金刚烷类化合物与库车坳陷克拉2构造凝析油的形成机理研究

借助于色谱和色谱—质谱分析技术,对库车坳陷克拉2构造和牙哈构造带原油中轻烃、链烷烃、多环芳烃、甾萜烷生物标志化合物和金刚烷类化合物进行了系统分析。结果表明：克拉2构造凝析油的轻烃和全烃组成中特别富含芳烃化合物,甾烷、萜烷中明显富含低分子量化合物如三环萜烷系列、孕甾烷和升孕甾烷,这一特征明显不同于牙哈构造带来源相似的原油和凝析油,显示其形成机理的特殊性。此外,克拉2构造凝析油和牙哈构造带原油中普遍存在烷基单金刚烷系列和烷基双金刚烷系列,但只有克拉2构造凝析油中检测出烷基三金刚烷系列。定量结果表明克拉2构造凝析油中金刚烷类化合物的浓度较牙哈构造带原油高约一个数量级,这些特征表明克拉2构造凝析油的成熟度明显高于牙哈构造带原油。依据甲基单金刚烷指数MAI和甲基双金刚烷指数MDI与镜质体反射率RO间的对应关系,发现克拉2构造凝析油对应的RO值约为1.9%,热裂解程度大于97%,属于典型的热裂解原油,这与富含芳烃的特征吻合;而牙哈构造带原油对应的RO值约为1.2%～1.4%,且不同构造单元原油的热裂解程度变化较大,介于20%～80%之间,这与后期高成熟油气侵入程度有关。     

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。     

背斜构造不同部位储集层物性差异——以库车坳陷克拉2气田为例

尽管处于同一构造样式内,克拉2背斜构造核部和两翼部位的储集层物性仍表现出明显的差异.前人有关库车坳陷所受构造应力的大尺度-南北向分布模式无法解释上述小尺度-东西向的储集层非均质性特征.镜下岩石组分和成岩特征统计表明,克拉2背斜褶皱核部和两翼部位的储集层表现出明显的压实分异特征,压实分异特征主要受控于中和面之上地层在褶皱变形过程中所受张应力的差异,这种张应力在背斜的轴部表现最强,向两翼方向减弱.克拉2气田背斜褶皱内部,核部储集层所受到的张性应力明显强于两翼,这种有利于保存储集层物性的张应力补偿了其他应力对储集层所造成的压实效应,成为储集层压实分异的主控因素.     

超深层致密砂岩储层构造裂缝特征与有效性——以塔里木盆地库车坳陷克深8气藏为例

构造裂缝特征分析及有效性评价对库车坳陷克深8气藏致密砂岩储层有利区预测和开发措施的制定具有重要意义。综合利用岩心、成像测井和单井产能等资料,明确了克深8气藏构造裂缝的基本特征与形成序列,分析了构造裂缝发育的影响因素,最后对构造裂缝平面上和纵向上的有效性进行了评价,并提出了开发措施建议。结果表明：克深8气藏的构造裂缝以直立缝和高角度缝为主,部分裂缝被硬石膏、白云石和渗流砂颗粒充填,上新世库车组沉积期形成的第3期构造裂缝是克深8气藏最重要的一期构造裂缝;构造裂缝发育程度受断层、岩性、岩层厚度和沉积微相等因素的影响。背斜高部位的构造裂缝有效性好,是天然气的高产区,现今水平最大主应力方位与构造裂缝优势走向呈大角度相交时,会显著降低构造裂缝的有效性;不整合面对构造裂缝有效性的控制主要集中在距不整合面下方约70 m的范围内。对克深8气藏巴什基奇克组储层的开发措施应以压裂为主,并且优先开发第3砂层组,其次为第4砂层组及以下地层,最后考虑第1、第2砂层组。     

