库车坳陷深层裂缝性储层现今地应力特征及其对天然气勘探开发的指导意义

为了明确深层复杂背景条件下储层现今地应力的分布特征,基于库车坳陷克拉苏构造带大北12气藏,开展现今地应力研究,探讨地应力非均质分布机理,并据此提出支持井位部署的相关建议。研究结果表明：克拉苏构造带埋深超过4 500 m的储层为走滑型地应力机制,大北12气藏最大水平主应力为125～160 MPa,最小水平主应力为118～130 MPa,地应力非均质性强且井间差异大。复杂的地质边界条件和储层的互层岩性造成地应力分布具有极强的非均质性,地应力有利区和不利区交替分布,在构造高部位也可能钻遇地应力不利区,不能简单地采用“沿长轴、占高点”的方案部署井位。定向井具有有利区穿越广、裂缝钻遇率高、井眼轨迹安全稳定及避障避险的多重优势,是复杂地质背景条件下的优势井型,建议沿地应力低、裂缝发育且井壁稳定的方向设计井眼轨迹,并根据地应力状态选择合理的储层改造方式。     

库车坳陷博孜气藏超深致密砂岩储集层现今地应力预测

库车坳陷超深层油气资源丰富,储集层非均质性强,井间产能差异明显。现今地应力在井轨迹部署、水平井施工、压裂设计等方面均具有重要作用,但当前研究方法存在诸多弊端。在实测现今地应力基础上,构建地应力与测井参数的关系,利用BP神经网络实现了库车坳陷博孜气藏超深致密砂岩储集层现今地应力预测。结果表明：BP神经网络是预测地应力的有效方法,地应力预测结果与实测值误差较小,总体在10%以内;库车坳陷博孜气藏下白垩统最大水平主应力最大,垂向主应力次之,最小水平主应力最小,整体表现为走滑型应力机制,最大水平主应力在博孜气藏东部优势方位呈北东—南西向,在西部呈北西—南东向;砂泥岩互层段相较于纯砂岩段,地应力波动强,局部存在突发高地应力;在博孜气藏东部沿北东—南西向、西部沿北西—南东向钻取的水平井井壁较为稳定,直井存在井壁垮塌的风险。     

库车坳陷克深三维区现今地应力场及储层裂缝数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,在建立力学模型的基础上,以井点现今地应力值为约束,进行了克深三维区现今地应力场的数值模拟,建立了地应力与储层构造裂缝参数的定量关系模型,并结合古今应力场对储层构造裂缝参数进行了定量预测.数值模拟结果表明:构造高部位、断层带是地应力的低值区和裂缝的发育区;随深度增加,现今地应力值逐渐增大,而储层裂缝发育程度逐渐降低;现今地应力场和储层裂缝参数的数值模拟结果与测井解释结果基本吻合,能够反映现今地应力场及储层裂缝分布规律.     

塔里木盆地库车坳陷第三系储层特征研究

库车坳陷新生界沉积厚度巨大,沉积体系多样.其第三系储层岩石具有成分成熟度低、结构成熟度不高的特点,且在不同区域及不同沉积环境中表现出较大的差异性;而填隙物含量则普遍较高.储集空间类型为次生孔隙型,主要有粒间溶孔、粒内溶孔及超大孔隙、微孔隙和构造裂隙几种类型.下第三系孔隙度呈现南高北低及中部高、东西两端低的态势,渗透率表现为南高北低的趋势,东西变化不明显.研究区吉迪克组底砂岩的孔隙度呈东高西低、北低南高及周缘高,中部低的特点.储层厚度总的分布规律是:下第三系储层呈东厚西薄、东粗西细特点,南北略具差异;吉迪克组底部砂岩是一套较为稳定的、可在全区进行区域追踪的薄砂层,平面上具有北厚南薄的分布规律.沉积相、成岩作用及构造因素共同控制了储层的发育.     

