陳家莊地區天然氣成藏條件分析與氣藏描述

時間 2021-08-11 17:23:53

1樓:中地數媒

李文濤 郭瑾 甘志紅 李孝軍 張波 杜莉莉

摘要 以陳家莊地區天然氣的勘探開發實踐為例,對控制天然氣成藏的多種因素進行了系統研究,結合鑽井、測井及化驗資料,對沉積相進行了分類,並綜合評價了儲集層,指出河道充填亞相、河道邊緣亞相砂體是該區天然氣最有利的儲集體。標定氣藏形成的亮點,重點進行了振幅量化及識別技術攻關。追蹤描述河流相的儲氣砂體,並應用於天然氣產能建設。

對陳家莊凸起北坡、陳南斷裂帶進行了資源**,指出了該區天然氣勘探開發的有利方向。

一、引言

2023年在陳家莊地區首次利用三維**資料,開發並應用三維氣藏描述技術,對該區淺層氣藏進行了滾動勘探開發,取得了顯著效果。應用這套技術,描述了該區含氣砂體的空間展布,相對於二維技術及其發現的孤立豆狀氣藏,在技術上有所創新和突破,完善、發展了淺層天然氣藏綜合勘探開發技術,提高了天然氣產能建設專案的經濟效益,對今後天然氣藏的勘探開發具有重要的指導意義。

二、勘探開發概況

陳家莊凸起位於沾化凹陷和東營凹陷之間,基岩由太古宇、古生界和中生界組成,基岩面東高西低,中間發育一斷溝。斷溝中沉積了下第三系。凸起帶頂部則由館陶組、明化鎮組層層超覆形成一大型披覆構造。

凸起南部受陳南斷裂控制,北部以多期不整合面與沾化凹陷相連,勘探面積約700km2。二維**測網密度300m×300m,區域性300m×600m,三維**僅中部斷溝處覆蓋。油氣勘探工作始於20世紀60年代,2023年鑽探陳7井,發現館陶組低產油流,隨後鑽探陳25、陳27井,在館陶組的油層測試中發現氣層,揭開了陳家莊地區天然氣勘探的序幕。

截至目前,共有14口探井獲工業氣流,發現三個含氣區,探明天然氣含氣面積17.6km2,探明地質儲量15.99×108m3。

三、淺層氣成藏條件分析

1.良好的氣源

陳家莊地區南部和北部天然氣具有不同特徵,據天然氣碳同位素特徵分析(表1),

北部天然氣δ13c1大於-50‰,δ13c2小於-30‰,與渤南窪陷沙三段泥岩脫氣和石油伴生氣碳同位素值相近,推測北部天然氣主要來自渤南窪陷;南部天然氣δ13c1小於-50‰,與利津窪陷沙三段石油伴生氣碳同位素值十分接近,推測陳家莊油田南部天然氣主要來自利津窪陷,因此該區具有雙向氣源的良好條件。

表1 陳家莊凸起天然氣碳同位素特徵表

2.溫度、壓力決定了天然氣產狀及分佈

溫度和壓力是控制天然氣相態的重要引數,其生成、運移至聚整合藏的全過程,始終受到溫度、壓力等環境條件的制約。濟陽坳陷的天然氣主要為石油伴生氣,在高溫高壓條件下,天然氣呈溶解狀態賦存於石油之中,當油氣以混相形式沿斷層或不整合面向盆地上傾方向運移時,隨著地溫降低,地飽壓差的減小,原來呈溶解狀態的氣體將從石油中脫離,成為遊離態的氣體;由於天然氣遠比石油活躍,其運移距離也比石油遠得多,氣藏的形成就是這些遊離氣體聚集的結果,一般表現為氣頂氣和氣層氣兩種產狀。陳家莊地區北部的勘探實踐表明,館陶組下段的氣藏一般為氣頂氣藏,底部為稠油,油藏上方及側上方的明化鎮組發現大量氣層氣藏。

3.斷層及不整合面是天然氣運聚的主要通道

該區南部來自利津窪陷的油氣主要以陳南斷層及其伴生斷層為運聚通道,經縱、橫向運移、聚集至淺層成藏。

該區北部來自渤南窪陷的油氣主要通過不整合面和斷層,經縱向和橫向運移、聚集至淺層成藏。

4.沉積相與儲集層

該區上第三系沉積相的演化大致經歷三個階段,即館陶組沉積早期沖積扇—辮狀河發育階段,館陶組沉積中、晚期辮狀河—低彎度曲流河發育階段,明化鎮組沉積早期高彎度曲流河發育階段[1]。

