杭锦旗地区钻井废水回用技术研究

为满足杭锦旗地区严格的环保要求,降低钻井成本,提高勘探与开发效益,对该区块钻井废水进行了分析,明确了废水不能回用原因。根据离子化学沉淀和颗粒絮凝机理,制定“提高pH值-氧化-离子捕捉-絮凝”废水处理方案,据此进行了废水回用实验研究。实验表明,处理后的废水回用到钻井液后,对钻井液性能影响不大。该技术在现场进行了应用,废水处理后回用效果好,达到了降本增效的良好效果。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区天然气地球化学特征及气源探讨

为明确鄂尔多斯盆地杭锦旗地区不同区带天然气特征及来源上的差异,通过天然气气体组分分析和碳同位素分析等手段,对杭锦旗地区3个主要勘探区带天然气地球化学组成特征进行了详细的对比剖析,并结合各区带天然气在成藏过程中的差异,对其来源进行了分析探讨。研究区天然气烃类气体含量较高(以甲烷为主),干燥系数多低于0.95,整体呈现出湿气特征,非烃类气体主要为二氧化碳和氮气,含量较低;天然气碳同位素δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2)和δ^(13)C_(3)组成表现为正碳序列分布,但不同区带天然气碳同位素组成之间存在着差异,其中什股壕区带天然气δ^(13)C_(1)值最重,而新召区带天然气δ^(13)C_(2)和δ^(13)C_(3)值要明显重于其他2个区带。成因分析结果表明,研究区3个区带天然气均为有机成因气,呈现出煤型气(腐殖型气)的特征,主体为干酪根初次裂解气,且其气源岩处于高成熟—过成熟热演化阶段。结合气源对比结果与地质背景,推测新召区带天然气主要由下伏山西组烃源岩供烃,独贵加汗和什股壕区带天然气则来源于断裂南部太原组和山西组烃源岩的共同贡献,但前者太原组烃源岩贡献比例相对更高。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区井漏地质机理分析

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区钻井过程中频繁出现井漏现象,为了研究搞清楚井漏产生的地质机理,采用杭锦旗地区的钻井、录井、测井等资料,开展了研究区井漏高发层位、区域、漏失特征等因素的分析。分析研究结果表明:研究区井漏区域主要位于刘家沟组泥岩、下石盒子组储层以及元古界顶部风化壳,漏失机理主要为刘家沟组泥岩本身易破碎,承压能力差,漏失层位主要受断层、褶皱以及风化壳产生的裂缝控制;下石盒子组储层受断层影响,发育高角度裂缝;元古界顶部风化壳附近裂缝发育。基于井漏发生的地质机理提出了以下几种预警方法:井漏大数据分析法、复杂构造识别法、储层改造分析法,对于预防井漏有积极作用。

鄂尔多斯盆地北部中元古界潜山圈闭特征与成藏模式

鄂尔多斯盆地深层发育长城纪裂陷槽,但相关的圈闭类型和成藏条件不清。近期,在盆地北部杭锦旗地区发现了长城系砂岩潜山气藏,揭示该领域具有较好的勘探前景。通过最新的三维地震和钻井资料综合分析,结合区域构造演化阶段和典型气藏解剖,本次研究针对中元古界潜山圈闭的分布、类型及天然气成藏模式展开。结果表明:(1)研究区长城纪发育三个NW向裂陷槽,其中的独贵、蒋家梁裂陷槽受基底断裂反转活动影响,隆升剥蚀,形成低幅度的潜山隆起带;(2)残丘、隐丘及断丘型圈闭沿潜山隆起带呈带状分布,其中断丘型圈闭的闭合幅度最高;(3)潜山圈闭的成藏模式可分“上生下储”、“源储侧接”及“源外运移”等三种类型;(4)天然气藏分布受四个因素控制,其中烃源岩分布制约潜山气藏的分布范围;圈闭类型控制气藏规模与富集程度;断-缝发育程度控制储层物性及含气性;而侧向输导控制源外圈闭的成藏效率。因此,邻近煤系烃源岩的断丘型、残丘型圈闭将是研究区中元古界潜山勘探的首要目标。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区山西组-太原组烃源岩地球化学特征对比研究及意义

