古潜山油气藏研究综述
第21卷 第3期地 球 物 理 学 进 展V ol.21 N o.32006年9月(页码:879~887)
P ROG RESS IN G EOP HY SICS
Sept. 2006
古潜山油气藏研究综述
李 军1, 刘丽峰2, 赵玉合1, 涂广红1, 周立宏3, 肖敦清3, 高嘉瑞3
(1.中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029; 2.中石化石油勘探开发研究院,北京100083;
3.中国石油大港油田公司,天津300280)
摘 要 文章介绍了古潜山油气藏的勘探历史、研究现状、分类及特征,并指出开展/残留盆地0的研究对古潜山油气藏的勘探具有指导意义.作者按照简单易行的原则,将古潜山油气藏分为两大类共六种.随后作者阐述了形成大型古潜山油气藏的条件,包括构造背景、沉积环境以及成藏配置等等,最后文章介绍了古潜山油气藏勘探的重要技术,主要有叠前深度偏移处理、综合地球物理方法以及古潜山内幕裂缝预测技术等等.关键词 古潜山油气藏,残留盆地,勘探技术
中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号 1004-2903(2006)03-0879-09
A review of study on ancient buried hill reservoir
LI Jun 1, LIU L-i feng 2, ZH A O Yu -he 1, TU Guang -hong 1, ZH OU L-i hong 3,
XIA O Dun -qing 3
, GA O Jia -rui
3
(1.Institute of Geolog y and Ge op hy sics ,Chinese A cade my of Science s,B eij ing 100029,China;
2.Ex ploration &Pr oduc tion Re se arch I nstitu te .S IN OP EC,B eij ing 100083,China
3.Dag an g oilf ie ld Comp any ,CN PC,T ianj in 300280,China)
Abstract T he paper intr oduces ex plo rato ry histo ry,present study status ,catego ry o f ancient buried hill reserv oir and featur es o f ancient bur ied hill,and the author thinks the study o f /pr eser ved basin 0can g uide the explorat ion o f ancient bur ied hill reservo ir.T he author calssifies ancient bur ied hill r eser vo ir as six types w ith convenient and feasible princ-i ple.M o reov er,t he autho r fo rmulates the conditio ns of fo rming g r eat ancient buried hills reserv oir ,w hich include tec -to nic backg round ,sediment ary envir onment and co nf igurat ion o f fo rming r eser vo ir.Finally ,the key techno lo gies of ex-plorat ion of ancient buried hill is presented,w hich inv olve 3-D prestack depth mig ratio n,interg rat ed geo physical t ech -nolog ies and fr actur e pr ediction technolog ies of internal ancient bur ied hill ,etc.Keywords ancient buried hill r eser vo ir,preserved basin,explo rato ry technolog y
收稿日期 2006-01-10; 修回日期 2006-03-20.
基金项目 中国科学院知识创新重大项目(KZCX1-SW -18-01)和大港油田基础外协项目(JS FW -0000-00341)资助.
0 引 言
石油和天然气是工业的命脉,是国家极其重要的战略资源.随着国民经济可持续发展的要求,以及对油气能源需求的不断增长,迫切需要立足国内找出更多的油气资源来.
过去中国油气资源的第一次创业,新生代陆相碎屑岩沉积盆地作出巨大贡献,但预计2010年我国石油缺口将达0.8~ 1.2亿吨.这种情况严重影响着经济社会的可持续发展.第2轮油气评价认为,中
国石油资源量为940@108t,天然气为38@1012m 3
,但探明率石油为22%,天然气仅7%[1].这样,在继续寻找新生代陆相碎屑岩沉积盆地油气资源的同时,还应及早开拓新的勘探领域,探索前新生代(中生代、古生代、甚至元古代)的油气资源[2,3].目前国内前新生代海相残留盆地中从古潜山探明的储量已占相当比例.据统计,渤海湾盆地已知的61个古潜山油气藏的探明储量占盆地总储量的10.4%.其中辽河坳陷的8个古潜山油气藏占坳陷油气总储量的20.3%;黄骅坳陷(8个)占2.9%;济阳坳陷
地球物理学进展21卷
(20个)占14.8%;冀中坳陷(21个)占59.7%;渤海海域(4个)占2.3%.中国油气的潜力巨大,还有大量的油气资源有待于发现和开发,古潜山就是其中一个重要的领域.
1古潜山勘探进展和研究现状
1.1古潜山的概念
古潜山是古地貌的一种形态,地层经过地壳变动后的长期风化剥蚀,造成表面形态的高低不平,后来再次下沉被新生代沉积层所覆盖,其中突起的山丘就称为古潜山.
古潜山油气藏具有三个条件:)是油源问题,古潜山自身没有油源,必须借助于能与生油层沟通的不整合面、断面或渗透性岩层使生油层中的油气运移进入古潜山储集层;二是储层问题,古潜山的主要储集空间为次生孔隙和裂缝双介质系统,特别是遭风化溶蚀形成的古岩溶型溶蚀孔洞是优良的储集空间;三是圈闭问题,大多数情况下古潜山本身没有封盖层,需要依靠上覆非渗透性岩层作为盖层.
1.2古潜山油气藏勘探进展及研究现状
古潜山油气藏的勘探始于1909年,美国在勘探中、新生界油气资源时,在俄亥俄州中部辛辛那提隆起东买发现了摩罗县古潜山油田.油井初期日产原油31.8m3.
