堿山構(gòu)造新近系氣藏特征及天然氣聚集主控因素

摘 要

摘要：堿山構(gòu)造位于柴達(dá)木盆地一里坪坳陷西端，其天然氣儲(chǔ)集層主要分布于新近系下油砂山組、上干柴溝組和古近系下干柴溝組下段上部，具有含氣井段長(zhǎng)、儲(chǔ)層物性差、氣層產(chǎn)能低且氣
摘要：堿山構(gòu)造位于柴達(dá)木盆地一里坪坳陷西端，其天然氣儲(chǔ)集層主要分布于新近系下油砂山組、上干柴溝組和古近系下干柴溝組下段上部，具有含氣井段長(zhǎng)、儲(chǔ)層物性差、氣層產(chǎn)能低且氣水同出的特點(diǎn)。綜合利用地震、巖心觀(guān)察及室內(nèi)鏡下鑒定、鑄體薄片、掃描電鏡和測(cè)井解釋等方法，對(duì)控制堿山構(gòu)造新近系天然氣聚集的主控因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度偏低是堿山構(gòu)造新近系天然氣不能形成規(guī)模聚集的根本原因，但存在溶解氣以及低產(chǎn)氣層；后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷層、裂縫對(duì)堿山氣藏的破壞以及新近系儲(chǔ)集層條件較差，是堿山構(gòu)造新近系天然氣不能形成規(guī)模聚集的直接原因。
關(guān)鍵詞：柴達(dá)木盆地；堿山構(gòu)造；天然氣；儲(chǔ)集層；氣藏；特征；聚集；控制因素
    堿山構(gòu)造位于柴達(dá)木盆地一里坪坳陷西端，西南與大風(fēng)山構(gòu)造相接，東北通過(guò)坪東斷層與一里坪凹陷相接，與鄂博梁Ⅱ號(hào)構(gòu)造相望，而堿山鼻狀構(gòu)造向西北抬升延伸即為東坪和尖頂山構(gòu)造，東南方向與紅三旱三號(hào)、紅三旱四號(hào)構(gòu)造通過(guò)鞍部過(guò)渡銜接。堿山構(gòu)造新近系沉積相類(lèi)型主要為濱湖亞相、淺湖亞相。
    由于構(gòu)造東高點(diǎn)緊鄰一里坪生油凹陷，位置相對(duì)較為有利。從20世紀(jì)80年代初到2003年在堿山構(gòu)造東西高點(diǎn)鉆3口深探井(堿1井、堿2井、堿3井)，在新近系下油砂山組(N2xy)、新近系上干柴溝組(N1sg)、古近系下干柴溝組下段上部(E3xg1)氣顯示級(jí)別最高達(dá)到83%，但在試采的過(guò)程中效果不好，總的出氣量較少且常伴隨出水。筆者旨在通過(guò)堿山構(gòu)造氣藏特征及主控因素的分析，找出氣藏低產(chǎn)低效、氣水同出的根本原因，為下一步勘探、評(píng)價(jià)該區(qū)天然氣資源提供依據(jù)[1～4]。
1 新近系氣藏特征
1.1 含氣井段縱向分布長(zhǎng)
    根據(jù)地質(zhì)綜合錄井、巖性、古生物、地震資料以及大分層對(duì)比研究，堿山構(gòu)造自下而上共鉆遇7套地層，由上到下，氣層主要分布在N2xy，其厚度為1136.0m，巖性主要為灰色泥巖與灰色粉、細(xì)砂巖間互；N1sg，厚度為849.0m，巖性為灰色泥巖與灰色粉砂巖間互，夾薄層生物灰?guī)r及鮞狀灰?guī)r；E3xg1，厚度為1864.0m，巖性為以灰色泥巖與灰色粉砂巖、粉細(xì)砂巖間互，夾極少量灰黑色炭質(zhì)頁(yè)巖及薄層深灰色灰?guī)r及鮞狀灰?guī)r。堿山構(gòu)造新近系含氣井段縱向上分布較長(zhǎng)(500～4300m)，厚度近3800m。
1.2 儲(chǔ)層物性差，縱向上變化較大
    對(duì)研究區(qū)3口井出氣層位近200塊巖樣分析表明，孔隙度平均值9%，滲透率平均值為0.5×10-3μm2，屬特低孔特低滲儲(chǔ)層。其中N2xy的平均孔隙度為14.5%，平均滲透率為1.057×10-3μm2；N1sg的平均孔隙度為6.0%，平均滲透率為0.092×10-3μm2；E3xg1的平均孔隙度為4.4%，平均滲透率為0.084×10-3μm2，縱向上物性差異較大。
1.3 氣層產(chǎn)能低，氣水同出
    區(qū)內(nèi)對(duì)多口井進(jìn)行了常規(guī)試氣工作，均表現(xiàn)為產(chǎn)能較低，且氣水同出或一段時(shí)間后出水的特征。例如2004年對(duì)堿1井的5個(gè)層組進(jìn)行了試氣，且在試氣的層組中均見(jiàn)到天然氣，利用18mm油嘴求產(chǎn)，出水0.7～150.0m3，氣100～3139m3/d，達(dá)到了低產(chǎn)氣層的標(biāo)準(zhǔn)。
