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鹽下油氣藏勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

2012-08-15 00:51:34范存輝王保全朱雨萍邱小驥
特種油氣藏 2012年4期
關(guān)鍵詞:鹽巖儲(chǔ)集油氣藏

范存輝,王保全,朱雨萍,邱小驥,楊 揚(yáng)

(1.西南石油大學(xué),四川 成都 610500; 2.中海油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300452; 3.中油川慶鉆探工程有限公司,四川 成都 610000; 4.南充合能壓縮天然氣有限責(zé)任公司,四川 南充 637000)

鹽下油氣藏勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

范存輝1,王保全2,朱雨萍3,邱小驥3,楊 揚(yáng)4

(1.西南石油大學(xué),四川 成都 610500; 2.中海油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300452; 3.中油川慶鉆探工程有限公司,四川 成都 610000; 4.南充合能壓縮天然氣有限責(zé)任公司,四川 南充 637000)

鹽下油氣資源作為當(dāng)前世界油氣工業(yè)極為重要的儲(chǔ)量增長(zhǎng)點(diǎn)和戰(zhàn)略接替區(qū),已經(jīng)顯示出巨大的勘探潛力和良好的勘探前景。在調(diào)研大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)鹽下油氣成藏的地質(zhì)條件、成藏主控因素、存在問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明:鹽下油氣成藏條件較為優(yōu)越,其烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高,類型好,其儲(chǔ)層儲(chǔ)集和滲濾空間主要以粒間孔隙和溶蝕孔洞、裂縫為主,蓋層巖性主要為蒸發(fā)巖類,封堵油氣效果明顯;構(gòu)造作用和次生作用是鹽下油氣成藏的主控因素;鹽下油氣藏在勘探和開(kāi)發(fā)上面臨各種技術(shù)難題,進(jìn)一步加強(qiáng)鹽下油氣成藏基礎(chǔ)理論研究,有針對(duì)性地進(jìn)行鹽下油氣勘探和開(kāi)發(fā)的科技攻關(guān),對(duì)鹽下油氣藏的勘探與開(kāi)發(fā)具有重要意義。

鹽下油氣藏;研究現(xiàn)狀;問(wèn)題;發(fā)展趨勢(shì)

引言

隨著21世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,世界經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需求迅速增長(zhǎng),盡快緩解全球能源緊張局勢(shì)成為當(dāng)前各國(guó)共同面臨的緊迫問(wèn)題。而鹽下油氣藏作為近期油氣勘探的熱點(diǎn),已經(jīng)顯示出其巨大的勘探潛力[1]。

自從20世紀(jì)60年代在墨西哥灣率先進(jìn)行鹽下油氣藏勘探和開(kāi)發(fā)以來(lái),目前全世界多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鹽下油氣資源。從全球范圍看,鹽下油氣藏主要分布在墨西哥灣盆地、西非海岸盆地(如剛果盆地、加蓬盆地等)、濱里海盆地、塔里木盆地和巴西桑托斯盆地。

近年來(lái),對(duì)鹽下油氣藏的研究取得了一定的認(rèn)識(shí)。但是,由于鹽下油氣藏勘探開(kāi)發(fā)歷史不長(zhǎng),對(duì)其勘探方法、成藏理論等的研究還不夠深入和系統(tǒng),因此鹽下油氣藏又是人們尚未熟知的一個(gè)勘探領(lǐng)域。本文以鹽下油氣藏已有的研究成果為基礎(chǔ),總結(jié)鹽下油氣藏的成藏地質(zhì)條件、主控因素及存在問(wèn)題,并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討。

1 鹽下油氣成藏地質(zhì)條件分析

1.1 生烴條件

鹽下油氣藏的烴源巖主要包括海相碳酸鹽巖和海相頁(yè)(泥)巖。由于鹽下所處深度普遍較深,且其沉積和埋藏年代久遠(yuǎn),其烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度普遍較高,絕大多數(shù)烴源巖達(dá)到了良好的生油巖標(biāo)準(zhǔn),其有機(jī)質(zhì)類型多以I型和Ⅱ型為主,這樣的生烴條件可以為鹽下油氣藏的形成提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。比如濱里海盆地科爾占地區(qū)泥盆系—二疊系(D2-P2)具有很大的生烴能力,其中石炭系灰?guī)r的有機(jī)碳含量平均為24%~54%,Ro為0.65%~1.16%,古地溫為125~200℃,表明該區(qū)鹽下石炭系烴源巖處于有機(jī)質(zhì)生烴的成熟階段,有利于烴類的生成和向油氣轉(zhuǎn)化[2-3];桑托斯盆地主要烴源巖為白堊系(K)紐卡姆—巴列姆階Guaratiba組湖相頁(yè)巖,在盆地內(nèi)分布廣泛,以Ⅱ型干酪根為主,有機(jī)碳含量平均為2%~6%,局部達(dá)9%。Ro值在0.6%~1.0%,生烴潛力超過(guò)10 mg/g,HI可高達(dá)900 mg/mg[4];而中國(guó)塔里木盆地寒武系鹽下油氣藏碳酸鹽巖類烴源巖有機(jī)碳平均含量為0.42%,最高為21.53%,有機(jī)碳含量大于0.2%的烴源巖累計(jì)厚度為288~324 m,Ro為1.6% ~3%,古地溫為125~200℃,為成熟型和過(guò)成熟型[5-6]。

