库车前陆冲断带深层盐下大气田的勘探和发现

克拉2气田发现之后,库车前陆冲断带油气勘探一度陷入低谷,油气勘探陷入两难:中浅层除克拉2气藏外,没有新的可钻探圈闭发现,失去方向;构想进攻深层,又面临勘探遭遇复杂、地质认识不清、圈闭落实困难、技术储备不足等困境。针对上述难题,一是重新认识库车含盐前陆冲断带,坚定勘探信心,锁定克拉苏构造带盐下深层勘探主攻领域;二是开展宽线大组合、三维采集处理、盐相关构造建模、相控速度建场等地震、地质一体化技术攻关,发现克深—大北区带,新发现、落实一大批可钻探圈闭;三是强化钻井技术攻关,成功实现盐下超深高压高温气藏高效快速钻进。十年来,克拉苏构造带勘探深度从4000m拓深至8000m,发现了克深2、博孜1等多个大型气田,克深区带万亿立方米天然气资源逐渐明朗。克拉苏深层盐下大气田勘探突破得益于地质认识的创新、勘探技术的进步和锲而不舍的勘探实践。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏盐下深层大气田形成机制与富集规律

库车坳陷具有丰富的天然气资源,继克拉2大气田发现后,近年来在克拉苏断裂下盘克深区带发现了大北、克深等大型气田。以克深、大北大气田为例,详细论述了克拉苏盐下深层大气田的形成机制与富集规律,认为侏罗系—三叠系煤系烃源岩5Ma以来生气强度和生气速率达到极大值[高达(160~320)×108 m3/km2和15~20mg/(gTOC·Ma)],为高效气源灶。克拉苏冲断带叠置在供烃中心之上,充足的气源是大北—克深气田天然气富集的物质基础。区域性巨厚膏盐岩盖层限制构造冲断突破、有效保护储层、高效保存油气,是盐下油气富集的重要保证。克深—大北分层滑脱收缩变形,盐下冲断叠瓦构造成排成带,广泛分布的低孔砂岩储层,为天然气富集提供了有利空间。克深—大北地区盐下深层构造的形成与区域构造挤压关系密切,主要是晚喜马拉雅期强烈冲断挤压形成,上新世—第四纪是克拉苏构造带形成的主要时期,主体构造基本都是在库车组中晚期定型;而生烃史研究也表明烃源岩主要生气期在库车组沉积以来,主生气期与构造定型期的良好匹配决定了克拉苏冲断带盐下晚期高效成藏,是该区深层形成大气田的重要原因。     

塔里木盆地克深气田成藏条件及勘探开发关键技术

克深气田位于塔里木盆地库车坳陷中部,是继克拉2气田之后发现的又一大型气田。自2008年获得重大突破以来,克深气田相继发现了克深2、克深5和克深8等一批大—中型气藏,这些气藏具有超深、高压—超高压、特低孔和中—低渗等特征,其天然气地质储量达万亿立方米,建成产能近100×10⁸m³,是塔里木盆地的天然气主力产区。克深气田位于库车坳陷克拉苏构造带的叠瓦逆冲构造中,其结构包括由盐上顶蓬构造、塑形流变的盐岩以及盐下断背斜构造群构成的大型楔形冲断体。克深气田的白垩系巴什基奇克组三角洲砂岩广泛分布,与上覆古近系巨厚膏盐层形成优越的储-盖组合;深层三叠系—侏罗系的油气沿喜马拉雅晚期成排成带的断裂体系垂向运移,沿盐下储集层内的裂缝体系横向输导,从而形成背斜、断背斜型高压油气藏群。复杂山地三维地震采集处理、挤压型盐相关构造建模和裂缝型低孔砂岩储层评价等技术为克深气田勘探目标的落实奠定了基础;高温高压超深层低孔砂岩气藏测井采集与评价、裂缝型低孔砂岩气藏高效开发等技术为克深气田的高效勘探开发和快速上产提供了技术保障。     