1)明化鎮組沉積與儲集層特徵

明化鎮組是該區最主要的含氣層段。其頂部埋深約300m,底部埋深約1000m,厚度700m,整個地區變化不大,明化鎮組上段泥岩十分發育,組成了區域性良好蓋層。

(1)單井相分析

以陳氣9井為例,明化鎮組下部氣層岩心資料表明,943.3~956.5m取心段由三期點砂壩疊置而成,單期點砂壩厚約2~4m,巖性為灰綠色泥質膠結粉細砂岩,頂部為紫紅色泥岩,呈下粗上細的正韻律特徵,自下而上層理序列依次為槽狀交錯層理、板狀交錯層理、波狀交錯層理。

物性分析表明,這類砂層孔隙度高達25%~30%,空氣平均滲透率達500×10-3~22000×10-3μm2,為該區最主要的淺層氣儲集層。

(2)河流相的劃分及評價。

河道充填亞相 該亞相包括河道砂與點砂壩沉積。河道砂體平面上呈條帶狀。河道砂主要由細砂岩組成,自然電位曲線為箱形。

點砂壩為一套正韻律的沉積,其下部為細砂岩或粉砂岩,其上部為堤岸或漫灘泥沉積,自然電位曲線為鐘形。河道充填砂體孔隙度高,滲透性好,橫向連通性較好,是有利的儲集相帶。該區鑽遇氣層厚度平均7m。

河道邊緣亞相 河道邊緣亞相包括決口扇、天然堤及漫灘沉積。砂體由砂岩及薄層泥岩組成,自然電位曲線為正向或對稱齒形。其橫向變化較大,決口扇和天然堤是有利的儲集相帶。

該區鑽遇氣層厚度平均為5m。

氾濫平原亞相 該亞相主要由泥岩及薄層泥質岩組成,夾薄層砂岩,是較有利的儲集相帶。該區僅少數井鑽遇氾濫平原亞相砂體,鑽遇氣層厚度平均為3m。

廢棄河道亞相 該亞相主要為牛軛湖沉積,由泥岩及細砂岩組成,上覆厚層泥岩,是較好的儲集相帶。

結合該區現有資料,採用測井相分析方法,應用上述劃分標準,對30多口氣井進行了沉積相帶劃分。結果表明,儲集層為河道充填亞相的佔54%,河道邊緣亞相佔28%,氾濫平原亞相佔13%,廢棄河道亞相佔5%。這一結果充分表明,河道充填和河道邊緣亞相砂體是該區天然氣最有利的儲集相帶。

2)館陶組沉積及儲集層特徵

館陶組氣藏僅在凸起北坡分佈,天然氣產狀多為氣頂氣。館陶組沉積中、晚期,陳家莊地區屬辮狀河沉積體系,砂體型別包括河道充填砂體和河道邊緣砂體。其中,河道充填砂體分佈面積廣,連通性好,儲集層物性條件優越,孔隙度高達35%,滲透率為700×10-3~10000×10-3μm2;砂體之上被河道間沉積泥岩覆蓋,構成了天然氣藏的有利儲蓋組合。

5.氣藏型別

(1)巖性氣藏

這類氣藏以河流相砂岩為儲集層,平面上呈條帶狀,剖面上呈透鏡狀,該區氣藏多屬於這種型別。

(2)斷層-巖性氣藏

該類油氣藏以河流相砂岩為儲集層,砂體上傾方向受斷層切割、遮擋形成氣藏。

(3)背斜氣藏

此類油氣藏由斷層下降盤逆牽引作用形成。目前,陳家莊地區僅陳14井氣藏屬於這種型別。

四、氣藏的三維**描述

1.資料情況

目前的陳家莊三維**剖面主要針對凸起北坡下第三系的油層處理。對淺層(明化鎮組和館陶組上段)亮點反射[2],因氣層反射波形被打散,低頻現象不明顯,直接分辨亮點比較困難。

由陳家莊三維**剖面的處理流程,在高精度相干疊加之後,為了提高解析度,在三維偏移基礎上,又進行了高頻補償、高通濾波、振幅均衡等修飾性處理,而這些處理手段,對亮點的識別是極為不利的。

為此,對陳家莊三維疊前純波帶和偏移純波帶進行了部分修飾性處理。首先,為提高訊雜比,改進相對振幅保持剖面的質量,進行寬頻帶濾波;其次,在偏移過程中儘量保持**波的振幅和波形特徵,採用波動方程偏移方法進行偏移。