以鄂尔多斯盆地杭锦旗地区山西组太原组煤系烃源岩为研究对象,通过总有机碳测定、岩石热解分析、碳同位素测定及GC-MS分析等多种技术手段对两套烃源岩的地球化学特征进行了系统研究。结果表明,研究区山西组太原组烃源岩有机质含量均较高,有机质类型以Ⅲ型为主,生烃潜力好。其中山西组烃源岩整体生烃潜力较太原组强,而太原组烃源岩成熟度则较山西组高。通过将两套烃源岩生物标志化合物特征进行对比分析发现,山西组烃源岩具有高姥植比,高(C_(19)三环萜烷+C_(20)三环萜烷)/C_(21)三环萜烷值,高C_(24)四环萜烷、C_(29)规则甾烷、氧芴相对含量和低伽马蜡烷相对丰度的特征,反映其可能形成于氧化偏氧化的淡水环境,有机质来源以高等陆生植物为主;太原组烃源岩则具有低姥植比,低(C_(19)三环萜烷+C_(20)三环萜烷)/C_(21)三环萜烷值,低C_(24)四环萜烷、C_(29)规则甾烷相对含量,低伽马蜡烷相对丰度和高硫芴相对含量的特征,说明其形成环境可能为相对偏还原的淡水环境,有机质来源中低等水生生物的贡献较多。基于两套烃源岩生物标志化合物组成特征上的差异,选取合适的生标参数建立了相应的有机地化判识指标将两套烃源岩区分开,这对研究区后续的油源对比及油气勘探工作有着较为重要的意义。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区下石盒子组致密砂岩储层孔隙结构及可动流体特征

核磁共振(NMR)及CT扫描技术对致密砂岩储层评价正发挥越来越重要的作用。以杭锦旗地区下石盒子组盒1段致密砂岩储层为例,基于NMR及CT扫描系统探讨了致密砂岩中不同类型孔隙的响应特征及流体识别能力。结果表明,测试样品的孔隙度主要分布在1.7%~10%,气测渗透率主要分布在0.1×10^(-3)~1.4×10^(-3)μm^(2),T_(2)弛豫时间截止值主要分布在1~14 ms,平均值为6.11 ms,属于典型的低孔、低渗型致密砂岩储层。根据离心前饱和分量T_(2)弛豫时间曲线,盒1段储层孔隙类型为双峰型(左峰为主,右峰不明显),包括3个亚类:微孔-小孔型、小孔-中孔型、微孔-小孔-中孔型,所对应的T_(2)弛豫时间区间分别为0.1~10,1~100,0.1~100 ms。三维CT扫描结果显示,小孔-中孔型储层的物性特征最好,其次为微孔-小孔-中孔型储层,而微孔-小孔型储层的物性相对较差。T_(2)截止值与样品可动流体含量负相关。盒1段可动流体孔隙度与渗透率具有良好的正相关性,反映可动流体含量受储层渗透率与喉道显著影响。盒1段致密砂岩储层中可动水饱和度主要分布在4%~9%,平均值为5.8%。开发实践显示,盒1段原始可动水饱和度较低,具有较大开发潜力,从侧面证实了NMP和CT扫描技术结果的准确性。

杭锦旗地区致密气藏石英砂替代陶粒可行性实验研究

为了满足鄂尔多斯盆地杭锦旗地区低成本压裂改造的需要,根据杭锦旗地区不同区块闭合压力特点,开展了不同岩板对长期导流能力的影响、不同粒径对长期导流能力的影响、石英砂铺砂浓度的界定以及石英砂替代陶粒导流能力分析等实验研究工作。结果表明:1)在相同的闭合压力加载条件下,长期导流能力大小与石英砂所占支撑剂比例呈负相关;2)随着闭合压力加载时间的延长,支撑剂破碎和嵌入程度逐渐严重,30 h以后,人工裂缝导流能力损失明显;3)石英砂与陶粒的混合比例为2∶8,3∶7和4∶6时,其导流能力均满足闭合压力为35~50 MPa的要求,能够实现用石英砂替代陶粒而达到降低压裂成本的目的。以上成果认识,对杭锦旗地区石英砂替代陶粒压裂改造及实现低成本战略具有一定指导意义。