超深层致密砂岩构造裂缝特征及其对储层的改造作用——以塔里木盆地库车坳陷克深气田白垩系为例

库车坳陷克深气田是塔里木盆地天然气上产增储的最重要战场之一,也是国家“一带一路”能源大通道的主要气源区,但产气储层埋深超过6 000m,网状缝—垂向缝发育、密度为3~12条/m,基质孔隙度平均为3.8%,基质渗透率平均为0.128×10^-3μm²。为揭示超深层裂缝对储层性质及天然气高产稳产的影响。综合岩心、薄片及成像测井资料,对库车坳陷克深气田巴什基奇克组致密砂岩储层构造裂缝特征进行了表征,并分析了构造裂缝对储层的改造作用。克深气田的构造裂缝包括近EW向、高角度为主的张性裂缝和近NS向、直立为主的剪切裂缝2组,前者充填率相对较高,后者多数未被充填;微观构造裂缝多为穿粒缝,缝宽10~100μm;构造裂缝在FMI成像测井图像上以平行式组合为主。构造裂缝对克深气田储层的改造作用主要体现在3个方面：构造裂缝直接提高了储层渗透率;沿构造裂缝发生溶蚀作用有效改善孔喉结构;早期充填裂缝仍可作为有效渗流通道。背斜高部位是构造裂缝渗透率的高值区,控制了天然气的富集高产。网状及垂向开启缝与储层基质孔喉高效沟通,形成视均质—中等非均质体,可使天然气产量高产且长期稳产。     

构造挤压对碎屑岩储层破坏程度的定量表征——以库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组为例

库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组沿东西方向埋深相差小于1 km,但储层物性、孔隙结构差异大。储层平均孔隙度相差3倍,渗透率至少相差一个数量级。自西向东,微孔隙有逐渐减少的趋势,粒间孔逐渐增加。研究区内构造应力对储层有重要的影响。通过自西向东选取迪北102井、依南5井、吐孜4井和吐东2井阿合组粗粒长石岩屑砂岩样品开展分析,探讨了一种既考虑岩石表观体积变化、又考虑杂基体积变化的模型来定量分析压实作用对储层的破坏程度。结合埋藏史分析和平衡剖面恢复,用深时指数和伸缩率参数开展回归分析,区分出横向挤压和垂向压实对储层的破坏程度,比较了构造挤压作用对储层孔隙空间的贡献率。研究结果表明:依奇克里克构造带自西向东阿合组储层的压实减孔率逐渐减小;构造挤压减孔在压实减孔中占比呈两侧高、中部低;构造裂缝对储层的改善程度远远小于构造挤压对储层的破坏程度。     

构造挤压对碎屑岩储层破坏程度的定量表征——以库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组为例

库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组沿东西方向埋深相差小于1 km,但储层物性、孔隙结构差异大。储层平均孔隙度相差3倍,渗透率至少相差一个数量级。自西向东,微孔隙有逐渐减少的趋势,粒间孔逐渐增加。研究区内构造应力对储层有重要的影响。通过自西向东选取迪北102井、依南5井、吐孜4井和吐东2井阿合组粗粒长石岩屑砂岩样品开展分析,探讨了一种既考虑岩石表观体积变化、又考虑杂基体积变化的模型来定量分析压实作用对储层的破坏程度。结合埋藏史分析和平衡剖面恢复,用深时指数和伸缩率参数开展回归分析,区分出横向挤压和垂向压实对储层的破坏程度,比较了构造挤压作用对储层孔隙空间的贡献率。研究结果表明：依奇克里克构造带自西向东阿合组储层的压实减孔率逐渐减小;构造挤压减孔在压实减孔中占比呈两侧高、中部低;构造裂缝对储层的改善程度远远小于构造挤压对储层的破坏程度。     

