塔里木盆地克深气田成藏条件及勘探开发关键技术

克深气田位于塔里木盆地库车坳陷中部,是继克拉2气田之后发现的又一大型气田。自2008年获得重大突破以来,克深气田相继发现了克深2、克深5和克深8等一批大—中型气藏,这些气藏具有超深、高压—超高压、特低孔和中—低渗等特征,其天然气地质储量达万亿立方米,建成产能近100×10⁸m³,是塔里木盆地的天然气主力产区。克深气田位于库车坳陷克拉苏构造带的叠瓦逆冲构造中,其结构包括由盐上顶蓬构造、塑形流变的盐岩以及盐下断背斜构造群构成的大型楔形冲断体。克深气田的白垩系巴什基奇克组三角洲砂岩广泛分布,与上覆古近系巨厚膏盐层形成优越的储-盖组合;深层三叠系—侏罗系的油气沿喜马拉雅晚期成排成带的断裂体系垂向运移,沿盐下储集层内的裂缝体系横向输导,从而形成背斜、断背斜型高压油气藏群。复杂山地三维地震采集处理、挤压型盐相关构造建模和裂缝型低孔砂岩储层评价等技术为克深气田勘探目标的落实奠定了基础;高温高压超深层低孔砂岩气藏测井采集与评价、裂缝型低孔砂岩气藏高效开发等技术为克深气田的高效勘探开发和快速上产提供了技术保障。     

库车前陆冲断带深层盐下大气田的勘探和发现

克拉2气田发现之后,库车前陆冲断带油气勘探一度陷入低谷,油气勘探陷入两难:中浅层除克拉2气藏外,没有新的可钻探圈闭发现,失去方向;构想进攻深层,又面临勘探遭遇复杂、地质认识不清、圈闭落实困难、技术储备不足等困境。针对上述难题,一是重新认识库车含盐前陆冲断带,坚定勘探信心,锁定克拉苏构造带盐下深层勘探主攻领域;二是开展宽线大组合、三维采集处理、盐相关构造建模、相控速度建场等地震、地质一体化技术攻关,发现克深—大北区带,新发现、落实一大批可钻探圈闭;三是强化钻井技术攻关,成功实现盐下超深高压高温气藏高效快速钻进。十年来,克拉苏构造带勘探深度从4000m拓深至8000m,发现了克深2、博孜1等多个大型气田,克深区带万亿立方米天然气资源逐渐明朗。克拉苏深层盐下大气田勘探突破得益于地质认识的创新、勘探技术的进步和锲而不舍的勘探实践。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带深层致密砂岩气藏储层致密化与成藏关系

为研究深层致密砂岩气气藏储层致密化与成藏的关系,对塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带的地质背景和储层特征进行分析,建立储层孔隙度与埋深的关系模型,推算储层致密化时间。利用流体包裹体均一测温分析技术,分析该区大北1、克深2深层致密砂岩气藏的成藏期次,并与储层致密化时间相比较,确定深层致密砂岩气藏的成因类型。研究表明,大北1气藏表现为晚期充注成藏的过程,其天然气成藏时间主要在库车期(约3~2Ma)以来,其白垩系巴什基奇克组砂岩储层致密化发生在新近纪康村期(约15~10Ma);克深2气藏也表现为晚期充注成藏过程,其天然气成藏主要发生在库车晚期(约2Ma)以来,而其巴什基奇克组砂岩储层在新近纪康村期(约11~10Ma)已经达到致密化。据此,确定大北1和克深2深层致密砂岩气藏类型属于"先致密后成藏型"。     

