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。     

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。     

超深层致密砂岩储层构造裂缝特征及影响因素——以塔里木盆地克深2气田为例

构造裂缝发育的影响因素是含油气盆地储层构造裂缝分布规律研究中的关键问题之一。通过岩心和成像测井等资料,分析了塔里木盆地克深2气田超深层致密砂岩储层构造裂缝的类型及基本特征,并在此基础上,探讨了构造位置、地层深度、岩层厚度、沉积微相、储层岩性、储层岩石组分和砂、泥岩互层结构对构造裂缝发育程度的影响。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,主要包括NNW-SSE向、NW-SE向、NNE-SSW向和近EW向共4组走向。边界断层控制区构造裂缝线密度最高,以密集网状缝为主;其次为次级断层控制区、鞍部控制区;背斜高点与次级断层叠合控制区、背斜高点控制区和背斜翼部控制区相对较低。构造裂缝有效性分析表明,背斜高点以及背斜高点与次级断层叠合控制区的构造裂缝整体发育程度要高于翼部、鞍部和断层附近地层。随着地层深度的增加,构造裂缝线密度逐渐增大,而长度、开度和孔隙度逐渐下降;随着岩层厚度的增大,构造裂缝的线密度下降,长度和开度均有不同程度的增大或减小,但平均孔隙度基本不变,表明对于同一地区不同厚度的岩层,其弹性应变能的释放率大致相当。构造裂缝主要发育在水下分流河道及河口坝微相,水下分流河道间微相的构造裂缝发育程度较低;泥质粉砂岩和粉砂质泥岩中的构造裂缝线密度和长度较高,但开度较小,而泥质细砂岩、细砂岩和中砂岩中的构造裂缝线密度相对较低但长度和开度较高,泥岩中的构造裂缝线密度高但长度和开度较低,整体发育程度远低于砂岩构造裂缝,并且构造裂缝倾角通常低于砂岩构造裂缝倾角。脆性砂岩中钙质组分含量较高或含有一定量的泥质组分时,有利于构造裂缝的发育;对于克深2气田,当砂、泥岩厚度比值约为6.5时,构造裂缝发育程度最高。     

超深层致密砂岩储层构造裂缝分布特征及其成因——以塔里木盆地库车前陆冲断带克深气田为例

综合采用岩心、薄片及成像测井等资料,对塔里木盆地克深气田巴什基奇克组超深层致密砂岩储层构造裂缝的基本特征与形成序列进行了分析,在此基础上讨论了裂缝产状、力学性质、密度、开度、充填性和充填物的差异性分布及其成因,最后探讨了不同气藏应采取的储层改造措施和有利勘探目标。结果表明:克深气田主要发育3期构造裂缝,各个气藏之间构造裂缝具有明显差异性,主要受构造变形时间和成岩孔隙水介质环境控制。北部克深5和克深6气藏为早期缓慢挤压变形,主要形成与背斜长轴近似平行的直立或高角度张性裂缝;中部克深2气藏变形时间稍晚,近NS走向剪切裂缝和近EW走向张性裂缝共存,并且前者略占优势;南部克深8和克深9气藏变形时间最晚,主要形成近NS走向的直立剪切裂缝。自北向南,主差应力与岩石抗压强度的比值先增大后减小,裂缝密度随之先增大后减小,同时裂缝优势走向与现今水平最大主应力之间由大角度相交逐渐变为近似平行,并且裂缝形成时间越来越晚,充填率逐渐降低,因此裂缝有效开度逐渐增大。巴什基奇克组沉积期的水体总体呈咸化状态,北部克深5、克深6和克深2区块为淡水-半咸水介质成岩环境,裂缝充填物主要为方解石,储层改造措施应以酸化为主;...     

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。     

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。     

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。     

超深层裂缝性致密砂岩气藏试井特征及认识——以塔里木盆地克深气田为例

塔里木盆地克深气田由多个超深层裂缝性致密砂岩气藏构成,具有埋藏深、压力高、基质致密、裂缝发育及边底水普遍存在等特点,各气藏的储量规模、气水分布及储层裂缝发育情况均存在一定差异.该类气藏的试井曲线表现出与常规认识明显不同的特征,如何通过这些试井特征来深化储层认识并指导开发技术对策的制定是提高其开发效果所面临的重要问题.从...     

库车坳陷克深2 气田低渗透砂岩储层裂缝发育特征

综合利用岩心、薄片及成像测井资料,对库车坳陷克深2气田的单井裂缝发育特征进行分析,采用构造应力场数值模拟法对井间裂缝发育特征进行定量预测,并讨论裂缝发育主控因素及裂缝与产能的关系。结果表明：克深2气田主要发育NNW—NW走向的直立和高角度剪切构造裂缝,岩心裂缝开度主要分布在0~0.2 mm,微观裂缝开度一般为0.01~0.06 mm;裂缝充填物多为方解石,平均充填系数约为0.63。断层带裂缝性漏失量高,裂缝线密度和裂缝孔隙度均为高值,是裂缝的最有利发育区;背斜高点的裂缝线密度低,但裂缝开度、裂缝孔隙度和单井产能均为高值,裂缝整体发育程度较高;岩石中钙质组分的增加或泥质组分的减少有利于裂缝的发育;水下分流河道及河口坝微相裂缝发育程度较高,水下分流河道间微相裂缝发育程度相对较低。在裂缝性储层开发过程中,要注意对储层采取保护措施,避免产能下降过快。     

