渤海海域深层太古界变质岩潜山大型凝析气田的发现及其地质意义
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渤海湾盆地埕岛地区太古界潜山储层及展布特征研究摘要:通过岩芯观察、地质统计分析等手段,研究了埕岛地区太古界主要储集空间类型、影响因素及展布特征。
研究表明该区太古界储层主要为裂缝,其发育程度及分布主要与岩石、断裂、构造应力及成岩后生作用有关。
风化壳和断裂带是太古界储层的有利发育区带。
关键词:太古界风化壳裂缝断裂带一、区域地质概况埕岛潜山位于郯庐大断裂西侧,为北东倾背景下被埕北、埕北20及埕北30三大断裂分割控制的西、中、东“三排山”构造格局,四周为埕北、渤中及黄河口凹陷环绕。
众凹环山、断裂交错的构造背景[1],造就了潜山油气资源的高度富集,已上报石油探明地质储量1.1×108t。
近年多口井在基底太古界潜山钻遇高产油流,展现了该区多层系立体含油的特点,是重要的勘探方向。
太古界基岩为混合岩类变质岩,在经历多期构造运动和长期风化剥蚀后,形成多种类型的储集空间,其突出特点是原生储集空间不发育,发育裂缝、溶蚀孔洞等类型,其中裂缝为主要储集体及输导体,多期次、多方向的高角度裂缝将各种储集空间有机连接在一起,构成复杂的储集体系。
针对太古界储集体系研究,有利于深层潜山油气资源评价和勘探部署。
二、储集空间类型该区太古界次生储集空间主要有粒内溶孔、粒间孔和裂缝。
粒内溶孔主要为各类长石溶蚀形成的岩石内部溶孔,虽然溶蚀现象较普遍,但孔径很小(<3mm),连通差,一般难以形成有效储集空间。
粒间孔主要发育在碎裂质片麻岩中,岩石破碎后暗色矿物首先被溶解搬运,残余浅色矿物之间形成粒间孔,有粒间孔的地层主要在顶部风化壳部位20~50m。
而裂缝作为主要储集空间又分为以下几类:1.受构造应力作用而形成的构造裂缝该区构造裂缝非常发育,埕北303井3725m附近岩芯可明显看出直立缝和低角度缝。
埕北301井3588.5m附近井段岩芯可发现明显的高角度缝。
2.风化缝潜山顶面附近岩石受风化作用而形成的破裂缝延伸长度短,缝面多被溶蚀而变弯曲,组系散乱。
浅论渤海中部海域潜山气藏的勘探摘要:渤海湾盆地渤海海域历经几十年的油气勘探,以“油”的勘探成果最为辉煌,天然气勘探也获得了许多有价值的发现。
渤海海域具有天然气成藏的有利地质条件,以中部海域即渤中坳陷及其邻区最为优越。
这一地区发育有多个断山构造带。
渤中凹陷是盆地最大的生烃凹陷,油气资源潜力大。
根据国内外能源需求结构的新变化,天然气资源需求量与日俱增的发展趋势越来越明显。
因此,加大力度研究和勘探基岩潜山的天然气,具有重要的战略意义。
关键词:基岩潜山天然气渤中凹陷渤海海域1 潜山油气藏类型与主要特点1.1 潜山油气藏类型在渤海探区内已发现的100多个潜山构造,几乎都是受断裂控制的潜山圈闭。
潜山气藏(田)在圈闭形态上以断裂背斜构造为主,这和全盆地的各类大、中型气田的圈闭类型是一致的。
目前,海域内已发现的潜山油气藏、气藏,依照其所处构造位置和油气藏形态可大体分为两大类四个亚类。
需要说明的是:本文中“气藏”系指在同一个圈闭内,完全被凝析油、气所占据,而对于上部有凝析油气,下部为正常油环的,则归入油气藏类型。
(1)潜山山头油气藏。
此大类又可分为山头块状和山头层状油气藏两个亚类,其中渤中28-1(BZ28-1)山头块状油气藏和秦皇岛30-1(QHD30-1)山头层状油气藏比较典型。
(2)潜山内幕油气藏。
所谓潜山内幕油气藏,本文系指那些发育在潜山腹内,以自身的致密地层(隔层)为盖层的潜山内幕油气藏,又分为潜山内幕块状油气藏和潜山内幕层状油气藏。
这和潜山山头与上覆下第三系泥岩共同形成的储盖组合不同。
至今,在渤海海域的埕北低凸起区东端发现了埕北30潜山块状气藏。
此潜山圈闭中,中生界气藏为山头边水层状气藏,古生界和太古界气藏为内幕底水块状气藏;而紧邻石臼坨凸起的427潜山构造带,于1977年发现的427W古生界潜山油气藏,属于潜山内幕层状油气藏。
1.2 潜山油气藏的主要特点截止目前,在渤海探区内,无论是潜山油气藏,还是潜山气藏,与新生代油气藏和气藏对比,总体上反映出以下四个方面的显著特点:油质轻。
㊀㊀收稿日期:20221112;改回日期:20230520㊀㊀基金项目:中海石油(中国)有限公司重大科技专项 渤海油田上产4000万吨新领域勘探关键技术 (CNOOC -KJ 135ZDXM36TJ 08TJ);中海石油(中国)有限公司综合科研项目 储层有效性录测一体化定量评价技术研究 (YXKY -2019-TJ -03)㊀㊀作者简介:谭忠健(1966 ),男,教授级高级工程师,1987年毕业于山东海洋学院海洋地质系专业,2009年毕业于西南石油大学地质工程专业,获硕士学位,现主要从事勘探作业的管理及研究工作㊂DOI :10.3969/j.issn.1006-6535.2023.05.002渤海海域变质岩潜山储层有效性录井综合评价技术谭忠健1,邓津辉1,张国强1,李㊀辉2,李鸿儒2,张志虎2,刘志伟2(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津㊀300459;2.中海油能源发展股份有限公司,天津㊀300459)摘要:变质岩潜山岩性复杂多样,储层非均质性强,常规录井方法仅能依据油气显示定性判断潜山储层的发育位置,难以对潜山储层物性进行准确识别㊂针对该问题,从综合地质实验和微钻模拟实验入手,应用XRF 元素录井㊁XRD 全岩衍射录井及工程录井数据,建立了变质岩潜山浅色矿物录井表征技术㊁变质岩潜山基岩力学录井表征技术及变质岩潜山可钻性评价技术,明确了储层裂缝发育与岩石矿物组分㊁力学特性及可钻性的内在表征关系,形成以岩石矿物学㊁岩石力学及岩石破碎学多个角度为基础的变质岩潜山储层有效性录井综合评价技术及定量评价标准㊂研究成果在渤海海域渤中坳陷变质岩潜山50余口井得到应用,与测井解释结论对比,储层有效性录井解释的平均符合率高达81.7%㊂该技术在渤海海域渤中坳陷变质岩潜山储量的发现和评价中发挥了重要作用,为中途测试㊁完钻等重大勘探决策提供了可靠依据,具有良好的应用前景㊂关键词:变质岩潜山;储层有效性;浅色矿物指数;基岩力学;机械比能;录井综合评价;渤中坳陷中图分类号:TE122㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀文章编号:1006-6535(2023)05-0011-07Comprehensive Evaluation