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。     

库车坳陷吐格尔明下侏罗统阿合组储层沉积非均质性

吐格尔明下侏罗统阿合组为典型的辫状三角洲沉积,可分成三角洲平原和三角洲前缘亚相,沉积微相主要有辫状河道,水下分流河道,心滩和河口坝,沉积方式主要为侧积,填积,垂积和前积,储层层间非均质性受控于沉积微相,不同沉积微相砂体具有明显不同的孔渗值,三角洲平面亚相的辫状河道砂体物性最好,水下分流河道砂体,心滩砂体次之,三角洲前缘亚相的河口坝砂体最差,储层层内非均质性与沉积方式密切相关,侧积和填积而成的辫状河道砂体和水下分流河道砂体,其渗透率成正韵律分布,最高渗透率段在底部,但辫状河道砂体渗透率最高值明显大于水下分流河道砂体,由垂积而成的心滩砂体,其渗透率在纵向上形成无规则的分布,由前积而成的河口坝砂体,其渗透率成反韵律分布,最高渗透率段在顶部。     

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。     

库车坳陷超深层低孔致密砂岩储层形成机制与油气勘探意义

塔里木盆地库车坳陷白垩系超深层储层埋深大于6 000 m,地层流体压力系数大于1.6,温度高于130℃,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 mD,该套超深层储层目前是天然气增储上产的核心领域。为揭示其形成机制及勘探意义,依据声发射法古应力测试、激光共聚焦显微镜、场发射扫描电镜、电子探针、激光碳氧同位素等实验分析,综合研究表明,超深层储层经历了2类典型成岩叠加效应:强构造挤压效应-强溶蚀-中等埋藏压实-中等胶结效应(克深地区),主要发育裂缝-溶蚀孔型储层;强构造挤压-中等溶蚀-中等埋藏压实-中等胶结效应(大北地区),主要发育裂缝-粒间孔型储层。有效储层成因机制主要为早-中期长期浅埋藏保存孔隙、中晚期膏盐岩顶蓬构造抑制垂向压实、晚期构造侧向挤压形成缝网体系、多期溶蚀作用持续增孔。有效储层主要受岩相、构造挤压和表生溶蚀作用控制,埋深超过8 000 m,厚度一般为80~200 m。储层致密化与油气充注同期,横向叠置连片发育,为区带连片含油气、局部高丰度富集、万亿立方米天然气储量规模提供了有利条件。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带大北地区超深储层裂缝特征及其对储层控制作用

综合采用岩心描述、薄片观察及成像测井解释等方法,多尺度定量表征了库车坳陷大北气藏白垩系巴什基奇克组裂缝特征,对裂缝的线密度、规模、视倾角等参数特征及其在平面上和剖面上的变化规律进行了系统研究。在垂向上,裂缝的线密度上低、下高,规模上大、下小,视倾角同样上大、下小;在平面上,裂缝线密度翼部高、核部低,视倾角翼部低、核部高。研究区发育四大类组合方式的构造裂缝,包括雁列型、伴生型、错断型和破碎带型,各类构造裂缝在断背斜尺度上的分布存在差异。其中,前3种类型在垂向上主要分布在目的层中上部,平面上则位于断背斜核部;第4种一般纵向上位于目的层下部,平面上位于背斜翼部等。不同规模的构造裂缝对储层均有沟通孔隙、增强溶蚀和改善物性的作用,进一步改善了储层产能。在4类裂缝组合方式中,第4种组合对储层的改善较弱;而前3种组合的储层物性则相对好,是相对有利区。     

库车坳陷克深气田超深层致密储层产能控制因素

塔里木盆地库车坳陷克深气田是世界罕见的超深超高压高温裂缝性致密砂岩气藏,基质低孔特低渗,裂缝是最主要的渗流通道,气藏产能平面分布差异大、高效开发井布署难等问题是制约气田高效开发的关键。在气藏地质特征、断裂裂缝系统、基质物性、储层微观结构和气水关系分布等研究的基础上,结合储层地应力研究,从多个角度系统解剖了主力产气区克深2区块高效井和低效井的差别,揭示了产能的主控地质因素和钻完井因素,提出了高效井布署、实施及开发合理技术政策。研究结果表明:井筒及井周裂缝发育程度、产状、有效性、储层力学特征、气柱高度及其相互之间的匹配关系是制约气井产能的先天地质因素;井周断层、裂缝、隔夹层、气水分布、投产井段及由此制定的合理开发技术政策是制约长期高产、稳产的核心因素;完钻井深、完井投产井段、射孔段优化和储层改造工艺是否合理,也是气井高产、稳产的关键;同时,基质储层物性及孔喉特征对产能也有一定影响。综合分析认为,在高部位集中布井是实现该类气藏高效开发最直接、最有效的手段。     

