南海西部海域高温高压天然气成藏机理与资源前景——以莺- 琼盆地为例

南海莺- 琼盆地已发现X1-1、Y13-1 等多个常压大气田,但受中深部地震资料品质差、高温高压地质条件复杂及钻完井工程难度大等限制,高温高压领域天然气成藏机理认识不清,严重制约了莺- 琼盆地高温高压领域天然气勘探发现。以破解莺- 琼盆地高温高压条件下成藏机理关键理论问题为核心,利用钻井地质、地震勘探资料,开展了高温高压条件下烃源岩生烃、天然气溶解实验、高温高压领域大型储集体沉积模式和盖层封盖机制研究。研究认为:莺- 琼盆地高温场促进有机质生气, 高压早期抑制、晚期促进有机质生气;高温高压条件下天然气能够出溶形成游离气;莺- 琼盆地发育大型非限制型重力流海底扇、限制型重力流水道砂储集体;超压封盖控制了莺- 琼盆地高压气田的成藏富集。构建了“陆源海相烃源岩生烃、重力流储集体聚气、断裂/ 超压裂隙输导、超压盖层封气”的高温高压天然气成藏模式。研究成果为莺- 琼盆地高温高压领域勘探突破提供了理论依据,指导了近年X13-1/X13-2、L25-1 等大中型高压气田的发现。莺- 琼盆地发育的一系列的深、大高压凹陷且中深层整体勘探程度较低,尚有规模巨大的天然气资源量待发现。     

莺琼盆地高温高压钻井工程风险定量评价方法

南海莺琼盆地具有温度高、压力高、压力台阶多、安全密度窗口窄等地质特性,钻井施工过程中工程风险事件发生概率较高、处理难度大,严重制约了高效、安全钻井。传统钻井工程风险评价结果多为定性或半定量,无法满足南海莺琼盆地高风险钻井施工作业的安全要求。本文建立了一套钻井工程风险定量评价方法,首先对地层压力和钻井液当量循环密度(ECD)的不确定性进行了分析,得到了地层压力和ECD的概率分布;在此基础上,基于广义应力与强度干涉可靠度理论推导了风险评价模型。莺琼盆地高温高压探井实例分析结果表明,本文提出的钻井工程风险评价模型计算得到的钻井风险概率结果与现场实际发生风险相吻合,可为该地区高温高压探井钻井安全作业提供指导。     

莺-琼盆地高压成因输导体系特征、识别及其成藏过程

莺-琼盆地为新生代的高温高压快速沉降盆地,通常伴随着热流底辟体的发育,形成了异于常压盆地的油气输导体系,由地层深部压力释放形成的底辟和裂缝是莺-琼盆地天然气运移的主要输导通道。研究利用沿层三维地震相干分析及曲率分析技术对莺-琼盆地高压底辟型和裂缝型输导体系进行了系统的识别,研究其空间展布特征及演化过程,结合天然气同位素及包裹体等地球化学手段,综合分析了高压成因输导体系与研究区天然气充注、散失及富集成藏的关系。研究结果表明,底辟型和裂缝型输导体系在空间分布上具有由深向浅阶梯状发育的特点,其中底辟型输导体系通常发育在莺歌海盆地的中央坳陷带,裂缝型输导体系主要分布在盆地热流底辟的边缘、斜坡近凹区的高压地层中。底辟型输导体系的发育演化历史可以划分为增压期、穿刺期、平衡期、释放期和塌陷期五个阶段（类型）,具有增压期深部充气、穿刺期浅层成藏、平衡期复合成藏、释放期翼部成藏、塌陷期破坏成藏的成藏规律。裂隙型输导体系具有高压和构造两种成因,天然气具有浅部早、深部晚的成藏规律。     

基于机械比能—钻井效率的莺琼盆地地层压力监测方法

莺琼盆地呈现高温高压地层特征,传统地层压力监测方法在该区块内适应性较差,建立一套针对该盆地的新型地层压力监测方法对于盆地内优快钻井具有显著意义.文章建立了基于机械比能—钻井效率(MSE-DE)的地层压力监测方法,该方法可通过随钻过程中获得的机械比能及钻井效率数据,对地层压力实现实时监测.利用文章建立的监测方法对莺琼盆地...     