随着一系列高产古潜山油藏的发现,各国开始重视古潜山油藏的勘探开发工作.目前在美国、俄罗斯、西班牙、澳大利亚、加拿大、埃及、利比亚、委内瑞拉、阿尔及利亚、伊朗、巴西、摩洛哥、安哥拉、前南斯拉夫、匈牙利、罗马尼亚、越南等国家都发现了古潜山油气田.
国内古潜山油藏的勘探是以任丘油田的发现为转机的,任丘潜山油田是我国第一个在中上元古界海相碳酸盐岩古潜山中找到的高产大油田,含油面积80km2,探明石油地质储量4@108t,最高年产量达1352@104t.任丘油田发现以后,国内曾掀起寻找古潜山油藏的热潮,但收效不大,直到油气二次创业理论[1]提出之后,古潜山油气的勘探才有迅速的发展,例如,位于大港油田北大港构造带东北斜坡的千米桥潜山的发现,勘探证明该古潜山风化壳储集层发育,为储量规模近亿吨级的高产油气藏.随着我国一系列古潜山油气藏的发现,说明古潜山已成为我国重要的油气勘探领域,即使是中小型的、隐蔽研究.在古老的地台之上,改造之后保存下来的原型盆地以潜山的形式存在,即逆掩推覆构造或古潜山构造,储集层为碳酸盐岩、花岗岩、火成岩、变质岩等.这样的原型盆地被命名为/残留盆地0,是地壳多旋回运动的产物.从中国海陆大地构造的演化历史可知,古老的陆核华北、扬子、南华、塔里木在古特提斯洋中出现,并发育成块体,在其上和边缘形成海相沉积盆地,生成大量的油气并聚集成油气藏.但是在后期的构造演化过程中,原有的盆地遭到挤压改造变形甚至失去盆地的原貌而成为造山带,油气藏遭到强烈的破坏,但是有的盆地仍保留丰富的油气资源.因此,/残留盆地0理论的提出不仅丰富了石油地质理论,同时开启了我国找油的新思路.
残留盆地的形成包含两个阶段[7]:在古全球构造体制的制约下形成的古生代原型盆地;在新全球构造体制下经过多期/变格0,在中新生代并列和迭加作用改造之后,形成残留盆地.
几十年的油气勘探工作证明,我国东部和西部都存在残留盆地,目前不仅已在华北地区的冀中、济阳、辽河、黄骅、渤中坳陷、东濮凹陷,而且在准噶尔、酒泉、二连、百色、松辽、东海、北部湾、苏北盆地等地区都发现了前新生代的残留盆地.而古潜山油气藏成功的范例(如冀东油田老堡南1井在奥陶系古潜山获得日产700多立方米的高产油气流)则进一步证明了残留盆地古潜山油气资源是大有可为的.
2古潜山油气藏分类及特点
2.1分类
近年出现对潜山研究的多种分类.毛立言[8]把潜山基本分为地貌山和构造山,而构造山又分为:褶皱山亚类和断块山亚类.王国纯[9]根据潜山的岩性特征分为变质岩储层潜山、火山岩储层潜山、碳酸盐岩储层潜山和碎屑岩储层潜山.谯汉生等[10]主要从渤海湾盆地潜山油气成藏与分布出发,考虑到潜山的成因、形态和储层结构,将潜山分为地貌潜山、断块潜山和不整合潜山三大类.地貌潜山和不整合潜山具有早期成因的特点,而断块潜山一般为后期成因.根据储层的空间分布又将这三大类潜山分为五种类别七类潜山.吴永平等[11]根据构造的形成与盖层沉积的先后关系,将潜山分为三类:①先成地貌潜山,②同生构造潜山③后成构造潜山.根据潜山发育
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3期李 军,等:古潜山油气藏研究综述
表1 一些古潜山油气藏储层时代及岩性
Table 1 Age and lithology of some ancient buried hill reservoirs
油田古潜山油藏时代
岩性胜
利油田
桩西、垦利、滨南、义和庄
下古生界奥陶系、寒武系
灰岩义北、孤南、桩西、垦利
中生界砂砾岩王庄太古界泰山群
结晶基底变质岩
沾化、孤岛中生界
煌斑岩
义和庄、大王庄
上古生界石炭系、二叠系
石英砂岩、白云质砂岩
华
北油田
马12
太古界变质岩永清、何庄、深县西、任北、苏桥、南孟、龙虎庄、刘其营
下古生界奥陶系灰岩薛庄、留北、八里庄西、雁翎、八里庄、任丘
元古界雾迷山组藻云岩河间中元古界长城系白云岩、石英岩
龙虎庄、南孟
下古生界寒武系下统府君山组白云岩南孟
下古生界寒武系馒头组泥岩大港油田千米桥下古生界奥陶系第三系底部灰岩、玄武岩
辽河油田
曙光
中上元古界下马岭)铁岭组
变质石英砂岩、白云岩、砾岩
上元古界雾迷山组
白云岩油田
杜家台
中上元古界大红峪组
石英岩兴隆台
太古界
混合花岗岩
图1 济阳坳陷下古生界潜山成因)结构分类[12]
F ig.1
G enetic and st ruct ur al classif icaton of L ow Paleozoic bur ied -hill in Jiyang D epr essio n [12]
块作用、褶皱作用和溶蚀作用形成,与此对应,可将潜山分为断块山、褶皱山和残山(溶凸).其中断块山
可分为单断山和双断山.李丕龙[12~14]按照济阳坳陷潜山的成因类型,将其划分为拉张型、挤压)拉张幕单斜、内幕褶皱.其划分出了四类8种类型潜山(图1).其中,拉张作用形成内幕单斜块断山、内幕
单斜断块山、内幕单斜滑脱山;挤压)拉张作用形成内幕褶皱块断山、内幕褶皱断块山、内幕褶皱滑脱881
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为了更好地指导潜山油气藏的勘探,作者认为对古潜山的分类应该是简单易行的,即先根据成因分为残丘山和构造山,再根据古潜山的时代分为:中生代潜山、古生代潜山、前寒武纪潜山,共6种类型.