Technology of Metamorphic Submarine Reservoir Effectiveness Mud -Logging in Bohai Sea AreaTan Zhongjian 1,Deng Jinhui 1,Zhang Guoqiang 1,Li Hui 2,Li Hongru 2,Zhang Zhihu 2,Liu Zhiwei 2(OOC (China )Tianjin Company ,Tianjin 300459,China ;OOC Energy Development Co.,Ltd.,Tianjin 300459,China )Abstract :The lithology of metamorphic buried hill is complex and diverse ,and the reservoir is highly non -homoge-nous.The conventional mud -logging method can only qualitatively judge the development location of the submarine reservoir based on oil and gas shows ,and it is difficult to accurately identify the physical properties of the subma-rine reservoir.To address this problem ,the light -colored mineral mud -logging characterization technology of meta-morphic buried hills ,the bedrock mechanics mud -logging characterization technology of metamorphic buried hills ,and the drillability evaluation technology of metamorphic buried hills were innovatively established through starting from comprehensive geological experiments and microdrilling simulation experiments and applying the XRF elemen-tal logging ,the XRD whole -rock diffraction mud -logging and engineering mud -logging data to form comprehensive evaluation techniques and quantitative evaluation standards for mud -logging on the effectiveness of metamorphic buried hill reservoirs based on various perspectives such as rock mineralogy ,rock mechanics and rock fragmenta-tion.The research results have been applied to more than 50wells in the metamorphic buried hills of the Bozhong Depression in the Bohai Sea area ,and the average compliance rate of the reservoir effectiveness mud -logging inter-pretation is as high as 81.7%when compared with the conclusion of the logging interpretation.This technology plays an important role in the discovery and evaluation of reservoirs in the metamorphic buried hills of the Bozhong Depression in the Bohai Sea area ,and provides a reliable basis for major exploration decisions such as midway tes-ting and completion drilling ,and has a good application prospect.㊀12㊀特种油气藏第30卷㊀Key words:metamorphic buried hill;reservoir effectiveness;light-colored mineral;bedrock mechanics;mechani-cal specific energy;mud-logging comprehensive evaluation;Bozhong Depression0㊀引㊀言近年来,渤海海域潜山油气勘探力度不断加大[1],并获得了重大突破,尤其在渤中坳陷发现了渤中19-6㊁渤中13-2等大型变质岩潜山区块[2-3],标志着变质岩潜山油气藏逐渐成为了中国海油在国内最具潜力的储量及产量接替区㊂储层有效性是潜山勘探评价的关键,储层有效性录井评价,对中途测试㊁完钻等重大勘探决策具有重要意义[4-5]㊂常规录井方法多用于潜山流体评价[6-7],依据油气显示可以定性判断潜山储层发育位置,但用于潜山储层有效性进行精细评价研究相对较少㊂变质岩潜山储层岩性复杂多样,而岩性是控制潜山储层发育程度的主导内因[8]㊂长石㊁石英等浅色矿物脆性较高,浅色矿物含量较高的变质岩在相同的构造应力作用下更易发育成为优质储层[9]㊂基于XRF 