准噶尔盆地克拉美丽气田油气源特征及成藏分析

通过对新疆准噶尔盆地克拉美丽气田烃源岩特征、油气来源以及天然气成藏过程的分析,并利用烃源岩分析技术、油气源对比技术和成藏综合分析技术等方法解释了克拉美丽气田的主力气源岩,初步明确了气田的成藏过程和形成主控因素。研究认为克拉美丽气田主力气源岩为石炭系烃源岩,油气成藏以近源为主,具有“早期聚集、晚期保存”的成藏过程,油气成藏经历了海西晚期、印支晚期和燕山中期的多期油气充注,不同地区油气成藏具有时序性。石炭系烃源岩展布、火山岩体展布和二叠系乌尔禾组区域盖层是克拉美丽大气田成藏的主控因素。     

克拉2气田成藏方式初探

根据对克拉2气田成藏特点、烃源岩生排烃过程、地热异常、储集层流体包裹体及克依构造带中、新生代构造活动等综合分析，幕式充注是克拉2气田的主要成藏方式，并初步推断克依构造带多期间歇性的构造活动是造成克拉2气田多期不连续充注的主要原因。图1参16     

断裂构造与成藏动力系统

成藏动力系统可以按封存仓或排液组合来划分。渤海湾盆地内按排液组合可分为6个成藏动力系统,但在各个凹陷分布不一;莺歌海盆地内按封存仓可分成3个成藏动力系统。按不同原则对成藏动力系统有不同的分类方案:据流体压力状态可分为常压型、超压型和低压型;据油源条件可分为它源型、自源型和混源型;据封闭条件可分为开放型、封闭型和半封闭型。每个成藏动力系统自成统一的压力系统,成为相对独立的油气运移聚集单元,油气以在本系统内运移聚集为主,沿大断裂和流体底辟周期流动是油气跨系统运移的基本模式,因此,与之伴生的构造带有利于形成多套成藏动力系统含油的复式油气聚集带。     

构造应力在克拉2气田成藏过程中的作用

阐述了克拉2气田在异常高压下，储层发育的主要控制因素是由于构造应力的持续挤压作用。异常高压在压力封存箱、次生孔隙的发育与保存、流体运移泄漏点以及阻止地下水活动、氧和细菌对油气藏的破坏等方面，对克拉2气田的形成过程起到非常重要的作用。由此说明，持续的构造应力的挤压作用对克拉2气田的形成具有积极的作用。     

油气成藏作用与系统论

油气成藏作用是在含油气盆地的油气系统及其子系统(生烃系统、运移系统和聚集系统)中发生的．在烃类从烃灶排出直至充注到圈闭中富集成油气藏的全过程中．不仅有空间位置的运动．烃体系还会发生一系列物理、化学的变化，系统论是成藏作用研究的重要理论基础之一。成藏机制是成藏作用研究的中心课题．研究内容包括：说明导致烃流体运动状态变化的起因、驱动力和规律的“动力学”研究；析析烃类空间位置随时间变化的关系及成藏过程中输导网络体系(实质上是阻滞体系)的规模和样式、运移和聚集的条件、成藏期次等的“运动学”研究；判断油气聚集和保存问题，即在外界作用下保持烃流体相对稳定(平衡)状态条件的“静力学”研究。封存箱是形成大型油气藏的非常重要而普遍的流体运聚结均．以塔里木盆地库车油气系统为例．分析了该系统的液体孔隙压力纵向结构及平面分布、变化．探讨了南、北两个地带的成藏作用．组构了3种成藏模式：①正常压力封存箱内早期聚集、晚期再充注的渗流成藏机制的牙哈模式；②异常高压封存箱内晚期对流成藏机制的克拉苏模式；③封存箱外涌流成藏机制的大宛齐模式。图5参49。     

梨树断陷油气封存机理与成藏关系研究

为查明梨树断陷油气充注与成藏机理,基于钻井地层压力数据,深入分析了研究区地层压力分布、油气封存条件、类型、油气组合等特征。结果表明,梨树断陷发育2套含油气组合,且早期发育高压-超高压流体封存箱;受后期构造活动影响,封存箱内流体发生调整与交换,并在构造稳定区形成原生油气藏,而构造改造区形成次生油气藏。根据构造样式、主充注期与构造活动的匹配关系等,将研究区流体封存箱分为3类6种,流体封存箱控制了油气组合样式及油气富集。油气封存机理研究对准确把握勘探主要目的层,推进高效勘探具有重要指导意义。     

梨树断陷油气封存机理与成藏关系研究

为查明梨树断陷油气充注与成藏机理,基于钻井地层压力数据,深入分析了研究区地层压力分布、油气封存条件、类型、油气组合等特征。结果表明,梨树断陷发育2套含油气组合,且早期发育高压—超高压流体封存箱;受后期构造活动影响,封存箱内流体发生调整与交换,并在构造稳定区形成原生油气藏,而构造改造区形成次生油气藏。根据构造样式、主充注期与构造活动的匹配关系等,将研究区流体封存箱分为3类6种,流体封存箱控制了油气组合样式及油气富集。油气封存机理研究对准确把握勘探主要目的层,推进高效勘探具有重要指导意义。     