科技动态

<正>2013年中国石油十大科技进展·深层天然气理论与技术创新支撑克拉苏大气区的高效勘探开发·中国石油创新发展了深层天然气地质理论与技术,在勘探深度极限及巨厚盐层工程技术上实现突破,为库车盆地大气田的勘探开发提供了强有力的技术支持。主要创新包括:通过模拟实验与地震剖面精细解译,建立了同一应力机制下含盐前陆冲断带的构造样式,确定了深层盐下迭瓦冲断构造特征;建立了储层发     

库车前陆冲断带深层大气区形成条件与地质特征

针对库车深层构造,开展"宽线+大组合"山地地震采集、高陡构造叠前深度偏移处理、深层构造建模等一系列地震勘探技术攻关,初步落实了盐下深层构造,发现并落实了一批大型构造圈闭。研究发现,库车前陆冲断带深层具有形成构造大气区的有利条件:大型叠瓦冲断构造为大油气区的形成奠定了良好的圈闭基础;优越的烃源条件与晚期强充注为大气区的形成提供了充足的烃源;深层发育大规模有效砂岩储集层,为大气区的形成提供了良好的储集空间;巨厚膏盐岩为深层大气区的形成提供了优越的盖层条件。盐下深层构造大气区油气地质特征主要表现为:油气分布受构造圈闭控制,以构造气藏为主;冲断带深层储集层物性总体较差,裂缝对油气富集高产有重要控制作用;油气分布具源-盖共控、叠置连片、整体含气的特点;储量规模较大,单井产能较高。     

库车前陆盆地超深层大油气田形成的地质认识

库车前陆盆地是近年来中国乃至全球超深层油气勘探的热点区域,在盐下6500m至8000m埋深的碎屑岩储层内发现了一批高产、稳产的大型天然气田。地质认识的进步至关重要,为超深层勘探指明了方向。(1)在顶蓬构造的减压作用下,盐下超深层仍发育规模有效储层,储层孔隙度达到3%~9%;构造强挤压应力在盐下断背斜内形成"应力中和面"效应,控制储层垂向分层特征,构造顶部发育高产储层。(2)前陆冲断带强烈挤压作用在盐下形成多排冲断带,断背斜圈闭规模发育,成排成带展布。(3)古近系—新近系巨厚膏盐岩盖层因构造挤压呈塑性流动加厚,叠置于断背斜圈闭之上,具有效封挡作用。库车前陆盆地超深层具有优越的石油地质条件及广阔的勘探前景,南部秋里塔格构造带有望成为超深层油气勘探接替领域。     

克拉苏构造带盐下深层断背斜储集层构造裂缝带分布规律

克拉苏构造带是塔里木盆地天然气重点勘探区域,主力含气层系为下白垩统巴什基奇克组,构造裂缝普遍发育,是低孔砂岩储集层高产稳产的关键因素。基于克拉苏构造带盐下深层断背斜储集层构造裂缝发育特征及裂缝带分布规律研究,探索了裂缝带组合与产能的关系,明确了储集层裂缝以未充填—半充填的高角度缝为主,多为张性或张剪性,具有规律性成带分布的特征,裂缝带宽度一般为10～40 m,裂缝带间距一般为10～50 m;根据储集层裂缝带成因及分布规律等差异特征,划分了储集层东西向裂缝带、南北向裂缝带和网状裂缝带3种成因裂缝带;根据储集层裂缝发育特征及裂缝带空间组合特征等差异性,储集层可划分为Ⅰ类高产区、Ⅱ类中高产区和Ⅲ类低产区。     

库车坳陷秋里塔格构造带的战略突破与前景展望

秋里塔格构造带是塔里木盆地库车坳陷重要的油气勘探区带之一,勘探前期在东西两侧发现了迪那2大型凝析气田和却勒1油藏、东秋8浅层气藏,之后16年持续勘探始终未获油气发现。秋里塔格构造带地表刀片山体沟壑纵横,地下复合盐岩层变形强烈,二维地震资料品质差,难以准确落实构造。围绕"落实圈闭"这一主要勘探技术瓶颈,强化区域地质综合研究,理清构造分段特征,聚焦秋里塔格构造带中秋段勘探领域;强化二维宽线采集处理攻关,批量发现圈闭显示,锁定突破口;科学决策、超前部署东秋8山地三维,精准落实盐下中秋1构造圈闭,部署上钻中秋1风险探井,在白垩系巴什基奇克组获得高产工业油气流,实现了战略突破,展示了秋里塔格构造带广阔的油气勘探前景。     