元素录井初步形成了渤海油田复杂岩性井场识别技术[10],但精细化程度相比实验室岩矿分析明显偏低㊂工程录井参数实时监测地下岩石钻进的难易程度,可以反映潜山储层发育程度[11-14],但受提速工具㊁钻头磨损程度等工程因素影响,工程录井参数不能有效响应储层有效性,需要消除工程因素对储层有效性评价的影响㊂XRD全岩衍射录井主要应用于岩石矿物成分分析[15],针对变质岩潜山储层有效性评价方面的研究较少㊂以渤海海域渤中坳陷典型变质岩潜山为研究对象,在综合地质实验和微钻模拟实验分析的基础上,应用XRF元素录井㊁XRD全岩衍射录井及工程录井数据,建立了变质岩潜山浅色矿物录井表征技术㊁变质岩潜山基岩力学录井表征技术及变质岩潜山可钻性评价技术,并在此基础上建立变质岩潜山储层有效性录井综合评价技术及评价标准,在渤中19-6㊁渤中13-2㊁渤中27-2等多个区块变质岩潜山井场勘探评价中应用效果好,为渤海海域太古界变质岩潜山勘探决策提供技术支持㊂1㊀地质概况渤中坳陷位于辽东湾坳陷㊁黄骅坳陷和济阳坳陷等向海域方向延伸的汇合处,可细分为渤南低凸起㊁庙西南凸起㊁庙西北凸起㊁渤东低凸起㊁渤中凹陷㊁庙西凹陷和渤东凹陷等多个二级构造单元[16](图1),断裂十分发育,具有良好的生储盖条件和有利的断陷成藏条件,是渤海湾盆地油气勘探潜力最大的坳陷之一㊂渤中坳陷以太古界为基底,上覆古近系和新近系巨厚沉积,自下而上依次为古近系孔店组㊁沙河街组㊁东营组㊁新近系馆陶组㊁明化镇组,以沙河街组三段㊁东营组和沙河街组一段为主要烃源岩[17]㊂渤中坳陷太古界潜山储层的形成过程复杂,受到构造运动㊁风化淋滤㊁古地貌等多种地质因素的共同作用,在垂向上具有分带的特征㊂根据断裂系统和风化作用的影响程度,将太古界潜山储层自上而下分为强风化破碎带㊁次裂缝带㊁主裂缝带㊁致密带和内幕裂缝带[18]㊂目前,渤中坳陷在渤中19-6和渤中13-2太古界变质岩潜山中获得了重大的油气发现,揭示了太古界变质岩潜山领域巨大的勘探潜力㊂图1㊀渤海海域渤中坳陷构造单元Fig.1㊀The tectonic unit of the Bozhong Depression in the Bohai Sea Area2㊀渤中坳陷变质岩潜山储层有效性录井综合评价技术2.1㊀变质岩潜山浅色矿物录井表征技术岩石矿物是影响岩石脆性的重要因素,为明确岩石矿物与储层微裂缝发育的表征关系,对渤中19-6构造变质岩潜山5口探井的43组薄片数据及矿物含量数据进行分析(图2)㊂结果表明:储层微裂缝发育程度与石英㊁斜长石㊁钾长石等浅色矿物含量有明显的正相关性,即岩石的浅色矿物越发㊀第5期谭忠健等:渤海海域变质岩潜山储层有效性录井综合评价技术13㊀㊀育,微裂缝越发育㊂图2㊀岩石浅色矿物与微裂缝发育关系Fig.2㊀The relationship between light-coloredminerals and microfracture development in rocks渤中19-6构造浅色矿物以石英㊁斜长石㊁钾长石为主,Si㊁K㊁Na元素含量较高,暗色矿物以黑云母㊁辉石㊁角闪石为主,Fe㊁Mg元素含量较高㊂根据浅色矿物㊁暗色矿物在元素上的富集规律[19],利用元素录井数据,构建了反映浅色矿物与暗色矿物含量变化规律的浅色矿物发育指数IC,定义为Si㊁K㊁Na元素累计含量与Fe㊁Mg元素累计含量的比值㊂岩石的脆性是储层形成裂缝的重要条件,在相同外力条件下,地层脆性越大越易发育裂缝[20]㊂目前普遍认为岩石的脆性主要与脆性矿物的含量有关,因此,可以对比分析已钻井浅色矿物发育指数及测井计算的脆性指数,明确浅色矿物发育指数在解释裂缝发育程度时的下限㊂分析表明:当浅色矿物发育指数大于0.56时,地层脆性明显增大;当浅色矿物指数小于0.56时,则地层整体表现为塑性,不易发育裂缝(图3)㊂图3㊀浅色矿物发育指数与脆性指数的变化关系Fig.3㊀The variation relationship between thelight-colored mineral development index and the brittleness index 2.2㊀变质岩潜山基岩力学录井表征技术岩石的矿物成分是影响岩石力学性质的重要因素㊂从潜山储层造岩矿物含量出发,假定组成岩石的各种矿物沿着受力方向平行排列,将每种矿物组分假想为一种弹簧微元,弹簧长度为组分含量,弹簧的本构方程和矿物的一致㊂运用组合弹簧模型,考虑成岩过程中串联等应力和并联等应变2种情况,构建一套基于XRD全岩衍射录井的基岩力学参数计算方法㊂借鉴岩石力学中流变模型理论,串联模型中,总应力和各弹簧微元的应力相等,总应变等于各微元的应变之和;并联模型中,总应力等于各弹簧微元的应力之和,总应变和各弹簧微元的应变相等㊂基于该原则推导了2种排列方式下的杨氏模量计算模型㊂串联模型杨氏模量为:1E z=L1E1㊃L+L2E2㊃L+ +L n En㊃L(1)并联模型杨氏模量为:E r=E1㊃L1L+E2㊃L2L+ +E n㊃L n L(2)式中:L为总矿物含量,%;L n为各类矿物含量,%;E n为各类矿物自身杨氏模量,GPa;n代表矿物种类;E z㊁E r分别为串联和并联模型的杨氏模量, GPa㊂实际岩石的矿物分布是随机的,而并联和串联2种理想情况计算的杨氏模量为上㊁下限值,故取二者的算术平均值㊂利用不同孔隙度的岩石力学实验对比了岩石杨氏模量和XRD全岩衍射录井计算的杨氏模量(图4)㊂XRD全岩衍射录井计算的基岩杨氏模量与岩石实验杨氏模量有较好的负相关性,与储层孔隙度有较好的正相关性,即基于XRD全岩衍射录井计算的杨氏模量呈现高值时,基岩脆度更高,在多期次构造运动过程中更易发育裂缝,导致岩石力学实验结果呈现低值特征㊂以渤中19-6-X井为例,XRD全岩衍射录井计算的基岩杨氏模量高值的井段,基岩脆度更高,受多期次构造运动影响,裂缝发育程度明显好于基岩杨氏模量低值的井段㊂表明变质岩潜山储层矿物含量能够反映基岩力学特性,从而实现利用XRD全岩衍射录井数据表征变质岩潜山的裂缝发育程度(图5)㊂㊀14㊀特种油气藏第30卷㊀图4㊀录井计算杨氏模量参数与实验分析数据对比for mud-logging calculation and experimental analysis data图5㊀渤中19-6-X井基岩力学参数应用效果Fig.5㊀The effect of the application of bedrock mechanical parameters2.3㊀变质岩潜山可钻性评价技术2.3.1㊀机械比能约束参数标准化处理技术Teale[21]提出岩石钻进中机械比能的概念,即钻头在钻压和扭矩作用下破碎单位体积岩石所消耗的机械能,其表达式为:E m=4Wobπdb 2+480Rpm㊃Md b2v(3)式中:E m为机械比能,MPa;v为钻速,m/h;Wob为钻压,kN;Rpm为转速,r/min;M为扭矩,kN㊃m;d b 