堿山構造新近系氣藏特征及天然氣聚集主控因素

摘 要

摘要：堿山構造位于柴達木盆地一里坪坳陷西端，其天然氣儲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、儲層物性差、氣層產(chǎn)能低且氣
摘要：堿山構造位于柴達木盆地一里坪坳陷西端，其天然氣儲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、儲層物性差、氣層產(chǎn)能低且氣水同出的特點。綜合利用地震、巖心觀察及室內(nèi)鏡下鑒定、鑄體薄片、掃描電鏡和測井解釋等方法，對控制堿山構造新近系天然氣聚集的主控因素進行了分析。結果表明：烴源巖有機質(zhì)豐度偏低是堿山構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；后期構造運動產(chǎn)生的斷層、裂縫對堿山氣藏的破壞以及新近系儲集層條件較差，是堿山構造新近系天然氣不能形成規(guī)模聚集的直接原因。
關鍵詞：柴達木盆地；堿山構造；天然氣；儲集層；氣藏；特征；聚集；控制因素
    堿山構造位于柴達木盆地一里坪坳陷西端，西南與大風山構造相接，東北通過坪東斷層與一里坪凹陷相接，與鄂博梁Ⅱ號構造相望，而堿山鼻狀構造向西北抬升延伸即為東坪和尖頂山構造，東南方向與紅三旱三號、紅三旱四號構造通過鞍部過渡銜接。堿山構造新近系沉積相類型主要為濱湖亞相、淺湖亞相。
    由于構造東高點緊鄰一里坪生油凹陷，位置相對較為有利。從20世紀80年代初到2003年在堿山構造東西高點鉆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)氣顯示級別最高達到83%，但在試采的過程中效果不好，總的出氣量較少且常伴隨出水。筆者旨在通過堿山構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、評價該區(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
    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比研究，堿山構造自下而上共鉆遇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、粉細砂巖間互，夾極少量灰黑色炭質(zhì)頁巖及薄層深灰色灰?guī)r及鮞狀灰?guī)r。堿山構造新近系含氣井段縱向上分布較長(500～4300m)，厚度近3800m。
1.2 儲層物性差，縱向上變化較大
    對研究區(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)對多口井進行了常規(guī)試氣工作，均表現(xiàn)為產(chǎn)能較低，且氣水同出或一段時間后出水的特征。例如2004年對堿1井的5個層組進行了試氣，且在試氣的層組中均見到天然氣，利用18mm油嘴求產(chǎn)，出水0.7～150.0m3，氣100～3139m3/d，達到了低產(chǎn)氣層的標準。
2 新近系天然氣聚集的主控因素
2.1 烴源巖有機質(zhì)豐度
    柴達木盆地新近系烴源巖評價一直是被關注的熱點(黃立功[5]，姜桂鳳[6])。根據(jù)堿1井、堿2有機質(zhì)豐度統(tǒng)計，堿山構造新近系有機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)國家石油行業(yè)關于《陸相烴源巖地球化學評價標準》的評價標準，屬于差-非生油巖類型。造成堿山構造新近系烴源巖有機質(zhì)豐度偏低的主要原因是該時期氣候日趨干燥，水質(zhì)逐漸咸化，N1sg-N2s氯離子質(zhì)量分數(shù)為340～12823mg/kg，這種咸度較高的水域環(huán)境對生物的繁殖有極大的抑制作用[6]。
表1 堿山構造有機質(zhì)豐度統(tǒng)計表
井號
地層
井段(m)
有機碳含量(%)
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 構造特征
    堿山構造新近系自晚燕山運動以來，先后經(jīng)歷了多次喜山運動[7]。強烈的擠壓構造運動，一方面在本區(qū)形成了背斜構造，為天然氣的聚集提供了可能的場所，但另一方面構造運動形成的斷裂，會破壞構造的完整性，將構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，對成藏極為不利。堿山構造淺層與深層以T3為界分成兩部分，深層構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造樣式；淺層構造受淺層滑脫斷層即堿北斷層控制，形成蓋層滑脫型構造樣式(圖1)。
 
2.3 新近系儲集層特征
    儲層巖性為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖、泥灰?guī)r和灰質(zhì)砂巖類，沉積物粒級偏細。儲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)。
 
儲層孔隙結構分為粗態(tài)型、偏細態(tài)型和細態(tài)型3種類型，整體排驅(qū)壓力較高(圖3)，儲層主要流動喉道半徑較小，喉道孔徑主要分布在小于0.1μm的范圍，屬小孔-微細喉型，喉道系統(tǒng)較復雜，均勻程度差，分選不好，孔喉比大，喉道相當彎曲，因而排驅(qū)壓力和飽和度中值壓力高，退出效率低，充分表明儲層孔隙結構差，故儲層滲透能力差，為差儲集層，不利于油氣的運聚。從縱向上整體來看滲流能力由上向下逐漸變差(表2)。根據(jù)裘亦楠、王允誠等確定的砂巖儲層分類評價方案所示，表明堿山構造各儲層屬Ⅱ3-Ⅳ類儲層，即中下等到很差-差類儲層，這也是該區(qū)沒有形成規(guī)模聚集的主要原因之一[8～9]。
 
表2 堿山構造新近系天然氣儲集層孔隙結構特征參數(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)
最小非飽和體積分數(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 結論
    通過對柴達木盆地堿山構造新近系低效氣藏特征及主控因素的研究，得出以下結論：
    1) 堿山構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，儲層物性差異較大，試氣、試采過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)烴源巖有機質(zhì)豐度低于0.4%，是堿山構造新近系天然氣不能形成規(guī)模聚集的根本原因；后期構造運動產(chǎn)生的斷層和裂縫對堿山氣藏的破壞以及新近系儲集層條件較差，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-微細喉型。這兩點是堿山構造新近系天然氣不能形成規(guī)模聚集的直接原因。
參考文獻
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(本文作者：任麗華1 林承焰1 汪立群2 梁昌國1 1.中國石油大學(華東)地球資源與信息學院；2.中國石油青海油田公司勘探開發(fā)研究院)