库车坳陷大北-克拉苏深层构造带有效储层埋深下限预测

白垩系巴什基奇克组是库车坳陷大北-克拉苏深层构造带一套优质储层和主要产层,其埋深大于5000m,岩心资料缺乏,有效储层分布预测难度大。应用模型预测法、测井孔隙度包络线法、有效储层占砂岩厚度百分比法和盆模正演法4种方法,对大北-克拉苏深层构造带有效储层的埋深下限进行了预测。由于方法本身和资料品质的差异性,在不同构造区带不同方法预测的相对可靠程度以及结果有差异。采用储层评价中常用的“权重”评价法,根据各种方法的可靠程度,给予不同的权重系数,对大北-克拉苏深层构造带综合评价表明,其有效储层埋深下限约为8000~8300 m,其中大北区带约为8200 m,克深区带约为8300 m,克深北区带和克深南区带约为8100 m,拜城北区带约为8000 m。有效储层占砂岩厚度百分比是深部储层评价的重要参数,大北-克拉苏深层构造带巴什基奇克组储层埋深与有效储层占砂岩厚度百分比呈三次幂关系,可以利用储集层的埋深范围,反过来求其有效储层厚度。     

塔里木盆地库车坳陷克深大气田深层天然气成藏地球化学特征

利用天然气组分定量、稳定碳同位素组成、流体包裹体显微测温和生烃动力学实验数据,对塔里木盆地库车坳陷克深大气田深层天然气的地球化学特征及成因、储层流体包裹体特征与均一温度、油气充注时间及成藏过程进行研究。结果表明:库车坳陷克深大气田深层天然气以烷烃气为主,甲烷含量占87.30%～98.33%,重烃(C~(2~+))含量占0～0.66%,干燥系数达0.99%～1.0%;δ~(13)C_1值、δ~(13)C_2值分别为-29.3‰～-26.4‰、-21.4‰～-16.1‰,属于过成熟的煤成气。克深大气田白垩系巴什基奇克组储层发育2期烃类包裹体:第Ⅰ期为发蓝白色荧光的液态烃包裹体,指示早期轻质油充注;第Ⅱ期为无荧光的气态烃包裹体,与其共生的盐水包裹体均一温度为145～160℃,为晚期天然气充注。克深大气田主要经历了库车组沉积期末(约2.5Ma)以来的天然气大量充注,气源主要来自克深井区和拜城凹陷生气中心的侏罗系煤系烃源岩,为深埋快速生烃、强源储压差作用下晚期聚集成藏。     

利用流体历史分析技术研究库车坳陷大北气田油气充注史

运用流体包裹体岩相学、均一温度、含油包裹体丰度及储层颗粒荧光定量等多种流体历史分析方法,对塔里木盆地库车坳陷大北气田储层古流体特征、油气充注期次和时间进行了研究,并结合构造演化及沉积埋藏史恢复了大北气田油气充注史。研究表明,库车坳陷大北气田发育2期油气充注：第一期为6~4Ma的凝析油充注,该期充注被蓝白色荧光液态烃包裹体记录下来,QGF波长峰值也显示凝析油的特征,QGF指数分布在1.7~24之间,表明凝析油在大北古构造内形成有效充注,聚集形成古油层,库车中期凝析油沿穿盐断裂大量散失;第二期为3Ma至今的天然气充注,灰黑色的气态烃包裹体记录了该期充注,QGF-E谱图显示烃类流体整体偏轻,轻质的烃类流体充注与晚期的油气快速充注是该地区含油包裹体丰度偏低的原因。库车组沉积晚期以来天然气持续充注、优良储盖组合与构造演化的时空配置使该时期成为大北气田的主要成藏期,具有晚期成藏的特点。     

