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四川盆地平昌-阆中地区侏罗系油气成藏主控因素与勘探对策

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四川 盆地 平昌 阆中 地区 侏罗系 油气 主控 因素 勘探 对策
资源描述:
· 16· 天然气工业 2010年3月 四川盆地平昌一阆中地区侏罗系 油气成藏主控因素与勘探对策 李军 王世谦 1.中国石油勘探开发研究院2.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 李军等.四川盆地平昌一间中地区侏罗系油气成藏主控因素与勘探对策.天然气工业,2010,30(3):16~21. 摘要 四川盆地平昌 阈中地区具有十分有利的油气成藏地质条件,但其油气勘探潜力长期被低估。通过对沉 积、生油、储集及压力条件等油气成藏主控因素的综合分析,认为该区中下侏罗统具有大面积连续型油气聚集成藏的特 征:①早中侏罗世处于湖水广布的繁盛期,烃源岩与储集岩交互叠置;②烃源岩质优、层厚,已大量生烃;③砂岩和介壳灰 岩储层致密,且发育泥页岩油气层;④溶蚀孔洞缝的发育使致密储层的储集性能得到有效改善;⑤油气层普遍高压,油气 连续型聚集成藏。因此,若在该地区遵循非常规油气资源的勘探思路,针对滩坝砂岩和介壳灰岩致密储层,采用水平井, 加砂压裂等工艺技术,则有望实现侏罗系油气勘探新的突破。 关键词 四川盆地 平昌一阆中地区 侏罗纪 地质特征 成藏特征 连续型聚集 水平井 加砂压裂 787/j.000—0976.2010.03.004 平昌一阆中地区处于四川盆地早中侏罗世湖相沉 积中心,主要发育中侏罗统沙溪庙组一段底 凉高山 组上段和大安寨段2套主要含油气组合,具有十分有 利的油气成藏地质条件,油气资源丰富。但其油气勘 探潜力长期被低估,勘探方向不明。近年来,在该区大 规模开展的二叠、三叠系礁滩油气勘探中,许多礁滩钻 井在钻经侏罗系时油气显示频繁,经完井测试多口井 获得了工业油气流,最高测试原油日产量可达170 t, 显示出该区侏罗系油气勘探的良好前景。研究表明, 平昌一阆中地区侏罗统油气具有大面积连续型聚集成 藏的非常规油气藏特征。若转变勘探思路,采用非常 规油气勘探方法与技术,则有望加快该区侏罗系油气 勘探的步伐。 昌一阆中地区横跨川中隆起带与川北坳陷带, 其南部为自震旦纪以来长期继承性隆起的川中隆起的 北斜坡带,北部是印支运动以后发展起来的侏罗纪一 白垩纪沉积坳陷盆地区内构造线排列形式明显受 盆缘褶皱山系区域构造的控制,构造方向多变,是在燕 山晚期构造雏形的基础上经多方向、多期次构造应力 改造的结果 。区内构造较为平缓,规模也不大,主要 形成于喜山期构造运动。 该区以中三叠世及其以下的海相碳酸盐岩为沉积 基底,晚三叠世之后,转人了前陆盆地陆内沉积发展阶 段,并经历了早一中侏罗世早期大型湖泊沉积期,以及 中侏罗世晚期~早自垩世河流相沉积期[1 ]。侏罗系 沉积厚度巨大,现今的侏罗系残余厚度一般介于2 000 ~4 000 m,以平昌~仪陇一巴中一带侏罗系沉积厚度 为最大,一般为3 400~4 000 m。 早侏罗世自流井期至中侏罗世沙溪庙早期,经历 了3次大的水进水退过程,在纵向上形成了珍珠冲一 东岳庙段、大安寨段以及凉高山组一沙一段底部等3 大套含油气组合。