港西油田淺層氣成藏條件

摘 要

摘要：為尋找中國石油大港油田公司的接替資源，分析了港西油田淺層氣藏儲(chǔ)層條件、氣源條件、運(yùn)移條件以及淺層氣得以保存的有利條件，結(jié)果表明：①儲(chǔ)集層主要由館陶組辮狀河沉積砂體
摘要：為尋找中國石油大港油田公司的接替資源，分析了港西油田淺層氣藏儲(chǔ)層條件、氣源條件、運(yùn)移條件以及淺層氣得以保存的有利條件，結(jié)果表明：①儲(chǔ)集層主要由館陶組辮狀河沉積砂體和明化鎮(zhèn)組曲流河沉積砂體組成，砂體橫向分布不穩(wěn)定、淺層速度變化快，為研究區(qū)主要含氣層系，儲(chǔ)層物性好，為新近系油氣提供了良好的儲(chǔ)集空間；②港西地區(qū)斷層發(fā)育，新近系和古近系又是不整合接觸，為港西油田凸起的淺層氣從深層往上運(yùn)移創(chuàng)造了良好的條件，淺層區(qū)孔滲性好，烴源巖豐度高，因此砂層也成為有效的輸導(dǎo)系統(tǒng)；③館陶組、明化鎮(zhèn)組均發(fā)育較好蓋層，成藏和保存條件優(yōu)越。結(jié)論認(rèn)為：港西油田淺層天然氣具有良好的油氣勘探前景。
關(guān)鍵詞：港西油田；新近系；淺層氣；成藏條件；儲(chǔ)集層條件；保存條件；斷層；斷塊油氣藏
    港西油田(圖1)的淺層構(gòu)造是受基底控制的繼承性背斜構(gòu)造，構(gòu)造東陡西緩，南北兩翼對(duì)稱，西部圍斜部分開闊，主要含油層系為新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組，均為二期斷裂在新近紀(jì)張性活動(dòng)而形成的次生油氣藏。
 