为钻头直径,m㊂机械比能标准化是考虑不同区域㊁不同地层的钻压㊁转盘转速㊁钻头磨损程度㊁钻井液的差异性,利用数理方法将其折算到统一的标准尺度下㊂根据微钻实验得到的机械比能响应规律,建立了机械比能标准化模型,其表达式为:E mB=Wob B-αWob-α㊃Rpm BβRpm㊃11+h㊃ρBρ㊃E m(4)式中:E mB为标准化机械比能,MPa;Wob B为区域标准钻压,kN;α为钻压系数;Rpm B为区域标准转速, r/min;β为转速系数;h为钻头磨损系数,是钻头使用时间与钻头寿命的比值,新钻头系数为0;ρB为标准钻井液密度,一般取目的层段钻井液密度均值,g/cm3;ρ为钻井液密度,g/cm3㊂基于渤中19-6-X井花岗闪长片麻岩岩心及渤中19-6-Y井二长花岗片麻岩岩心,开展微钻头钻进实验,设置4个钻压水平及4个转速水平,监测扭矩㊁钻时等参数,测定机械比能值(图6)㊂对机械比能和钻压㊁转速的关系进行拟合,获得2种岩性的钻压系数和转速系数,确定平均钻压系数α为0.325㊁平均转速系数β为0.926㊂2.3.2㊀基于改进机械比能潜山储层物性定量评价技术机械比能基线定义为钻井过程中所能达到破岩效率最高值的对照线,是描述机械比能随深度㊁钻时变化的基准线[22]㊂由于钻头破岩做功受到钻具组合和地层扩径影响,为了提高录井物性评价参数的横纵向的可对比性,需要利用标准化机械比能与机械比能基线的比值(即改进机械比能)来进性物性判断,其表达式为:㊀第5期谭忠健等:渤海海域变质岩潜山储层有效性录井综合评价技术15㊀㊀E b=E mB Ew (5)式中:E b为改进机械比能;E w为机械比能基线值, MPa㊂以渤中19-6-Y井为例,改进机械比能对储层物性有较好的指示性,孔缝不发育地层的E b约为1;孔缝较发育的地层E b小于1㊂E b越低,孔缝发育程度越好(图7)㊂图6㊀机械比能与钻压、转速的关系曲线图7㊀渤中19-6-Y井改进机械比能应用效果Fig.7㊀The effect of application of the improved mechanical specific energy in Well Bozhong19-6-Y3㊀变质岩潜山储层有效性录井多参数评价及应用㊀㊀变质岩潜山的岩石矿物性质㊁基岩力学特性以及地层可钻性均对潜山储层裂缝发育特性有一定指示性㊂为确定各类指标参数在储层有效性评价时的解释标准,选取渤中19-6区块42个地层的录井数据,综合考虑岩石矿物学参数(浅色矿物发育指数)㊁岩石力学参数(基岩杨氏模量)以及岩石破碎性参数(改进机械比能)3个指标建立交会图(图8)㊂通过测井解释结论(6个Ⅰ类层㊁8个Ⅱ类层㊁㊀16㊀特种油气藏第30卷㊀14个Ⅲ类层㊁10个致密层)的标定刻度,建立变质岩潜山储层有效性录井多参数解释标准(表1)㊂图8㊀变质岩潜山储层有效性录井多参数评价Fig.8㊀The multi -parameter evaluation of the effectiveness mud -logging of the metamorphic buried hill reservoirs表1㊀变质岩潜山储层有效性录井多参数评价标准Table 1㊀Criteria for multi -parameter evaluation of㊀㊀该技术在渤海海域渤中坳陷渤中19-6㊁渤中13-2㊁渤中27-2等多个区块变质岩潜山探井作业中得到应用,截至2022年12月,累计应用50余口井,储层有效性录井评价结果与测井解释相比平均符合率为81.7%,为中途测试㊁完钻等重大勘探决策提供了可靠依据,在渤海变质岩潜山储量的发现和评价中发挥了重要作用㊂4㊀结㊀论(1)基于XRF 元素录井及XRD 全岩衍射录井等岩性录井信息,构建浅色矿物发育指数和杨氏模量参数计算模型㊂浅色矿物发育指数大于0.56,基质杨氏模量更高的岩石,更易发育裂缝㊂(2)建立标准化机械比能模型,并利用微钻实验测定了区域变质岩储层钻压系数和转速系数分别为0.325和0.926,在此基础上构建了改进型机械比能模型,实现了变质岩潜山储层物性评价精细化㊂(3)利用改进机械比能与浅色矿物发育指数㊁基岩杨氏模量的交会图,通过测井解释结论的标定刻度确定录井多参数评价标准,最终实现从岩石矿物学㊁岩石力学及岩石破碎学多个角度对变质岩潜山储层有效性的录井综合评价,储层有效性评价平均符合率为81.7%㊂参考文献:[1]谢玉洪,高阳东.中国海油近期国内勘探进展与勘探方向[J].中国石油勘探,2020,25(1):20-30.XIE Yuhong,GAO Yangdong.Recent domestic exploration pro-gress and direction of CNOOC[J].China Petroleum Exploration,2020,25(1):20-30.[2]施和生,王清斌,王军,等.渤中凹陷深层渤中19-6构造大型凝析气田的发现及勘探意义[J].中国石油勘探,2019,24(1):36-45.SHI Hesheng,WANG Qingbin,WANG Jun,et al.Discovery andexploration significance of large condensate gas fields in BZ19-6Structure in deep Bozhong Sag[J].China Petroleum Exploration,2019,24(1):36-45.[3]薛永安,李慧勇,许鹏,等.渤海海域中生界覆盖型潜山成藏认识与渤中13-2大油田发现[J].中国海上油气,2021,33(1):13-22.XUE Yongan,LI Hhuiyong,XU Peng,et al.Recognition of oil andgas accumulation of Mesozoic covered buried hills in Bohai Sea Area and the discovery of BZ13-2Oilfield[J].China Offshore Oil 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渤海湾盆地海域片麻岩潜山风化壳型储层特征及发育模式王德英;王清斌;刘晓健;赵梦;郝轶伟【摘要】渤海湾盆地海域太古代-古元古代片麻岩潜山分布面积巨大,已发现多个油气田,有重要勘探价值.本文综合应用岩心、铸体薄片、X衍射、扫描电镜、常规物性、锆石测年、矿物溶蚀模拟等实验手段及统计分析方法落实了渤海片麻岩风化壳型储层地质特征、成因机理及发育模式.