库车克拉2气田多期油气充注的古流体证据

对库车前陆盆地克拉2气田储集层进行流体包裹体分析、荧光光谱分析、场发射扫描电镜观察、岩心显微CT扫描及油气地球化学分析,从古流体证据的角度综合研究克拉2气田多阶段油气充注过程。克拉2气田经历了中新世早中期(N1)原油充注、上新世库车组沉积期(N2)高成熟油气充注与破坏、第四系(Q1以来)高—过成熟煤成气充注的3期成藏过程。储集层中广泛分布的残余干沥青、较发育的气液两相烃包裹体、纳米孔中的残余油、现今气层和水层中较高的颗粒(抽提物)荧光指数、储集层岩石较大的热解值等均是早期原油充注的证据;残余干沥青、含沥青的3相烃包裹体、凝析油轻质正构烷烃大量损失、石蜡质和芳烃等重组分含量相对较高、金刚烷含量异常高等均是早期原油遭受气洗发生脱沥青作用的有力证据。     

塔里木盆地库车坳陷天然气高压封存箱

流体封存箱的概念为正确认识盆地油气运移和聚集过程以及油气分布规律提供了一种新的思维。库车坳陷的纵向压力结构表现为逐层升高的3层台阶式(3带式)压力结构,说明该地区存在流体封存箱。其中:封存箱的顶板由第三系的膏盐岩和含膏泥岩地层构成,该顶板明显地受岩性控制,不具有近水平、穿时代和穿岩性的现象;顶板之下是具有异常高压力的产气层段;封存箱的边部封隔带由断层来充当。库车坳陷高压气藏的成藏机制决定了该地区的高压气藏属于箱内运聚成藏模式。     

克拉2气田成藏过程的物理模拟

采用物理模拟实验对库车坳陷克拉2气田油气运聚进行了模拟,油气运聚的3个重要结论是:1)克拉2气田为深部生气-浮力驱动-逆冲断层、输导层运输-背斜或断背斜成藏,逆冲断层和输导层在克拉2气田成藏过程中起了重要的作用。2)克拉2构造不是一点供气,而是多源供气。3)多源天然气不断向上部的克拉2构造供气,从而造成气藏超压和高丰度的特性。下部与克拉2构造相似的两个由断层贯通的构造含气规模和丰度有限。     

克拉2气田完井工程方案及应用

克拉2气田是中国目前最大的整装气田,是西气东输的主要气源地,具有压力系数高、气藏埋藏深、储层厚度大、单井产能高的突出特点,气井完井工艺难度大。为了保证该气田安全、科学、合理地开发,国内外多方研究单位共同完成了克拉2气田完井工程方案的编制。在结合国际大石油公司的先进技术和管理经验及借鉴API RP 90标准的基础上,摸索出一套适合于克拉2气田完井工程方案及气井现场实施完井工艺、高压气井风险评估的方法,对提高克拉2气田的完井工艺水平,具有一定的指导意义。     

大型整装异常高压气田开采技术研究――以克拉2气田为例

克拉2气田位于塔里木盆地北缘,该气田具有规模大、整装、气柱高、异常高压、单井产量高和完井工艺难度大等特点。针对克拉2气田的这些特点,研制了一整套高效开采技术,包括:高陡山地构造精细地震解释技术,巨厚砂岩储层精细三维地质建模技术,异常高压高产气藏产能评价技术,异常高压气藏岩石变形特征对开发影响研究技术,巨厚气藏完井工艺技术,山前高陡构造钻井防斜提速技术和高压气井防气窜固井技术。这一技术系统的形成为西气东输主力气田――克拉2气田的开发奠定了基础,对类似的其它高压气田的开发也有借鉴作用。     

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以克拉2气田为例，讨论了天然气在地层水中溶解—释放作用对气藏形成的影响，估算了因地层抬升所导致的水溶气释放为游离气的量，分析了影响水溶气与气藏中游离气组分分馏的主要因素。研究表明，天然气在地层水中的溶解—释放作用对克拉2气田天然气组分分馏起重要的作用，主要表现为：①在地层沉降和抬升过程中，由于地层温度、压力的变化，地层水选择性溶解和释放天然气组分；②在大规模水平挤压过程中，C₂+烃类气体随着边底水的迁移而流失；③地层异常高压导致大量C₂+烃类溶解于地层水中，致使气藏中甲烷相对富集。此外，水溶气释放对克拉2气田异常高压的形成也有一定的贡献作用。文章还通过天然气在水中溶解—释放模拟试验，分析了甲烷气体在地层水中因压力变化而释放的过程中碳同位素分馏状况。总结了克拉2气藏水溶气成藏过程及其成藏模式。     

