裂缝发育对超深层致密砂岩储层的改造作用——以塔里木盆地库车坳陷克深气田为例

塔里木盆地库车坳陷是“西气东输”的主力气源地之一,克深气田区白垩系巴什基奇克组是库车山前的主力产气层段,埋深超过6 000 m,储层基质渗透率低,普遍小于0.1×10^-3 μm²。裂缝发育可以显著改善储层渗透率,分析、量化裂缝发育特征,预测裂缝渗透率空间分布规律是该区天然气开发的关键问题。利用钻井取心、FMI成像、碳氧同位素年代学分析与露头区全息激光扫描裂缝建模,结合CT扫描定量分析、扫描电镜、阴极发光、激光共聚焦显微镜、高压压汞以及电子探针显微镜等实验分析方法,从静态定性到动态定量分析了裂缝发育对该区储层储集性的改造作用。克深气田构造裂缝以半充填剪切缝为主,有效开启度为0.2～1.5 mm。主要发育3期构造裂缝,不同期次裂缝受控于构造应力,以不同的排列方式分布在不同构造位置。裂缝孔隙度整体小于0.1%,但可提升储层渗透率1～3个数量级,纵向上不整合面下方150 m以内发育裂缝改造的高渗流储层。早期和中期裂缝成为致密储层成岩胶结的通道,不利于连通孔喉的保存;晚期裂缝发育伴随油气充注期,对储层基质孔喉有溶蚀扩大的改造作用;微裂缝对储层孔喉沟通具有一定的选择性及局限性,仅沟通其开度10~100倍范围内的孔喉。总之,晚期形成的裂缝网络为储层的高渗流区,是气田高产的关键。     

7000 m以深优质砂岩储层的特征、成因机制及油气勘探意义——以库车坳陷下白垩统巴什基奇克组为例

超深层碎屑岩储层物性一般极差,单井油气产能低,但塔里木盆地库车坳陷新近钻探的博孜9井却在7 600 m以深的下白垩统巴什基奇克组仍然钻遇了优质厚层储层,并获得了高产工业气流。为了揭示该储层的特征和成因、降低超深层油气勘探的风险,基于岩心、测井和实验分析等资料,结合区域温压条件和储层埋藏演化史,探讨了巴什基奇克组储层的特征、形成机制及其油气勘探意义。研究结果表明:①该区巴什基奇克组超深层储层岩石类型为中、细粒长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩,颗粒呈点—线接触,储集空间以原生粒间孔为主,现今仍处于中成岩演化阶段;②与其他超深层裂缝性低孔砂岩储层不同,该套超深层储层为孔隙型储层,孔隙度介于4%～13%,渗透率介于0.1～50.0 mD,孔渗相关性较好;③巴什基奇克组沉积期广泛发育三角洲前缘厚层砂体,中、细砂岩占比超过85%,颗粒抗压能力强,此后储层经历了早—中期长时间浅埋藏,晚期快速深埋,埋藏压实效应较弱,晚期上覆古近系巨厚膏盐岩层受冲断挤压形成顶蓬构造,进一步抑制垂向压实,同时研究区远离造山带和构造转换带,侧向挤压应力弱,原生粒间孔得以大量保存。结论认为:粗岩性、弱压实和低构造应力是该套超深层优质储层发育的关键;7 000 m以深规模有效储层的发育为库车坳陷天然气高丰度富集和万亿立方米储量规模提供了有利的物质条件,油气勘探潜力巨大。     

超深层致密砂岩储层裂缝定量评价及预测研究——以塔里木盆地克深气田为例

塔里木盆地库车坳陷克深气田区白垩系巴什基奇克组是库车山前的主力产气层段,具有埋深大、基质物性差、构造裂缝整体发育的特征。利用钻井取心、FMI成像、钻完井漏失量、试采压力恢复资料,结合CT扫描定量分析、高压压汞、扫描电镜、裂缝充填物测年等实验分析方法,开展了低地震资料品质下的超深层致密砂岩储层裂缝的定量评价与预测。认为克深气田区总体发育3期构造裂缝,以高角度半充填剪切缝为主,有效开启度为50~300μm,主要走向以近SN向为主,见EW走向裂缝|主要受古应力的大小及方向控制,同时受地层原始岩性组构影响|第三期构造裂缝与储层演化配置关系最好,对储层渗透率的提升起到关键作用。裂缝的高渗流区主要分布在背斜高部位、断裂的转折端及次级断裂附近。构造裂缝有效沟通了单砂体,可整体提高储层渗透率1~3个数量级,构造裂缝派生的微裂缝可有效沟通其周围的基质孔喉,沿裂缝网络更易发育次生溶蚀孔隙。     