杭锦旗地区J72井区致密砂岩储层岩电特征研究

杭锦旗地区含气丰度低,岩性复杂,储层非均质性强。当前,J72井区储层岩电特征需更近一步认识。通过收集J72井区九口单井的测井解释成果以及测井数据,根据测井曲线划分层段(泥岩、砂岩、煤层),建立岩电关系。确定目的层段(致密砂岩),观测目的层段的GR(自然伽马),DEN(补偿密度)、AC(声波时差)、POR(孔隙度)、SH(泥质含量)、Sw(含水饱和度)等测井曲线参数以及测井响应特征。对J72井区多井曲线交会分析,确定目的层段的声速、密度、自然伽马等参数,最终构建目的层段储层电性特征。

鄂尔多斯盆地北缘石炭系-二叠系大型气田形成条件

鄂尔多斯盆地北部边缘杭锦旗地区的天然气勘探经历了40年的历史。近10年来,通过在该区进行系统的天然气成藏条件调查与研究,建立了以大型岩性圈闭为主要评价目标的勘探思路,并通过展开勘探取得重大突破,在石炭系-二叠系致密低渗碎屑岩含气层系获得地质储量已超7 000×108m3。综合研究认为,发育在石炭系-二叠系下部海-陆过渡层序中的层状"广布式"近源成藏系统是该区大型气田形成的基本条件。该成藏系统具有大型化的成藏要素:大面积分布的上石炭统煤系源岩、大面积下二叠统河道砂岩储集体、大面积源-储近源配置关系、早白垩世大范围的生烃充注过程及上二叠统大面积区域封盖层。大面积含气、低丰度储量及以岩性气藏为主是杭锦旗地区上古生界气藏的一大特征。在储层普遍致密低渗背景下,寻找富集高产区带、实现有效勘探开发将是面临的挑战。

杭锦旗地区上古生界层序及沉积体系发育特征

目的建立杭锦旗地区太原组—下石盒子组层序地层格架,明确沉积体系的发育特征。方法以岩心和测井资料为基础,通过层序界面的识别进行层序划分。结果杭锦旗地区晚古生代可划分为早、中及晚3个沉积演化阶段,分别对应LSC1-LSC3,LSC4-LSC5,LSC6长期旋回,主要发育障壁海岸沉积体系、扇三角洲沉积体系、冲积扇沉积体系和河流沉积体系。结论层序控制着沉积体系类型及特征,气藏主要分布在LSC4-LSC5的低位体系域的上部和水进体系域的下部。

鄂尔多斯盆地东胜气田氦气分布规律及特大型富氦气田的发现

近年来,随着鄂尔多斯盆地北缘杭锦旗地区东胜气田勘探开发进程的逐步推进,发现在该地区天然气中普遍伴生具有工业价值的氦气。通过对东胜气田166口井天然气样品分析发现,氦气含量为0.045%~0.487%,达到含氦-富氦气田标准。气田中部独贵加汗区带及北部什股壕区带2个基底断裂发育区氦气含量较高,平均含量大于0.1%,具有较大的氦气勘探开发潜力。纵向上从下(盒1段)到上(盒3段)氦气含量依次降低,盒1段和盒2段氦气含量较高,均大于0.1%,为主要的氦气勘探开发层系。根据氦气同位素组成发现,东胜气田氦气为典型的壳源成因,主要来源于基底的太古宇—元古宇变质岩—花岗岩系,氦气分布受基底岩相和深大断裂双重控制,高值区主要沿泊尔江海子等通基底断裂两侧分布,在二级断裂的通氦源断裂与四级断裂的输导体系交汇处和太古宇—元古宇变质岩—花岗岩系基底发育区富集。通过对东胜气田重点天然气井中短期内氦气含量随气井生产动态的变化特征研究,发现天然气在较长的开发时期内氦气含量保持稳定;按照体积法计算,其氦气探明储量为2.444×10^(8)m^(3),三级储量为8.304×10^(8)m^(3),是目前我国第一大特大型含氦—富氦气田,资源潜力巨大。建议选取东胜气田作为氦气资源开发利用的先导试验区,加快论证建设氦气战略储备基地的可行性;同时加强主要含油气盆地天然气中氦气成藏规律、资源潜力评价以及氦气等伴生资源的综合利用研究,指导氦气资源勘探开发和综合利用。