由于鹽下獨(dú)特的地質(zhì)演化背景,使得鹽下烴源巖普遍存在有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好、生烴物質(zhì)基礎(chǔ)雄厚等特點(diǎn),這樣的生烴條件為鹽下油氣成藏提供了豐富的油氣來(lái)源。

1.2 儲(chǔ)集條件

鹽下油氣儲(chǔ)集層主要發(fā)育在碳酸鹽巖(陸棚、臺(tái)地)、生物礁和碎屑巖中。目前從發(fā)現(xiàn)的情況來(lái)看,儲(chǔ)集巖類主要為濱岸環(huán)境和淺海臺(tái)地、陸棚環(huán)境中的碳酸鹽巖(石灰?guī)r、生物礁灰?guī)r、鮞?;?guī)r及白云巖等)和碎屑巖(砂巖、粉砂巖),其中已發(fā)現(xiàn)的鹽下含油氣層系以碳酸鹽巖儲(chǔ)層居多。其儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集和滲濾空間主要以粒間孔隙和溶蝕孔洞、裂縫為主,其中粒間孔和溶蝕孔洞主要是由于鹽下異常高壓及溶蝕作用的影響,使得次生孔隙利于形成和保存,而鹽下的構(gòu)造應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫進(jìn)一步改善了鹽下儲(chǔ)層的滲透性與儲(chǔ)集性能。如中國(guó)塔里木盆地寒武系鹽下儲(chǔ)集層的巖性主要為灰、深灰色厚層塊狀微—中晶白云巖,在盆地多期地質(zhì)熱事件中,熱液流體沿裂縫、層理、不整合面及其他孔隙進(jìn)入儲(chǔ)層,產(chǎn)生大量的微小溶蝕孔洞(塔中1井、塔中18井、中1井、中4井等均可見(jiàn)),儲(chǔ)集層物性得到明顯的改善,從而在熱液通道兩側(cè)形成一定范圍的溶蝕改造區(qū),成為油氣聚集的場(chǎng)所[7-9]。桑托斯盆地鹽下儲(chǔ)層主要發(fā)育在斷陷湖盆水下古隆起上的碳酸鹽巖堤壩、生物碎屑灘的生物碎屑灰?guī)r中。該生物碎屑灰?guī)r呈中—厚層狀,厚度為30~70 m;其儲(chǔ)集空間主要為粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、粒間溶孔、溶洞和溶縫等。由于后期成巖作用及構(gòu)造作用的改造,儲(chǔ)層的孔隙度為12%~15%,滲透率平均在120×10-3μm2左右,為1套優(yōu)質(zhì)的鹽下碳酸鹽巖儲(chǔ)層[10]。

1.3 蓋層與保存條件

鹽下油氣藏的蓋層巖性主要是蒸發(fā)巖類,其巖石類型主要為鹽巖、膏巖等。鹽巖、膏巖塑性較好,且其塑性隨埋深增大而增大,在受到構(gòu)造力作用下容易發(fā)生塑性變形而不發(fā)生斷裂,其封堵、遮擋鹽下油氣的作用十分明顯,保證了鹽下層中油氣藏的形成,同時(shí)使已形成的油氣藏在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)有效的保存起來(lái),因此區(qū)域性分布的鹽巖、膏巖蓋層可以為鹽下油氣聚集提供高質(zhì)量的封閉條件。以濱里海盆地為例,該盆地二疊系下統(tǒng)廣泛發(fā)育了1套孔谷組厚層鹽巖,整個(gè)濱里海盆地的含油氣層系以孔谷組鹽巖為界,劃分為鹽下含油氣系統(tǒng)和鹽上含油氣系統(tǒng),孔谷組鹽巖在盆地南部、東部和北部邊緣帶分布都比較穩(wěn)定,這為鹽下層系的油氣聚集提供了很好的區(qū)域性蓋層條件。而在中國(guó)塔里木盆地,中寒武世時(shí)形成了區(qū)域性的膏鹽巖相區(qū),鉆井揭示厚度范圍為360~600 m,且中寒武統(tǒng)膏鹽巖與下伏碳酸鹽巖儲(chǔ)集層普遍為連續(xù)過(guò)渡沉積,因此,中寒武統(tǒng)膏鹽巖層是下伏下寒武統(tǒng)—震旦系白云巖的良好蓋層[11]。膏巖、鹽巖層不僅是良好的區(qū)域性蓋層,而且是良好的滑脫層,使晚期發(fā)育的斷裂沿其頂面滑脫,使鹽下古油藏得以很好保存。