博孜9井的发现与塔里木盆地超深层天然气勘探潜力

塔里木盆地克拉苏构造带西部的博孜—大北区段为超深、高温、超高压、构造变形强的复杂构造区,油气勘探程度低,近期部署在该区段的一口油气预探井——博孜9井取得了突破,压裂测试获得了高产工业油气流。为了加快该区的油气勘探进程,分析了克拉苏构造带断裂分级组合、古构造对构造变形的控制作用,研究了下白垩统巴什基奇克组和巴西改组储层的物源、应力场及油气成藏特征,并评价了其天然气勘探潜力。研究结果表明:①该构造带发育博孜—克拉、克拉苏、克深、拜城等4条一级断裂,形成并控制了4个断裂构造带;②该构造带西部发育博孜、大北2个早白垩世开始发育的古构造,形成了5种构造模式;③该构造带发育巴什基奇克组和巴西改组两套砂岩储层,巴什基奇克组储层属于7 500 m超深层优质储层,受粗岩性、弱压实、低应力等3个因素的控制,巴西改组有利储层主要位于第二段,属于辫状河三角洲前缘亚相沉积的裂缝—孔隙型储层;④该构造带西部的原油来源于中侏罗统恰克马克组烃源岩,经历了"早期聚油、晚期聚气"两期成藏,东部干气主要来自上三叠统黄山街组烃源岩,为一期成藏,并形成东部干气、西部凝析气的成藏特征。结论认为,博孜—大北区段发育超过万亿立方米天然气资源的有利圈闭,目前已发现博孜9等一大批千亿立方米级气藏并持续取得油气勘探突破,博孜—大北万亿立方米大气区即将落实。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏和东秋断层上盘勘探突破方向

塔里木盆地库车坳陷前陆冲断带成藏条件优越,特别是克拉苏构造带和东秋构造带,发现了克深大气藏群、克拉2大气藏和中秋1气藏,形成了超万亿立方米大气区。但目前发现的气藏平面上主要分布在克拉苏断层和东秋断层下盘,断层上盘仅仅发现了克拉2大气藏,纵向上主要赋存于白垩系巴什基奇克组。基于上述油气分布现状分析,认为克拉苏断层下盘之所以形成连片分布的大气藏群,主要是一系列近东西走向的逆冲断层形成了成排、成带的大型背斜和断背斜构造圈闭,控圈断层下通烃源岩,上达膏岩盐盖层而未断穿,既是油气运聚通道而又没有破坏圈闭的封闭性,这种成藏要素的绝佳匹配造就了克拉苏断层下盘连片大气藏群的形成;而由于克拉苏断层和东秋断层断穿膏盐岩甚至断达地表,造成断层上盘圈闭封闭性变差,致使具有相同储盖组合的白垩系巴什基奇克组圈闭未能成藏,但在断层上盘由于顶冲构造形成了独特的克拉2“盐包圈”圈闭,发育了独一无二的克拉2大气藏。其次,通过分析克拉苏逆冲断层和东秋逆冲断层对成藏的控制,认为断层对纵向上不同层系及不同类型储盖组合的成藏影响是不同的。从油气复式聚集理论出发,考虑克拉苏构造带和东秋构造带丰富的剩余油气资源,以及断层上盘、下盘勘探不均衡的现状,通过解剖吐格尔明逆冲断层上盘侏罗系成藏模式,以及克拉苏断层上盘和东秋断层上盘古近系成藏模式,提出克拉苏断层和东秋断层上盘尚有巨大的勘探潜力,侏罗系和古近系是断层上盘下步重大的突破方向。     

