羅騰躍

(陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安710075)

延長探區(qū)下古天然氣聚集因素及有利區(qū)預測

羅騰躍

(陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安710075)

為了研究延長探區(qū)下古天然氣聚集有利區(qū)，結合已有試氣井地質(zhì)特征，分析延長探區(qū)下古生界巖溶古地貌、古構造演化、鋁土層分布與天然氣聚集關系，結果表明天然氣聚集由古地貌、古構造、鋁土層分布等因素復合共同控制。在多因素綜合分析研究基礎上，總結出延長探區(qū)下古生界天然氣聚集的4條規(guī)律，最終預測了子長北-安塞-延安-延長南部為延長探區(qū)下古生界天然氣聚集有利區(qū)，研究結論為下古生界天然氣勘探指明了方向。

延長探區(qū)；古地貌；古構造演化；鋁土層；天然氣聚集

鄂爾多斯盆地北部天然氣勘探取得很大進展，先后發(fā)現(xiàn)靖邊、榆林、烏審旗、蘇里格和大牛地等大中型氣田，儲量和產(chǎn)量均快速增加，已成為我國重要的天然氣生產(chǎn)基地。由于盆地古生界南、北地質(zhì)條件存在一定差異，勘探程度、勘探成果相距甚遠[1]。延長探區(qū)位于鄂爾多斯盆地南部，近年來延長石油集團加大勘探力度，先后完鉆近千口天然氣井，本著“主探上古、兼顧下古”立體勘探原則，在上古生界發(fā)現(xiàn)本溪組、山西組及石盒子組等氣藏。同時下古生界也有重大發(fā)現(xiàn)，其中延Y試氣無阻流量達20多萬方，顯示了延長探區(qū)下古生界良好的勘探前景。

截止2012年底，延長探區(qū)下古生界試氣井42口，以評價氣井產(chǎn)能為目的，對試氣井按照日產(chǎn)氣量進行分類，為了便于研究，將分類標準定為：非產(chǎn)井平均井口產(chǎn)量小于0.2×103m3；低產(chǎn)氣井平均井口產(chǎn)量介于0.2×103m3和1×103m3之間，高產(chǎn)氣井平均井口產(chǎn)量大于1×103m3。以此為標準，評價為高產(chǎn)氣井9口，評價為低產(chǎn)氣井10口，評價為非產(chǎn)井23口。結合近年來天然氣勘探成果，通過對古地貌特征、古構造演化特征、鋁土層分布特征與天然氣聚集關系分析，研究天然氣聚集控制因素。下古生界氣藏勘探至今，前人關于氣藏特征、成藏條件方面研究的很多，主要集中在烴源巖條件分析、古地貌對儲集層形成控制、各類圈閉特征等方面研究[2]，本文通過對古地貌、古構造演化、鋁土層分布與天然氣聚集關系分析，探究天然氣聚集規(guī)律性，確定下步有利勘探區(qū)。

1 古地貌特征與天然氣成藏關系

古巖溶地貌是巖溶作用與各類地質(zhì)作用綜合形成的結果，不同的地貌形態(tài)對巖溶發(fā)育起著控制作用，研究古巖溶地貌單元特征與天然氣的聚集規(guī)律有著重大的意義[3-5]。

研究發(fā)現(xiàn)巖溶高地與巖溶斜坡轉換帶，是水動力轉換帶，儲層內(nèi)溶蝕孔隙發(fā)育，連通性好；另外，溝槽兩側斜坡帶受大氣水的風化淋濾作用，斜坡帶內(nèi)的儲層孔隙較為發(fā)育，連通性好，認為這些區(qū)域為優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育帶。為了深入研究探區(qū)內(nèi)古地貌單元對天然氣聚集的影響，將地貌單元與各類井進行對比研究(表1)。

通過對比研究，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)氣井全部位于巖溶高地與巖溶斜坡轉換帶和溝槽兩側斜坡帶；低產(chǎn)氣井也主要位于巖溶高地與巖溶斜坡轉換帶和溝槽兩側斜坡帶，僅有少部分位于溝槽位置。而非產(chǎn)井則近半數(shù)井集中在溝槽位置。分析認為巖溶高地與巖溶斜坡轉換帶和溝槽兩側斜坡帶由于大氣水的風化淋濾作用，處于水動力轉化帶，儲層儲集物性好，分布面積大，有利于天然氣聚集(圖1)。

圖1 無阻流量與地貌單元的對應關系圖

2 構造演化與天然氣成藏關系

盆地現(xiàn)今構造總體為一向西傾斜的大型平緩斜坡，構造簡單，盆地在三疊紀末期剝蝕事件前盆地呈現(xiàn)東北部高、東南和西北部低的構造特征，經(jīng)過一系列抬升剝蝕后，演變?yōu)楝F(xiàn)今的東高西低的展布特征。一些觀點認為，構造對盆地氣藏不起控制作用，也有不少研究者認為構造對氣藏的形成起到控制作用，至少局部構造發(fā)育可以彌補氣源的不足，可以改善氣藏規(guī)模[6-8]。