特别是后两次水进水退过程,持续 时间长、规模大,生储盖组合配置有利,成为工区内的 主力产油气层。 2油气成藏特征 2.1 早中侏罗世处于湖水广布的繁盛期。烃源岩与储 集岩交互叠置 早中侏罗世的总体沉积特征由以早一中侏罗世早 期的较深水欠补偿的湖相暗色砂、泥岩沉积为主,过渡 为中侏罗世中、晚期的补偿、超补偿的河流相砂岩和紫 作者简介:李军,1960年生,高级工程师;1982年毕业于原华东石油学院石油物探专业;主要从事地质综合研究、地震资料综合 解释工作。地址:(100083)~京市海淀区学院路2话:(3597970。E—3 质 勘探 红、棕红色泥岩沉积为主。早侏罗世中、晚期为典型的 温暖潮湿气候条件下的大型湖泊环境,分布范围广。整 个湖盆沉积物呈半深湖相一浅湖相 滨湖相不规则环 带状沉积格局,以细碎屑的湖相泥页岩夹砂岩和介壳灰 岩沉积为特征。湖泊沉积中心位于平昌~仪陇一带, 沉积厚度大,多处在浅一半深湖沉积环境中(图1)。 图例 园地层等厚线(m)团深耿笆、黑色泥负岩IⅢⅢ分比等值线(%)[: 介壳灰岩 分比 值线(%)[::三二]十1 川中北部地区早侏罗世自流井期大安寨时岩相古地理图 区域上,由于浅湖一半深湖区范围广泛,因而工区 内泥质烃源岩广布。这也是工区内几乎所有的钻井在 中、下侏罗统各层段中普遍都能见到油气显示的主要原 因。质量较好的烃源岩主要发育在湖泊水体较深的半 深湖浅湖下部相区,即区域中部的平昌 仪陇地区。 区内滨浅湖相区滩坝砂体及生物介屑滩广泛发育,并与 黑色泥页岩交互叠置,构成区内重要的储油气层。 2.2烃源岩质优、层厚,已大量生烃 凉高山组和大安寨段黑色泥页岩普遍含丰富的瓣 鳃、介形虫、叶肢介等水生生物化石及陆源高等植物化 石碎片,黄铁矿呈分散状分布于其中。这2套烃源岩主 要发育在凉高山组上段(以下简称凉上段)和大安寨段 中部的大一三层(以下简称大一三层),单层厚度一般为 2~5 m,厚者可超过40 m,区域分布范围广,厚度一般 为1()()~150 以平昌 仪陇地区烃源岩厚度较大。 对烃源岩样品分析结果的统计表明,凉高山组和大 安寨段烃源岩的有机碳平均含量为1.3 ~1.4 ,氯仿 沥青“A”平均含量为0.15 ~0.20 ,总烃平均含量为 0.1 ~0.15 。仪陇一平昌一带的有机碳含量明显较 其他地区高,平均有机碳含量大于1.5 。而且烃源岩 的有机质丰度随沉积相带而变化,从湖盆的沉积中心区 向湖盆边缘逐渐降低,烃源岩质量逐步变差(表1)。 表1 中下侏罗统不同沉积相带烃源岩有机质丰度综合数据表 · 天然气工业 2010年3月 对烃源岩样品族组成、显微组分、元素、碳同位素 及生物标记物等的多项分析结果表明,凉高山组和大 安寨段烃源岩的有机质主要来源于湖泊中的低等水生 生物,同时也混合有一定量的陆源高等植物,其有机质 类型总体上以混合型为特征。其所生成的油气具有 “腐泥型”特征,明显不同于下伏上三叠统煤系烃源岩 所生成的“腐殖型”油气(图2)。而且,同一口井同一 层段的烃源岩也可能由于受陆生植物输人量的影响而 发生显微组成变化,即烃源岩的有机质类型产生显著 差异(见本文参考文献陆源有机质与湖 泊水生生物不同比例的混合可能是造成该区侏罗系油 气兼生、油气性质多样以及分布复杂的主要原因。 