准噶尔盆地南缘高探1井重大发现及下组合勘探前景展望

高探1井于白垩系清水河组测试获日产千方高产油气流,准噶尔盆地南缘下组合勘探取得重大发现。准噶尔盆地南缘下组合具备形成大油气田的有利成藏条件,主要表现在:①发育多套烃源岩,其中侏罗系、二叠系为主力烃源岩,烃源灶规模大;②发育白垩系清水河组、侏罗系头屯河组和喀拉扎组等多套规模有效储集层;③发育白垩系吐谷鲁群区域性巨厚泥岩盖层,普遍发育异常高压,具备良好封盖能力;④发育成排成带分布的大型背斜构造,北部斜坡区还具有形成大型地层岩性圈闭的条件,为形成大油气田提供了良好圈闭条件;⑤烃源岩、储集层、盖层等静态要素匹配良好,动态演化有利于油气规模聚集。准噶尔盆地南缘下组合具有西段四棵树凹陷、中段和东段大构造、北部斜坡等3个有利勘探方向。

准噶尔盆地南缘高探1井超压成因与盖层封闭能力

准噶尔盆地南缘是典型的高压—超压含油气区,明确超压成因机制以及强超压条件下油气保存机制,对于认识油气富集规律、预测有利勘探区十分重要。从高探1井超压油藏特征及其勘探成果出发,在分析高探1井超压成因机制的基础上,对超压系统中盖层水力破裂动态封闭的烃柱高度进行了预测。研究认为:高探1井白垩系清水河组超压为多种成因,其中构造挤压增压占51.03%,超压传递占14.94%,欠压实增压占34.03%,喜马拉雅运动期的构造冲断—侧向挤压应力是深层异常高压的主要诱因。高探1井白垩系清水河组泥岩盖层厚度大,排替压力大,封闭能力强,超压系统盖层水力破裂和先存断层重新滑动动态控制了盖层能承受的最大超压和能封闭的最大烃柱高度。高探1井白垩系清水河组和侏罗系头屯河组为2套独立的压力系统,清水河组压力系数为2.32,接近先存断层滑动的临界压力条件,推测盖层破裂前能够动态封闭的最大烃柱高度为200 m。高泉背斜中—上侏罗统为下一步重点勘探层系,河道—三角州前缘砂体可为优质储集层,构造-岩性油气藏可能是下一步勘探重点。

高探1井出水来源分析及稳产制度

高探1井位于准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷,创下中国陆上碎屑岩油藏单井日产油量超千吨的高产纪录。在进行第二次系统试产求取极限产量期间,含水率由0升至最高18.17%,高探1井区仅高探1井投产,无出油段取心、产液剖面、长期流压监测等资料,对出水来源及机理认识不清。通过动、静态资料分析,利用井筒模拟、动态分析、油藏数值模拟等技术,开展测井解释及出水诊断,进一步明确出水特征、出水来源及出水机理,制定长期高产稳产的合理工作制度。通过现场调控,实现了高探1井含水稳定和持续稳产,可有效指导后续投产井的试油、试采及动态资料录取,有力推动准噶尔盆地南缘勘探开发进程。

四棵树凹陷高探1井流体特征及油藏类型分析

利用气相色谱法对高探1井分离气和分离油进行了油气组成分析。开展高探1井地面原油特性研究,并运用高温高压地层原油分析仪对高探1井地层流体高压物性特征进行了深入研究。结果表明,高探1井地层流体中C1—C5组分含量达71.41%,轻质烃含量较高,重质成分含量低,含蜡量中等、密度低、黏度低、凝固点中等,具有挥发性油的特征。地层原油在地层条件下为单相液态流体,地层异常高压,地饱压差大,地层能量充足,地层油体积收缩率较高,弹性能量较强。结合地层流体高压物性数据,利用储集层流体三元组成三角图、油气藏判别参数(φ_1)综合判断,初步认为高探1井的油藏类型为低饱和挥发性油藏。

高温高压油气藏试产期间固井水泥环力学完整性——以准噶尔盆地南缘高探1井为例

准噶尔盆地南缘超深层勘探已成为中国石油天然气勘探的重点领域,钻完井工程面临诸多高温高压环境的挑战。在完井试产期间,井筒温度和压力的大幅度且快速下降会改变水泥环应力,易导致套管和水泥环收缩不平衡,产生微间隙。为此,采用厚壁圆筒弹性力学理论,建立了套管-水泥环-地层组合体弹性力学模型,利用有限差分程序求解。研究认为,高温高压油气藏试产期间,水泥环的主要失效形式为收缩微间隙失效。以准噶尔盆地南缘高泉背斜高探1井试产为例,评价试产过程中水泥环失效时井筒压降及温度变化临界值,以及两者与水泥石力学参数的相互关系。该力学评价方法的研究对于高温高压油气藏试产期间水泥环完整性评价具有较高的应用价值。