2.2古潜山油气藏的特点
2.2.1成藏模式复杂
由于古潜山油气藏经过多期构造运动改造,形成各种类型的复式油气藏.吴永平等[15]在渤海湾盆地北部奥陶系潜山油藏中就发现有潜山埋藏型、构造反转型、顺层溶蚀)运移型、晚期成岩型以及古生古储型等多种成藏模式,徐国盛等[16]依据岩溶及裂缝的发育状况,济阳坳陷下古生界潜山可分为拱张褶皱型、断裂块断型、风化残丘型和多期构造复合型4种模式.王永诗等[17]把济阳坳陷孤西潜山分为高潜山和低潜山2大类5种潜山油气成藏模式,此外还有/新生古储0以及/自生自储0成藏模式[18~20].
2.2.2储集层时代范围广,岩性多样,烃源岩层系多
统计中国东部油田古潜山储集层的时代(表1),可以看出各个油田都有古潜山油藏分布,储集层时代从太古宙到中生代都有发育,而且岩性多样,除了灰岩、白云岩、砂砾岩之外,还存在泥岩、变质岩、火山岩等等.古潜山油气藏的烃源岩不仅来源于第三系,比如千米桥潜山油气主要来自板桥凹陷沙三段烃源岩[21~23],还有来自中生界[24]的,如在东海盆地中部隆起带的烃源岩主要是侏罗系湖相泥岩[25,26],此外还有古生界的烃源岩,如在黄骅坳陷南区孔西构造带的孔古3井发现了以奥陶系为油源的原生油藏[15],在东濮凹陷发现了二叠系的烃源岩[27],在塔里木盆地轮南地区与油气相关的烃源岩有两套:寒武系-下奥陶统海相生油岩和中-上奥陶统海相生油岩[28].
2.2.3储集空间多为次生,油藏储量丰富,潜力巨大
由于储集层发育的时代早,埋藏深,原生孔隙储集性能较差,必须经过后期构造才能成为有利储集层[29],如辽河油田茨榆坨潜山太古界变质岩储集层的储集空间和渗流通道主要为裂缝和微裂隙[30],东濮凹陷上古生界砂岩孔隙类型主要为粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔和晶间孔[27]等等.
古潜山油气藏的储量丰富,钻井多为高产油气井.表2和表3分别是冀中坳陷和渤海湾地区古潜9.1341@108t,其深层具有广阔的天然气勘探前景[31].
表2冀中坳陷各层系原油储量分布状况表[32]
Table2Distribution of oil reserves in series
of strata in Jizhong D epression[32]
层位
产层数
(个)
富集程度
(104t/km2)
占总储量
百分数
(%)
潜
山
油
田
元古界
高于庄组1379.70.49
雾迷山组8695.370下古生界
寒武系497.50.83
奥陶系1492.19.34上古生界二叠系220.30.07小计29391.480.83
第三系
油田
下第三系
孔店组沙河街组3070.39.34
砂一上段东营组972.19.4上第三系馆陶组明化镇组372.00.43小计4271.219.17总计71223.2100
表3渤海湾地区各层系含油气潜山
探明石油储量表[33]
Table3Proven Oil Reserves of oi-l buried hill in series
of strata in the Bohai Gulf area[33]
层位
潜山储量
(@108t)
占潜山
总储量(%)
分布坳陷M z0.4232 4.7济阳、黄骅
C-P0.04550.5济阳
O 1.936521.2冀中、济阳、渤中
E0.3845 4.2冀中、济阳
Pt 5.236357.3冀中、辽河
Ar 1.208112.1辽河、渤中
合计9.1341100
3形成大型古潜山油气藏的条件
3.1构造背景
大型古潜山的形成都经过了复杂的构造运动,首先要有长期稳定的沉积期,其次要有大的构造运动,一方面使储集层抬升遭受风化淋滤,形成局部凸起和储集空间,另一方面构造运动形成的大断裂
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3期李军,等:古潜山油气藏研究综述
刘光鼎指出中国大地构造格架的形成过程中依次出现了5幕演化史[1],较全面论述了古潜山形成的构造背景.古生代末期中国大陆形成之后,湖泊、河流中的有机质降解生烃,经过运移在新、古近系地层中赋存成藏,即新生代陆相碎屑岩油气.但是,在古生代期间,中国大陆处于华北、扬子、华南、塔里木等块体逐渐拼合的过程中,块体之间有海水覆盖,生成碳酸盐岩沉积,它们具有比河湖优越得多的生油条件和广阔得多的容纳空间,更何况海水中大量生物的快速繁衍为生油提供了物质基础.它们所富含的油气不可能在其后的构造运动中被破坏殆尽,总有一部分被完整地以古潜山的形式被保留了下来.因此,在这些残留盆地的古潜山中应该能找到相当多的油气资源.