异庚烷值 图2侏罗系与上三叠统原油的庚烷值一异庚烷值关系图 两套烃源岩均已成熟生烃,而且正处于大量生油 的高峰阶段(R。为1.0 ~1.3 )。区域上,侏罗系 烃源岩成熟度表现为南低北高、西低东高的特征。位 于工区南部的公山庙、营山一带的侏罗系烃源岩成熟 度较低,R。一般小于1.0 。而仪陇一平昌一带的侏 罗系烃源岩R。分布在1.1 ~1.35 ,成熟度适中, 有利于油气的大量生成。 2.3砂岩和介壳灰岩储层致密且发育泥页岩油气层 沙溪庙组底部和凉上段砂岩储层主要为一套滨浅 湖滩坝相沉积,砂岩粒度多介于粉一细粒,以富含长石 和岩屑为特征,其分布范围较广,靠大巴山物源区较近 的东北部厚度相对较大。与凉上段砂岩相比,沙溪庙 组底砂岩的单层厚度较大,粒度较粗,杂基含量较少, 物性条件略好。而大安寨段介壳灰岩储层主要分布在 大安寨段一层(简称大一层)和大安寨段三层(简称大 三层)2个生物介壳滩发育层段中,其单层厚度较大, 石灰岩质地较纯;而大一三层中的介壳灰岩多以薄层 或介屑条带的形式分布在大套黑色页岩中。大安寨段 生物介壳石灰岩储层主要集中发育在湖盆浅水区的生 物介壳滩上,尤以工区西部的中台山一石龙场滩区较 发育(见图1中黄色区域)。 沙溪庙组底部和凉上段砂岩储层的物性条件明显 优于大安寨段介壳灰岩储层,其中沙溪庙组底部砂岩 储层的物性为最好,其平均孔隙度为4.17 ,平均渗 透率为0.26×10 肚m 。纵向上,沙溪庙组底部砂岩 储层存在相对的高孔层段(孑9 ),其与 砂岩中长石含量的明显增多有关(表2)——在酸性介 质条件下,长石易于被溶蚀形成次生孔隙[s]。凉上段 砂岩储层表现为特低孔渗的特征,其平均孑.76 ,平均渗透率为0.118×10~ m。。大安寨段 介壳灰岩储层也属典型的特低孔渗致密储层,其平均 孔隙度不足1 ,渗透率一般小于0.1×10~ m 。 大安寨段介壳灰岩储层的孔隙度随泥质含量而变 化,泥质含量越高,储层孔隙度越高。泥质介壳灰岩 (泥质含量大于25 )的孔隙度明显高于纯介壳灰岩 (泥质含量小于10 )。特别是大安寨段泥页岩的孔 渗性明显优于介壳灰岩(表3)。因此,在微裂缝发育 的情况下,在大安寨段中也可形成一种非常规油气 层——泥页岩裂缝型油气层(图3)。实际上,工区一 些黑色页岩岩心的页理面上就富含原油,泥页岩中发 育的层间缝及构造裂缝也多被沥青条带充填,钻井过 程中许多发育裂缝的泥岩层段往往发生油侵、井涌甚 至井喷等现象,油气显示频繁而又强烈,由此形成泥页 岩裂缝性含油气层。但由于对这些泥页岩油气层的勘 探潜力认识不清,过去都未对其进行过专层测试。在 今后的勘探中,对这种特殊类型的非常规油气层也应 该加以重视。 表2沙溪庙组底部砂岩储层中的长石含量与孑30卷第3期 地质 勘 探 表3 中下侏罗统部分含裂缝储层样品的物性特征统计数据表 地层 声波时差/ 井深/ "径/ 自然伽马/ 油气层 油 层特征 Cm uR.h。。 剖面 m‘ 组 段 m O 30 2 4‘6 8 10 80 480 3 0至 黑褐、褐灰色介 J 壳灰岩富禽油气 黑褐、褐灰色介 壳灰岩富含油气 介壳灰岩裂缝及 、、~) 溶洲含汕气 ≮ 黑色页岩火介壳 — 扶岩,页岩裂缝中 含油 3 010— 、 j —≤ 人 自 3 020— 流 安 3 040— 3 050— 乏一 ≥ ‘ /灰黑色页岩裂缝\ ( , 中含油气 ——) ≥ 寨 3 060— 组 3 070— 段 3 080一 ≥ 乏 介壳灰岩含油气 图3下侏罗统自流井组大安寨段油气层综合解释剖面图(1 R/h=71.666 7×10 A/2.4溶蚀孔洞缝的发育改善了致密储层的储集性能 上述分析结果表明,侏罗系砂岩和介壳灰岩储层 均属特低孔渗的致密储层。