研究表明,片麻岩中长英质矿物含量大于70%有利于形成潜山裂缝型优质储层;大气水风化淋滤作用对长石类矿物的溶蚀,形成大量次生孔隙和沿裂缝的溶蚀扩大孔隙,极大改善了片麻岩潜山的储层物性;构造作用产生的断裂和节理不仅可以直接提供储集空间,还可以作为渗流通道加大风化淋滤作用的影响深度和范围,促进深部岩石的溶蚀改造,加速风化过程.上述主控因素指导下建立自上往下发育粘土带、砂化带、砂化砾石带、裂缝带和基岩带的片麻岩风化壳型潜山储层发育模式.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2019(035)004【总页数】13页(P1181-1193)【关键词】储层;发育模式;片麻岩;风化壳;潜山;渤海湾盆地海域【作者】王德英;王清斌;刘晓健;赵梦;郝轶伟【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459【正文语种】中文【中图分类】P618.13潜山是一种古地貌特征,由Powers(1922)在《潜山及其在石油地质学中的重要性》较早提出。
后来地质学家沿用了这一术语。
Levorsen(2001)在《石油地质学》书中使用了潜山这一概念,指在盆地接受沉积之前已经形成的基岩古地貌山,后被新地层覆盖形成的深埋地下潜伏山。
潜山在构造抬升期会经历强烈的风化和古喀斯特作用,油气可以沿不整合面或油源断层运移到基岩储集层中形成“古潜山油气藏”(李德生,1985)。
2019年6月2日至4日举办的第八届中国石油地质年会上,公布了近年来我国油气勘探十大重大发现。
这十项重大发现对于我国油气工业可持续发展意义重大。
1中海油渤中19-6发现太古界变质花岗岩潜山整装凝析气田和高产天然气2019年2月,中海油宣布在渤海湾发现千亿方大型天然气田。
这一具有战略意义的发现实现了几代人在渤海湾地区寻找天然气的梦想,更让人们相信,在渤海湾的深层,渤中19-6并不是一个“独生子”,还会有进一步的发现。
2中石油准噶尔盆地南缘下组合高探1井获高产油气流,陆上深层碎屑岩获战略突破高探1井的重大突破,是准噶尔盆地油气勘探史上的重要里程碑,证实了准噶尔盆地南缘冲断带油气富集,勘探潜力很大。
3塔里木盆地风险探井中秋1井取得重大突破中秋1井是中国石油2017年在塔里木盆地部署的一口风险探井。
中秋1井的战略突破是塔里木盆地继克拉2、克深2之后又一大发现。
这一重大突破,发现了秋里塔格新的含气构造带,打开了一个新的油气富集区带,为“西气东送”开辟了新的气源区。
4中石化塔里木盆地特超深层发现顺北整装油气田,丰富了海相碳酸盐岩领域塔里木盆地顺北超深层碳酸盐岩断溶体油气田的突破,是油气重大理论技术创新,开辟了超深层油气勘探战略新领域,对全球超深层油气勘探都具有重大意义。
展现了顺北过渡带2万平方千米整体含油气的格局,有望建成年100万吨产能阵地。
5中石油准噶尔盆地玛湖凹陷发现10亿吨级玛湖砾岩特大油田中石油新疆油田公司在准噶尔盆地玛湖凹陷发现的重量级砾岩油田,是目前发现的世界最大砾岩油田,相当于中国拥有了第二个克拉玛依油田。
展现了该地区多层系立体勘探潜力,有望形成又一个勘探大场面。
6中石油四川盆地发现永探1井,开辟火山岩天然气勘探新领域我国在松辽深层、准噶尔等盆地陆续发现了火山岩油气田,是一个重大勘探新领域。
近期中石油永探1井在火山岩获得高产工业性气流,在四川盆地开辟了一个全新的火山岩天然气方向,有望成为四川盆地新的增储天然气上产领域。
中国海上油气CHIGN OFFSHORE OIL AND GA第33卷第3期2021年6月Vod 33 Go. 2J un 2021文章编号:1673-1506(2021)03-0085-00DOI :19. n935/u issw 辽相-006. 2〜1. 03. OO9渤中-凝析气田太古界潜山储层地质模式及开发策略*范廷恩牛涛范洪军王帅肖大坤罗江华(中海油研究总院有限责任公司北京井0万%范廷恩距涛缝洪军缝•渤中-凝析气田太古界潜山储层地质模式及开发策略 J 中国海上油气 21距构值51.FAN Tingen, NIN Tao WAG Aongjun, aS ab GeologicaI model and developmeni strategy of Archean buried hill reservoir in BZ19-6 condensatefield JU 9 China Offshore Ob and Gas,2〜l ,33中):渤-92.摘要综合运用岩心、测井、地震、野外露头及生产测试资料对渤中井构太古界潜山储层地质模式进行了分析。
研究发现,渤中井-6太古界潜山储层纵向分为风化带和内幕带。
风化带受构造和风化淋滤作用双重控制,发育构造缝、风化缝、溶蚀孔隙等储集空间类型,裂缝整体发育呈网状,储层连通性好,呈“似层状”分布 模式。
内幕带主要受高角度断层控制,储集空间以构造缝为主,内幕带储层沿高角度断层呈“带状”分布模 式。
针对渤中井构潜山高含凝析油、低地露压差以及低孔低渗的油气藏特征,提出采用周期注气的开发方式提高凝析油采收率;基于潜山地质模式,采取储层顶部注气、中下部采气的立体注采井网。
为减缓气窜,增 加注气波及面积,提高单井产量,结合数值模拟结果,井网部署采取井轨迹与裂缝斜交〜°角、注采井主流线方向与裂缝走向呈一定夹角的布井原则。
关键词 渤中井构凝析气田;太古界潜山地质模式;开发策略中图分类号:TE32+1文献标识码:AGeologicai modei and development strategy of Archean burieh hill reservoirm BZ19-6 condensatr fielhFAN Tingen NIN Tao FAN Aongjun WANG Shuai XIAS Dakun LUN Jianghua(CNOOC Research Institute Ltd. , Beijing 井00大,China)Abstract :Based on the data of core, logging , seismic, field outcrop and production test, the geologicai model ofArchean buried hill reservoirs in BZ19-2 area is analyzed. It is Aund that BZ19-2 Archean buried hill reservois is divided