构造运动对古潜山油气藏的形成有重要的作用[34],如渤海湾地区在多旋回走滑伸展断裂活动中,形成了基岩掀斜断块构造,后经过第三纪多期水进超覆层披盖基岩块体形成不同位序潜山油气藏[35~37].对济阳坳陷前中生界潜山的研究[38,39]表明:古生代两次大隆大坳和轻度褶皱奠定了潜山构造带的形成基础,印支期的构造运动提高潜山储层性能,燕山晚期以来的张性块断作用,使得局部剥蚀潜山定型和断块潜山形成.而塔里木盆地轮南潜山构造演化也经历了4个主要阶段[40],对岩溶发育、构造格局与储集空间的形成有重要控制作用.
3.2沉积环境
中国海相碳酸盐岩分布面积为344@104km2,占大陆沉积岩总面积的40%.主要分布在塔里木地块、华北地块和扬子地块.海相地层的石油资源量为92@108t,占我国石油资源量的9.5%~ 13.3%;天然气资源量为17@1012m3,占我国天然气资源量的58%~59.1%[41].海相沉积环境碳酸盐岩储层为主的古潜山油气藏具有富集高产的特点.渤海湾盆地中上元古界和下古生界两个层系的碳酸盐岩储层所探明的石油储量占到的比例高达82.7%.这类古潜山油藏一般具有油层厚度大,储量丰度高的特征[10].
(1)碳酸盐岩储层的储集空间主要有基质孔隙、溶蚀孔隙、裂缝孔隙三种类型.从目前发现的碳酸盐岩油气藏来看,油气主要储集在裂缝和溶蚀孔隙中,原生沉积形成的基质孔隙虽然也能储集油气,但储集能力有限,所占的比例很小.溶蚀和裂缝孔隙基本中伴生有大量的断层和裂缝,这从大量潜山井的裂缝识别测井和岩心观察得到证实;二是带有大量断层和裂缝的古构造又经过长期的风化淋滤以及地下水的作用,把原来形成的断层和构造裂缝进一步改造,不但扩大和连通了原有的裂缝孔隙,而且多期的岩溶作用形成了大量新的溶蚀孔洞[42~45].
(2)碳酸盐岩储层早期形成的孔洞和裂缝受埋深成岩作用的影响较小,潜山埋至深层后仍然能保存大量的早期形成的孔洞和裂缝.因此,深古潜山的勘探要以碳酸盐岩储层潜山为主.冀中潜山探明石油储量为54595@104t,几乎都为碳酸盐岩的白云岩和石灰岩,其中大于3000m深度的古潜山石油探明储量加在一起共为46311@104t,占潜山探明总储量的84.8%.由此可见,碳酸盐岩潜山储量纵向上的分布在深层占有较高的比例.
3.3成藏配置
古潜山油气藏的形成,首先要有区域上成油条件的配置,也就是一个凹陷和含油气系统中要具备潜山成油的基本条件.其次看是否具有潜山成藏的良好配置.谯汉生等针对渤海地区指出/早隆、中埋、后沉0配置的碳酸盐岩潜山最有利于油气的成藏[10].成藏的最佳配置应该是在古近系沉积前形成古地貌的早隆潜山,这种潜山一般经受了比较强烈的风化淋滤,储集空间比较发育.良好生油层不断向潜山超覆覆盖中期掩埋,形成较好供油条件和潜山盖层的中位潜山.后期生、排烃潜山聚油成藏时期要形成区域性整体稳定沉降才有利于潜山的成藏.例如辽河盆地大民屯凹陷曹台基岩潜山油藏的烃源岩沙四段暗色泥岩正处于生烃高峰期,而且油藏尚处于油气充注阶段[46].
非生油岩覆盖的潜山需要供油通道,使潜山能与深部的生油层沟通.这种通道主要为通到下伏生油层的供油断层,使深部生油层的油气通过活动开启的供油断层向上运移进入没有与生油层接触的潜山[47].油源断层要在下伏生油层油气主要生成、运移期活动开启,以便使深部生成的油气向上运移.油源断层的活动期与油气主要运移期的配置十分重要,配合的好就能形成良好的供油通道.而到后期,供油断层的活动逐渐衰退停止,能对形成的潜山油气藏起到良好的保存作用[48~50].古潜山油气藏成藏的一个重要条件是潜山供油的方式[51],潜山的供油方式以有效烃源岩覆盖并直接与潜山接触的双重多
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地球物理学进展21卷
最差.
4古潜山油气藏勘探技术
古潜山油气藏的勘探采用过多种方法,包括化探方法[52]以及物探方法(重力勘探、电磁勘探、放射性勘探和地震勘探),以及两种以上方法的综合应用[53].在油气勘探的众多技术方法中,地震勘探无疑占据着主导地位,国内外许多大型古潜山油气田都是利用地震方法勘探而发现的.特别是随着3D 地震技术的发展,可以对地层进行连续的面积追踪,能够精细地反映出地层结构及断层分布[54].相对于其他类型油气藏的勘探,由于潜山油气藏的特殊性,地震勘探常常受到限制,必须开展综合地质地球物理研究,才能获得大的突破.与勘探其他类型的油气藏不同,一些独特的地震勘探技术在古潜山油气藏的勘探中发挥着十分重要的作用[55].
4.1叠前深度偏移处理
通过地震资料,不仅可以准确地落实古潜山位置、形态、埋深等,而且还可以用来研究古潜山的地质层位、油气成藏条件和油气藏类型,以及预测古潜山储层缝洞发育等.在古潜山发育地区,普遍存在构造倾角大,地层速度横向变化剧烈的现象.而地震资料的常规处理是以局部水平层状介质模型作为前提条件,面对如此复杂的地质体无法形成对地下介质的正确成像.叠前深度偏移采用的速度)深度模型是对地下介质的速度场分布的最佳近似,在一定程度上能够弥补常规处理方法的缺陷,达到对复杂地质体精确成像的目的[56~60].
