超压盆地水力破裂与天然气成藏的关系——以莺歌海盆地乐东斜坡区LD-A气田为例

莺歌海盆地乐东斜坡区LD-A气田的发现进一步证实了高温高压岩性圈闭领域的巨大资源潜力。该气田储层压力系数最高可达2.3,流体超压诱发的水力破裂对天然气的运聚起到重要的控制作用,明确超压条件下地层是否发生水力破裂及其演化过程是深入研究莺歌海盆地天然气成藏的关键。为此,在明确天然气垂向输导体系的基础上,以岩石破裂准则为理论依据,利用地应力及岩石抗张强度确定水力破裂模式,厘定了地层水力破裂条件;最终结合超压演化,分析了水力破裂动态演化过程对天然气成藏过程的控制作用。研究结果表明:(1)断裂、亚地震断裂和裂缝共同构成了LD-A气田天然气垂向输导体系,超压诱发的水力破裂控制了输导体系的启闭性和有效性,决定了天然气能否规模富集。(2)LD-A气田的中深层发育张性水力破裂,其中LD-A1气区现今黄流组顶部处于水力封闭状态,梅山组顶部处于水力渗漏状态;LD-A2气区和LD-A3气区上中新统黄流组顶部和中中新统梅山组顶部现今均处于水力封闭状态。(3)LD-A气田的水力破裂演化存在封闭—破裂—封闭型(LD-A1气区与LD-A2气区)和持续封闭型(LD-A3气区)2种类型,不同的水力破裂演化过程导致了天然气在不同层位砂体差异性充注和富集。结论认为,LD-A1气区与LD-A2气区浅层上新统莺歌海组二段和上中新统黄流组优质砂体是天然气有利富集对象,LD-A3气区应在埋藏更深的梅山组砂岩中寻找突破。

储气库运行上限压力的确定方法及在板中北储气库的应用

大港油田板中北储气库位于板桥断层上升盘,为断层切割的半背斜构造,属于断块型储气库,断层和盖层的承压能力决定了储气库运行的上限压力。针对缺乏考虑力学完整性的储气库上限压力的研究现状,从地质力学角度出发,综合三维地震解释成果、XMAC测井地应力解释成果、岩石力学测试等资料,基于岩石脆性破裂理论对研究区盖层的水力封闭能力和断层的稳定性进行了评价,以确定考虑力学完整性的储气库安全运行上限压力。结果表明:板中北储气库盖层水力封闭能力上限为39.30 MPa,断层稳定性薄弱点位于2条断层的交叉位置,最小活化压力为30.57 MPa;综合盖层水力封闭能力上限和断层稳定性可知,板中北储气库运行上限压力为30.57 MPa,而设计运行上限压力为30.50 MPa,设计较为合理。研究成果对于储气库上限压力的设计具有指导意义。

莺歌海盆地中央坳陷带成藏体系的盖层评价及控藏作用

莺歌海盆地是我国南海重要的天然气探区。通过对莺歌海盆地中央坳陷带不同成藏体系典型气藏和含气构造的精细解剖,评价了盖层的有效性及控制因素,并分析了盖层对天然气成藏的控制作用。研究结果表明:(1)莺歌海盆地中央坳陷带浅层和超浅层成藏体系中,盖层的封盖有效性受到盖层、底辟构造及底辟构造活动伴生断裂的共同控制;中深层成藏体系中普遍存在异常高流体压力,且断裂不太发育,盖层水力封闭是控制油气差异富集的关键因素。(2)浅层和超浅层成藏体系内,脆性盖层保持封盖有效性的临界断接厚度为86~98 m;中深层成藏体系内,盖层的封盖有效性可以通过水力破裂压力系数进行评价,当系数大于1时,意味着盖层已发生破裂或具有极强的水力破裂的风险。(3)整体上中央坳陷带超压诱发的水力破裂是中深层盖层封闭失效的根本原因,深层天然气通过水力破裂通道运移至浅层,最终经断裂调整至超浅层成藏,气源充足的条件下,超浅层及浅层气藏主要集中分布在底辟的顶部,而中深层气藏主要集中分布于底辟翼部及斜坡区。