into weathering zona and innes zona longitudmally i The weathering zona is controlled 次 both tectonise and weathering &. leaching , and the reservois space is dominated 次 structuraI fractures , weathered fractures and dissolution gores , with fractures developed X networg os a whole. Its reservois connectivity is good, showing a “stra/toid" Dstribution gWAN The innes zona is eainR controlled by high angle faults , and the reservois space is dominated us structuraI fracturer 9 The reservoirs X Ac innes zona arc Gstributeh X a “zonal" pattern along high angle fWA. In view of the characteristics of BZ19-2 buried hill reservoirs with high condensate content , seall difference between dew point pressure and formation pressure, Gw porosiQ and Gw permeability, Ac method of periodic gas inj ection is proposed to improve condensate recovers At Ac sama Emo based on Ac buried hill geo- logicaI model, the three-dimensional injection-production pattern of gas injection at the Ap and gas recovers at the midDc and lowec parts of the reservois is adopted o In ordec to slow down gas channeling speed, increase gas Qem tion swept area and improve single well production , the following well pattern arrangemeni plan is adopted in com bination with Ac numerical simulation results : Ac well trajectory is oblique to Ac fracture at an angle of 45°, and the main stream line Drection of inj ection-production wells is at an included angle with fracture strAe.Key words :BZ19-P condensate fieldr Archean buried hX ; geologicai wodelr developmeni strategb关中海石油⑷国)有限公司科技课题“海上中深层油藏地球物理技术及其应用研究⑷号:229-YXKl7)”部分研究成果。
渤海湾盆地渤中凹陷深埋古潜山天然气成藏主控因素探讨周心怀;张如才;李慧勇;王保全;郭永华【期刊名称】《中国石油大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(041)001【摘要】渤中凹陷钻探的两口科学探索井均在古生界潜山发现天然气流,其中科A2井经测试获日产天然气40.2×104m3,揭示了渤海海域目前埋深最大、温度最高的古潜山天然气藏.根据渤中凹陷渤中21 ~22古潜山油气成藏条件和实际地质、测井和地震资料的综合解释,对研究区天然气成藏控制要素进行研究.结果表明:古潜山圈闭面积大,且具有完整背斜形态;深层沙四段—东三段发育大量优质高成熟烃源岩,油气源充足;古潜山储集空间为溶蚀孔洞和裂缝,储层物性较好;成藏要素匹配关系好,天然气具有明显的晚期持续充注成藏的特点.该古潜山气藏的发现,不仅是渤中凹陷深埋古潜山天然气勘探的重大突破,也是深埋古潜山油气成藏地质条件认识和勘探工程技术进步的重大成果,能够推动渤海海域乃至整个渤海湾盆地凹中深埋古潜山的油气勘探工作.【总页数】9页(P42-50)【作者】周心怀;张如才;李慧勇;王保全;郭永华【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE122.1【相关文献】1.渤海湾盆地渤中凹陷西次洼中生界古潜山油气成藏过程 [J], 谢玉洪;罗小平;王德英;徐春强;徐云龙;侯明才;陈安清2.渤海湾盆地渤中凹陷太古界潜山气藏BZ19-6的气源条件与成藏模式 [J], 谢玉洪3.渤海湾盆地渤中凹陷潜山及上覆砂砾岩显微图像数据集 [J], 刘彦鹏;侯明才;刘晓健;齐哲4.渤海湾盆地渤中凹陷潜山及上覆砂砾岩显微图像数据集 [J], 刘彦鹏;侯明才;刘晓健;齐哲5.渤海湾盆地渤中坳陷天然气成藏主控因素与有利勘探方向 [J], 牛成民;于海波;胡安文;叶涛;秦德海;华晓莉;梁舒艺因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
