盐岩储集层发育的建设性因素。就碳酸盐岩储集层而言，无论在岩石颗粒体积减少情况下新增孔隙空间，还是在抗压实作用有利于原生孔隙保存下来方面，白云岩均优于灰岩。
元坝地区长兴组台地边缘生物礁优质储集层以白云岩为主，据岩心样品统计，长兴组白云岩孔隙度主要分布在5％～10％，其次分布在2％～5％；渗透率主要分布在(0．1～10．0)x10。3p．m2，其次分布在(0．001～0．100)x10-3um2，反映元坝地区长兴组白云岩储集层物性较好。优质白云岩储集层主要为中一细晶结构，生屑结构破坏严重，多具有残余影像结构，晶间孔多见沥青贴边发育，说明白云石化时间早于烃类充注。这种储集层的形成受控于沉积相和成岩环境。浅埋藏期，岩石已经完全脱离沉积流体的影响，进入区域成岩流体活动范围，成岩作用主要是对已经形成的岩石进行改造。埋藏早期，孑L隙水复杂，离子浓度较海水低，胶结物常呈粗大的镶嵌状晶体。随着沉积物的继续埋藏，脱离大气淡水和海水影响，水的补给复杂，孔隙水的成分也复杂，随着温度及压力的变化，有机质热解产生的有机酸加入孔隙水，引发部分礁滩相白云岩发生非选择性溶蚀，形成各种类型的溶孔、溶洞、溶缝，成为好的储集空间，且在增加孔隙空间的同时，提高了储集层骨架颗粒间的支撑能力，是储集层在后期深埋过程中可长期保持良好物性的关键。
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