本文研究發(fā)現(xiàn)古構造演化在天然氣聚集成藏過程中起著重要作用，構造演化過程中，繼承性構造高點是有利的天然氣聚集區(qū)。

以研究區(qū)奧陶系頂面構造為研究對象，運用盆地模擬軟件，探究其頂面構造在不同歷史時期的演化特征與天然氣聚集關系。研究區(qū)內(nèi)奧陶系頂面構造在整體上表現(xiàn)出在低部位構造區(qū)發(fā)育相對構造高點，且構造高點在各地質(zhì)歷史時期具有繼承性的特征。

延113井在研究區(qū)西部，試氣無阻流量2.9×104m3/d，該井在白堊紀以前盆地西高東低，該井始終處于構造高部位，在白堊紀后地層發(fā)生反轉，地層呈現(xiàn)西低東高，但是該井仍然處于相對構造高點，小型鼻狀構造鼻隆位置(圖2)。

圖2 過延113井不同時期構造演化剖面圖

延440井同樣在研究區(qū)西部，試氣無阻流量25.5×104m3/d，在白堊紀以前盆地西高東低，該井始終處于構造高部位，在白堊紀后地層發(fā)生反轉，地層呈現(xiàn)西低東高，但是該井仍然位于相對構造高點，鼻狀構造的鼻翼部位(圖3)。

對9口高產(chǎn)氣井，其中有7口位于繼承性古構造高點，另外，2口井雖然不是繼承性構造高點，但是在后期構造反轉曾經(jīng)是構造高部位，分析認為后期調(diào)整重新運聚形成。

圖3 過延440井不同時期構造演化剖面圖

3 鋁土層分布特征與天然氣成藏關系

鋁土巖主要由菱形或團粒狀的三鋁水石組成，其成巖作用強，較致密。純鋁土巖滲透率為1.45×10-4～6.5×10-5mD，突破壓力為0.6～5.0 MPa；與粘土礦物混合時鋁土質(zhì)泥巖的滲透率為6.5×10-5～8.3×10-6mD，突破壓力大于5 MPa，飽和鹽水時，突破壓力24 h未突破，封蓋性能好，為奧陶系風化殼氣藏的直接蓋層[9]。鋁土巖較薄或缺失的部位為天然氣向下穿層運移進入奧陶系風化殼聚集的主要途徑。

本次研究主要通過測井資料并結合錄井、取心資料來識別鋁土巖。鋁土巖的測井響應特征[10]為自然伽馬高峰狀突起，聲波時差高的鋸齒狀，深側向電阻率顯極低值(1～5 Ω·m)，密度曲線底部為特高值段。據(jù)統(tǒng)計，延長探區(qū)鋁土巖的厚度分布為0～13.7 m。

依據(jù)古地貌古溝槽的展布作出延長探區(qū)鋁土巖厚度分布圖(圖4)?？梢钥闯?，探區(qū)本溪組底部鋁土巖的厚度整體呈現(xiàn)西部薄東部厚的趨勢，其厚度分布明顯受古巖溶地貌的控制，對比前石炭紀古地貌圖，可以看出，鋁土巖較厚的地區(qū)位于探區(qū)的中部與東部，該地區(qū)地勢較低，位于巖溶斜坡與巖溶盆地過渡帶，巖溶斜坡帶鋁土巖的厚度一般為2～6 m，但是由于古溝槽的切割作用，出現(xiàn)了鋁土巖較薄甚至缺失的部位，在古溝槽的兩側或溝槽與溝槽之間出現(xiàn)了局部鋁土巖厚度較大的部位，處于西部古地貌高部位處鋁土巖厚度較薄，甚至缺失。古溝槽的位置鋁土巖經(jīng)常缺失，被本溪組底部的暗色泥巖與砂巖充填，成為了上古生界天然氣進入奧陶系頂部風化殼儲集層的通道，而在溝槽的兩側鋁土巖發(fā)育較厚，成為了天然氣有利的聚集場所。

將9口高產(chǎn)氣井的分布與鋁土巖厚度圖進行了疊合，氣井與鋁土巖厚度對應關系較好。氣井井基本全部落在厚度在2～6 m的范圍內(nèi)，表明鋁土巖厚度在2～6 m的范圍是天然氣富集的最有利部位。鋁土巖厚度在2～6 m范圍有利于天然氣成藏，主要原因是：一方面鋁土巖較薄甚至缺失區(qū)域，是天然氣由上部進入儲層的主要通道；另一方面較厚的鋁土巖，有利于天然氣的保存。

4 天然氣聚集因素綜合評價及有利目標區(qū)