渤海油田近10年地质认识创新与油气勘探发现夏庆龙【摘要】近10年渤海油田在潜山、中深层、岩性油气藏及天然气领域的勘探实践证实,地质新认识为油气勘探发现提供了理论指导和科学部署.其中,源-汇时空耦合控砂原理的提出使得渤海海域古近系富砂沉积体系预测成功率由40%提高到80%,大大提高了中深层勘探成功率;极浅水三角洲沉积体系的发现证实了浅水湖盆中心优质储层的发育,指导了凹陷区浅层油气勘探;走滑转换带增压区为中深层大中型油气藏提供了良好保存条件,围绕郯庐断裂带发现了一系列大中型油气田;脊-断-砂耦合控制了凸起浅层油气运移路径和汇聚,使得石臼坨凸起浅层岩性-构造油气藏勘探获得重大突破;混合沉积的存在有效改善了中深层储层物性条件,在秦南凹陷陡坡带发现了亿吨级油田;花岗岩潜山“似层状”油藏模式的提出为中国最大中生界花岗岩潜山油藏评价提供了依据,落实了蓬莱9-1花岗岩潜山油藏的整体储量规模.这些地质新认识的提出进一步丰富和发展了油气勘探理论,指导了渤海油田“十一五”以来油气勘探持续发现,具有很好的推广意义.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2016(028)003【总页数】9页(P1-9)【关键词】渤海油田;源-汇耦合控砂;极浅水三角洲沉积体系;走滑转换带;脊-断-砂耦合控藏;混合沉积;花岗岩潜山油藏模式;油气勘探发现【作者】夏庆龙【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE121渤海油田经历了50余年的勘探开发,目前已经基本实现一次三维地震数据满覆盖,截至2014年底共钻探井824口,累计发现油田或含油气构造167个,共发现探明油当量32.4亿t,已连续5年稳产3 000万t以上,累计产油超过3.0亿t油当量,成为我国北方重要的能源生产基地(图1)。
渤海油田50多年的勘探经历了4个阶段:①早期自力更生探索阶段(20世纪50年代—1984年),借鉴陆上潜山油田勘探经验,以凸起潜山勘探为主,发现了近海埕北、427等中小油田;②对外合作勘探阶段(1985—1994年),古近系中深层油气为勘探重点,外方无勘探发现,自营勘探发现了绥中36-1油田(被誉为渤海油田“命根子”油田);③合作与自营并举勘探阶段(1995—2005年),创新提出了“晚期成藏理论”,在渤海海域凸起浅层发现了一批大型稠油油田,如蓬莱19-3、秦皇岛32-6油田等亿吨级大油田;④坚持多层系立体勘探阶段(2006年—现今),在潜山、中深层、岩性油气藏及天然气勘探领域获得重大发现和突破,先后发现了蓬莱9-1、秦皇岛29-2、旅大6-2、旅大21-2、垦利10-1等一批大中型油气田,储量发现一直保持较高水平,为实现油田稳产增产及中国海油“二次跨越”奠定了坚实的储量基础[1-4]。
渤海海域深层太古界变质岩潜山大型凝析气田的发现及其地质意义薛永安;李慧勇【摘要】渤海湾盆地是我国东部典型的油型盆地,已发现天然气田储量规模较小.近几年渤海油田通过勘探研究思路转变和地质认识创新,在渤中凹陷西南部渤中19-6构造深层太古界变质岩潜山获得天然气勘探重大突破.通过重新认识凹陷生排烃能力,提出渤中凹陷巨大生气潜力是大型凝析气田形成的基础;完善深层优质盖层“被子”封闭模式,提出区域性稳定分布的高压异常泥岩控制大型天然气田的形成;明确变质岩储层成因机理,提出构造-风化作用主导下的裂缝型储层形成机制,运用地球物理多属性融合技术实现了优质裂缝型储层预测;提出渤中19-6构造区具有“优质烃源岩深埋生气、变质岩潜山多期构造运动控储、厚层超压泥岩‘被子’控制油气汇聚运移和保存”的天然气成藏模式.这些创新成果指导了渤中19-6构造大型凝析气田的发现,实现了渤海海域天然气勘探的领域性突破,所取得的理论认识突破和勘探实践经验对于推动渤海湾盆地深层天然气勘探具有重要指导意义.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2018(030)003【总页数】9页(P1-9)【关键词】渤海;渤中凹陷;天然气勘探;变质岩潜山;渤中19-6凝析气田;成藏模式;地质认识创新【作者】薛永安;李慧勇【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459【正文语种】中文【中图分类】TE122渤海湾盆地是我国东部典型的油型盆地,已探明原油储量约130.5×108t,天然气储量约3 510×108m3,已探明原油储量远远大于已探明天然气储量[1]。
勘探实践表明,渤海湾盆地渤海海域部分与周边陆地油区相似,具有油多气少的特征,经过40多年的勘探,已发现超过35×108t的石油探明储量,而天然气探明储量仅仅伴随着原油勘探偶有发现[2-3]。
前人研究认为,研究区晚期新构造运动活跃,新近系断层发育密度大、活动能力强,强烈的构造活动不利于天然气的保存[4-6]。
渤海油田通过长期攻关研究,特别是近几年通过转变勘探思路与创新地质认识,认识到在油型盆地存在局部天然气富集区,也可找到大气田,近期在渤中凹陷西南部深层太古界变质岩潜山天然气勘探获得重大突破。
通过系统开展区域构造演化与构造精细解释,落实了渤中凹陷西南部深层渤中19-6构造大型太古界潜山圈闭群,整体可划分为南、北两块,总圈闭面积可达100 km2以上。
2016年以来分别在渤中19-6构造南块和北块钻探多口井均获得了较好的产能,其中南块测试获日产油168 m3、日产气18.4×104m3,北块测试获日产油305 m3、日产气31.2×104m3。
渤中19-6构造目前正在进一步扩展评价中,从已发现油气层垂向、横向展布及构造规模判断,该构造将是渤海湾盆地目前已发现的最大天然气田,达大型气田级别。
该大型天然气田的发现,一方面展现了环渤中凹陷中深层领域的巨大潜力,同时也坚定了在油型盆地中寻找大型天然气田的信心,对于推动渤海湾盆地深层勘探具有重要意义。
1 区域地质背景渤中19-6构造区位于渤海海域渤中凹陷西南部的深层构造脊上,西部与埕北低凸起相邻,南部与黄河口凹陷相接,东南部与渤南低凸起相邻,北依沙垒田凸起(图1)[7-9]。
钻井揭示该构造及围区发育多种类型的潜山地层,东部渤中21/22构造以古生界为主,西部多个构造有中生界残留,局部直接出露古生界及太古界,渤中19-6构造、渤中26-2构造以及北部的曹妃甸18构造为太古界直接出露区;已开发油田生产动态表明围区多个构造的潜山储层均有较好的产能。
渤中凹陷西南部整体表现为近南北向的凹中隆构造脊背景,潜山主体披覆沉积古近系和新近系,被近南北向郯庐断裂西支所夹持,断裂体系发育,分割特点显著,形成多个构造高点,具有独特的地质结构和油气聚集特征。
研究区经历了加里东、印支、海西、燕山、喜山多期构造运动的改造,潜山地层长期暴露剥蚀,变质岩潜山遭受多期改造,形成了裂缝型储集层。
潜山上覆地层自上而下分别为新近系明化镇组、馆陶组,古近系东营组和沙河街组,构造区南部局部发育孔店组。
太古界变质岩潜山是主要目的层段,在地震相上具有空白-杂乱、弱反射的响应特征,其平面展布受断裂控制明显。