异常压力与油气藏的同生关系——以库车坳陷为例

以库车坳陷克拉2气田为例，研究挤压背景异常压力与油气成藏的关系。大规模抬升早期阶段是天然气注入的主要时期，同时也是气藏压力急剧增加的时期。克拉2气藏的成藏模式总体为深大断裂沟通储集层和烃源岩层，在深部超压的驱动下油气运移至储集层成藏。储集层在成藏早期不是强超压，并且不完全封闭，可以存在流体排出过程。随着天然气替换构造圈闭中的地层水和成岩作用逐渐进行，储集层封闭性加强，气藏压力不断升高，最后形成超压气藏，气藏强超压形成于距今2Ma以来。异常高压与气藏的形成均是构造作用和保存条件演化的结果，二者本身不具备因果关系。气源断层与盖层完整的匹配是控制天然气成藏的关键因素。图4参16     

超压流体排放通道与溶蚀孔隙的形成——以库车坳陷克拉苏构造带喀桑托开背斜带为例

通过库车坳陷克拉苏构造带喀桑托开背斜带上3个相邻背斜超压流体排放通道的识别、砂岩溶蚀作用与溶蚀孔隙形成的研究,表明超压体系砂岩溶蚀孔隙的形成与超压流体排放通道密切相关.克拉2构造为断层传播褶皱,相关断层向下沟通侏罗系煤系烃源岩、向上切穿古近系膏泥岩封闭层延伸至地表,使得古近系底-下白垩统超压体系砂岩处于半开放的流体流动环境,既可使下伏烃源岩层系含有机酸的流体注入,又可使溶蚀产物向上排出,由此导致溶蚀孔隙的形成,溶蚀孔隙度平均约4.25%.相比之下,克拉1和克拉3构造为断层转折/滑脱褶皱,相关断层沿膏泥岩层面滑脱,没有切穿膏泥岩封闭层,使得古近系底-下白垩统超压体系砂岩处于相对封闭的流体环境,不利于溶蚀作用的发生与溶蚀孔隙的形成.     

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。     

塔里木盆地库车坳陷烃源岩热模拟实验中甲烷碳同位素的二阶分馏

选用塔里木盆地库车坳陷三叠系和侏罗系的煤、黑色泥岩及碳质泥岩等样品进行了260~540℃之间的生烃热模拟实验,模拟温阶为40℃,并对产物中天然气的碳同位素和实验后的固态产物的镜质体反射率进行了测定,得到了模拟气态烃产物中甲烷的碳同位素与模拟产物成熟度Ro的关系。实验表明,在烃源岩由未成熟到过成熟的演化过程中,甲烷碳同位素存在二阶分馏,在未熟到成熟(Ro<1.5%)阶段,甲烷碳同位素随温度(成熟度)的增加由重变轻,而在成熟到过熟阶段,甲烷碳同位素随温度(成熟度)的增加由轻变重,在这2个演化阶段甲烷碳同位素与Ro均呈线性相关。     

塔里木盆地库车坳陷中部地震速度场的建立方法

复杂构造地区速度场的建立对于准确进行时深转换十分重要,过去由于方法较为单一,影响了构造解释的精度及勘探成功率。为此,提出了利用高精度卫星照片结合地震相沉积相分析、有井约束反演、叠加速度谱分析、井资料分析等多信息对复杂构造地区速度场进行综合建模的方法技术。通过对各种信息统一校正及塔里木盆地库车坳陷中部砾石层及巨厚盐体的速度变化规律的分析,精细建立了各控制层的速度场,进而消除了地震剖面中时间域里的伪构造,在塔里木盆地库车坳陷取得了良好的勘探效果。     

塔里木盆地库车坳陷中段盐上层构造特征

库车坳陷中段新生界底部发育较厚的库姆格列木群(E_1-2km)膏盐岩层,导致盐上层形成复杂的构造变形。依据地震资料解释成果,分析了库车坳陷中段盐上层的构造变形特征,认为盐上层构造变形可以分为收缩构造与盐岩底辟构造两种类型。收缩构造包括薄皮褶皱与逆冲断层两类,盐岩层构成薄皮收缩构造的滑脱层;盐岩底辟构造包括隐刺穿底辟和刺穿底辟,系盐岩层顺层流动造成局部加厚和刺穿现象。盐岩底辟构造在吉迪克组(N₁j)沉积时期即开始发育,并经历了中新世以上覆地层差异压力作用为主导的盐岩底辟以及上新世-第四纪以水平挤压作用为主导的盐岩底辟两个阶段。收缩构造主要是在库车组(N₂k)与西域组(Q₁x)沉积期开始发育的,形成滑脱褶皱变形,并在褶皱翼部发育破冲断层。     