但是,在钻井过程中仍普 遍发生油气侵、井涌、强烈井喷等良好的油气显示,特 别是进人大安寨段时常发生钻具放空、钻时加快、憋跳 钻、钻井液漏失以及岩屑中分布有次生矿物晶体等现 象,证明有较大的溶蚀缝洞存在。例如,川42、井43、 石龙13、15等井在大一层中曾发生放空、漏失现象,均 获得了高产油气流,其油、气测试产量分别为10~8O .6~60)×10 d。公山庙构造上所钻获 的沙一段底高产油井(如公16、公20、公27井等)也证 实与裂缝的发育直接相关 。 裂缝的存在对孔隙度影响较小,而对渗透率的影 响巨大。实验数据表明,沙溪庙组底部、凉上段砂岩储 层和大安寨段介壳灰岩储层若无裂缝,其渗透率几乎 都小于1×10 m 。但是,砂岩和介壳灰岩中一旦 发育有裂缝,其渗透率可以成倍、成百倍地增加(表 3)。裂缝及与裂缝相关的次生溶蚀孔、洞是侏罗系储 层主要的储集空间和渗流通道。邓康龄研究结果 也证明,裂缝的发育程度是决定工区内柏垭一石龙场 油气成藏和高产富集的关键因素。 2.5 油气层普遍高压,油气连续型聚集成藏 原地矿部西南石油地质局在工区内的多口钻井泥 页岩密度的实钻测定结果表明,进入沙一段之后,泥页 岩密度就开始降低,并偏离正常趋势线,特别是进入凉 高山组之后,泥页岩密度降低的幅度加大,偏离正常趋 ·2O· 天然气工业 2010年3月 势线更明显,明显处于典型的欠压实阶段。侏罗系泥 页岩低密度带所对应的泥页岩欠压实带一般出现在沙 一段底部至大安寨段,该带既是侏罗系油气生成带,也 是高压异常带(压力梯度大于1.358 O0 m),在 钻井过程中表现为钻井液密度加大,井径扩大,并出现 大量油气显示等特征。 区域上,凉高山组和大安寨段油气层的压力梯度 基本上以仪陇一平昌一带为异常高压中心(压力梯度 大于1.6 O0 m),向四周压力梯度逐渐降低,并 呈环带状分布。产生异常高压的主要原因是泥页岩的 欠压实作用以及烃源岩的生烃增压作用一 。 从工区内侏罗系油气分布情况来看,区域上表现 为油气大面积区域性聚集特征,油气分布完全不受构 造控制,无论在单斜上还是在向斜中都有油气显示或 油气流产出,而且油气分布复杂,如平昌 仪陇一带多 口钻井油气同产,柏垭~石龙场一带油井与气井相间, 互不连通_2],开采过程中基本上不见水。纵向上,油气 主要分布在凉上段和大一三层烃源层内部及其邻近的 沙一段底和大一、大三层中。尽管“关口砂岩”之上的 沙一中上层段以及凉下段~过渡层中的砂体更为发 育,但在钻井过程中却极少见到油气显示,更鲜见油气 流产出。上述种种迹象表明,工区内侏罗系油气生成 后可能并未经历过在水动力的作用下大规模二次运 移口 的聚集过程,由此未能造成油气水的充分分异,而 是自生自储原地就近聚集,从而具有连续型油气聚集 (非常规油气藏特 征_7 ]。此外,沙一段底一大安寨段油气层的高压特征 也预示其内部生成的油气可能未经历过充分的运移、 泄压过程。