库车坳陷克拉苏构造带白垩系储集层多期溶蚀物理模拟

含油气盆地深层—超深层储集层孔隙成因及保存机理争议较大,以塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带超深层白垩系巴什基奇克组为例对此进行探讨。利用高温高压溶蚀模拟研究区储集层所经历的三种成岩环境下地层流体的溶蚀特征,结果表明,早成岩表生期饱和CO_2大气淡水溶蚀作用显著,易于溶蚀长石质及碳酸盐类矿物,石英矿物相对难溶;早成岩浅—中埋藏期咸化环境碱性溶蚀作用次之,石英、钾长石及钠长石均发生不同程度的溶蚀;中成岩深埋藏期少量有机酸溶蚀作用较弱,主要表现为沿缝网溶扩、石膏溶解和方解石沉淀。总体以前两期溶蚀作用为主,现今储集层残余粒间孔及粒内溶孔面孔率为2%～4%,占储集层总孔隙度的50%～80%.对于埋深超过5 500 m的储集层,溶蚀作用的实验模拟较合理地解释了溶蚀孔隙成因,有助于全面认识克拉苏构造带超深层优质储集层的成因,为西部盆地前陆冲断带深层—超深层多期构造运动下储集层研究提供依据。     

再论库车克拉苏深部构造的性质与解释模型

从构造生长方式、冲断序列、盐聚集以及深浅层构造的叠置关系探讨克拉苏深部构造的性质与解释模型。地震反射资料表明,克拉苏深部构造南翼生长地层的褶皱枢纽由深至浅向北偏移,这些枢纽连线构成的生长轴面南倾,其北侧地层的厚度明显要比南侧薄,此种生长地层结构与基底卷入式构造和盐构造作用下的生长地层结构完全不同。通过对克拉2构造南北两侧断层的运动学分析,认为北侧断层首先向北逆冲形成了克拉2构造,然后被后期更强烈的南侧断层切割,造成克拉2构造逾千米的垂向抬升,由此产生"泵吸"效应使周围塑性岩层向断裂下盘流入和聚集。据此模式建立的克拉苏深部构造解释方案由古近系盐下和侏罗系煤下两套冲断系统组成,其中在盐下构造内部,被切割的克拉2构造的下半部分即是克深北背斜。克深北背斜带和侏罗系煤下冲断构造的发现,不仅拓宽了克拉苏构造带的勘探范围,也显示其尚有巨大的勘探潜力。图8参25     

库车克拉苏深部构造的性质与“泵吸”式盐聚集

从构造生长方式、冲断序列、盐聚集以及深浅层构造的叠置关系去探讨克拉苏深部构造的性质与解释模型。地震反射资料表明,克拉苏深部构造南翼生长地层的褶皱枢纽由深至浅向北偏移,这些枢纽连线构成的生长轴面南倾,其北侧地层的厚度明显要比南侧薄,此种生长地层结构与基底卷入式构造和盐构造作用下的生长地层结构完全不同。通过对克拉2构造南北两侧断层运动学分析,认为北侧断层首先向北逆冲形成了克拉2构造,然后被后期更强烈的南侧断层切割,造成克拉2构造愈千米的垂向抬升,由此产生“泵吸”作用使周围塑性岩层向断裂下盘流入和聚集。据此模式建立的克拉苏深部构造解释方案由古近系盐下和侏罗系煤下两套冲断系统组成,其中在盐下构造内部,被切割的克拉2构造的下半部分即是克深北背斜。克深北背斜带和侏罗系煤下冲断构造的发现,不仅拓宽了克拉苏构造带的勘探范围,也显示其尚有巨大的勘探潜力。图8参25     