底辟和非底辟区天然水力破裂对天然气成藏的意义——以莺歌海盆地为例

莺歌海盆地中央坳陷带油气富集区大断层不发育,底辟作用和天然水力破裂作用是油气纵向分布差异的核心控制因素.本文在地应力评价的基础之上以保持力为表征参数对典型区块浅层和中深层不同气组顶部盖层进行了水力破裂风险性分析,并结合底辟区和非底辟区气藏分布的差异性,明确了超压型盆地天然水力破裂作用对天然气成藏的意义,认为在气源充足的情况下底辟区具有更强的疏导油气的能力,而在非底辟区,油气只能以水力破裂的方式运移.研究结果表明:底辟区浅层气组保持力均大于0,中深层气组保持力大多小于0;而在非底辟区的中深层,气组保持力大多大于0.浅部地层超压程度相对较小,油气无法以水力破裂的方式在浅层运移,大部分通过底辟作用运移到底辟顶部成藏,浅层气藏主要集中在底辟顶部及底辟作用波及区域;中深层超压程度很高,烃源岩及砂体之间均可以通过水力破裂作用进行疏导油气,但在底辟区油气的疏导具有底辟和水力破裂双重作用:底辟活动期,底辟上拱形成张性伴生裂缝进行疏导油气的同时也大幅度降低了水力破裂的临界压力;底辟静止期,由于有先存伴生裂缝的存在而更容易发生水力破裂.

高孔砂岩断层内部微观结构及渗透性变化规律物理模拟

在油气勘探过程中,对于小位移断层分隔油水封闭能力的控制因素研究尚浅,野外也难以获得不同变形过程的断层带结构及其渗透性变化规律.因此,以高孔隙度纯净砂岩人造岩心为研究对象,采用自主研发的“高压-低速环形剪切装置”开展实验,实验后样品取心分别进行覆压孔渗测试、纳米CT扫描、铸体薄片分析等分析测试.以有效正应力和断层位移为实验变量开展了多组环剪实验,其研究结果表明:宏观上断层面上可观察到明显擦痕与粉末状碎裂岩,微观上确定了断层带内碎裂作用导致的颗粒粒度降低与颗粒的定向排列是孔渗降低的主要原因,断层带渗透率小于10 mD,较母岩降低2~3个数量级.随着断层有效正应力或断层滑动位移增加,断层带碎裂程度增大且粒径和孔径减小,断层带厚度增大,孔隙度和渗透率逐渐减小.这一结果可为小位移断层侧向封闭能力与油气勘探领域的研究奠定理论基础.

油气区断层带摩擦强度研究进展

油气区断层再活动会造成过断层井的井壁不稳定,增加生产井剪切套损风险及油气渗漏风险甚至诱发地震.浅埋断层带中广泛发育的断层泥对断层摩擦滑动具有重要影响,在特定地质条件下断层泥对断层带摩擦强度具有显著的弱化作用.传统的断层稳定性评价方法多数采用断层摩擦强度的均质模型.然而大量研究表明,断层泥受多种因素的影响在空间上表现出明显的非均质特征,如何对油气区断层泥摩擦强度非均质性进行定量表征,实现更精确的断层稳定性评价,对降低油田开发风险具有实际意义.文中介绍了断层带摩擦强度研究的原理、方法,通过梳理国内外的最新研究进展,从内因和外因两个角度详细总结了不同条件下断层泥变形机制以及摩擦强度的演化规律,其中内因包括黏土矿物类型以及黏土矿物含量,外因包括孔隙流体、有效正应力以及温度.同时,基于断层带摩擦强度的理论研究成果以及当前国际上常用的断层稳定性评价方法,建立了考虑断层摩擦强度非均质性的断层稳定性定量评价模型.最后,对断层带摩擦强度研究的未来发展趋势进行了分析.