四棵树凹陷高探1井高产油气成因与烃源岩特征

准噶尔盆地南缘四棵树凹陷于2019年1月在白垩系清水河组获得重大突破,高探1井喜获日产千方工业油气流,创准噶尔盆地单井日产量最高纪录,证实了准噶尔盆地四棵树凹陷具有巨大的勘探潜力。为了准确评价四棵树凹陷的资源潜力,为进一步勘探部署提供依据,系统分析了高探1井及周边探井油气性质和侏罗系烃源岩特征,讨论了四棵树凹陷油气成因与灶藏关系。研究表明,高探1井白垩系出油气层气油比为260～360 m^3/m^3,原油为轻质油,具有低密度、低黏度特征。原油碳同位素重,为-26.83‰,Pr/Ph值高达3.6,三环萜烷分布以C_(19)为最高,C_(20),C_(21)依次降低,具有煤系烃源岩典型的地球化学特征。天然气组成中甲烷含量为74.44%,甲烷碳同位素为-40.35‰,乙烷碳同位素为-28.74‰,为相对富含壳质组的偏腐殖型湿气。油气性质特征指示高探1井油气主要来自侏罗系D/E相烃源岩。烃源岩分析表明,四棵树凹陷中—下侏罗统发育D/E相和F相烃源岩,凹陷中心处于凝析油—湿气阶段,具有较高的生油气潜力,研究区侏罗系含油气系统具有广阔勘探潜力。

高温高压深井测试技术在准噶尔盆地高探1井的应用

高探1井位于准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜上,是一口高温高压、高产风险探井,该井试油测试过程存在测试工具尺寸选择受限、测试管柱在极端工况下受力复杂、地面测试流程安全风险极高等难题。针对高探1井高温、超高压、超高产的工况特征及技术难点,优化采用"三阀一封"APR射孔-测试联作管柱及140 MPa超高压地面测试流程,使用闸阀远程开关控制系统,实现井下测试管柱及地面测试流程的施工安全,并试获日产原油1213 m^3、日产气32.17×10^4m^3的成果,录取到完整的地层参数,该井测试技术对高温高压、高产井的试油具有一定的指导意义。

强封堵高密度油基钻井液在新疆油田高探1井的应用

高探1井是2018年新疆油田的一口风险探井,位于准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜构造,该井塔西河组地层存在断层、破碎带,安集海河组地层具有极强水敏性,吐谷鲁群组地层存在高压水层。钻井过程中,易出现井壁失稳、阻卡、井下复杂情况高发等难题。针对该构造的地质特点,分析采用油基钻井液钻井过程中的技术难点,提出相应的技术对策。通过实验优选出强封堵高密度油基钻井液的配方,对其性能进行实验分析评价。实验结果表明,强封堵高密度油基钻井液30 min高温高压滤失量2.8 mL,60 min高温高压滤失量2.9 mL,30 min后滤失量趋于0;对安集海河组泥岩的膨胀率为0.7%,岩屑滚动回收率为97.6%;抗10%岩屑、15%水、4%水泥、15%NaCl、3%石膏污染;在-30℃下,钻井液的漏斗黏度126 s、初切8 Pa、终切16 Pa。现场应用表明,强封堵高密度油基钻井液能够解决新疆准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜构造地层钻井的难题,复杂事故率降至1%,钻井周期缩短50%、钻井综合成本降低50%,提质提效效果显著。建议在新疆准噶尔盆地南缘地区强水敏性地层、高地应力地层等复杂地层超深井中进一步推广应用。