塔里木盆地库车坳陷深层沉积微相古地貌及其对天然气富集的控制

塔里木盆地库车坳陷白垩系的油气勘探已进入5 000m以下的深层、超深层领域。为明确其沉积微相岩相、古地貌背景与天然气的富集关系,通过露头沉积微相观测及砂体建模、钻井成像测井岩相刻画、逆冲推覆构造原型恢复、沉积单因素叠合分析等综合研究,结果表明:白垩系巴什基奇克组沉积期总体以炎热干旱气候为主,沉积水体呈低—中咸化状态。克拉苏构造带深层区主要受控于卡普沙良河、克拉苏河和库车河3个物源区,大北—博孜地区总体为远源沉积,发育辫状(或扇)三角洲前缘水下分流河道粉—细砂岩岩相,砂岩颗粒次圆状、分选好;克深地区相对为近源沉积,发育辫状(或扇)三角洲前缘水下分流河道中—细砂岩岩相,砂岩颗粒次棱角状—次圆状、分选中—好。燕山期末,大北—博孜地区处于剥蚀残余古隆起背景,气候干旱少雨,克深地区为剥蚀残余古隆起斜坡背景,气候潮湿多雨。深层区油气富集程度受燕山末期岩相古地理控制明显,古斜坡区中—细砂岩岩相区储层性质好,天然气最富集,古隆起粉—细砂岩岩相区储层性质较好,凝析油及天然气较富集,古隆起粉砂岩岩相区储层性质较差,天然气相对贫集。该认识将会为深层油气勘探开发起到重要参考作用,为深层"万亿立方米"天然气储量的探明奠定理论基础。     

塔里木盆地克拉苏盐下深层大气田的发现

克拉苏构造带位于库车坳陷北部,其盐下深层大气田为超深高压裂缝性低孔高产砂岩气田,目前已发现油气藏22个,是塔里木盆地天然气的主力产区。1998年发现克拉2气田后,虽坚持勘探,却未再获得重大发现。2006年以来,加强对克拉苏构造带深层的研究,2008年8月,位于克深区带克深2构造的克深2井在白垩系巴什基奇克组获得日产40×104m3高产工业气流,取得了重大勘探突破。此后,经过近10年的研究,在前陆盆地勘探技术、油气地质理论和生产实践3个方面实现了技术突破,指导了克拉苏盐下深层大气田的发现,并围绕复杂山地圈闭落实、储集层形成机理、成藏等地质问题及快速钻进、储集层改造等制约勘探效率的工程技术进行研究,有效支撑了克拉苏盐下深层大气田的高效勘探开发。     

库车前陆冲断带西部古近系盐构造三维离散元数值模拟

以库车前陆冲断带西部古近系盐岩层系为重点,研究盐构造主应力方向和垂直挤压方向的变形特征,探讨库车前陆冲断带西部盐构造形成的控制因素及其形成机理。通过三维离散元数值模拟方法,以克深和大北工区为例,对库车前陆冲断带西部典型盐构造的形成机制进行分析。研究得出:克深和大北工区的盐构造变形是前展式的,且变形主要集中在山前位置;靠近挤压端基底的早期隆起、先存断裂、同沉积作用以及盐岩层的初始沉积中心,影响了盐构造的形成;垂直挤压方向上,靠近挤压端的盐岩具有较强的侧向流动性,盐岩有向中部运动的速度分量,且越靠近中部运动速率越大,导致盐岩向中部聚集并强烈变形,发育复杂的褶皱样式并出现盐构造与源盐分离的构造组合,局部随逆冲断层冲破地表。相较于二维模拟研究,三维模拟能够完成盐构造主应力方向及其垂直方向的多角度分析,完整认识盐构造形成机制,为盐构造相关油气藏的勘探提供指导。图14表1参37     

库车前陆盆地超深层大油气田形成的地质认识

库车前陆盆地是近年来中国乃至全球超深层油气勘探的热点区域,在盐下6500m至8000m埋深的碎屑岩储层内发现了一批高产、稳产的大型天然气田。地质认识的进步至关重要,为超深层勘探指明了方向。(1)在顶蓬构造的减压作用下,盐下超深层仍发育规模有效储层,储层孔隙度达到3%~9%;构造强挤压应力在盐下断背斜内形成"应力中和面"效应,控制储层垂向分层特征,构造顶部发育高产储层。(2)前陆冲断带强烈挤压作用在盐下形成多排冲断带,断背斜圈闭规模发育,成排成带展布。(3)古近系—新近系巨厚膏盐岩盖层因构造挤压呈塑性流动加厚,叠置于断背斜圈闭之上,具有效封挡作用。库车前陆盆地超深层具有优越的石油地质条件及广阔的勘探前景,南部秋里塔格构造带有望成为超深层油气勘探接替领域。     