鄂北杭锦旗地区下石盒子组储层物性特征及评价

杭锦旗地区位于鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起杭锦旗断阶带上,下石盒子组为辫状河和河流相沉积。通过薄片观察、岩心物性分析和压汞曲线实验,对岩石学特征、物性特征、孔隙结构特征进行了分析。结果表明:下石盒子组砂岩储层孔隙类型,主要有剩余原生粒间孔、次生孔隙和高岭石晶间隙;裂缝不发育;孔隙结构可分为细喉微孔型、粗喉大孔型和细喉中孔型三类,其中以细喉中孔型为主。储层为中低孔、低渗储层,盒3段物性最好。利用径向基神经网络解释的孔隙度参数在岩心实验校正后进行储层平面分布评价,结果表明:锦2、锦6～锦7井区是下石盒子组有利发育带。

鄂北杭锦旗地区下石盒子组沉积相演化及控制因素

通过对鄂尔多斯盆地杭锦旗地区钻井岩芯的岩石类型、沉积特征、剖面结构等特征的综合认识,结合测井资料的详细研究,对杭锦旗地区二叠系下石盒子组进行了沉积环境分析。结果表明:杭锦旗地区下石盒子组主要发育河流相和三角洲相,东部发育冲积扇;在山西组沉积基础上,受自身沉积特征控制,伴随古地貌继承性发育、构造运动变化、物源供给减少及古气候变化等原因,盒1-盒3沉积时期辫状河水道的规模不断减小,下石盒子组晚期,逐渐向曲流河过渡,主要发育河道和三角洲平原亚相;受近物源影响,砂体呈南北向展布,侧向上不连续。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区十里加汗区带下石盒子组1段岩性圈闭成藏动力及气水分布特征

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区十里加汗区带发育低渗透砂岩气藏,主力含气层二叠系下石盒子组1段(盒1段)储层非均质性强,局部含水。因此,明确气水赋存状态、分布特征及其主控因素是该区天然气勘探开发的关键。为了分析在浮力作用下致密储层中气水垂向分异条件,对研究区盒1段3类储层开展了压汞和气水相渗实验,并计算了3类储层在气藏条件下的毛细管阻力。结果表明,由于储层非均质性强、连续厚度小,储层中连续气柱浮力小于毛管中值压力,因此盒1段储层不具备气水完全分异的条件。在平缓构造背景下,浮力很难成为大面积低渗储层的充注动力,超压是低渗岩性圈闭的主要成藏动力。通过分析研究区3个岩性圈闭的气层、气水同层及水层的含气饱和度及毛细管压力曲线的差异性,反推了3个岩性圈闭成藏动力。西部的独贵加汗圈闭成藏动力最大,定义为"强动力圈闭",东部的苏布尔嘎圈闭成藏动力最小,定义为"弱动力圈闭"。在圈闭成藏动力的研究基础上,根据气层与水层在致密非均质性储层中的赋存状态与叠置类型,将3个圈闭中的气、水层分为6种模式。通过分析不同圈闭成藏条件、圈闭动力与气水分布的差异,认为生烃强度和圈闭封闭性是圈闭成藏动力主控因素,圈闭动力和储层非均质性展布共同控制气水分布。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区关键构造期与二叠系致密气成藏响应