1996年,中国科学院地质与地球物理所杨长春博士与胜利油田合作,研究的二维叠前深度偏移技术,在精细速度分析的基础上处理反射地震资料,解释出古潜山内幕为两条逆掩断层制约下的古生代地层及众多断层的展布.根据这些研究结果建议的胜海古二井在2900m深度的古生代海相白云岩风化壳中,钻遇工业油流,日产1059t,这是地球物理方法寻找前新生代油气资源的一次成功实践,也证明了叠前深度偏移技术是勘探古潜山一类复杂地质体的重要技术方法.
4.2综合地球物理方法
各种地球物理方法的综合运用是勘探大型古潜山油藏必不可少的手段[61].目前,重力勘探潜山一般用布格重力异常、剩余重力异常和重力二阶导数等资料[62,63].重力勘探从毫伽级提高到微伽级(m Ga-l L Gal).布格重力异常有强的区域重力背景,可用于区域研究.对大多数中、小型潜山和埋藏较深的古潜山,常用消除区域重力背景后能较清楚地显示局部异常的重力二阶导数、剩余重力异常[64~67].研究表明,在渤海湾地区剩余重力异常与古潜山的分布有较好的对应关系①.
尽管磁力勘探有光泵磁力仪使勘探精度提高2个数量级,但从已完成的实际航磁结果看,磁异常和古潜山局部构造之间直接的对应关系还不太明确.磁力勘探常作为一种辅助手段,可以反映火成岩及结晶基岩的分布.一方面,消除火成岩对重力勘探的影响.另一方面,磁法在了解古潜山概况,更准确地确定隆起区和断裂的位置方面有重要的作用.
电法勘探中标志层的研究至关重要.其应具备的条件是地层无导电能力、有相当大的厚度并连续分布.古潜山构造主体通常是由以高电阻率为特征的元古界)古生界基岩构成,其上直接披覆低电阻率特征的新生界和部分中生界地层,这种地电构造模式为电磁法进行古潜山勘探提供了良好的地球物理条件,可以作为地震勘探方法的重要补充[68,69].而下古生界地层具有电阻高、密度大、速度高的特征,很可能成为电法标志层,重力密度界面和波阻抗界面,因而古潜山圈闭产生电法正异常、重力正异常和强振幅反射波的异常特征,从而可以进行联合反演,消除多解性[70].
潜伏在古近系生油岩之下的古潜山,往往是主要的密度界面,又能形成很强的地震反射,磁性上也存在一定差异,为利用重磁)地震综合研究方法寻找古潜山油藏提供了物理基础[71].中科院知识创新重大项目①针对环渤海湾地区的前新生代油气资源研究,初步形成了一套利用综合地球物理方法研究残留盆地宏观构造格架的方法技术流程.由于一般情况下新生界与中生界之间存在较明显的密度差异,在地震与钻井资料控制下,可以此正演出新生界引起的重力效应并利用数学方法获得深部重力效应,将它们从区域布格重力异常中排除,所得到的剩余重力异常可以反演出重力基底的分布.同理,用区域磁力异常反演可得到磁性基底的分布,由重力基底深度减去新生界底界深度就可得到环渤海湾地区
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3期李军,等:古潜山油气藏研究综述中生界残余厚度;而磁性基底埋深与重力基底埋深
之差即为得到古生界残余厚度.这种方法是进行古潜山油气藏研究的重要基础,也成为圈定残留盆地宏观格架的重要技术支撑②.
4.3古潜山内幕裂缝预测
古潜山的多重内幕,通常为断裂、褶皱和岩性所复杂化,需高分辨率和高信噪比的地震和测井方法联合来预测[72].
利用测井约束地震反演技术以地震资料为基础,充分利用已知的测井及地质、钻井等资料作为约束条件,对地下地层结构、储集层及含油性特征进行研究[73].成像测井技术(FM I)主要通过直观的图像显示来指示裂缝的可能存在[74~76].3Dm ove软件在古潜山构造裂缝的预测上有较好的效果[77],此外,由于储层的吸收系数参数对储层岩性及含油气性的横向变化比较敏感[78],因此可通过计算灰岩储层的吸收系数参数研究孔隙的发育情况.孔隙发育程度又与断层密切相关,所以可通过分析储层的振幅和相位[79]及相干信息[80]预测地震剖面上难以识别的小断层,并可辅助精细构造的解释,间接预测储层的孔隙发育带.利用地震资料预测灰岩储层孔隙发育区,关键是从地震资料中反演与灰岩孔隙、裂缝及含油气性有关的地震参数[81].
5结语
对于古潜山油气藏的勘探,作者认为应加强以下几方面的研究:
(1)中国大地宏观构造的研究.
(2)油气二次运移及多次运移的研究.
(3)裂缝预测需要更多更好的手段.
(4)盆山耦合及残留盆地演化的定量模拟.
(5)综合地球物理研究.古潜山复杂的地质条件决定了对油气藏的认识不可能是一次完成的,需要进行长期探索,反复实践,逐步加深对储集层分布特征和油气富集规律的认识,在不同的勘探阶段根据油气藏的复杂性和认识程度采用不同的技术方法.