况且,在晚侏罗世~早白垩世油气大量生 成并开始发生二次运移聚集口 时,中下侏罗统砂岩和 介壳灰岩储层经历了深埋藏压实(埋深已达2.5~3.5 强烈的成岩作用而已普遍致密化。因此烃源灶 中的油气难以经侧向运移而进入到致密砂岩和介壳灰 岩储层中。 3油气勘探对策 3.1侏罗系油气勘探未获突破的原因浅析 自20世纪70年代以来在工区内开展的侏罗系油 气勘探结果表明,中下侏罗统中普遍具有丰富的油气 显示,其中有些钻井油气显示很好且显示级别高,但最 终未能获得理想的油气测试成果,究其原因主要有以 下几点(限于篇幅,恕不一一举例说明)。 1)钻井过程中以及固井时采用了高密度钻井液。 钻入油气层之后所使用的钻井液密度普遍超过1.35 g/一些甚至超过1.80 g/而且钻穿油气层后 长时间裸眼,受钻井液污染、浸泡时间过长,从而造成 了对油气层的极大污染和损害,影响了油气层的测试 结果。 2)在揭开油气层之前,为防止井涌、井喷,盲目地 加重钻井液密度,或者在钻遇井喷后,多次使用高密度 钻井液将油气层完全压死,从而影响了钻井过程中应 有的直接油气显示及测试效果。 3)井内事故复杂,测试条件不利,影响了测试的 效果。 4)固井、酸化、测试工艺的不适应及增产措施的不 得当而得不到应有的油气成果。 由此造成一些钻井中测时(高)产,完井测试不产 或低产;措施前产,措施后不产或低产;试修前产,试修 后不产或低产的非正常现象。 3.2勘探方法与建议. 笔者的研究结果及现有的勘探成果均表明,平 昌一阆中地区侏罗系具有诸多有利的油气成藏条件, 而且勘探潜力很大,但目前的勘探结果与认识尚存在 较大差距。除上述原因外,勘探思路与方法也是重要 的一项制约因素。从上述分析可知,平昌一阆中地区 侏罗系油气藏具有不受构造控制、大面积连续型油气 聚集的分布特征。因此其勘探思路与方法应该明显有 别于常规油气藏。笔者认为应该借鉴北美地区针对致 密油气藏、页岩油气藏等所采用的一系列非常规油气 资源勘探技术与方法 ],如气体欠平衡钻井、水平井技 术以及大型分段加砂压裂技术等,有望在工区侏罗系 油气勘探中取得突破。 近年来在平昌~仪陇地区,使用气体欠平衡钻井 和加砂压裂测试技术初步取得了较好的效果,这正是 侏罗系油气勘探新曙光的初现。由于气体欠平衡钻井 技术有效地避免了钻井液对致密油气层的损害和污 染,因此在以礁滩为目的层的钻井过程中,中下侏罗统 中油气显示更为活跃、频繁,多口钻井中直接放喷出了 高产油气流。采用加砂压裂完井测试也取得了较好的 效果,如了高产,日产油4 t、日产气1 000 m。。由此看 来,只要采用了与侏罗系致密油气层相匹配而适用的 勘探方法与技术,完全可能取得明显的勘探效果。 针对平昌一阆中地区侏罗系油气层特低孔渗性的 第3 质勘 探 · 21 · 实际情况,为能及时地发现油气并将其丰富的油气资 源有效地开采出来,实现该地区侏罗系油气勘探的突 破,笔者提出以下几点勘探建议: 1)为防止钻井液对油气层的损害以及由于固井、 酸化、测试工艺的不适应,得不到应有的油气成果,建 议对发现的油气层应及时采取中途测试。过去,在中 台山、石龙场地区,基本上未对沙溪庙组底和凉高山组 油气显示层段作解释及测试。 2)为降低钻井过程对油气层的伤害,建议控制钻 井液密度,减少油气层浸泡时间,以近平衡或欠平衡钻 井方式钻井,以最大限度地保护油气层。 