塔里木盆地库车坳陷断层相关褶皱对裂缝发育的控制

裂缝预测一直是石油地质界研究的热点和难点,其中对裂缝发育的主控因素及机制仍未清晰认识。库车坳陷中的断层相关褶皱在多期演化过程中,派生或伴生大量的构造裂缝,空间分布十分复杂。以克深气田、大北气田、迪那气田和克拉气田为例,结合区域构造背景,从野外露头、岩心观察和成像测井分析入手,对单井裂缝进行详细的统计分析。通过构造形迹分析和岩石声发射测试,恢复古构造应力场,划分裂缝发育期次。以断层相关褶皱理论为指导,选取库车河野外剖面,以有限元数值模拟为手段,恢复各褶皱的构造演化过程,对比分析共生裂缝的发育规律及形成机制。最终,建立了库车坳陷断层相关褶皱区共生裂缝系统演化地质模式,并评价了优势裂缝发育带,如克深-大北气田为典型的顶部冲起型褶皱共生裂缝模式,迪那-克拉气田为典型的顶部地堑型共生裂缝模式,为库车坳陷山前冲断带的高效勘探部署和老油气田综合治理提供有效指导。     

塔里木盆地库车坳陷不同构造单元天然气地球化学特征

塔里木盆地库车坳陷主要构造上的天然气地球化学特征分析结果表明,坳陷内部大北-克拉苏构造带上的天然气中甲烷占绝对优势,干燥系数接近于1.00,属于典型的干气;而前缘隆起带上的天然气中甲烷含量相对较低,其干燥系数一般小于0.95,属于典型的湿气。在碳同位素组成特征上,大北-克拉苏构造带上天然气中甲烷、乙烷碳同位素明显偏重,分别大于-31‰和-20‰;比较而言,前缘隆起带上的天然气中甲烷、乙烷碳同位素明显偏轻,分别小于-33‰和-20‰。成熟度计算结果表明,大北-克拉苏构造带上的天然气属于过成熟天然气,其镜质体反射率R_o值为1.65%～2.25%;而前缘隆起带上的天然气属于高成熟天然气,其镜质体反射率R_o值为1.00%～1.35%。由此表明,库车坳陷不同构造单元聚集了烃源岩中有机质在不同演化阶段生成的天然气。     

库车坳陷吐孜阿瓦特区块的地质构造特征与物理模拟

吐孜阿瓦特区块位于塔里木盆地库车坳陷克拉苏冲断带西段,处于多个构造带的交接部位,分为阿瓦特段和博孜段,盐上发育宽缓背驮向斜,盐下分为山前单斜带、盐下断褶带和前缘隆起带。该区块前缘发育阿瓦特逆冲断层,西缘发育走滑断层,东南缘发育包孜敦盐丘、温宿盐场盐丘和喀拉玉尔滚走滑断层。通过物理模拟实验,厘定了吐孜阿瓦特盐下变形机制,明确了阿瓦特段与博孜段同属盐盆地挤压变形,阿瓦特段挤压量为21 km,缩短率52.5%,博孜段挤压量为28 km,缩短率25.5%。同时,还搞清了吐孜阿瓦特盐盆地侧翼2条走滑断层的变形机制,认识到研究区内盐刺穿发育早于构造主要形成期,即盐刺穿从古近纪苏维依期开始,而构造主要发育期为新近纪康村期-库车期。该研究成果有助于区块内圈闭的落实及油气的发现。