2 新近系天然氣聚集的主控因素
2.1 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度
    柴達(dá)木盆地新近系烴源巖評(píng)價(jià)一直是被關(guān)注的熱點(diǎn)(黃立功[5]，姜桂鳳[6])。根據(jù)堿1井、堿2有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)，堿山構(gòu)造新近系有機(jī)碳平均含量基本分布在0.23%～0.36%之間，平均為0.28%，低于0.4%(表1)，氯仿瀝青“A”平均含量在0.0051%～0.1563%之間，總烴平均含量基本低于150mg/L。根據(jù)國(guó)家石油行業(yè)關(guān)于《陸相烴源巖地球化學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，屬于差-非生油巖類(lèi)型。造成堿山構(gòu)造新近系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度偏低的主要原因是該時(shí)期氣候日趨干燥，水質(zhì)逐漸咸化，N1sg-N2s氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為340～12823mg/kg，這種咸度較高的水域環(huán)境對(duì)生物的繁殖有極大的抑制作用[6]。
表1 堿山構(gòu)造有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)表
井號(hào)
地層
井段(m)
有機(jī)碳含量(%)
氯仿瀝青“A”含量(%)
總烴含量(mg/L)
最小
平均/樣品數(shù)
最大
最小
平均/樣品數(shù)
最大
最小
平均/樣品數(shù)
最大
堿1
N2s
421.0～610.0
0.12
0.26/60
0.49
0.0318
0.0318/1
0.0318
115.0
115.0/1
115.0
N2sy
700.0～1120.5
0.13
0.23/13
0.97
0.0090
0.0188/3
0.0242
142.5
145.3/2
148.1
N2xy
1181.5～2289.5
0.11
0.24/30
0.44
0.0065
0.0246/7
0.0542
16.1
106.2/7
200.1
N1sg
2300.0～3108.0
0.16
0.30/20
0.47
0.0271
0.0319/3
0.0345
121.5
139.2/3
161.1
E3xg1
3152.0～4368.5
0.07
0.36/25
0.84
0.0073
0.0415/5
0.05920
120.5
159.8/4
187.6
堿2
N2s
1050.0～1400.0
0.15
0.28/37
0.39
0.0203
0.0203/1
0.0203
119.5
119.5/1
119.5
N2sy
1450.0～2550.0
0.01
0.24/42
0.45
0.0048
0.0173/15
0.0450
17.0
94.3/15
273.0
N2xy
2600.0～4950.0
0.03
0.27/69
0.71
0.0057
0.0243/19
0.0573
26.8
181.1/15
446.1
N1sg
5000.0～5100.0
0.28
0.35/3
0.50
0.0394
0.0394/1
0.0394
303.6
303.6/1
303.6
2.2 構(gòu)造特征
    堿山構(gòu)造新近系自晚燕山運(yùn)動(dòng)以來(lái)，先后經(jīng)歷了多次喜山運(yùn)動(dòng)[7]。強(qiáng)烈的擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，一方面在本區(qū)形成了背斜構(gòu)造，為天然氣的聚集提供了可能的場(chǎng)所，但另一方面構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷裂，會(huì)破壞構(gòu)造的完整性，將構(gòu)造分割成不同的斷塊，不利于天然氣的聚集，其中堿北斷裂斷至地表，對(duì)成藏極為不利。堿山構(gòu)造淺層與深層以T3為界分成兩部分，深層構(gòu)造受早期高角度逆沖斷層控制，在剖面上表現(xiàn)為兩斷夾一隆基底卷入型構(gòu)造樣式；淺層構(gòu)造受淺層滑脫斷層即堿北斷層控制，形成蓋層滑脫型構(gòu)造樣式(圖1)。
 