琼东南盆地盆底平原区天然气水合物成矿条件及成藏模式北大核心CSCD

利用地球物理、地球化学和钻井资料,在层序地层学的指导下,通过“源-渠-汇”耦合分析、地震属性雕刻和变温压场定量模拟等方法,对琼东南盆地盆底平原H区的天然气水合物成矿条件和成藏模式开展了系统研究。结果表明,H区广泛分布第四纪发育的多期浊积砂质沉积物,发育连通深部地层的底辟-气烟囱-微裂隙,具有满足水合物形成的温压条件,可形成深部成熟烃源与浅层未成熟烃源同时供烃、气烟囱-微裂隙垂向运移以及第四系海底扇与浊积水道砂富集的天然气水合物成藏模式,具有“深层气-浅层气-天然气水合物”叠覆成藏特征和“三气合采”地质条件,资源潜力大,是琼东南盆地天然气水合物勘探的有利靶区。     

超深水浅层建井关键技术创新与实践

中国南海油气资源丰富,但70 %分布在深水区域。深水钻井实践表明,60 %的钻井事故源自海底以下几百米的未成岩浅层,因此浅层建井是整个深水钻井成功的关键。针对超深水浅层存在海底土力学参数不易获取、浅层地质灾害精确预测困难、井身结构精准设计和作业安全控制不易等难题,从理论模型、室内模拟实验和现场实践等方面开展了研究。根据土体固结理论及声速梯度特征,基于浅层地震剖面数据,创建了深水浅层土体密度、抗剪强度关键参数预测模型。基于超深水模拟实验装置,建立了水下井口实时承载力模型,形成了深水浅层精准井身结构设计方法。基于地震纵波在深水浅部含气或含水地层中产生不同声速响应的特征,建立了含浅层气、浅水流地层纵波速度随水深、地层密度的双参数方程,形成了超深水浅层地质灾害预测模型。基于浅层喷射下表层导管的原理,提出了"表层导管+表层套管"二合一复合钻井作业模式。研究成果成功应用于西太平洋第一口超深水井——荔湾22-1-1井(水深为2 619.35 m)。其中,南海超深水表层导管下入深度达100.1 m,浅层表层导管安装时间仅为2.25 h,保障了荔湾22-1-1井的高效、安全作业。     

琼东南盆地盆底平原区天然气水合物成矿条件及成藏模式

利用地球物理、地球化学和钻井资料,在层序地层学的指导下,通过"源-渠-汇"耦合分析、地震属性雕刻和变温压场定量模拟等方法,对琼东南盆地盆底平原H区的天然气水合物成矿条件和成藏模式开展了系统研究。结果表明,H区广泛分布第四纪发育的多期浊积砂质沉积物,发育连通深部地层的底辟-气烟囱-微裂隙,具有满足水合物形成的温压条件,可形成深部成熟烃源与浅层未成熟烃源同时供烃、气烟囱-微裂隙垂向运移以及第四系海底扇与浊积水道砂富集的天然气水合物成藏模式,具有"深层气-浅层气-天然气水合物"叠覆成藏特征和"三气合采"地质条件,资源潜力大,是琼东南盆地天然气水合物勘探的有利靶区。     

莺-琼盆地岩石物理特性参数研究

依据10口井的全波测井资料，对莺—琼盆地的泥岩、砂岩、灰岩及含气砂岩的纵横波速度比范围值进行了统计，并对其纵横波时差和纵横波速度比与密度、孔隙度、流体类型的关系进行了分析，在此基础上总结了这些岩类的纵横波速度关系式。莺—琼盆地泥岩的纵横波时差及速度比与其压实程度有关；砂岩的纵横波时差随孔隙度增大、密度减小而增大，气层的纵横波速度比随孔隙度增大、密度减小而降低，水层反之；地层含气后，纵波时差增大，横波时差基本不变，纵横波速度比降低。     