总之,前新生代海相残留盆地是中国的特色,是世界级的难题,我们今后可能还要面对很多意想不到的困难,要努力发展前新生代海相残留盆地的勘探技术,为我国找出更多、更大的古潜山油气田,支持国家经济和社会的持续发展.致谢:本文主要得益于刘光鼎院士的学术思想,感谢刘光鼎院士和郝天珧研究员的悉心指导!
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潜山油气藏勘探与开发
潜山油气藏的勘探与开发 ——渤海湾盆地潜山油气藏调研 第一章综述 第一节潜山的概念 潜山（Buried hills）一词，较早见于赛德尼.鲍尔斯（Sidney . Powers）的论文《潜山及其在石油地质学中的重要性》中（美国经济地质学，一九二二年第十七卷），后来，其它地质学家也使用了这一术语，如A . I .莱复生（Levorsen）在其《石油地质学》一书中就提到潜山，系指在盆地接受沉积前就已形成的基岩古地貌山，后来被新地层所覆盖埋藏而形成的潜伏山。我国1982年出版的《潜山油气藏》（华北石油勘探开发设计研究院，1982）一书中提出，凡是现今被不整合埋藏在年轻盖层下，属于基底的基岩突起，都称为潜山。它包括了后期由于基岩块体翘倾，所形成的基岩突起，都称为潜山。 还有一部分学者把潜山油气藏称之为基岩油气藏，如兰德斯（Landes，1960）认为基岩油气藏和一般油气藏的主要区别在于烃源层位于储层之上。后来一些学者进一步定义为：基岩油气藏位于一个大的区域性不整合面下的比较老的基岩中，烃源层多数位于不整合面之上，但有少数烃源层位于不整合面之下、储层之上，这种油气藏统称基岩油气藏。 第二节潜山的分类 潜山分类有多种多样，主要有按成因、形态、岩性等来进行分类。 一、按成因分为地貌山、构造山和构造—地貌山 1、地貌山：主要是受侵蚀作用形成的潜山，就是在上覆盖层沉积前，在不整合面上基底就存在地形上突起，并遭受风化、剥蚀、淋滤，后期被年轻的盖层埋藏形成的潜山。这类潜山的储集体的孔、洞、缝一般都很发育。 2、构造山：主要是在构造应力的作用下形成的潜山，就是上覆盖层沉积前，在不整合面上不存在或仅有微弱的地貌显示，主要是在盖层沉积期或沉积以后，由于构造变动产生的褶皱、断裂活动而形成的构造山或后成潜山。其特征是潜山侵蚀面与上覆层产状平行，断棱或褶皱的核部是潜山的最高部位。构造山还可以进一步分为断块山和褶皱山，断块山在冀中坳陷较发育，褶皱山尚未发现。这类潜山的储集体的孔、洞、缝不如地貌山发育。 3、构造—地貌山：由构造和侵蚀两种因素共同作用形成的潜山。在古侵蚀面上就存在地貌山，潜山幅度的大小是随后期的构造活动变化而增减。 实际上，地貌山和构造—地貌山在地质营力的作用上是很难割断，地貌山从表面上看似乎是以侵蚀作用为主，但实际上构造活动也在起作用；从潜山的评价来看，地貌山和构造地貌山均遭受过多期构造活动和岩溶作用，孔、洞、缝均较发育。因此，把地貌山和构造—地貌山都称之为地貌山。 二、按形态分为潜山、潜台、潜丘 1、潜山：现今被年轻的盖层埋藏在不整合面下的基岩高突起，规模相对较大。潜山按不同部位又可以分为：山顶（头），即位于潜山的顶部；山坡，即位于潜山的山坡；山腹（内幕），即位于潜山内部，由于潜山内部结构存在隔层，组成山腹（内幕）圈闭。 2、潜台：现今被年轻盖层埋藏在不整合面下的基岩台地，规模相对较大，如鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系古潜台。
辽河坳陷变质岩潜山内幕油藏成因分析
第16卷第4期2009年8月 特种油气藏 Special O il and G as R ese rvo irs V ol 116N o 14Aug 12009 收稿日期:2009-06-09;改回日期:2009-06-11 基金项目:本文为中国石油天然气股份有限公司科技项目/辽河探区西部凹陷油气深化勘探理论与实践0(07-01c-01-04)部分内容 作者简介:李晓光(1966-),男,教授级高级工程师,博士,1989年毕业于石油大学(华东)石油地质专业,中国石油天然气集团公司高级技术专家,5特种 油气藏6编委,现从事科研与生产管理工作。 文章编号:1006-6535(2009)04-0001-05 辽河坳陷变质岩潜山内幕油藏成因分析 李晓光,刘宝鸿,蔡国钢 (中油辽河油田公司,辽宁 盘锦 124010) 摘要:在近几年辽河坳陷勘探实践中,发现了多个变质岩潜山内幕裂缝性油藏,取得了变质岩潜山深层可以富集油气的认识。在总结变质岩潜山内幕油藏特征的基础上,重点从地层岩性特征、烃源岩、供油/窗口0等方面分析了对潜山内幕油藏形成的控制作用。