图1 渤中19-6构造区域位置Fig.1 Regional overview of BZ19-6 structure2 渤中19-6凝析气田特征2.1 地质特征渤中19-6凝析气田含气层位主要为太古界。
渤中19-6构造经历了多期构造运动,太古界变质岩潜山断裂发育,主要发育三组断裂体系,分别为近S—N向的走滑断裂体系、NEE向的张性断裂体系以及局部发育的NW向断裂体系。
以近S—N向走滑断裂为界,西部NW向断裂体系发育,东部则主要发育NEE向断裂体系。
根据构造特征,可将渤中19-6构造进一步划分为南、北两块。
走滑-伸展断裂相互切割,在研究区形成了多个具有背斜、断鼻形态的复杂断块圈闭(图2)。
渤中19-6凝析气田储层岩性主要为二长片麻岩、斜长片麻岩和混合片麻岩等,靠近大断裂处可见断层角砾岩。
储层纵向分带性明显,储集空间以裂缝为主,亦可见沿缝的溶蚀孔隙。
孔隙度在2.7%~12.8%之间,平均值为5.3%,渗透率在0.01~11.81 mD之间,平均值为0.733 mD;在裂缝发育段孔隙度值可达12.5%~12.8%,渗透率可达11.81 mD。
根据太古界潜山测试获得的地层温度和压力资料,渤中19-6凝析气田压力系数为1.15~1.26,为弱超压凝析气田;地温梯度为3.3~3.4 ℃/100 m,为正常的温度系统。
2.2 流体性质渤中19-6凝析气田地面凝析油密度介于0.792 6~0.808 9 g/cm3(20 ℃),平均值为0.800 3 g/cm3;黏度介于1.244~2.136 mPa·s(50 ℃),平均值为1.640 mPa·s;含蜡量高,平均值为13.56%;含硫量低,平均值为0.017%;凝固点介于12~22 ℃(表1)。
天然气中烃类气含量最大值为90.71%,最小值为83.58%,平均值为88.27%;甲烷含量介于70.85%~78.25%,平均值为75.63%;氮气含量低,介于0.12%~0.15%,平均值为0.13%;CO2含量介于9.19%~16.27%(表1)。
图2 渤中19-6构造太古界顶面构造简图Fig.2 Sketch map of the Archean top surface of BZ19-6 structure地层流体分析表明,渤中19-6构造流体在地层条件下呈凝析气相,井流物中C1+N2含量为61.19%,C2—C6+CO2含量为30.85%,C7+含量为7.97%,通过油气藏流体类型三角图等综合分析为凝析气。
此外,地层流体临界温度低(52.4 ℃左右),临界压力低(40.76 MPa左右),露点压力为45.74 MPa,地露压差小(1.19 MPa),显示出地层流体中重烃组分含量占有一定比例。
临界凝析温度为384.8 ℃,临界凝析压力为45.74 MPa,地层温度处于临界温度与临界凝析温度之间。
定容衰竭实验中,随压力下降反凝析液量增大,最大反凝析液量可达40.97%,地面凝析油含量达710.67 g/m3,表明渤中19-6凝析气田具有特高含凝析油凝析气藏特征。
表1 渤中19-6凝析气田凝析油和天然气分析数据Table 1 Condensate oil and natural gas component contents of BZ19-6 condensate gas field井号取样井段/m凝析油物理性质天然气性质密度(20 ℃)/(g·cm-3)黏度(50 ℃)/(mPa·s)含蜡量/%含硫量/%沥青质+胶质/%凝固点/℃CO2/%N2/%C1/%烃类气/%14043.4~4142.00.79261.24411.800.02250.991216.270.1570.8583.5823873.7~3923.50.79931.53915.040.01240.69179.350.1278.2590.532Sa3879.00~3998.660.80892.13613.840.01481.42229.190.1277.7890.693 渤中19-6凝析气田成藏主控因素3.1 渤中凹陷巨大生气潜力是大型凝析气田形成的基础渤中凹陷发育3套烃源岩,分别为东营组三段、沙河街组一段和沙河街组三段烃源岩[10-11]。
渤中19-6构造天然气甲烷同位素为-38.8‰左右,依据天然气δ13C1-Ro关系式计算Ro值为1.6%[12],表明天然气为成熟—高成熟阶段产物。
生烃演化史研究表明,沙河街组三段烃源岩在24 Ma左右开始生烃,12 Ma左右达到生烃高峰,目前Ro约为1.8%~2.4%;沙河街组一段烃源岩在12 Ma左右开始生烃,现今Ro介于1.6%~2.2%;东营组三段烃源岩现今Ro介于1.0%~1.6%[13]。
综合考虑储层与烃源岩对接关系、烃源岩生烃演化史和天然气成熟度等,渤中19-6构造天然气主要来源于渤中凹陷沙河街组三段烃源岩。
另外,天然气组分特征和碳同位素值是划分天然气成因类型的重要依据,戴金星等[12]用我国437个气样和其他国家96个气样的δ13C1与C1/C2+3建立了天然气成因判别图版。
图3为渤中19-6构造天然气δ13C1-C1/C2+3判别图版,可见该构造天然气为凝析油伴生气。
综合油源对比结果,认为渤中19-6构造天然气应与油同源,为沙河街组三段烃源岩干酪根热裂解生成的凝析油伴生气。
图3 渤中19-6构造天然气δ13C1-C1/C2+3判别图Fig.3 The discriminant graph of δ13C1-C1/C2+3 of BZ19-6 structure在明确油气源的基础上,通过深入分析渤中凹陷烃源岩条件,认为渤中凹陷具有巨大的生气潜力,为大型凝析气田的形成提供了良好的物质基础。
渤中凹陷沙河街组三段主力烃源岩普遍含有较高的陆源有机质,腐泥组含量大都在40%以下,具有相对富气的生烃特征;有机质丰度较高(TOC值绝大多数在2%以上,S1+S2值大多数大于20 mg/g);埋深多在3 000~5 000 m以深,大部分为高成熟—过成熟,已进入规模生气阶段。
另外,从生气量、生气强度和生气丰度上看,渤中凹陷沙河街组三段居渤海海域各凹陷首位,同时也是渤海湾盆地各凹陷之首,分别达299.602×1011m3、48.261×108m3/km2和84.919×108m3/km2,明显高于辽中凹陷(73.501×1011m3、26.864 4×108m3/km2和22.5568×108m3/km2)、渤东凹陷(41.407×1011m3、24.357 1×108m3/km2和45.566 5×108m3/km2)和黄河口凹陷(6.854×1011m3、14.1611×108m3/km2和29.646 1×108m3/km2)等[3]。