高温高压油藏井壁沉淀物成因研究——以准噶尔盆地高探1井为例

油气藏开采过程中出现的井壁沉淀物会产生一系列地质和工程问题。以中国陆上油气勘探最近取得重大突破的准噶尔盆地南缘高探1井为例,针对高温高压条件下原油开采过程中井壁出现的大量黑色固体不溶沉淀物,通过对该沉淀物进行系统的岩石学和地球化学分析,包括族组分、气相色谱、液相色谱、含蜡量及热解实验等,明确了沉淀物的组成,进而探讨了其成因与意义。结果表明,高探1井井壁沉淀物由可溶有机质和泥粉砂质组成,其中可溶有机质主要由沥青质组成,泥粉砂质以细粉砂为主。高探1井原油开采过程中,从地层到井筒,温度和压力迅速下降,其轻质组分优先分逸流出,原油动态稳定体系被破坏,造成溶解于原油中的沥青质析出、絮凝,并吸附在井壁上,在此过程中,井底的泥沙随流体流动混入沥青析出物中,一起长大堆积。这可能是高温高压条件下油气开采过程的普遍现象,需筛选强极性沥青分散剂来增加原油体系稳定性,对已结垢的井筒采用强极性试剂进行化学清洗,增加井底滤网,减少砂泥固体颗粒。

精细控压钻井技术在准噶尔盆地南缘高探1井的应用

准噶尔盆地南缘山前构造四棵树凹陷下组合吐谷鲁群组下部和头屯河组存在高压油气层,吐谷鲁群上部三开套管鞋处承压能力低,密度高于2.41 g/cm^3井漏,低于2.37g/cm^3气侵溢流,形成了窄密度窗口,严重的影响了钻井安全。本文通过对高探1井四开吐谷鲁群组下部和头屯河组地层钻井液安全密度窗口分析,及精细控压钻井应用情况进行分析,针对准噶尔盆地南缘山前构造下组合地层窄密度窗口的难题,精细控压钻井技术通过控制井底压力在安全窗口范围内,有效降低复杂,提高钻井时效。

基于岩屑数字定量分析的高探1井储层特征参数评价

2019年1月,准噶尔盆地南缘四棵树凹陷高探1井取得重大突破,日产千方油气流也创造了创国内陆上碎屑岩产量纪录.为获取第一手储层特征参数实验数据,筛选代表性岩屑,利用岩屑数字定量分析技术开展数字岩心实验.实验评价表明,高产段储层孔隙度14%~19%、渗透率850~1150 mD(1 mD=0.987×10^-3μm^2),为中孔高渗储层;获得岩电关键参数a=0.95,m=1.95,b=1,n=2.21,解释含油饱和度55%~75%;杨氏模量19~20 GPa,泊松比0.319~0.330.基于岩屑数字定量分析的储层特征参数评价技术,在高温超高压油藏储层评价及其他类似领域具有较好的应用前景.

高产井地层特征的热流耦合温度反演新方法

高探1井试油时,井底流体温度随着产量增大而升高,而现有测试资料分析方法无法解释该现象。为此,根据质量和能量守恒方程,考虑高温流体在地层中的渗流规律和在井筒内的流动规律、渗流和流动时的传热,建立了储层和井筒的热流耦合模型,利用该模型分析了温度瞬态数据,反演了高产井地层温度。高探1井的生产压力和温度数据反演结果表明,反演得到的温度曲线与实测温度曲线吻合良好,可以解释井底流体温度随产量升高的现象。研究表明,高产井地层特征温度反演方法能够定量分析地层热力学和渗流参数、确定高产井流体的产出位置,为生产管柱安全评价、现场生产决策、油藏认识和储量计算提供了理论依据。

前陆冲断带深层储集层非均质性及油气差异聚集模式——以准噶尔盆地南缘西段白垩系清水河组碎屑岩储集层为例

基于钻井、测井、岩心及实验数据和油气生产资料,对准噶尔盆地南缘前陆冲断带西段深层白垩系清水河组储集层非均质性及其油气差异聚集模式进行研究。结果表明:(1)储集层以叠置连片的砾岩、砂砾岩及砂岩为特征,塑性岩屑含量高,储集空间以粒间孔为主,整体致密,其中砂砾岩物性最优;(2)较短的深埋时限匹配较低的古地温梯度和地层超压使得储集层整体成岩强度较弱,而砂砾岩具有相对更低的早期碳酸盐胶结及压实率和更高的溶蚀增孔;(3)背斜特殊的应力-应变机制使得转折端顶部储集层可较两翼宏观裂缝改造程度更大,且超压使得裂缝处于开启状态;(4)砂砾岩相对含油饱和度最高,而冲断带深层发育典型背斜油气藏,但整体表现为“大圈闭,小油藏”的特点;(5)背斜转折端顶部砂砾岩相较于两翼具有更优越的储集性能、更低的地应力大小及较高的构造位置,使得内部油气最为富集而成为高产油气层,而裂缝指数级递减使得两翼储集层难以富集成藏,但背斜缓翼相对陡翼油气平面延伸范围更大。