研究發(fā)現(xiàn)古地貌、古構造以及鋁土巖厚度從單一角度都對天然氣的聚集起到一定的控制作用，但要全面、準確地劃分有利區(qū)，還需展開多因素組合分析。通過綜合分析古地貌、古構造演化、鋁土巖厚度展布與試氣井對應關系，9口高產(chǎn)井全部位于鋁土層由薄變厚的2～6 m區(qū)域，其中6口位于巖溶高地與巖溶斜坡轉換帶與繼承性古構造高點疊合區(qū)，1口位于溝槽兩側斜坡帶與繼承性古構造高點疊合區(qū)，僅有2口位于古構造低部位但是仍然處于溝槽兩側斜坡帶(圖4)。

圖4 天然氣聚集因素綜合評價及有利區(qū)預測圖

分析認為探區(qū)內(nèi)天然氣有利聚集區(qū)分布遵循以下規(guī)律：

(1)古巖溶高地與巖溶斜坡轉換帶，溝槽兩側斜坡帶為天然氣有利聚集區(qū)；

(2)古構造演化過程中，繼承性構造高點是天然氣有利聚集區(qū)；

(3)奧陶系頂部鋁土巖缺失為天然氣的注入?yún)^(qū)，鋁土巖存在又作為下古氣藏蓋層，因此，鋁土巖由薄變厚區(qū)域為天然氣有利聚集區(qū)，鋁土巖厚度范圍為2～6 m；

(4)多因素復合控制區(qū)為最有利天然氣聚集區(qū)，古地貌決定了優(yōu)勢儲集層的分布范圍，構造演化決定了天然氣進入儲層后聚集方向，鋁土巖厚度是把雙刃劍，鋁土巖缺失區(qū)是天然氣進入儲層的主要通道，另外較厚的鋁土巖層是優(yōu)良的蓋層。

根據(jù)上述原則預測有利區(qū)分布于子長北部—安塞—延安—延長南部，呈條帶狀分布(圖4)。該區(qū)域主要位于巖溶高地和巖溶斜坡轉換帶，局部位于溝槽兩側斜坡帶，儲層條件較好，局部發(fā)育古構造高點，目前試氣顯示較好的井全部分布于該區(qū)域。

5 結論

(1)古巖溶地貌是天然氣的聚集成藏主導因素，巖溶高地與巖溶斜坡轉換帶、溝槽兩側斜坡帶內(nèi)儲層條件較好，受大氣水的風化淋濾作用，位于水動力轉換帶，溶蝕孔隙發(fā)育，連通性好，通過研究發(fā)現(xiàn)目前試氣顯示較好的井全部位于巖溶高地與巖溶斜坡轉換帶、溝槽兩側斜坡帶；

(2)以研究區(qū)奧陶系頂面構造為研究對象，運用盆地模擬軟件，探究其頂面構造在不同歷史時期的演化特征與天然氣聚集關系，其中9口高產(chǎn)氣井中有7口井位于繼承性構造高點，因此古構造演化在天然氣聚集成藏過程中起著重要作用，構造演化過程中，繼承性構造高點是有利的天然氣聚集區(qū)。

(3)研究發(fā)現(xiàn)鋁土巖厚度在2～6 m范圍有利于天然氣成藏，一方面鋁土巖較薄甚至缺失區(qū)，是天然氣由上部進入儲層的主要通道；另一方面較厚的鋁土巖，有利于天然氣的保存。

(4)古地貌、古構造以及鋁土巖厚度從單一角度都對天然氣的聚集起到一定的控制作用，通過對上述3個因素組合分析，總結了天然氣有利聚集區(qū)分布4個規(guī)律，并以此預測有利區(qū)分布于子長北部-安塞-延安-延長南部，呈條帶狀分布。該區(qū)域主要位于巖溶高地和巖溶斜坡轉換帶，局部位于溝槽兩側斜坡帶，儲層條件較好，局部發(fā)育古構造高點，目前高產(chǎn)氣井全部分布于該區(qū)域。

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[責任編輯 李曉霞]

Factors of The Lower Paleozoic Gas Accumulation and Prediction of Favorable Areas in Yanchang Gas Field

LUO Teng-yue

(Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum(Group)CO.LTD,Xi′an 710075,China)

In order to understand favorable area of lower paleozoic gas accumulation,combined with the geological characteristics of the test wells,analysis of the lower paleozoic palaeogeomorphology,structural evolution, distribution of aluminum rocks and gas accumulation.We consider that all kinds of factors on the gas accumulation have controlling action.On the basis of comprehensive analysis,give four rules of lower paleozoic gas accumulation in Yanchang gas field.At last,predict the paleozoic gas favorable exploration area,the conclusion points out lower paleozoic gas exploration direction.

Yanchang gas field; palaeogeomorphology; structural evolution; aluminous rocks; gas accumulation

2015-01-05

國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2013AA064500)

羅騰躍(1982—)，男，內(nèi)蒙古興和人，陜西延長石油(集團)有限責任公司工程師。

TE122.2+3

A

1004-602X(2015)02-0001-04