1 淺層氣特征及分布規(guī)律
淺層氣是指新近系明化鎮(zhèn)組埋深1500m以淺的各類天然氣資源，氣藏最大的特點(diǎn)是埋深淺、成因復(fù)雜、儲(chǔ)量小、類型多、分布廣。淺層氣藏主要成因是深部烴源巖層或原生油氣藏已生成或聚集的油氣，在沿?cái)嗔鸦虿徽厦孢\(yùn)移過程中，由于溫度和壓力的降低，天然氣逸出后再次聚集而成。港西地區(qū)淺層氣甲烷含量89.11%～95.82%，平均為95.24%，碳同位素δ13C1為-42.3‰～-52.5‰，根據(jù)成因分類應(yīng)屬于原油伴生氣(低熱解氣)?？v向上，自下而上相對(duì)密度、重?zé)N含量由大變小，甲烷含量由小變大，明化鎮(zhèn)組天然氣中甲烷含量一般超過90%，館陶組為80%左右；平面上的變化則是油田內(nèi)部甲烷含量低于90%，天然氣相對(duì)密度超過0.64，邊部甲烷含量大于95%，相對(duì)密度小于0.60。淺層天然氣的這些特點(diǎn)受一定地質(zhì)條件制約，當(dāng)天然氣由深層向淺層運(yùn)移時(shí)及在油藏形成后處于邊水活躍的條件下，天然氣中重?zé)N將大量溶于石油和水，從而形成相對(duì)密度上輕下重，邊部輕，內(nèi)部重的特點(diǎn)(表1)。
表1 港西淺層氣性質(zhì)數(shù)據(jù)表
層位
相對(duì)密度
重?zé)N含量(%)
甲烷含量(%)
Nm1
0.6209
1.26
91.58
Nm2
0.6490
2.41
88.01
Nm3
0.6296
2.77
90.52
Ng
0.6504
4.44
80.15
    港西油田淺層氣主要分布于河口和陸架海區(qū)的淺沉積層中，為斷層附近氣層發(fā)育，靠近斷層的區(qū)塊氣層比較集中，遠(yuǎn)離斷層的區(qū)塊氣層零星分布，而且主要集中在背斜構(gòu)造的高部位，在東、西條帶上成連片分布，往南北兩翼方向也有零星分布形成局部出氣點(diǎn)，多為緊靠供油斷層的砂巖透鏡體，不容易預(yù)測(cè)，伴隨有生物氣產(chǎn)生。縱向上，主要分布在明化鎮(zhèn)
組下段的Nm1、Nm2和Nm3，其中Nm2含氣面積最大，分布范圍最廣，館陶組含氣面積較小，反映了新近系油氣藏對(duì)保存條件要求較高。
2 成藏條件
    長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的歧北凹陷有充足的油源，是新近系油氣藏形成的先決條件；持續(xù)活動(dòng)的港西斷層是連通油源層和淺層圈閉的油源通道；新近系圈閉則是油氣聚集的場(chǎng)所。
2.1 氣源條件
    新近系儲(chǔ)層由于距生油層較遠(yuǎn)，油氣運(yùn)移及運(yùn)移中的油氣散失使得新近系成藏需要更為充足的油源。港西地區(qū)的油源主要來自歧口凹陷，歧口凹陷是古近-新近紀(jì)長(zhǎng)期發(fā)育的深凹陷，生油層系分布廣，有效生油面積達(dá)2544.8km2，最大有效生油厚度近1500m，生油量為315×108t，聚集量為28.5×108t，港西油田位于歧口凹陷西緣，緊臨歧北次凹，豐富的油源為新近系油氣藏形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。歧口凹陷發(fā)育了沙三、沙二、沙一段及東營(yíng)組4套生油層系，其中沙三段和沙一段為主要生油層段。該凹陷生油巖具有高豐度(有機(jī)碳平均含量為1.64%～3.86%，氯仿瀝青“A”含量為0.01%～0.25%)、高產(chǎn)烴量(Ro為0.5%～1.3%，產(chǎn)烴量為8～19kg/t)、有機(jī)質(zhì)類型好及熱演化系列完整等特點(diǎn)(表2)。豐富的油源為新近系油氣藏形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
表2 歧口凹陷地化指標(biāo)數(shù)據(jù)表
層位
有機(jī)碳含量(%)
氯仿瀝青“A”含量(%)
總烴含量(mg/kg)
烴/C
族組分含量(%)
飽和烴
芳香烴
非烴
瀝青質(zhì)
Ed
0.78
0.038
189.2
2.426
37.4
12.4
38.1
12.1
Es1中
1.09
0.110
559.9
5.136
35.4
15.5
37.4
11.7
Es1下
1.70
0.120
793.8
4.665
51.8
14.2
11.3
22.7
Es2
1.78
0.160
972.8
5.465
44.0
18.1
32.8
5.1
Es3
1.49
0.190
1267.3
8.505
46.0
19.0
10.0
25.0
2.2 儲(chǔ)層條件
港西地區(qū)新近系屬于坳陷期沉積，館陶組主要為辮狀河沉積，明化鎮(zhèn)期為中彎度曲流河沉積，其沉積特征介于典型曲流河和典型辮狀河之間[1～3]，河流相沉積砂巖體廣泛分布，砂體發(fā)育，地層厚度為800～1000m。儲(chǔ)層巖性包括礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖，砂/泥比約1:3，形成“泥包砂”的剖面結(jié)構(gòu)，其中砂巖是主要的儲(chǔ)集巖，且普遍表現(xiàn)出成熟度低的特點(diǎn)，礦物成分以長(zhǎng)石、石英為主，泥質(zhì)膠結(jié)，含量為13.8%，膠結(jié)較疏松。由于埋藏淺，壓實(shí)作用不強(qiáng)，發(fā)育原生孔隙，根據(jù)測(cè)井資料知該區(qū)平均孔隙度為31%，平均滲透率為834×10-3μm2，儲(chǔ)層物性好，為新近系油氣提供了良好的儲(chǔ)集空間(表3)。
表3 濱淺7井明化鎮(zhèn)組氣層物性統(tǒng)計(jì)表
深度(m)
厚度(m)
孔隙度(%)
滲透率(10-3μm2)
泥質(zhì)含量(%)
含油飽和度(%)
解釋結(jié)果
636.5～639.8
3.3
33.52
1196
11.4
11
氣層
654.6～657.4
2.8
34.37
1376.9
11
0
氣水同層
712.9～719.6
6.7
32.27
1052.3
13.5
26
氣層
752.4～754.1
1.7
33.14
1242.7
8.7
4
氣層
784.3～789.4
5.1
24.9
532.3
17.5
22
油氣同層
2.3 運(yùn)移條件
    新近系油氣藏為下生上儲(chǔ)，油氣捕獲主要靠連通油源層的斷層[4]，港西斷層多為同生斷層，具長(zhǎng)期發(fā)育的特點(diǎn)。它是凹陷深部油氣源層向淺層運(yùn)移的最重要，同時(shí)也是最復(fù)雜的途徑。凹陷中油氣運(yùn)移指向一是受古構(gòu)造控制，即油氣向凹陷中的隆起帶運(yùn)移；二是受斷裂破碎帶控制，即油氣向破碎帶運(yùn)移。這是由于斷裂破碎帶是凹陷排出流體的泄壓帶，即油氣運(yùn)移的“窗口”。凹陷深部生成的油氣通過斷裂破碎帶向淺部?jī)?chǔ)層運(yùn)移和聚集，形成多層系的油氣聚集帶[5]，港西油田即處于這種斷裂破碎帶上。
    港西地區(qū)斷層發(fā)育，新近系和古近系又是不整合接觸，這為港西凸起的淺層氣從深層往上運(yùn)移創(chuàng)造了很好的條件(圖2)，而且當(dāng)斷層切過深部油藏時(shí)，地層壓力驟然下降，天然氣會(huì)不斷地從石油中析出，沿著斷層向上運(yùn)移，形成純氣藏或氣頂。
 