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经过钻探证实,南海莺琼地区中深部地层同时存在着高温高压。实践也证明,高温高压在地层中的同时存在,比只是常温常压地层或者是高温常压地层、常温高压地层,给钻井作业造成的困难和风险大很大。南海西部石油公司组织人员,针对南海莺琼地区高温高压井钻井作业中遇到的问题,对国内外高温高压井的作业情况开展考察、研究,对适合南海莺琼地区高温高压井钻井的技术,进行了初步的探索,并取得初步认识。文章主要是在介绍南海莺琼地     

南海高压地层预测获得成功

“863”重大攻关项目“莺歌海盆地高温高压钻井技术”的子课题“地层压力精确预测和监测技术”研究已取得重大进展,地层压力预测技术应用于莺-琼盆地崖城21-1-4高温超压井获得了成功.莺-琼盆地天然气资源十分丰富,但该地区的地质条件也十分复杂,高温高压地层严重制约着天然气的勘探进程.1997年,高温高压钻井技术被确定为“863”重大专题,中国海洋石油南海西部公司承担了其中“地层压力精确预测技术”攻关任务.几年来,课题人员分析了大量地质资料,深入研究影响高压形成的地质因     

应用速度场技术预测深水钻井中的浅层地质灾害

随着深水油气勘探开发的逐渐深入和不断发展,浅层地质灾害成为深水钻井作业中面临的一大难题。深水井海底淤泥强度低、欠压实,地层不稳定,地层破裂压力梯度与地层空隙压力梯度之间窗口窄,当量循环密度控制困难,存在浅层气、天然气水合物及浅水流等浅层地质灾害风险。浅层地质灾害源体积小,难以预测;层位浅,灾害常突然出现;压力高,易发生井喷等事故,造成巨大的损失,所以对浅层地质灾害的预测就显得尤为重要。分析发现,地震波速度对浅层灾害的预测起着非常关键的作用,速度场技术结合了横向分辨率较高的地震资料和纵向分辨率较高的井资料,为速度的准确求取奠定了基础,也为浅层地质灾害的预测提供了科学的依据。为此,阐述了深水浅层地质灾害与地震波速度之间的关系,重点分析了速度场建立的方法及步骤,并对荔湾深水气田LW3-1-1井区所建立的速度场进行分析,预测了井区浅层地质灾害存在的可能性,这对后续钻井作业服务具有参考作用。     

松辽盆地北部古中央隆起带基底岩石弹性参数测试及特征分析

古中央隆起带基底上覆地层缺失断陷期沉积地层,基岩暴露地表时间长,风化壳普遍发育。基底岩性复杂,主要发育花岗岩、浅变质沉积岩及浅变质火山岩3大类岩石;基底主要发育花岗岩、变质岩储层,不同类型储层的裂缝发育程度不同。钻井揭示：花岗岩的脆性大,易形成裂缝,花岗岩储层物性最好,属于孔隙—裂缝型储层;基底花岗岩风化壳储层非均质性强,储层物性较差,以裂缝为主。目前有关基底花岗岩和变质岩的岩石物理弹性参数特征的实验室研究较少。为此,采用超声频段和地震频段弹性参数测试方法,系统分析了围压及孔隙压力对岩石纵、横波速度的影响,研究了不同孔隙度和饱和状态下岩石弹性参数与微裂缝密度及孔隙纵横比的关系;应用弹性参数交会分析,明确了基底风化壳储层及裂缝敏感参数,建立了符合基底孔隙—裂缝型储层特征的岩石物理模型,获得以下成果和认识：(1)对松辽盆地北部古中央隆起带基底33块岩性样品,采用超声频段和地震频段实验测试,测得的标准铝块的超声频段纵波速度(6430 m/s)与参考值(6400 m/s)基本相同,相对误差为0.5%,精度较高。(2)随着围压增加,在水饱和和气饱和状态下纵、横波速度均增大,且横波速度变化不大。随...     