2.亮點標定

亮點反射的標定是氣藏描述的基礎,主要通過合成**記錄進行。為了保證合成**記錄的質量,一般要從井的選擇、測井曲線的選取、**子波的提取等方面進行考慮。在選取測井曲線時不僅需要合成**記錄所必須的聲波和密度測井曲線,而且為了解釋儲集層還應選入自然電位和電阻率曲線做參考,**子波應從**記錄道上提取,合成記錄在最終漂移、標定過程中,應保持標誌層與亮點反射關係的確定、協調。

3.亮點解釋

亮點標定之後,依據三維**亮點(偏移)反射特徵,設定反射層對亮點進行解釋,計算機自動記錄所解釋亮點的振幅、時間等資訊。

4.振幅量化

通過對該區多口已知氣井所對應亮點的標定、分析,經振幅提取,將相對振幅值大於7000、亮點特徵明顯的強反射認為是氣成亮點,由此編制全區主要河流的振幅量化圖。振幅最強處為氣井鑽探的最有利位置。

5.亮點分析

亮點分析是為了消除與反射介面無關的因素所引起的振幅變化,使恢復處理後的反射振幅僅與反射介面的反射係數有關,利用反射波振幅的相對變化來反映地下的反射介面、反射係數的變化。經處理後的亮點剖面,亮點特徵清楚、明顯,但僅僅是相對振幅資訊的反映,主要包括真振幅恢復、反褶積、動校正、水平疊加、偏移及寬頻帶濾波等六種處理程式[3]。

6.河道砂體追蹤

河道砂體的追蹤是以**亮點的解釋為基礎,經合成記錄標定後認為:亮點就是氣層的反射,亮點波組的第一個反射波同相軸定義為亮點氣藏的頂界;在三維偏移剖面上可看出,河道較窄,寬度為200~400m,部分河道寬僅100m,亮點呈水平線狀反射結構,因此無需進行層拉平;應用時間切片圖可觀察到河道砂體平面及空間變化;應用三維視覺化技術可觀察河道充填砂體的三維立體展布情況。

7.氣層厚度

在石油勘探中,有多種計算薄層油藏厚度的方法,但用於天然氣計算氣層厚度,誤差較大,因此,一般是根據實際鑽井資料結果來平均求取氣層厚度。陳家莊地區氣井單井鑽遇氣層厚度多為5~10m,在實際生產中,氣層厚度均按實際資料(取5m)確定。

8.儲量計算

採用容積法計算天然氣地質儲量。根據「陳家莊油田新增天然氣儲量報告」,明化鎮組氣層有效孔隙度取值30%,館陶組有效孔隙度取值35%,含氣飽和度取值60%;壓力、溫度根據由實測的地層壓力、溫度資料擬合的經驗公式求取:

p=0.28961+0.00973h

t=21.66554+0.03093h

式中:p——地層壓力,mpa;

h——埋藏深度,m;

t——地層溫度,℃。

五、應用效果

應用這套技術,在陳家莊地區共部署天然氣勘探開發井位26口,已完鑽24口,21口井電測解釋見氣層,2口見油層,完成測試的19口井中17口獲工業氣流,鑽井成功率達96%,比該技術應用前提高了15%,縮短了勘探開發週期,節約了資金,經濟效益和社會效益十分顯著。

1.陳家莊凸起北坡

六、資源潛力**

1997~2023年,陳家莊地區天然氣勘探開發的實踐證明,該區是一個淺層氣的富集區帶,目前在陳家莊地區(含鹽家及老區)已探明15.99×108m3地質儲量,基本可建成約40×104m3/d的生產能力。通過對比分析,陳家莊地區東、西兩段的北坡天然氣勘探仍有較大潛力,**資源量達20×108m3。

2.陳南斷裂帶

該斷裂帶為陳南地區的主要斷裂體系,是控制第三系沉積的近東西向斷裂帶。由於其活動時間長、強度大、切割多套烴源巖,斷裂帶內發育了一系列斷塊、斷鼻等有利構造,又是油氣聚集的最有利地帶。**其資源潛力為15×108~20×108m3。

七、結論

勘探實踐證明,氣藏三維描述技術是對淺層氣藏綜合勘探技術的豐富和發展,具有較高的推廣價值。

陳家莊地區中淺層天然氣資源極為豐富,**資源量在100×108m3以上,極具勘探潛力。

致謝 本文在編寫過程中得到曹忠祥副總地質師、項希勇主任、柳忠泉副主任的指導,在此表示感謝。

主要參考文獻

[1]王秉海,錢凱主編.勝利油區地質研究與勘探實踐,東營:石油大學出版社,1991.

[2]楊雲嶺.「亮點」問題研究及在東營周邊淺層氣勘探中的應用.石油物探,1991,30(1).

[3]陸基孟主編.**勘探原理.東營:石油大學出版社,1993.

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