研究表明,变质岩潜山存在多种岩性组合,纵向上呈/似层状0;裂缝发育受构造活动和优势岩性双重因素控制,/优势岩性0序列决定了储层与隔层交互发育;潜山内幕多套储、隔层组合与烃源岩有机配置,具有形成潜山内幕油气藏的可能;油气的分布受内幕裂缝体系及致密隔层所控制。该研究为变质岩潜山内幕油藏的认识拓展了勘探领域。 关键词:潜山内幕油藏;成因;古潜山;变质岩;优势岩性;构造运动;裂缝性储集层;辽河坳陷中图分类号:TE12213 文献标识码:A 前 言 辽河坳陷潜山油气藏历经30余年勘探和开发,先后发现了太古宇、中上元古界、中生界等多套含油层系,探明了10多个潜山油气藏,取得了良好的勘探开发效果。/十五0以来,辽河坳陷潜山在勘探理念和勘探技术进步的推动下 [1,2] ,勘探工作 由寻找成藏条件相对明显向寻找埋藏更深、更隐蔽、更复杂的潜山拓展,相继取得了多个领域重大突破,尤其是针对变质岩开始向/潜山内幕深层0延伸,实现了规模储量的增长。 以往认为,变质岩潜山油藏是在表风化壳形成的一种不整合遮挡油气藏。辽河坳陷在以往的勘探中陆续发现了兴隆台、齐家、东胜堡等多个变质岩潜山油藏,受潜山风化壳含油认识的限制,钻探集中于表层部分,揭露厚度一般较小。2005年在西部凹陷兴隆台潜山主体部位钻探了兴古7井,揭露太古宇变质岩厚度达1640m,并在潜山内部试油获高产油气流,不仅使兴隆台潜山的含油底界下延了1600余米,而且揭示了潜山内幕多层段富含油气的特点,发现了变质岩潜山内幕油藏,该潜山已经进行整体开发生产。继兴隆台潜山内幕油藏 勘探取得突破以后,辽河坳陷变质岩潜山油藏勘探成果不断扩大,相继在大民屯凹陷前进潜山、曹台潜山等取得新发现,尤其是前进潜山钻探的沈288、289井在太古宇潜山表层油气显示微弱,但揭开200m 后见到良好油气显示,测试获得工业性油气流,进一步证实变质岩潜山内幕油藏的存在。 位于生油凹陷中的变质岩潜山表层风化壳可以形成油藏的观点已被广泛接受 [3] 。对于变质岩 潜山内幕油藏的勘探与认识才刚刚起步,深入研究和正确认识变质岩潜山内幕油藏的特征及成因机制,对于指导勘探实践,丰富和提升潜山成藏理论具有重要的现实意义和理论价值。 1 变质岩潜山内幕油藏特征 111 储集空间以裂缝体系为主,油藏具非均一性 分析认为,太古宇变质岩潜山内幕油藏为裂缝性油藏,储集空间主要为受多期断裂活动影响形成的裂缝体系。裂缝发育带的分布受断裂展布和潜山岩性的控制明显,不同岩性段裂缝发育程度不同,储层非均质性较强。 根据岩心观察、镜下鉴定及测井资料分析表
冀中坳陷潜山内幕油气藏钻井井壁稳定探究
冀中坳陷潜山内幕油气藏钻井井壁稳定探究 摘要：针对冀中坳陷潜山内幕油气藏实际情况，在阐述其钻井井壁稳定性影响 因素的基础上，从工程和钻井液两方面探讨行之有效的解决措施，以此使钻井井 壁始终处在稳定状态。 关键词：冀中坳陷；潜山内幕；油气藏钻井 冀中坳陷深潜山、潜山内幕油气藏有良好勘探和开发前景，但其钻井井壁由 于各方面因素的存在可能不稳定，对此需要在明确钻井井壁稳定性影响因素的基 础上，探讨有效的解决措施。 1稳定影响因素 1.1地层稳定性 对于下第三系，其地层以厚层泥岩沉积为主，稳定性相对较差，其原因包括：（1）泥页岩坚硬但具有脆性，容易发生垮塌。 （2）存在大量缝宽为微米级的裂缝。 （3）岩性复杂且趋于变化。 （4）有很多压力系统，导致地层压力系数相对较低的容易产生漏失。 1.2地层裂缝孔洞 以白云岩为例进行分析，其岩心表面可以看到网状裂缝与大小在0.5-3.0mm 范围内的溶蚀孔洞；通过矿物分析，其白云石含量在96%以上，有较强的脆性， 受到构造应力作用后将出现大面积开裂；通过薄片分析可知，白云岩上存在网状 溶蚀缝，其宽度在0.01-0.50mm范围内，在裂缝的走向上可以见到溶蚀扩大现象，且显孔缝相连，在部分裂缝中可以看到白云石；通过扫描电镜，白云岩较破碎， 存在很多张性微裂缝，同时还能见到大小为1-3μm的孔洞。以上微观与宏观的孔 缝都能会引起钻井液漏失。除此之外，该区域地层压力系数相对较低，每百米的 压力梯度在0.94-0.99MPa范围内，这也在很大程度上加剧了漏失。在实际工作中，先后进行了10次堵漏，直到11次才采用粉煤灰完成了堵漏，共产生了近 15962m3的漏失，导致漏失的主要原因就是白云岩存在很多裂缝溶洞[1]。 1.3破碎带 隆起发生后，由于风化剥蚀，产生了破碎带。在钻进到潜山面以后，容易发 生漏失与坍塌，导致卡钻，并且漏失与坍塌还有可能同时发生，使扩径进一步加剧。断层的存在会使地层中产生很多裂缝，导致断层破碎带产生，当钻进遇到破 碎带时，将使井壁产生坍塌与严重的漏失，引起卡钻和划眼。 1.4地层高温 该区域油气井完钻之后，深度都相对较大，根据现有资料可知，在20口余井中，有18口的完钻井深超过4500m。在这种深度条件下，除了会对深层岩石自 身力学性质造成影响，而且高温还会导致钻井液性能产生剧烈变化，若处理剂因 高温发生降解，将对黏土颗粒自身稳定性造成很大影响，使钻井液的流变性明显 变差。可见，使钻井液具有良好抗温性能对钻井施工而言至关重要，必须引起相 关人员的高度重视。潜山井测温结果如表1所示。 表1 潜山井测温结果 2稳定控制措施 （1）对于具有硬脆性特点的泥页岩地层，应先以三压力剖面为依据确定适宜的钻井液密度；然后提高钻井液自身抑制性与对裂缝的填充和封堵能力，有效封