超深致密砂岩储层特征及影响因素——以库车坳陷阳霞凹陷侏罗系为例

库车坳陷北部致密砂岩储层是塔里木盆地油气勘探重要接替领域.扫描电镜、激光共聚焦、岩心CT扫描等资料显示,阳霞凹陷侏罗系储层以粒内溶孔、微裂缝等次生孔隙为主,属孔隙-裂缝双孔介质储层,主要受沉积相带、成岩作用、构造运动及上覆巨厚膏盐岩等因素控制.其中:沉积作用决定了储层原始物性,影响后期成岩作用类型及强度,是形成超深有效储层的基本条件;压实、胶结、溶蚀等成岩作用控制了超深致密储层当前孔渗大小和有效性,大幅减少原生孔35.48％,并形成大量次生孔隙,增孔率6.11％;同时,新近系巨厚膏盐岩大幅降低盐下地层温度,形成异常高压,有利于储层物性保存.后期构造挤压减孔率6.67％,但伴生的裂缝与各种微裂缝组合形成缝网系统,有效沟通了孤立状次生溶孔,极大地改善了储层渗透性.     

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。     

库车坳陷油气相态分布的不均一性及其控制因素

通过对库车坳陷不同地区油气地球化学特征的详细研究，发现库车坳陷油、气相态分布及地球化学特征具有不均一性。造成这种非均一性的原因有：烃源岩成熟程度的差异引起气／油比以及天然气地球化学特征的差异；成烃母质不同，造成液态烃与气态烃产率变化的多样性；在盖层封闭性稍差地区、有断裂破坏地区，天然气大量散失可形成残余油藏。库车坳陷存在多期成藏、多期构造运动，可捕获不同期的油气。图6表1参23     

FMI资料在库车坳陷深层致密砂岩储层中的应用

库车坳陷白垩系致密砂岩储层埋深大、地震资料品质差,常规储层预测方法难以分辨该区沉积扇体内部结构及平面展布特征.通过岩心数据刻度FM1电成像资料分析了不同岩相及沉积构造的FMI成像响应特征,结合常规测井精细校正出研究区典型产气层的岩相,建立了辫状三角洲前缘、扇三角洲前缘4种典型微相砂体模型.认为研究区砂体展布受控于4个大型沉积扇体,扇体内部以板状交错层理中砂岩、板状交锗层理细砂岩、斜层理细砂岩、槽状交错层理细砂岩的储集物性最好,且分布于主水道及水道分叉区.对区域地层沉积认识的深化,为致密砂岩储层预测奠定了基础.     

塔里木盆地塔西南与库车坳陷形变特征的对比分析

该文对比分析了库车坳陷与塔西南坳陷的受力环境、变形层、形变区、滑脱层系,认为两者在构造变形方面存在明显差异。库车坳陷的应力特征以压性为主,横向上形变特征差异较小,纵向上由北向南变形强度逐渐减弱;塔西南坳陷的应力特征,在不同的边界条件下,表现为很强的扭动特征,构造变形在平面上变化较大,不同区块主形变期及形变特点差异明显,造成深坳陷及麦盖提斜坡带构造类圈闭不发育、断裂垂向输导作用较差。     

超深层碎屑岩储层裂缝充填流体迁移规律——以库车坳陷克深井区白垩系巴什基奇克组为例

库车坳陷克深井区白垩系储层是埋深超过6 km的超深层碎屑岩储层,其具有典型的孔缝型储层特征。裂缝的发育与分布是储层储集性能改善的重要因素。深层储层内裂缝体系下流体活动活跃,主要表现为多尺度、多组分、多期次的胶结充填效应,但有关流体的活动特征目前尚未有清晰的认识。综合利用岩心观察、薄片鉴定,阴极发光等研究方法,结合碳、氧同位素实验分析与流体包裹体测温实验,针对研究区裂缝充填情况以及对裂缝充填物的期次分析,明确了克深地区不同井区的充填程度以及充填物的特征规律。研究结果表明:裂缝具有两期方解石充填的特点,两期大规模流体迁移活动均发生在新近纪以来的喜马拉雅运动中期。第1期发生在距今12.2～7.4 Ma,对应地层快速下降再缓慢抬升的过程;第2期发生在5.5～3.8 Ma,地层发生快速沉降,流体进入裂缝发生胶结充填效应。     