2 鹽下油氣成藏主控因素分析

2.1 構(gòu)造作用控制成藏

鹽下層系的油氣成藏主要受構(gòu)造作用控制,構(gòu)造活動(dòng)的樞紐部位、古隆起以及斜坡是控制油氣分布的重要因素,這些部位既是油氣運(yùn)移的指向區(qū),又有利于在后期構(gòu)造活動(dòng)中少受或免受沖擊,使得油氣得以很好的保存[12]。根據(jù)已有的研究成果,鹽下油氣藏的主要類型為鹽下背斜圈閉和鹽下生物礁圈閉,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中鹽下地層隆起形成的背斜圈閉(包括斷裂背斜),其面積和幅度一般都比鹽上的要大,且往往被斷裂和鹽構(gòu)造作用復(fù)雜化,通常具有比鹽上層系更為優(yōu)越的儲(chǔ)集性能;沉積盆地演化過(guò)程中構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的鹽下古隆起的存在則控制了生物礁體的發(fā)育與分布(生物礁建造和碳酸鹽臺(tái)地礁),生物礁體儲(chǔ)集體與鹽巖封蓋的儲(chǔ)蓋組合可以形成極具潛力的鹽下生物礁儲(chǔ)層。在濱里海盆地鹽下油氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)的油氣藏類型均以背斜圈閉和生物礁圈閉為主,以該盆地田吉茲油氣田為例,該氣田主要儲(chǔ)層為上泥盆統(tǒng)—中石炭統(tǒng)生物礁灰?guī)r和藻灰?guī)r,其生物礁圈閉極具規(guī)模,礁體高達(dá)300 m,長(zhǎng)2~3 km,寬1.0~1.5 km[10],而濱里海盆地另一含油氣圈閉海上熱木拜構(gòu)造為背斜圈閉帶,自西北向東南由熱木拜隆起、海上熱木拜隆起及北里海等局部隆起組成,這些背斜圈閉規(guī)模較大,其中熱木拜隆起圈閉長(zhǎng)30 km,寬17 km,幅度為500 m,海上熱木拜隆起圈閉長(zhǎng)18 km,寬14 km,幅度為500 m。

2.2 次生作用影響儲(chǔ)集層發(fā)育

巖石原始儲(chǔ)集性能的好壞與所處的沉積相帶有密切關(guān)系,但由于鹽下儲(chǔ)集巖類主要為濱岸環(huán)境和淺海環(huán)境中碳酸鹽巖,故此類儲(chǔ)層基本普遍發(fā)育,只是在儲(chǔ)層性質(zhì)和儲(chǔ)層級(jí)別上有所差異,其儲(chǔ)集性能的好壞,主要取決于次生作用對(duì)碳酸鹽巖的改造程度(包括成巖后生作用和不整合面附近的表生作用)。對(duì)于碳酸鹽巖來(lái)說(shuō),次生作用對(duì)儲(chǔ)集性能影響最大的是溶解、淋濾、重結(jié)晶作用和裂縫的溝通作用。據(jù)濱里海盆地阿斯特拉汗凝析氣田的巖心分析,該氣田儲(chǔ)層灰?guī)r基質(zhì)滲透性很低,儲(chǔ)層性能的好壞主要與孔隙、溶孔(洞)及裂縫的發(fā)育程度有關(guān)。儲(chǔ)集空間以原生孔隙為主,通過(guò)溶解、淋濾及重結(jié)晶作用形成的次生孔隙占總儲(chǔ)集空間的30%~50%。