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。     

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,储层孔隙度在12%～14%之间,形成常规油藏,第2期为新近纪库车期高成熟油气充注,储层孔隙度在8%～10%之间,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提供一定的理论基础。     

博孜9井的发现与塔里木盆地超深层天然气勘探潜力

塔里木盆地克拉苏构造带西部的博孜—大北区段为超深、高温、超高压、构造变形强的复杂构造区,油气勘探程度低,近期部署在该区段的一口油气预探井——博孜9井取得了突破,压裂测试获得了高产工业油气流。为了加快该区的油气勘探进程,分析了克拉苏构造带断裂分级组合、古构造对构造变形的控制作用,研究了下白垩统巴什基奇克组和巴西改组储层的物源、应力场及油气成藏特征,并评价了其天然气勘探潜力。研究结果表明:①该构造带发育博孜—克拉、克拉苏、克深、拜城等4条一级断裂,形成并控制了4个断裂构造带;②该构造带西部发育博孜、大北2个早白垩世开始发育的古构造,形成了5种构造模式;③该构造带发育巴什基奇克组和巴西改组两套砂岩储层,巴什基奇克组储层属于7 500 m超深层优质储层,受粗岩性、弱压实、低应力等3个因素的控制,巴西改组有利储层主要位于第二段,属于辫状河三角洲前缘亚相沉积的裂缝—孔隙型储层;④该构造带西部的原油来源于中侏罗统恰克马克组烃源岩,经历了"早期聚油、晚期聚气"两期成藏,东部干气主要来自上三叠统黄山街组烃源岩,为一期成藏,并形成东部干气、西部凝析气的成藏特征。结论认为,博孜—大北区段发育超过万亿立方米天然气资源的有利圈闭,目前已发现博孜9等一大批千亿立方米级气藏并持续取得油气勘探突破,博孜—大北万亿立方米大气区即将落实。     

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。     

塔里木盆地克拉苏构造带西部构造变形规律与油气勘探方向

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带西段变形较复杂,深层地震资料成像不理想,圈闭发现与落实难度大,油气勘探开发程度低。为了加快该区的油气勘探进程,基于前人的研究成果,利用最新的钻井信息、高品质三维地震资料,在分析克拉苏构造带不同区段构造变形特征的基础上,研究了构造带构造差异变形的规律、构造变形特点及构造样式,剖析了克深断裂带突发构造集中发育的成因,并指出了该区下一步的油气勘探方向。研究结果表明:①塑性膏盐岩、区域挤压应力、基底先存构造等3因素分段主控构造差异变形规律;②大北段主要受双盐湖的影响,发育楔形冲断叠瓦构造;③博孜—大北区段受斜向挤压、双盐湖及古隆起等3个因素的影响,发育完整突发构造样式、雁列式大规模推覆构造样式及楔形冲断叠瓦构造样式;④博孜区段主要受古隆起阻挡,发育破碎型突发构造样式;⑤阿瓦特—博孜区段构造转换带主要受应力斜向挤压及单盐湖的影响,发育楔形冲断叠瓦构造样式。结论认为,克深断裂构造带、拜城断裂构造带内普遍发育的突发构造群、雁列式圈闭群具有巨大的油气勘探开发潜力,是该区重要的勘探对象。     

塔里木盆地库车坳陷致密砂岩气地球化学特征

通过系统分析塔里木盆地库车坳陷不同区带致密气藏的天然气地球化学特征,探讨了库车坳陷深层致密砂岩气来源。库车坳陷中段天然气对应烃源岩热演化程度高,天然气主要为高—过成熟煤型气,可能存在三叠系湖相原油裂解气;库车坳陷东部和西部天然气对应热演化程度中等,现今发现的天然气来源于侏罗系煤系（迪那气田）、三叠系湖相泥岩（迪北、博孜气田）,尚未发现湖相原油裂解气。根据库车坳陷不同区带天然气地球化学特征及来源的差异,结合烃源岩热演化差异性,指出大北—克深地区侏罗系—三叠系内有效圈闭有望成为三叠系湖相原油裂解气勘探新领域,秋里塔格构造中段—西段、阿瓦特—博孜古近系膏盐之下白垩系储层内构造圈闭、北部山前带东段侏罗系内构造—岩性圈闭为高—过成熟煤型气有利勘探区域。     