2.3 新近系儲(chǔ)集層特征
    儲(chǔ)層巖性為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、泥灰?guī)r和灰質(zhì)砂巖類(lèi)，沉積物粒級(jí)偏細(xì)。儲(chǔ)集空間以原生粒間孔隙為主，存在部分溶蝕孔隙和溶蝕裂縫(圖2)。
 
儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分為粗態(tài)型、偏細(xì)態(tài)型和細(xì)態(tài)型3種類(lèi)型，整體排驅(qū)壓力較高(圖3)，儲(chǔ)層主要流動(dòng)喉道半徑較小，喉道孔徑主要分布在小于0.1μm的范圍，屬小孔-微細(xì)喉型，喉道系統(tǒng)較復(fù)雜，均勻程度差，分選不好，孔喉比大，喉道相當(dāng)彎曲，因而排驅(qū)壓力和飽和度中值壓力高，退出效率低，充分表明儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)差，故儲(chǔ)層滲透能力差，為差儲(chǔ)集層，不利于油氣的運(yùn)聚。從縱向上整體來(lái)看滲流能力由上向下逐漸變差(表2)。根據(jù)裘亦楠、王允誠(chéng)等確定的砂巖儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)方案所示，表明堿山構(gòu)造各儲(chǔ)層屬Ⅱ3-Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層，即中下等到很差-差類(lèi)儲(chǔ)層，這也是該區(qū)沒(méi)有形成規(guī)模聚集的主要原因之一[8～9]。
 
表2 堿山構(gòu)造新近系天然氣儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)表
層位
排驅(qū)壓力(MPa)
飽和度中值壓力(MPa)
最大連通孔喉半徑(μm)
平均孔喉半徑(μm)
最小非飽和體積分?jǐn)?shù)(%)
退出效率(%)
N21
0.63～41.38
2.52～54.3
0.018～1.17
0.008～0.42
2.8～27.6
32.9～50.0
N1
3.45～58.62
49.4～138.3
0.013～0.213
0.004～0.045
19.04～59.6
26.4～46.7
E32
8.28～68.97
40～117.9
0.011～0.089
0.008～0.027
17.4～37.2
32.41～41.04
3 結(jié)論
    通過(guò)對(duì)柴達(dá)木盆地堿山構(gòu)造新近系低效氣藏特征及主控因素的研究，得出以下結(jié)論：
    1) 堿山構(gòu)造新近系天然氣藏縱向上分布在新近系下油砂山組(N2xy)、上干柴溝組(N1sg)和古近系下干柴溝組下段上部(E3xg1)，分布井段長(zhǎng)，儲(chǔ)層物性差異較大，試氣、試采過(guò)程中出氣量較少且很快間歇性出水，這種氣水同出的現(xiàn)象說(shuō)明本區(qū)存在溶解氣以及低產(chǎn)氣層。
    2) 研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度低于0.4%，是堿山構(gòu)造新近系天然氣不能形成規(guī)模聚集的根本原因；后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷層和裂縫對(duì)堿山氣藏的破壞以及新近系儲(chǔ)集層條件較差，平均孔隙度為9%，滲透率為0.5×10-3μm2，喉道孔徑主要分布在小于0.1μm的范圍，屬小孔-微細(xì)喉型。這兩點(diǎn)是堿山構(gòu)造新近系天然氣不能形成規(guī)模聚集的直接原因。
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(本文作者：任麗華1 林承焰1 汪立群2 梁昌國(guó)1 1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球資源與信息學(xué)院；2.中國(guó)石油青海油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)