致密砂岩有效储层形成演化的主控因素——以库车坳陷巴什基奇克组砂岩储层为例

致密砂岩气资源潜力巨大,已经成为全球范围内非常规天然气勘探的热点之一。致密砂岩储层形成机理是制约油气勘探的重要因素,因此依据岩心、铸体薄片、扫描电镜、阴极发光以及物性参数等资料,系统地分析了库车坳陷克深井区巴什基奇克组致密砂岩储层的岩石学特征、储集空间组合特征以及有效储层形成演化的主控因素。结果表明:高能沉积微相的叠合控制着有效储层的分布;压实作用和胶结作用是主要的破坏性成岩作用,溶蚀作用和构造裂缝的组合成为储层质量改善的主控因素;在异常高压和膏盐层的配合下,储层储集物性进一步保持和改善。沉积环境、成岩作用以及构造运动等多因素综合控制着库车坳陷巴什基奇克组有效储层的形成。     

库车坳陷克拉苏构造带深层致密砂岩气成藏机制

为深化对克拉苏构造带深层致密砂岩气成藏机制的认识,开展了油气充注史和孔隙度演化史研究。以库车坳陷大北1气藏为例,运用流体包裹体岩相学和显微测温技术厘定油气充注史,采用定量回剥的方法恢复了储层孔隙演化史,根据两者的耦合关系明确了大北1气藏成藏机制。研究结果表明:大北1气藏存在3期油气充注过程,第1期为新近纪康村期至库车期的成熟原油充注,储层孔隙度为12%～14%,形成常规油藏;第2期为新近纪库车期高成熟油气充注,储层孔隙度为8%～10%,常规气藏与致密深盆气藏共存;第3期为新近纪库车末期至第四纪西域期的干气充注,储层孔隙度约为5%,形成致密常规与致密深盆复合气藏,西域期至今由于后期构造运动导致储层发育大量裂缝,气藏遭受改造,天然气沿裂缝在浮力作用下运移调整至构造高部位聚集。该研究成果进一步拓展了库车凹陷克拉苏构造带致密气勘探开发前景,为研究区有利区预测奠定一定的理论基础。     

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。     

致密砂岩储层流体敏感性评价方法——以塔里木盆地克拉苏气田克深9井区K_1bs组为例

目前全球尚没有针对致密砂岩气藏储层敏感性评价的标准或规范,国内大多都遵照SY/T 5358—2010《储层敏感性流动实验评价方法》进行储层敏感性评价,但该评价方法主要是针对油藏的,适用范围是空气渗透率大于1 mD的碎屑岩岩样,故而存在实验压力高、驱替速度慢、实验周期长、测试数据误差大等不足。为此,以塔里木盆地克拉苏构造带克深区带白垩系巴什基奇克组致密砂岩储层为样品,从分析致密砂岩储层特征入手,充分考虑目前致密砂岩储层敏感性评价中存在的主要问题,在大量微观地质研究和敏感性评价方法研究的基础上,提出了致密砂岩储层敏感性评价的改进方法,包括采用气相作为测试介质、建立气层初始含水饱和度、测试流程规范统一、保持前后一致的流体饱和度等,并通过室内实验对改进后方法与原方法的评价结果进行对比。结果表明:改进后的致密砂岩储层敏感性评价方法不仅能够缩短实验周期,降低对设备承受高压的要求,而且所得到的结果也更加符合气层的实际条件,可靠性更强,有利于正确指导致密砂岩气藏后期开发工程设计,对致密砂岩气藏的高效勘探开发具有重要意义。     

裂缝性致密砂岩气藏出砂原因及对产气量的影响——以塔里木盆地克深气田为例

为了解决塔里木盆地克深气田面临的气井出砂问题,从储层改造方式、裂缝壁面上岩石颗粒脱落条件、产气量及井筒完整性等4个方面分析了该气田气井出砂的原因,并基于井筒内砂粒受力分析,建立气井临界携砂产气量计算公式,进而研究气藏出砂对产气量的影响。在此基础上,针对气井出砂的不同阶段提出了相应的治砂对策。研究结果表明:(1)引起裂缝性致密砂岩气藏出砂的原因包括储层裂缝发育、储层改造规模大、产气量高及井筒完整性差等方面,其中储层裂缝发育和产气量高是主要的出砂原因;(2)对于无游离砂的情况,当气井产气量大于21.2×10~4m~3/d时,近井区域裂缝壁面的砂粒逐渐脱落;(3)对于存在游离砂的情况,当气井产气量大于9.4×10~4m~3/d时,近井区域裂缝壁面砂粒逐渐脱落;(4)井口及井底积砂是影响气井产气量的关键因素,在出砂早期阶段井口积砂是导致产气量降低的主要因素,在出砂中后期阶段井底积砂是导致产气量降低的主要因素;(5)克深气田出砂临界产气量较低,临界携砂产气量相对较高,及时排砂以避免井筒大规模积砂是治理该类气藏出砂的关键。结论认为,该研究成果可以为裂缝性致密砂岩气藏治理出砂问题提供借鉴。