    除了斷層和不整合面，砂層也是深部油氣向上運(yùn)移的一個(gè)輸導(dǎo)系統(tǒng)，在壓實(shí)等成藏動(dòng)力的作用下，在源巖中成熟的油氣排出源巖進(jìn)入輸導(dǎo)砂層，其中夾在源巖中的砂層是最有利于接受油氣的。油氣進(jìn)入砂層的多少和運(yùn)移距離的長(zhǎng)短受源巖的豐度、源巖與砂層間的孔隙流體壓力差的大小和砂層連通性控制。港西淺層區(qū)孔滲性好、源巖豐度高，因而砂層也是有效的輸導(dǎo)系統(tǒng)。
2.4 有利的保存條件
    1) 由于港西發(fā)育淺層披覆構(gòu)造，形成披覆背斜，而對(duì)于圈閉條件來說，背斜圈閉的封閉性是最好的。
    2) 淺層由于埋藏淺，泥巖壓實(shí)較差，斷層面易產(chǎn)生黏土涂沫，而且斷裂發(fā)育，從而形成較好的封堵性。
    3) 主力層明化鎮(zhèn)組河流相砂體厚度小，斷層多屬儲(chǔ)層外斷層，使儲(chǔ)集層錯(cuò)開的幾率增大。
    4) 明化鎮(zhèn)組蓋層厚度大，一般沉積厚度為800～1000m，泥巖含量在80%左右，巨厚的泥巖形成區(qū)域性蓋層。
2.5 氣藏類型及特征
    港西油田構(gòu)造按成因分類屬于與基底拱升有關(guān)的披覆背斜構(gòu)造，披覆構(gòu)造大小取決于凸起范圍大小，港西凸起面積125km2，披覆背斜圈閉達(dá)55km2，具頂薄翼厚特點(diǎn)，兩翼平緩，斷層發(fā)育，平均為1.8km/條。該背斜構(gòu)造呈北東向展布，地層傾角為1°～3°，背斜主體部分被平行于構(gòu)造走向的兩條主要斷層所夾持，北部的沙井子斷層，斷層面北傾，南部港西斷層，斷層面南傾，中間塊地層抬起，兩翼下降而形成地壘式背斜構(gòu)造(圖3)。由于斷層切割和砂體的變化，具體到每一個(gè)斷塊又可分為3種：即斷塊油氣藏、斷層巖性油氣藏和斷層遮擋油氣藏。其中斷塊油氣藏分布廣泛，為主要類型。
 
    披覆構(gòu)造油氣藏油水關(guān)系受構(gòu)造控制，而港西油田因后期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，油氣多次運(yùn)移，形成多套油水系統(tǒng)，因而沒有統(tǒng)一的油、氣、水界面。
3 認(rèn)識(shí)及建議
    港西油田淺層氣藏的開發(fā)能夠彌補(bǔ)大港油田老氣藏的產(chǎn)量遞減。
   淺層氣除了主要的熱成因外，還有生物成因，港西地區(qū)已證實(shí)有生物氣(太2井及港197斜井周邊)，但是由于這兩個(gè)區(qū)塊處于構(gòu)造的低部位，斷層發(fā)育很少，氣體原樣保存在富含有機(jī)質(zhì)的地層和地質(zhì)體中，沒有擺脫周圍地層的限制而向上運(yùn)移。因此對(duì)于其產(chǎn)氣潛力還有待進(jìn)一步勘探。
    淺層氣的存在會(huì)導(dǎo)致地層孔隙比增大，抗剪強(qiáng)度減小，故含氣地層的抗剪強(qiáng)度和承載能力相對(duì)一般的沉積地層要低，在外載荷重下，含氣沉積物會(huì)發(fā)生蠕變并可能導(dǎo)致下陷、側(cè)向或旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)，所以在鉆井過程中對(duì)鉆井液的設(shè)計(jì)、淺層氣處理預(yù)案和施工過程控制方面都要謹(jǐn)慎細(xì)致。
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(本文作者：王振升1 郭燕珩2 張莉華1 尹平3 張紹輝1 1.中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院；2.長(zhǎng)江大學(xué)；3.川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院)