四川盆地东部红星地区二叠系页岩气勘探现状

摘要：日前，中石化红星地区多口钻井以及中石油大页1井相继获得突破，实现了稳定的效益开发，以上揭示了二叠系巨大的勘探潜力。依据对红星地区的岩心，地化，测井等相关资料的研究，证实红星地区整体发育斜坡-陆棚相沉积，打破了前期海陆过渡相的认识，钻井揭示二叠系发育吴家坪二段和茅口组四段两套优质页岩，二者具有高TOC、高含气量、高碳酸盐岩含量和薄层有机质页岩的“三高一薄”的地质特征。通过综合评价认为，建南、龙驹坝、三星区块为有利勘探区。并且在压裂过程中，针对“高灰，高碳”的新型储层，探索出了薄层高模量灰质页岩的压裂改造工艺，成功突破了4000m以浅埋深的储层，丰富了中国南方海相页岩气的勘探认识与实践。

关键词：川东地区；二叠系；海相页岩气；常压页岩气；勘探方向

1 地质背景及勘探历程

红星地区地理位置上位于重庆市石柱县和湖北省利川市境内，在构造上隶属四川盆地东缘川东隔挡式褶皱带石柱复向斜带中部。平面上，处于石柱复向斜带，复向斜带比复背斜带更加宽缓，使得该区构造形态更具有“隔挡式”构造的典型特征[1]。

峨眉山玄武岩的喷发、东吴运动以及海平面的剧烈变化，对二叠纪的构造格局和沉积环境产生了重要影响。东吴运动在1931年首次由李四光提出的，是华南地区二叠系影响较大的一次地壳运动，一般被认为是中上二叠统的分界[2-3]。受秦岭洋和金沙江洋俯冲消减的拖拽作用和“峨眉地裂运动”等构造事件的影响，形成了一套陆相-海-陆过渡相-海相的沉积体系[4]。

红星地区目前已发现8套工业气流层系，自上世纪70年代发现建南气田起，长期以二三叠系礁滩为主力开发层系，2013年气田进入产量递减阶段，二叠系因其厚度薄、埋深大前期未作为页岩气勘探层系。2018年，江汉油田在推进涪陵页岩气田建设的基础上，积极寻求外围突破，锁定二叠系和侏罗系为重点攻关层系，2019年，风险探井枫1井在二叠系页岩层段见良好气测显示，坚定了二叠系页岩气勘探的信心。2019年，江汉油田部署风险探井HY-1井，该井在二叠系吴家坪组钻遇优质页岩气层19.1m，2020年HY-1井测获得8.9万方/天工业气流，取得了二叠系页岩气勘探突破。

2 岩矿特征

川东红星地区二叠系吴家坪发育典型的裂陷型含油气盆地，不同于五峰-龙马溪组发育的前陆隆后坳陷。前者具有陆棚局限，分布范围小，相带变化快，以碳酸盐岩为主，储层非均质性强等特点，而后者的陆棚发育范围广，以碎屑岩为主，储层均质性较强。二叠系页岩主要发育于被动大陆边缘裂谷内，相带窄，相变快，岩性非均质性强；五峰组-志留系以前陆盆地沉积为主，沉积相平面分布相对稳定，岩相均质性一般。纵向上，二叠系页岩主要发育在吴家坪组二段中下部及茅口组四段一亚段中下部。横向上，吴二段页岩沉积相以陆棚相为主，分布相对稳定，厚度在14.1-20.2m，表现北厚南薄特征。

3 孔隙类型及孔隙结构

红星地区二叠系整体孔隙较为发育，主要以有机孔为主，少量发育无机孔。主要观察到3种有机类型孔：腐泥质干酪根孔、高等植物干酪根孔和油裂解孔。4种无机类型孔：碳酸盐岩晶间孔，有机质粘土复合孔、黄铁矿晶间孔和微裂缝。龙马溪组主要也发育有机孔，以沥青球粒孔，气孔，有机内溶孔，有机质收缩孔/缝为主。无机孔少量，以粒间（溶）孔/缝，粒内溶孔，裂缝，铸模孔为主。

红星地区二叠系虽然与涪陵地区礁石坝志留系页岩同属海相页岩储层，但是孔隙特征却截然不同。通过低温N2吸附和高压压汞实验综合定量表征吴家坪组页岩孔径分布范围，可以看出吴家坪组页岩的孔径分布范围较宽，大孔、介孔以及微孔均有分布，不同样品的页岩曲线形态虽存在一定差异，但孔径峰值分布范围基本一致。孔隙类型主要以微孔和介孔为主，大孔占比较低，统计全孔径占比约为12%。与龙马溪组页岩储层段相比，中孔与大孔部分占比明显少于龙马溪组页岩储层，微孔部分高于龙马溪组储层。

4 保存与逸散

中国南方的大部分地区都经历了复杂构造运动的多个时间，而保存条件是寻找有利地区的关键。页岩气的成藏是油气富集的必要条件，但是后期的保存同样重要。红星地区地处构造变形弱带，特别是东吴运动等大范围不整合运动没有对页岩气富集层产生影响，石柱复向斜二叠系地层构造变形整体较弱，完整保存于地腹。红星及周缘地区的地表核部出露中侏罗统沙溪庙组，两翼出露上侏罗统遂宁组砂岩，保存条件最好[5]。

由于红星地区属于常压页岩气，不同于超压特征。后者在一般情况下，深层生烃超压裂缝会在埋深较大时，水平缝处于闭合状态。这在后期水平井压裂时可能会产生影响。但是红星地区的常压状态会在一定程度上保持水平缝的开启状态，为后期的压裂试工提供保证。

5 勘探开发方向

（1）针对持续高压，加砂窗口小的问题，形成少簇聚能的“控压”工艺：降低簇数，缝宽增大，压力及排量可控。产气剖面测试与数值模拟结果显示，后半段改造体积和产气效果改善（施工排量提高至14-16方/分钟，加砂强度由1.71增加到2.56t/m，用液强度43减小到30m3/m）

（2）针对动态滤失大，多压力尖峰，形成高低粘交替+复合暂堵的“控滤”工艺：微地震显示，在缝长延伸受阻时，压力爬升，通过中转胶液及缝内暂堵剂，微地震事件点进一步往远端扩展；数模表明，采用变粘度压裂液体系，既可以保证足够的裂缝穿透距离，又能充分激活层理缝。

（3）针对断层发育区、应力松弛，形成多簇+暂堵的“促复杂”工艺：施工曲线及微地震显示，有效促进裂缝两侧均匀延伸，可实现封堵近井筒多裂缝、降滤促缝。

压后评估表明，通过持续优化压裂工艺及参数体系，工艺适应性逐步增强。红星地区页岩气的成功开采，表明我国页岩气勘探开发已经突破了埋深4000以浅的储层。

参考文献

[1] 梁西文， 李乐. 鄂西渝东区上二叠统吴家坪组页岩气地质条件及勘探潜力[J]. 石油实验地质， 2021， 43（3）： 386-394.

[2] 尹赞勋， 徐道一， 浦庆余. 中国地壳运动名称资料汇编[J]. 地质论评， 1965， 23： 20-81.

[3] 胡世忠. 论东吴运动构造事件与二叠系分统界线问题[J]. 地层学杂志， 1994， 18（4）： 309-315.

[4] 何治亮， 聂海宽， 蒋廷学. 四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战与对策[J]. 油气藏评价与开发， 2021， 11（2）： 135-145.

[5] 包汉勇，赵帅，梁榜等.川东红星地区二叠系吴家坪组页岩气富集高产主控因素与勘探启示[J].中国石油勘探，2023，28（01）：71-82.