油气藏的分类
三、油气藏类型 1、按照相态分类 见表3-2-。 表3-2- 中国油气藏相态类型划分表 2、按照圈闭要素分类 （1）背斜油气藏 见图3-2-。 图3-2- 背斜油气藏类型图 （2）断层油气藏 见图3-2-。 图3-2- 断层油气藏类型图 （3）地层油气藏 见图3-2-。 图3-2- 地层油气藏类型图 （4）岩性油气藏 见图3-2-。 图3-2- 岩性油气藏类型图 （5）混合油气藏及水动力油气藏 见图3-2-。 图3-2- 混合油气藏及水动力油气藏类型图 （6）潜山油藏类型 见图3-2-。 图3-2- 潜山油藏分类 （7）盐丘圈闭油气藏 见图3-2-。 图3-2- 盐丘圈闭理想示意剖面图 （8）深盆气藏 见图3-2-。 图3-2- 美国阿帕拉契亚地区百英尺砂岩深盆气藏剖面图3、按天然气组分因素分类 （1）含酸性气体气藏的划分 1）含硫化氢（H2S）的气藏划分 见表3-2-。
表3-2- 含硫化氢气藏分类 2）含二氧化碳（CO2）的气藏划分 见表3-2-。 表3-2- 含二氧化碳气藏分类 (2) 含氮气（N2）的气藏划分 见表3-2-。 表3-2- 含氮气藏分类 (3) 含氦气（He）的气藏划分 在当前工业技术条件及国民经济实际需要条件下，将天然气组分中含氮量达到0.1％及以上者，称为含氮气藏。 4、按气藏原始地层压力分类 （1）按照地层压力系数（PK）划分 见表3-2-。 (2) 四、油气藏组合模式 1、长垣油气藏聚集带 见图3-2-。 图3-2- 长垣油气藏聚集带实例图 2、古河道砂岩体油气藏聚集带 见图3-2-。 图3-2- 古河道砂岩体油气藏聚集带实例图
油气藏类型及油气田分类
油气藏类型及油气田分类 圈闭 油、气运移到储集层中以后，还不一定形成油气藏。只有在运移的道路上遇到遮挡，阻止它继续前进时，才能集中起来，形成油、气藏。这种由于遮挡而造成的适于油、气聚集的场所，通常称为圈闭。 圈闭的形成必须具备以下三个条件：一是储集层，是具有储集油、气空间的岩层；二是盖层，它是紧邻储集层的不渗透岩层，起阻止油气向上逸散的作用；三是遮挡物，它是指从各方面阻止油、气逸散的封闭条件。上述三方面在一定地质条件下结合起来，就组成了圈闭。在不同的地质环境里，可以形成各式各样的圈闭条件，根据圈闭成因，一般可将圈闭分为构造圈闭、地层圈闭和岩性圈闭三种类型。 油、气藏类型 根据圈闭类型的不同，可以将油、气藏分为构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏三大类。 构造油气藏的基本特点是聚集油、气的圈闭是由于构造运动使岩层发生变形或变位而形成的，主要有背斜油、气藏和断层油、气藏。 地层油气藏是指地层圈闭中的油气聚集。 岩性油气藏是由于沉积环境变迁，导致沉积物岩性变化，形成岩性尖灭体和透镜体圈闭，在这类圈闭中形成的油气聚集。 常见的潜山油气藏是以地层圈闭为主，也有构造、岩性作用的复合成因的油气藏 根据油气藏油层中有无固定隔层，可以将油气藏分为层状油气藏和块状 油气藏。层状油气藏是指油层呈层状分布，油气聚集受固定层位限制，上下都被不渗透层分隔的油气藏，各层具有不同的油（气）水系统。块状油气藏是指油层顶部被不渗透岩层覆盖，而内部没有被不渗透岩层间隔，整个油层呈块状，具有统一油（气）水界面的油气藏。 根据地层中的原油性质，可以将油气藏分为稠油（重油）油藏、普通黑油油藏、挥发性油藏、凝析气藏和天然气藏。稠油（重油）油藏是指地下原油粘度大于50毫帕秒（原油比重大于0.9，API重度小于25度）的油藏，液体颜色一般为粘稠黑色。普通黑油油藏是指地下原油粘度低于50毫帕秒（原油比重在0.82～0.9之间，API重度在25～41度）的油藏，液体颜色一般为黑色。挥发性油藏和凝析气藏都是油品性质比较特殊的油气藏。挥发性油藏是指在原始地层条件下原油与普通黑油相似，呈单一的液态，随着油藏流体的不断产出，地层压力不断降低，单一液体中开始有气体分离出来，从而形成气、液两相共存的这类油气藏。凝析气藏是指在原始地层条件下地层流体呈单一的气态，随着油藏流体的不断产出，地层压力不断降低，气藏中开始有液体反凝析出来，形成气液两相共存状态的一类油气藏。表1中给出了不同类型油气藏油品性质分布。