异常高压气藏岩石变形特征及其对开发的影响――以克拉2气田为例

克拉 2气田是至今为止在中国陆上找到的最大整装干气气藏 ,也是“西气东输”的主力产气场 ,因此 ,开发好克拉 2气田意义重大而深远。由于该气田地层压力高 (74.3 6 MPa) ,压力系数高达2以上 ,属于异常高压气藏 ,故在衰竭式开采过程中 ,随着气藏的压力下降 ,该气藏的岩石骨架要承受比常规气藏大得多的净上覆压力 ,结果会使岩石发生显著的弹塑性形变和岩石渗透率、孔隙度和岩石压缩系数等物性参数减小 ,从而影响气藏的开发效果 1。据此 ,研究气藏开发过程中岩石形变对产能的影响是一个非常重要的课题。依据岩石覆压实验研究了克拉 2气田异常高压气藏岩石变形特征及其对开发的影响     

克拉2气田的储层应力敏感性

克拉2气田是一个异常高压气田，在其开发过程中，储层岩石所承受的有效上覆压力变化大，容易产生变形，引起孔隙度和渗透率变小，这对气田开发产生较大的影响。利用克拉2气田实际岩心，实验分析了其应力敏感性特征，研究预测了气田开发过程中储层物性的变化规律及其影响因素。结果表明：克拉2气田储层孔隙度和渗透率与有效上覆压力均呈幂函数关系，孔隙度变化规律较一致，比孔隙度变化区间小；渗透率的变化较为复杂，岩石初始渗透率越低，随有效压力增大其下降速率越快，相同有效压力下下降的幅度越大。克拉2气田衰竭开采至废弃压力，储层综合物性变化不大，孔隙度绝对值降低0.5%~1.5%，综合渗透率降低18.2%。这些变化对气藏产能的影响不大。     

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克拉2气田是世界上比较罕见的大型、超高压、巨厚砂岩气田。它是保证西气东输的气区,克拉203井又是目前克拉2气田中最具代表性的重点井。因此,从这口井试井资料的分析,可以了解到许多指导克拉2气田开发的重要信息。本文介绍利用分点录取的压力,研究了井筒中气水分离的相变过程。在仔细分析克拉203井试井资料的基础上,结合物探、测井、地质及工艺过程资料,对影响克拉2气田今后开发的诸多焦点问题一一给出了答案;排除井筒干扰后的无阻流量,地层的有效渗透率,钻井完井对地层的损害及措施改造的必要性,储层的延伸情况及对今后气田开采的影响。经过上述分析后认为,克拉2气田具有担负西气东输上游重点产气区的能力。     

数值试井在克拉2气田开发中的应用

针对克拉2气田异常高压气藏渗流特点,结合动静态分析和气藏工程方法,选择数值试井的有效井网,根据井组区域构造、有效厚度及孔隙度等静态数据和相渗及高压物性参数等岩石和流体数据建立数值试井所需的气藏模型;再采用各井生产史建立井模型;结合克拉2气田2007—2008年井口测试数据及2008年9—10月有缆测试数据,运用数值试井技术进行了克拉2气田压力恢复资料解释及生产动态预测,得到了反映储层真实地质特征与生产动态的物性参数,形成了适合于异常高压气田的资料解释技术与动态预测方法。     

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库车坳陷形成于中新生代，具有克拉通边缘和造山带前缘双重结构。结构上貌似通用的前陆盆地，但二者具有本质的区别，称之为坳陷可能更加科学并符合实际。目前它仍是塔里木盆地的组成部分。库车坳陷具备大气田形成的基本条件，白垩系砂岩和第三系膏盐岩构成的油气系统是库车坳陷主要富气系统。储层、盖层分布范围，成熟烃源岩展布范围以及油气运移边界共同限定了油气系统的展布范围。根据其成藏特征，将该系统北部的逆冲推覆是为白垩系异常高压区，油气以垂向运移为特征；南部的前缘隆起带划分为白垩系正常压力区，油气以侧向运移为主。克拉2气藏为典型的异常高压干气藏，高压的成因与气藏的抬升和构造挤压有关，干气是烃源岩高成熟演化阶段的产物。     

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本文通过对川西坳陷气源岩的划分,提出孝泉构造天然气藏以上三叠统须4段底部为界,划分出以须2气藏为主的下部成藏系统和以中侏罗统、上侏罗统为主的上部成藏系统,且认为除上侏罗统及以上气藏外,主要为近源气藏.天然气运移到储层,只要储层稍有倾斜,天然气就会靠重力分异向上运移,若有一定的封盖条件就会增压;岩石致密化不仅缩小了储层的孔隙体积,而且增大运移阻力,因而形成异常高压,当储层压力大于地层破裂压力时,则形成微裂缝.微裂缝的形成期也是溶蚀孔的形成时期.笔者认为须2气藏、中侏罗统气藏在形成过程中主要受基底隆起和同生隆起的控制,燕山末期岩石的致密化使其定型或基本定型.须2气藏是生储盖组合优良的近源气藏,虽储层孔隙度较小,但因微裂缝和溶蚀孔发育仍具有形成大型气田的基本条件.新场气田X851井获得稳产高产(151×104m3/d)天然气,就是这一认识的佐证.