2.3 其他因素

其他因素主要包括地層壓力、溫度等,鹽下油氣層系普遍存在低地溫場(chǎng)和高異常地層壓力,其低地溫場(chǎng)和高異常地層壓力的形成可能與膏巖及鹽巖的特殊性質(zhì)有關(guān),尤其需要指出的是低地溫場(chǎng)和高異常地層壓力的存在對(duì)于鹽下油氣成藏具有重要意義,一方面低地溫場(chǎng)的存在可以減慢烴類的演化速率,延緩鹽下有機(jī)質(zhì)的成熟作用,另一方面異常高壓產(chǎn)生的“封閉箱”作用可以有效抵御機(jī)械壓實(shí)作用,有利于次生溶孔(洞)保存和裂縫(包括微裂縫)的張開(kāi),大大改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。

3 鹽下油氣藏勘探開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

3.1 鹽下油氣藏勘探開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題

(1)鹽下油氣藏埋藏較深,鹽上構(gòu)造與鹽下構(gòu)造繼承性和相關(guān)性較差。如在塔里木盆地庫(kù)車坳陷鹽下構(gòu)造油氣勘探中,由于鹽層的塑性流變,鹽層厚度急劇增厚或減薄,造成鹽上和鹽下構(gòu)造層形態(tài)迥異,導(dǎo)致鹽下構(gòu)造層的平均速度橫向變化大,使鹽下構(gòu)造層形態(tài)在時(shí)間域地震剖面上發(fā)生畸變,造成了與實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)不符的現(xiàn)象。由于埋藏較深及鹽巖流變的影響,鹽下油氣藏勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大,成本高,只有找到上規(guī)模的大油氣田,才能獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)鹽下油氣藏地球物理勘探技術(shù)難度較大[13],其影響主要表現(xiàn)在膏巖對(duì)地震波能量的屏蔽。由于膏巖、鹽巖與上下地層的波阻抗差很大,界面的反射系數(shù)大,使地震波往下傳播的能量小,因此在時(shí)間地震剖面上,鹽丘之下的地層存在幅度上拉現(xiàn)象,而且鹽丘越厚,引起的上拉幅度就越大,這就造成鹽下地球物理勘探資料品質(zhì)較差,嚴(yán)重影響鹽下構(gòu)造成圖的質(zhì)量,不利于鹽下構(gòu)造的精確落實(shí)。通過(guò)對(duì)濱里海盆地20世紀(jì)70年代以來(lái)30余口失利探井的調(diào)查研究表明,90%以上的失利探井都是由于鹽下構(gòu)造的解釋不精確造成的。對(duì)于鹽下構(gòu)造勘探而言,只有充分認(rèn)識(shí)鹽下構(gòu)造地震反射特征和構(gòu)造畸變規(guī)律,并結(jié)合疊前深度偏移及時(shí)深轉(zhuǎn)換等先進(jìn)的地球物理方法,有效地校正鹽下構(gòu)造畸變現(xiàn)象,使深度域地震剖面能客觀地反映鹽下實(shí)際構(gòu)造形態(tài),才能為油氣勘探提供可靠的依據(jù)。

(3)鹽下油氣藏勘探開(kāi)發(fā)歷史較短,對(duì)鹽下油氣成藏特點(diǎn)和油氣分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)在理論上還不夠成熟,如何很好地把握鹽下油氣成藏地質(zhì)條件,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鹽下有利儲(chǔ)層和鹽巖分布帶是鹽下勘探的核心任務(wù)。

(4)鹽下鉆井技術(shù)面臨較多技術(shù)難題。鹽巖層可塑性大,在鉆井過(guò)程中易于發(fā)生蠕變、溶解及吸水膨脹等,在鉆探期間可破壞鉆孔的穩(wěn)定性導(dǎo)致卡鉆或套管變形等;如何安全鉆穿鹽層對(duì)鉆井、測(cè)井、固井和完井作業(yè)提出了更高的技術(shù)要求[14]。

3.2 鹽下油氣勘探開(kāi)發(fā)發(fā)展趨勢(shì)

(1)加強(qiáng)鹽下基礎(chǔ)理論研究,包括含油氣盆地的區(qū)域構(gòu)造演化、盆地形成與結(jié)構(gòu)、盆地演化與充填的研究等,重點(diǎn)深化鹽下油氣成藏理論研究,采用先進(jìn)有效的勘探技術(shù)如可控源電磁技術(shù)、鹽下地震成像技術(shù)、鹽下儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)等,準(zhǔn)確研究鹽下巖相模式與儲(chǔ)層非均質(zhì)性及圈閉形態(tài)、規(guī)模及埋深,以便于有效地指導(dǎo)和促進(jìn)鹽下油氣勘探開(kāi)發(fā)工作。