储层构造动力成岩作用理论技术新进展与超深层油气勘探地质意义

深层—超深层已经成为国内外油气资源发展的最重要领域之一,资源潜力巨大。以构造活动为驱动力的构造动力成岩作用与储层的成因机理有着密切关系,控制着储层的形成、演化和空间分布。通过综述近十余年的主要研究进展,明确了储层构造动力成岩作用的概念和内涵,剖析了当前和未来研究的关键点及其对超深层油气的地质意义。储层构造动力成岩作用是沉积岩层在从松散沉积物到固结形成沉积岩石直至遭受浅变质前的过程中所发生的构造活动与成岩作用的耦合,主要研究沉积物沉积以后构造变形与沉积物的物理、化学变化的相互作用关系,其关键驱动力是构造作用（包括挤压、伸展和走滑）,可以发生在弱成岩—固结成岩和构造抬升-剥露的各个时期。储层构造动力成岩作用研究的关键在于厘清3个关系：构造成岩作用与储层致密化、裂缝化的量化关系;构造成岩作用与流体-岩石相互作用的耦合关系;构造成岩作用与储层断层带、裂缝带的时空关系。储层构造动力成岩作用在多学科交叉、多方法融合和多领域应用的基础上逐步形成了新的地质理论体系和技术方法系列,可为认识超深层碳酸盐岩储层、低孔裂缝型砂岩储层、规模优质砂岩储层、非常规储层的形成机理提供地质理论基础,还可为复杂储层质量评价预测、天然裂缝及其有效性评价提供有效途径和技术方法。     

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。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带走滑作用对构造裂缝的影响

走滑作用是含油气盆地中普遍存在的构造作用之一,系统开展走滑作用对构造裂缝发育特征的影响研究,对于构造裂缝的分布预测有着重要意义。以塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带博孜1、克深5和克深13气藏为例,综合岩心、成像测井和钻井漏失量等资料,系统分析了走滑作用存在下的构造裂缝的特征与分布,并讨论了走滑作用及其对构造裂缝影响的可能动力学机制。结果表明：博孜1、克深5及克深13气藏均发育左旋走滑作用,使构造裂缝参数的分布与构造形态的对应性变差,但构造裂缝参数的变化规律与走滑作用方向之间并非简单的对应关系,其定量力学机制尚有待深入研究。对于挤压构造区的背斜型气藏,当走滑作用存在时,井位部署不宜直接采用背斜构造的裂缝发育模式确定裂缝发育区,需要根据实际地质资料进行综合判断。     

塔里木盆地克深2气田储层构造裂缝多方法综合评价

构造裂缝是改善克深2气田低渗透砂岩储层物性的重要因素,对构造裂缝的分布特征进行分析有利于提高钻井成功率,综合采用岩心描述、数值模拟、主曲率法、二元法以及天然气产能数据,对克深2气田巴什基奇克组的构造裂缝进行了多方法综合评价。结果表明:克深2气田的构造裂缝以直立和高角度的剪切裂缝为主,断层附近多发育密集网状缝,且具有较高的充填程度;深度越大,构造裂缝的分布越趋于分散;背斜高部位的构造裂缝线密度较低,但开度和孔隙度等物性参数较高,构造裂缝的整体发育程度较强,且充填程度较低,通常具有较高的产能,背斜翼部和构造低部位则与之相反;鞍部构造裂缝也较发育,但受较高的充填程度或其他未知因素的影响,天然气产能较低。研究还得出,构造裂缝密度并未考虑裂缝的开度,因此在油气田开发中单纯根据构造裂缝密度值来判断构造裂缝发育有利区并不合适,在粗略评价构造裂缝发育程度时,可采用构造裂缝的孔隙度或渗透率,精细评价时还要考虑裂缝产状、延伸距离、连通性和有效性等因素进行综合分析。构造裂缝发育程度的系统化和定量化综合评价仍然是一个有待攻关的前沿课题。     