库车坳陷天然气高效成藏过程分析

塔里木盆地库车坳陷具备大中型天然气藏形成的基本地质条件。其中,三叠-侏罗系烃源岩不仅累积生气强度大,而且新近纪以来的快速生、排气过程,形成了一类高效气源灶,为形成克拉2型的高效天然气藏起到了关键作用。其次,新近纪以来,库车坳陷山前冲断带受挤压作用发生了强烈的构造变形,盐下白垩系-侏罗系发生垂向叠复使地层出现体积增容。在优质盖层保护下,地层增容产生构造抽吸作用,是克拉2型高效天然气藏形成的重要途径。通过生烃动力学及构造物理模拟实验,证实了这些新的认识,并进一步揭示了库车坳陷侏罗系烃源岩的有效生气及天然气的有效运移聚集成藏的过程。     

科技动态

<正>2013年中国石油十大科技进展·深层天然气理论与技术创新支撑克拉苏大气区的高效勘探开发·中国石油创新发展了深层天然气地质理论与技术,在勘探深度极限及巨厚盐层工程技术上实现突破,为库车盆地大气田的勘探开发提供了强有力的技术支持。主要创新包括:通过模拟实验与地震剖面精细解译,建立了同一应力机制下含盐前陆冲断带的构造样式,确定了深层盐下迭瓦冲断构造特征;建立了储层发     

塔里木盆地库车坳陷中部构造单元划分新方案与天然气勘探方向

塔里木盆地库车坳陷是西气东输重要的气源地,随着油气勘探的深入,地质研究工作取得新的重要进展,认识到对库车坳陷中部构造单元的重新划分很有必要。综合分析该区构造演化过程、盐下构造层断裂展布特征、盐相关构造样式分布特点及油气富集规律后,依据逆冲推覆构造理论,将坳陷中部重新划分为克拉苏冲断带、秋里塔格冲断带及拜城凹陷3个二级构造单元。其中克拉苏冲断带为山前逆冲褶皱带,盐下构造层发育一系列逆冲叠瓦断层控制的褶皱及断块构造,为该区重点天然气勘探区带,已发现的KL2气田、KL3气藏位于其中;秋里塔格构造带位于逆冲褶皱带前缘,表现为受基底断层及局部隆起控制的逆冲断块及褶皱构造,以凝析气藏为主,勘探程度低,钻井少,是潜在的天然气勘探领域。该划分方案对于库车坳陷下一步天然气勘探具有重要的指导意义。     

试论库车前陆冲断带构造顶蓬效应

塔里木盆地库车坳陷位于南天山山前,受新生代晚期强烈挤压作用控制,坳陷内广泛发育冲断构造。受冲断作用及盐岩变形的共同影响,库车坳陷内部形成一系列复杂构造样式。其中盐上构造层在挤压变形过程中形成了独具特色的“顶蓬构造”,顶蓬构造的存在对于盐层、盐下层构造变形具有重要影响。综合运用地震资料、钻井资料,对于该类变形特征进行综合研究,研究表明:①库车前陆冲断带盐上构造层普遍发育顶蓬构造,在地表表现为克拉苏构造带及秋里塔格构造带2排线性褶皱带;②根据顶蓬构造要素可划分为错断型、褶皱型两大类,错断型具体可细化为对称错断型、单向错断型及叠置错断型,褶皱型则可划分为拱形及球形;③顶蓬构造具有顶蓬效应,具体表现为应力调整效应、减压效应及封盖作用,3种效应影响了库车前陆冲断带盐下构造层构造变形、储层演化及油气成藏,形成了库车前陆冲断带盐下油气富集区带。