天然气基础地质理论研究新进展与勘探领域

随着天然气勘探向深层、超深层、非常规等领域拓展,勘探对象日趋复杂,需要不断完善现有的天然气基础地质理论,以指导勘探和发现更多的大气田。为此,"十二五"以来,在开展天然气基础地质理论研究的基础上,分析探讨了今后大气田勘探的重点领域。结果表明:(1)"十二五"以来完善了有机质全过程生烃理论,丰富和发展了干酪根热降解生烃、有机质接力成气等有机质生烃地质理论;(2)建立了多元天然气成因鉴别新方法、不同类型封盖层定量评价方法、低生烃强度区致密砂岩气成藏理论、古老碳酸盐岩大气田成藏理论,丰富和发展了天然气生成、天然气成因鉴别和天然气成藏等基础地质理论,有效指导了近年来我国重点盆地大气田的勘探突破和重大发现。结论认为:(1)古老碳酸盐岩、致密砂岩、前陆区、页岩、火山岩等是今后大气田勘探的主要领域;(2)克拉通和前陆盆地仍是大气田勘探的重点领域,古隆起、平缓斜坡、冲断带是大气田的主要富集区带;(3)古老层系、深层领域是未来天然气勘探的重点方向;(4)海相盆地原油裂解气、致密砂岩气和页岩气是未来天然气储量、产量增长的重要接替资源。     

庆阳深层煤成气大气田发现与地质认识

鄂尔多斯盆地西南部陇东地区经历了50年油气勘探,发现了庆阳深层煤成气大气田。通过野外地质露头、岩心观察,普通、铸体以及阴极薄片鉴定,Ro等地球化学指标、碳同位素组成、电子显微镜等配套测试分析,开展了伊陕斜坡不同埋深气藏的成烃、成储和成藏特征对比研究。庆阳深层气藏平均埋深超过4 200 m,含气层位为下二叠统山西组山1段,其具有低孔、低渗、低压和低丰度"四低"特征。高热演化薄层煤源岩生烃可以形成大气田,深埋藏、高热演化晚成岩阶段仍可发育溶孔、粒间孔、晶间孔组合的优质砂岩储集层,裂缝提高了储集层渗流能力。天然气干燥系数高和负碳同位素组成系列是深层煤成气典型的地球化学特征。创新了勘探开发一体化方法,形成了"骨架直井解剖砂体、水平井集中开发"庆阳气田的经济有效开发模式。庆阳大气田的发现与成功勘探,为盆地西南部形成千亿立方米规模天然气田提供了地质依据和技术支撑,这对中国广泛分布的深层高热演化煤成气勘探也具有重要指导意义。图13表2参52     

地质工程一体化在克深24构造高效勘探中的应用

针对库车坳陷克拉苏构造带克深24构造勘探阶段面临的井位部署、钻井提速和完井提产问题,从地质工程一体化角度进行分析。井位部署阶段,预测控制构造的断裂活动性差,有利于油气保存;在地质预测基础上,根据地质力学研究明确了浅层高陡地层、砾石层、泥岩层、膏盐岩层和裂缝性砂岩层5类不同岩层的井壁稳定性,提出钻井液性能优化措施;在完井阶段,根据地质力学特征,制定合理的提产方式,并对改造层段、施工压力、射孔簇等进行优化。根据研究结果陆续上钻克深24井、克深241井等9口井,未发生较严重复杂现象,平均提速39%,创克拉苏构造带最快钻井纪录。完钻的5口井采用不同的方式改造,平均单井日产气量31×10~4m~3,平均无阻流量170×10~4m~3/d,勘探成功率和高产井比例均达到100%.在克深24构造勘探实践中,形成了地质工程一体化研究及应用流程,并融入到井位部署—钻完井工程一体化中,成为解决复杂地质条件下生产难题的有效手段。     

克拉苏构造带克深段构造特征及其石油地质意义

克拉苏构造带克深构造段已发现了KL2、KS2、KS1等多个含油气构造,由于该段位于前陆冲断带,构造变形复杂,构造模型争论较大。在前人认识的基础上,结合地表露头、钻井资料,对克深构造段三维地震资料进行T—Q全层位解释,重新建立了该构造段构造解释模型并对该段石油地质特征进行研究。研究结果表明:克深构造段具有垂向分层、南北分带的变形特征,垂向上可分为盐上构造层、盐岩层、盐下构造层与基底构造层4层结构。该区域主要发育逆冲断层及相关褶皱、盐收缩构造及走滑构造3种构造样式,其中盐下构造层构造样式自北向南逐渐由高角度基底卷入构造样式转变为盖层滑脱构造样式。克深构造段现今构造主要形成于新生代中晚期,经历了二叠纪晚期—三叠纪前陆盆地、侏罗纪—白垩纪坳陷盆地、古近纪—中新世弱收缩挠曲盆地及上新世—第四纪陆内前陆盆地4个演化阶段。勘探实践表明,该区带具有好盖层、厚储层、大构造、强冲注、晚成藏等有利条件,是库车山前天然气勘探的重要目标。     