特低孔特低渗高产储层成因机制—以库车坳陷大北1气田巴什基奇克组储层为例

塔里木盆地库车坳陷大北地区白垩系巴什基奇克组(K₁b_s)储层以岩屑砂岩为主，夹少量长石岩屑砂岩，其粒度以细—中粒为主，杂基为铁泥质和泥质（2%~10%），胶结物以方解石（3%~15%）为主,粘土矿物以伊利石、绿泥石和伊/蒙混层为主，不含高岭石，伊/蒙混层中的蒙皂石含量一般为15%~20%，主要的孔隙组合为溶蚀孔—残余原生粒间孔，占储集空间总量的50%~90%，其次为微孔隙及构造缝，总体属于低孔低渗—特低孔特低渗储层。综合分析了该储层的岩性特征、古构造背景和沉积环境后认为：阶段性地前陆逆冲推覆构造作用对沉积旋回性、水体盐度变化及物源区距离变化的控制至关重要;构造活跃期扇三角洲前缘环境下的差分选中—粗砂岩,近源快速堆积下的高岩屑含量、干旱咸湖下的高碳酸盐胶结、早成岩期相对深埋—后期持续快速深埋压实作用,是特低孔低渗储层的主要成因;高产能储层的发育是构造平缓期辫状河三角洲前缘环境下的好分选中—细砂岩、早期表生溶蚀及弱碳酸盐胶结作用、晚期构造破裂的复合作用、叠加效应的结果。     

基于HCM聚类的连续域模糊关联算法

针对粗糙集对于连续域属性决策表的处理能力差以及不容易获得模糊集之间关系等问题,提出一种基于连续型属性模糊关联规则约简算法。该算法引入三角隶属度函数将连续属性值转化为模糊值,并使用硬C均值聚类方法获得数据集之间关系,采用遗传算法优化该模型。仿真结果验证了该模型的有效性。     

塔里木盆地库车坳陷北部构造带地质特征与勘探潜力

库车坳陷北部构造带是塔里木盆地油气增储上产的重要领域。利用最新的露头、钻井等资料,结合前人的研究成果,通过系统梳理和总结库车坳陷北部构造带的基础地质特征和石油地质条件,分析油气成藏模式和勘探潜力,并与邻区克拉苏构造带进行类比,明确了目前勘探需要解决的关键问题。结果表明,库车坳陷北部构造带的主要含油气层系为下侏罗统阿合组辫状河三角洲平原沉积、下侏罗统阳霞组—中侏罗统克孜勒努尔组辫状河三角洲下平原、三角洲前缘和滨、浅湖沉积;巴什构造段和迪北—吐孜构造段分别发育复杂和简单的基底卷入冲断构造,吐格尔明构造段发育古隆起背景下的基底卷入背斜;新近系库车组沉积期—第四纪为构造定型期;烃源岩主要为三叠系—侏罗系湖相泥岩和煤系地层,中—下侏罗统储层为裂缝性致密砂岩储层;发育3套主要的生-储-盖组合,"源、储、盖"紧邻的组合模式是形成致密砂岩气藏的有利条件;发育3类油气藏,构造-岩性油气藏主要分布在吐格尔明背斜及周缘地区,裂缝性连续型致密砂岩凝析气藏主要分布在迪北—吐孜地区,构造型致密砂岩油气藏主要分布在巴什构造段,均具有"先致密后成藏"的特点。库车坳陷北部构造带整体具备形成规模连片油气藏的潜力,新发现油气圈闭22个,总面积为240 km²,预测石油资源量为3 200×10⁴t、天然气资源量为3 500×10⁸m³,随着全区三维地震部署的实施,有望发现更多圈闭。库车坳陷北部构造带与克拉苏构造带一样,具备形成大—中型油气田的地质基础。对于库车坳陷北部构造带的油气勘探,需要在油气保存条件、构造精细建模、储层成因机制、钻完井与储层改造工艺优化方面开展进一步的系统研究;勘探层位应以中—下侏罗统为主,兼顾浅层、深层多目的层系,拓宽油气勘探领域。