(2)加強(qiáng)鹽下油氣勘探和開(kāi)發(fā)的科技攻關(guān),增強(qiáng)科技創(chuàng)新,發(fā)展針對(duì)性、適用性的勘探和開(kāi)發(fā)技術(shù)??萍脊リP(guān)主要從地球物理勘探和鉆井工程入手。在地球物理勘探方面,關(guān)鍵加強(qiáng)對(duì)地球物理資料的采集、處理、解釋技術(shù)的研究,比如目前廣為應(yīng)用的寬方位節(jié)點(diǎn)法和疊前深度偏移處理法都有效的提高了鹽下構(gòu)造解釋的準(zhǔn)確度[15],但由于鹽下勘探的特殊性與復(fù)雜性,這些技術(shù)仍有待于完善和提高,需要進(jìn)一步的加強(qiáng)科技攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新,進(jìn)一步的發(fā)展和完善一套行之有效的鹽下采集、成像、解釋、地質(zhì)和速度建模技術(shù),提高鹽下構(gòu)造解釋的準(zhǔn)確度,降低鹽下勘探的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。在鉆井工程工藝上,針對(duì)鉆遇鹽層時(shí)的技術(shù)難題,重點(diǎn)從鉆井液和泥漿體系、套管技術(shù)和完井技術(shù)上著手,發(fā)展成熟的鉆井工藝,采取有效的技術(shù)手段,解決鹽層溶解、卡鉆、套管變形等技術(shù)難題。

(3)加強(qiáng)國(guó)際間合作與交流。鹽下勘探技術(shù)難度大,風(fēng)險(xiǎn)高,積極參與國(guó)際合作與交流,不僅可以拓寬資金來(lái)源,加大勘探投資力度,共同抵御風(fēng)險(xiǎn),且可以相互借鑒先進(jìn)的勘探技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),拓寬研究思路,更高效的對(duì)鹽下油氣藏進(jìn)行勘探與開(kāi)發(fā)。

4 結(jié) 論

(1)鹽下油氣成藏條件較為優(yōu)越,其烴源巖主要為海相碳酸鹽巖和海相頁(yè)(泥)巖,有機(jī)質(zhì)豐度高,類型好,生烴物質(zhì)基礎(chǔ)雄厚;儲(chǔ)集層主要為濱岸環(huán)境和淺海臺(tái)地、陸棚環(huán)境中的碳酸鹽巖和碎屑巖,主要儲(chǔ)集和滲濾空間以粒間孔隙和溶蝕孔洞、裂縫為主;其蓋層巖性主要是蒸發(fā)巖類,由于其塑性隨埋深增大而增大,其封堵和遮擋鹽下油氣作用十分明顯。

(2)鹽下油氣藏成藏的主控因素主要是構(gòu)造作用和次生作用。構(gòu)造作用使得鹽下地層隆起形成較鹽上更大的背斜圈閉(包括斷裂背斜),所形成的儲(chǔ)層性能更為優(yōu)越;溶解、淋濾、重結(jié)晶和裂縫等次生作用對(duì)儲(chǔ)集性能進(jìn)行了有效的改善和提高。

(3)鹽下油氣藏由于埋藏較深,勘探開(kāi)發(fā)歷程較短,在勘探和開(kāi)發(fā)上面臨各種技術(shù)難題,進(jìn)一步加強(qiáng)鹽下油氣成藏基礎(chǔ)理論研究,有針對(duì)性的進(jìn)行鹽下油氣勘探和開(kāi)發(fā)的科技攻關(guān),完善一套行之有效的鹽下構(gòu)造解釋、儲(chǔ)層評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)方法和成熟的鉆井工程工藝方法,才能夠有效推動(dòng)對(duì)鹽下油氣藏的勘探與開(kāi)發(fā)。

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編輯 劉兆芝

TE132.1

A

1006-6535(2012)04-0007-04

10.3969/j.issn.1006-6535.2012.04.002

20111103;改回日期:20120223

國(guó)家重大專項(xiàng)“特低滲透油藏有效開(kāi)發(fā)技術(shù)”(2011ZX05013-006)

范存輝(1980-),男,講師,2002年畢業(yè)于西南石油大學(xué)資源勘查專業(yè),2007年畢業(yè)于西南石油大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè),獲碩士學(xué)位,現(xiàn)主要從事構(gòu)造地質(zhì)、地質(zhì)工程、裂縫預(yù)測(cè)及巖土體穩(wěn)定性方面的研究。

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