塔里木盆地超深层油气地质认识与有利勘探领域

塔里木盆地油气勘探经历了浅层、深层并逐渐向超深层的过程,超深层勘探始于20世纪80年代,经过30多年的勘探,在超深层已发现克拉苏大气田、塔北大油田和塔中大凝析气田,在寒武系盐下也发现了多个重要苗头,超深层已经成为油田增储上产的重要组成部分,并成为盆地未来油气勘探的重要方向。总结30多年超深层勘探地质认识,认为塔里木盆地超深层油气形成主要受寒武系、石炭系—二叠系和三叠系—侏罗系烃源岩控制,与盆地经历的3个伸展—挤压构造旋回一致,超深层油气物质基础具有全球普遍性。塔里木超深层油气地质具有三方面特殊性,一是盆地早期持续浅埋、晚期快速深埋,超深层烃源岩仍可以大规模生烃,为超深层油气成藏提供油气来源。二是盆地是典型"冷盆",超深层液态烃仍可保存,主力烃源岩仍处于生气高峰期,超深层油气相态多样。三是盆地不同地区超深层油气成藏组合差异大,但均可划分为三大成藏组合。在石油地质条件重新认识基础上,对每个成藏组合进行了综合评价,认为下组合和中组合勘探潜力巨大,指出了8个超深层勘探有利领域。针对新区新领域超深层油气勘探,提出了"扩展中组合、突破下组合"的勘探思路,争取获得勘探战略突破,为油田高质量发展奠定资源基础。     

四川盆地大气田分布、主控因素与勘探方向

近10年来,四川盆地天然气勘探取得了多项重大进展,发现了安岳等多个大气田,随着资料的增加和勘探工作的深入,地质理论上有了新认识,有必要进一步分析大气田的分布特征和主控因素,提出新的大气田勘探方向。为此,从统计该盆地已发现的20个大气田的地质参数出发,对大气田的分布、形成的地质条件和发育的主控因素等进行了分析,提出了下一步大气田勘探的方向。研究结果表明:①四川盆地的不同构造区域都有大气田发育,其中以川中低缓构造带为最多,纵向上发育在7个层系,其中以上二叠统长兴组—下三叠统飞仙关组礁滩大气田为最多;②形成大气田的烃源岩有4套,其中以烃源岩形成的须家河组大气田为最多;③大气田的储层主要为孔隙型碳酸盐岩和致密砂岩,以构造—岩性大气田和常压大气田为最多;④海相大气田的发育主要受克拉通内裂陷和古隆起的控制,克拉通内裂陷主要从烃源岩生烃中心、台缘高能相带和侧向封堵成藏等3个方面加以控制,古隆起主要从台内高能相带、岩溶白云岩储层和长期油气聚集等3方面加以控制,而前陆盆地结构则从构造背景、源储组合、圈闭类型和裂缝分布等4个方面控制了陆相大气田的发育。结论认为,四川盆地下一步大气田勘探方向为5个领域共计12个有利区。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带古近系膏盐岩盖层演化与圈闭有效性

膏盐岩层是含油气盆地良好的区域盖层,但不是完美的盖层。研究表明,膏盐岩具有"低温脆变、高温塑变"特征,构造挤压背景下膏盐岩盖层的封闭性随埋深而演化,大于3 000~3 200 m的埋藏深度是克拉苏构造带膏盐岩盖层封闭的关键。克拉苏构造带盐下圈闭成藏有效性因盖层封闭性演化不同而异,克拉苏区带盖层封闭的关键时间为库车中晚期,以勘探盖层埋深超过3 200 m的完整背斜圈闭为主;克深区带盖层封闭的关键时间为库车早中期,在断层侧向封堵时盐下断块、断背斜等圈闭均可聚集油气。研究成果与勘探现状吻合,并有利于提高勘探成功率。