3)由于气体欠平衡钻井技术在油气层中钻进时可 以实现零污染,有利于释放、发现和保护油气层,特别 是对保护和发现低渗透油气藏、提高单井产量具有非 常显著的效果。因此建议在侏罗系油气勘探中大力采 用这项钻井技术。 4)采用水平井钻井技术和多级分段加砂压裂技术 是北美地区非常规油气资源勘探取得巨大成功的主要 手段 。。建议在侏罗系油气勘探中大力推广使用这些 技术,这可能才是勘探开发侏罗系非常规油气资源行 之有效的方法和技术。 参 考 文 献 [1]郭正吾,邓康龄.四川盆地形成与演化 M].北京:地质出版 社,[2]邓康龄.四川龙场地区自流井组大安寨段油 气成藏地质条件[J].油气地质与采收率,2001,8(2):9[3]四川盆地陆相中生代地层古生物编写组.四川盆地陆相中 生代地层古生物[M].成都:四川人民出版社,1984. [4]汪泽成,邹才能,陶士振,等.大巴油气勘探潜力分析石油学报,2004,25(6):23—28. [5] C, J, S,et r— ]. 3(1):1 23. [6]王世谦,张闻林,张光荣,等.川中北部地区侏罗系油气成 藏规律及勘探目标评价[R].成都:中国石油西南油气田公 司勘探开发研究院,2006. [7] B.002,86(11):1921_1 938. [8]陈更生,董大忠,王世谦,等.页岩气藏形成机理与富集规 律初探[J].天然气]_业,2009,29(5):1 7 21. [9]页岩气地质与勘探开发实践丛书编委会.北美地区页岩气 勘探开发新进展北京:石油丁业出版社,2009. (修改回稿卜10编辑罗冬梅) 陕京管道供气体系为打造“绿色北京"作贡献 截至2010年3月1 5日8时,陕京管道今年已累计向北京销售天然气29.98亿立方米,比去年同期增长21 ,最高日销气量突 破5 000万立方米(达到5 343万 方米),为北京实施九大绿色工程和构建三大绿色体系保驾护航。 2010年3月1日,北京市委市政府批准发布《绿色北京行动计划》。今后3年内,北京市将重点围绕能源、建筑、交通、大气、固 体废物、水、生态等领域实施九大绿色工程,同时构建生产、消费与环境三大绿色体系,把北京建设成为绿色现代化国际城市。 北京九大绿色工程中涉及天然气完成8万户城区老楼通天然气;②推动远郊新城和有条件的重点镇通 天然气;③推进中心城区2成郊区11个新城集中供热项目建设,基本实现新 城集中供暖;④推动同华、高井、华能、京能等四大热电厂使用清洁能源,实施“煤改气”过扩大天然气使用范围,北京市力 争到201 2年使天然气占能源利用总量的比例达12 。 按照中国石油和北京市于2009年1 2月28日签署的战略合作框架协议,为满足北京市快速增}乏的天然气需求,北京天然气管 道公司存以构建低碳、清洁、安全、高效、经济的首都能源体系中,力争为推进绿色北京和世界城市建设提供充足的能源保障、。随着 今年京58储气库群、陕京三线管道的建成投产,北京天然气管道公司管理的管道线路总长将达到3 500公里,未来要利用陕京管道 系统4条管线、大港和华北2个储气库群、唐山保安全、平稳、有序地向北京等地供 气。据悉,由于有 ”亚天然气正式进入陕京管道作为补充气源和陕京二线增输后输气能力的提高,北京市民顺利度过了1冷的冬季。 (天工摘编自《巾国石油报》23 01)
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