南黄海海相油气地震勘探关键技术突破及应用

南黄海盆地发育厚度大、分布广的中生代—古生代海相地层,是油气勘探开发的重要对象,然而受地质条件复杂、地震采集环境恶劣等因素的影响,地震成像品质不佳的问题突出,制约了该区油气勘探的进程。为了破解上述技术难题,通过开展科研攻关,形成了南黄海盆地中生界—古生界地震资料采集、处理与综合解释等3项关键技术系列。研究结果表明：①通过立体地震资料采集、 广角反射地震信号提取、广角反射波成像处理、地震综合解释等技术以及海上试验应用,获得了该盆地中部隆起和北部坳陷海相下构造层的有效反射和成像,满足了地质科学研究和地震成像的要求;②取得了对南黄海盆地海相下构造层分布、构造特征等的一系列重要新认识,为该盆地海相地层油气资源潜力评价及勘探指明了方向;③在此基础上,提出了CSDP-2科学钻探井位,在海相中生界—古生界中钻遇厚度较大的烃源岩和多套储层油气显示,证实了该项技术的可靠性。结论认为,该项地震勘探关键技术可以为南黄海盆地海相地层的油气勘探提供技术支撑,应用前景广阔,并由此坚定了在该盆地进行海相油气勘探的信心。     

Differential interformational velocity analysis as an effective direct hydrocarbon indicator under velocity reversal conditions, an example from the anomalously high temperature and over-pressured DFI-1 Gas Field in the Yinggehai Basin, South China Sea

In the DFI-1 Gas Field in the Yinggehai Basin, South China Sea, the velocity-depth plot and velocity spectra show significant variations from a linear trend, exhibiting a distinct reversal phenomenon.Velocity parameters derived from velocity spectral analysis of the seismic data and sonic logs indicate that the interval velocity reverses below 2,100 m (2.2 s two-way time (TWT)) in the DFI-1 Gas Field. Some direct hydrocarbon indicators (DHIs) models developed for the shallow strata cannot be simply applied to the moderately to deeply buried strata for direct exploration target recognition because the velocity reversal has caused the middle-deep gas reservoirs to exhibit a moderate or weak seismic amplitude. The hydrocarbon indicator method of "Differential lnterformational Velocity Analysis (DIVA)" with the aid of other hydrocarbon indicating techniques was employed to effectively identify DHIs in the middle-deep strata under velocity inversion. The result has shown that the DIVA technique can be effectively used as a DHI in both the shallow and the middle-deep strata in the study area with the shallow strata characterized by Type 1 DIVA anomaly and the middle-deep strata characterized by the Type II DIVA anomaly.     

Differential interformational velocity analysis as an effective direct hydrocarbon indicator under velocity reversal conditions, an example from the anomalously high temperature and over-pressured DF1-1 Gas Field in the Yinggehai Basin, South China Sea

In the DF1-1 Gas Field in the Yinggehai Basin,South China Sea,the velocity-depth plot and velocity spectra show significant variations from a linear trend,exhibiting a distinct reversal phenomenon.Velocity parameters derived from velocity spectral analysis of the seismic data and sonic logs indicate that the interval velocity reverses below 2,100 m(2.2 s two-way time(TWT)) in the DF1-1 Gas Field.Some direct hydrocarbon indicators(DHIs) models developed for the shallow strata cannot be simply applied to the moderately to deeply buried strata for direct exploration target recognition because the velocity reversal has caused the middle-deep gas reservoirs to exhibit a moderate or weak seismic amplitude.The hydrocarbon indicator method of "Differential Interformational Velocity Analysis(DIVA)" with the aid of other hydrocarbon indicating techniques was employed to effectively identify DHIs in the middle-deep strata under velocity inversion.The result has shown that the DIVA technique can be effectively used as a DHI in both the shallow and the middle-deep strata in the study area with the shallow strata characterized by Type I DIVA anomaly and the middle-deep strata characterized by the Type II DIVA anomaly.     