含油气盆地深层有效砂岩储层判别与定量评价——以塔里木盆地库车坳陷深层为例

通过油气聚集动力分析和物理模拟实验,揭示库车坳陷深部储层油气富集机制与临界条件,并建立有效储层判别标准与评价方法.研究表明,围岩介质毛细管力与砂岩储层毛细管力比值的大小决定储层含油气性,比值越大越有利于油气聚集,依据毛细管力比值交汇图版来判别有效储层并评价储层质量;围岩与砂岩储层毛细管力比值越大,储层质量越好;有效砂岩储层临界条件下的毛细管力比值随埋深增加表现出逐渐增大的趋势.库车坳陷深部储层有效储层级别与储层含油(气)饱和度具有明显正相关性;深层砂岩储层以II级、III级和IV级储层和非有效储层为主,有少量I级储层.     

塔里木盆地库车坳陷东部地区下侏罗统储层特征及其主控因素

塔里木盆地库车坳陷东部地区下侏罗统具有良好的勘探前景,已有勘探成果表明研究区内储层特征差异性较大,储层发育的主控因素亟需研究。主要根据野外露头观测及岩心观察,对库车坳陷东部地区下侏罗统沉积相进行了研究,并结合铸体薄片、扫描电镜、X-射线衍射、镜质体反射率（RO）、孔隙度及渗透率等分析测试成果,对下侏罗统储层岩石学特征、成岩作用特征及储层发育主控因素进行了详细研究。研究表明：库车坳陷东部地区下侏罗统主要发育辫状河及辫状河三角洲沉积,局部发育扇三角洲沉积;储层成分成熟度较低,主要为长石岩屑砂岩及岩屑砂岩,残余原生粒间孔及次生溶孔为主要的储集空间类型,储层总体呈自东向西逐渐变差的趋势;储层先后经历多期成岩作用的影响,其中压实作用和胶结作用对储层伤害最大,溶蚀作用及破裂作用则对储层有明显改善作用;储层目前处于中成岩阶段B期—晚成岩阶段,可划分为溶蚀—原生粒间孔隙相、溶蚀破裂相、碳酸盐致密胶结相及致密压实相4种成岩相,溶蚀—原生粒间孔隙相储层最好,次为溶蚀破裂相储层;储层物性同时受到物源、沉积相及成岩作用的影响和控制,主河道发育区原始粒间孔隙较为发育,而较低的花岗岩岩屑和塑性岩屑含量则有利于粒间孔隙的保存和次生溶孔的形成,研究区东部和中部储层物性相对最好,应作为勘探的重点区域。     

塔里木盆地库车坳陷异常天然气的成因

塔里木盆地库车坳陷大宛1井和克参1井的烷烃气出现负碳同位素系列,其根本原因是天然气的散失分馏所致,同时由于该区烃源岩的成熟度处于高熟或过熟阶段(R_o=1.18％～1.77％),并非无机成因。     

塔里木盆地库车坳陷超深层裂缝性致密气藏水封气动态评价方法

塔里木盆地库车坳陷超深层裂缝性致密气藏边底水发育,断裂、裂缝成为水侵的“高速公路”,产生“水封气”效应,降低了气藏采收率,但目前缺乏有效评价方法。为此,在分析气藏水侵特征的基础上,建立考虑裂缝发育规模、外围水体强度两因素的裂缝性气藏水封气动态评价方法,并应用于库车坳陷3个已开发的超深层区块,静动态结合对评价结果的有效性进行验证,针对性地提出了提高气藏采收率的对策。研究结果表明：①裂缝非均匀水侵受构造部位、裂缝发育程度和缝网组合方式共同控制,可划分为3种水侵模式：核部边水沿大裂缝窜进型、翼部边底水沿裂缝侵入型、低部位底水沿裂缝/小断层快速暴性水淹型;②3个典型区块水侵替换系数在0.2~0.3之间,均为次活跃水体气藏,但水封气发生的严重程度差异大,水封气越严重,气藏采收率越低;③对于方向性贯穿大裂缝型气藏,应开展堵水现场实践;对于裂缝密度高的缝网型气藏,温和开采可以控水,早期排水可以减弱水侵的影响,从而提高气藏采收率。结论认为：水封气动态评价新方法可以为库车坳陷超深层气藏裂缝非均匀水侵动态评价和气藏提高采收率提供可靠依据并支撑库车坳陷超深层气田群控水治水政策制定和经济高效开发。