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川西浅层气藏钻遇地层以泥岩为主，夹砂岩、砾岩。存在泥岩分散性强，造浆严重，砂、砾岩渗透性好，易窜漏、滤饼增厚等问题。文章从钻遇地层岩性、储层特征和浅井钻井工艺特点分析入手，对聚合物钻井液进行的综合评价，筛选出适合浅层气开发的钾胺聚合物钻井液。推广应用表明该钻井液具有良好的泥页岩抑制能力和不分散特性，能保证井眼稳定，有利于提高钻井效率和有效地实施保护储层屏蔽暂堵技术，成为浅层气/浅井段统一使用的钻井液类型。     

一种改进的页岩气地震约束多因素孔隙压力预测方法

孔隙压力和孔隙压力系数是评价页岩气保存条件和选取不同开发工艺措施的关键参数,同时也是预测地应力的重要输入参数。四川盆地蜀南地区页岩气田下志留统龙马溪组由于受古构造、现今构造、埋深变化快等独特地质特点的影响,孔隙压力横向变化大、影响因素多,采用常规基于纵波速度的孔隙压力预测方法(如Eaton法等)对其预测的准确性欠佳。为此,根据该区页岩气田的地质特点,基于地震叠前同时反演纵横波数据,结合地层岩性变化以及剥蚀作用对孔隙压力和孔隙压力系数的影响情况,形成了考虑纵横波、岩性以及剥蚀作用的多因素孔隙压力及压力系数预测方法。研究结果表明:①地震反演数据的引入,提高了平面上的预测精度和细节丰富程度;②通过引入岩性变化这一因素,改善了纵向上压力系数预测的稳定性;③针对遭受较强剥蚀作用的地区,剥蚀作用强度的引入能够很好地预测剥蚀区附近低压井的压力系数。源自于10余口实钻井的压力数据证明,该方法预测结果的相对误差小于5%。结论认为,所建预测方法得到的结果误差小、精度高,可以为后续页岩气"甜点"区选择、井位部署、水平应力参数预测等提供更高质量的数据支持。     

塔里木盆地和田河气田玛扎塔格滑脱背斜构造特征

塔里木盆地巴楚隆起南侧的和田河气田是在玛扎塔格构造上发现的典型背斜型气藏。由于该区钻井主要集中在构造核部,钻井深度相对较浅,而构造两翼的地震资料品质较差,因而对该构造出现了多种解释结果。本文依据钻井资料标定,应用断层相关褶皱理论,对该区二维地震剖面测网重新进行详细构造解释。结果表明,玛扎塔格构造主要构造样式为以中寒武统膏岩为滑脱面的滑脱背斜,玛4井东构造样式则为断层扩展褶皱,表明玛4井东存在近南北走向的横向走滑断层,并在地震剖面上得到证实。地震解释结果也证实了玛扎塔格构造西北侧发育的古董山逆冲断层向南东方向延伸进入和田河气田。滑脱褶皱背斜南北两翼发育的中新世-上新世生长地层和第四系角度不整合,表明该构造主要形成时期为中新世—上新世,而且第四纪该构造又重新活动。     

元坝气田超深酸性气藏钻完井关键技术

四川盆地元坝气田是近年来中石化发现的一个大型气田,是继普光气田之后天然气增储上产的又一个重点探区。元坝气田超深酸性气藏地质构造复杂,储层埋藏深,钻遇地层复杂,特别是陆相深部地层,属于高研磨性地层,机械钻速慢,钻井周期长。为此,经过多年的钻井实践和技术攻关,引进新工具、新技术,研制专用钻头,优化钻井设计,形成了针对该气藏的6项钻完井关键技术:(1)保证提速、安全完井作业的井身结构优化技术;(2)陆相上部地层气体钻井、陆相深部高研磨地层钻井提效技术体系;(3)气液转换、超深大斜度井及水平井润滑减阻、井壁稳定控制及防酸性气体污染技术等钻井液配套技术;(4)气体介质条件下固井、深井长封固段固井及超高压小间隙固井技术系列;(5)完善了以测量仪器、动力钻具优选及钻具组合设计等水平井井眼轨迹控制技术;(6)适合该气藏衬管完井方式和完井管柱优选技术。现场应用效果表明,系列关键技术有效地解决了机械钻速慢的难题,大幅度缩短了作业周期,实现了7 000 m井深水平井的提速提效的目标。