关键构造期是大型叠合盆地中表征构造作用与油气成藏之间成因联系和因果关系(成藏响应)的关键时间点,是分析油气成藏演化和油气聚集规律的重要“窗口”。基于鄂尔多斯盆地构造演化史,通过磷灰石裂变径迹等热年代学指标的约束,分析了鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区中生代以来构造演化及变形序列,厘定了该区J_(3)-K_(1)、K_(2)-E_(1)两个关键构造期,并结合石炭系—二叠系成烃—成藏史,认为J_(3)-K_(1)是杭锦旗地区现今“北东高、南西低”NE向构造格局的定型期,对应于烃源岩大量生排烃和砂岩致密化期,主要形成三眼井—乌兰吉林庙—泊尔江海子断层南部(简称南部)的石炭系太原组、二叠系山西组及石盒子组盒一段岩性气藏;K_(2)-E_(1)是主干断裂活化、北部NE向构造圈闭和NW向断裂形成期,导致南部先期岩性气藏调整和北部构造或构造—岩性气藏的形成;主干断裂两侧成藏差异明显,南部成藏早于北部,南部以岩性气藏为主,北部以构造—岩性气藏为主,南部含气层系以深层为主,北部深浅层均有,古近纪北部的隆升导致天然气散失。关键成藏期和关键改造期在空间和时间上转化,通过对成藏要素的差异化改造最终控制天然气的富集和贫化。

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区上古生界砂岩储层特征

以岩心及铸体薄片观察、扫描电镜鉴定、碳氧同位素测试、测井交会解释等为研究手段,系统研究了鄂尔多斯盆地北部杭锦旗上古生界储层特征.结果表明,研究区上古生界储层岩性复杂,存在岩屑长石砂岩、石英砂岩及岩屑砂岩等,北区东部见蒙脱石、高岭石及地开石等粘土矿物.储集空间以剩余原生粒间孔隙和次生孔隙组合为主,孔隙度中等,渗透率较低,排驱压力及饱和度中值压力较高,孔喉半径小且分选较差,孔隙结构总体较差,构造裂缝及微裂缝较发育,对油气运移成藏及储渗均有重要意义.根据储层岩性、物性及孔隙结构等参数特征,评价出4类储层.Ⅰ类储集岩是研究区最好的储集岩,Ⅱ、Ⅲ类储集岩是研究区主要储集岩,是勘探开发的主力储层.

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区二叠系下石盒子组岩屑发育特征及其对储层物性的影响

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区具有良好的致密气勘探潜力,下石盒子组是杭锦旗地区的主力产气层段。储层岩石类型以岩屑砂岩和岩屑质石英砂岩为主。根据偏光显微镜下铸体薄片观察以及扫描电镜、高压压汞、粘土矿物X-衍射、阴极发光等分析测试手段的应用,结合相关孔渗数据对鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区下石盒子组储层的岩石学特征及储层物性特征进行了研究,明确了岩屑颗粒的发育特征及其对储层物性的影响。结果表明:下石盒子组储层粒度较粗,主要为粗粒及中-粗粒砂岩;岩屑平均含量高达40%。研究区储层埋藏较深,成岩作用改造强烈,压实作用强,原生孔隙绝大部分被改造充填,次生孔隙为主要的储集空间。储层岩屑类型发育多样,根据岩屑对储层物性的影响,将其整体划分为减孔型岩屑、增孔型岩屑、保孔型岩屑3类。减孔型岩屑较发育会使粒间次生溶孔大量减少且自身难以溶蚀,因而破坏储层的物性,其中以高含量的千枚岩岩屑对储层物性影响最为显著;增孔型岩屑的发育则对储层物性有着明显的改善效应,其可以保存部分粒间孔,还易发生内部溶蚀,改善储层物性,其中以高含量的变质石英岩屑对储层物性影响最为显著;保孔型岩屑本身抗压实能力较强且多数较难溶蚀,可以保护原有孔隙却不能通过自身溶蚀改善储层物性,通常与增孔类岩屑同时发育,该类岩屑与物性呈间接性正相关关系。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界砂岩中储层粘土矿物特征分析

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界砂岩储层中普遍发育粘土矿物，根据岩心薄片观察，自然γ能谱测井交会图识别出的粘土矿物类型有高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石。薄片分析按粘土矿物形成方式划出沉积粘土和成岩粘土（蚀变、转变厦化学成因粘土），以及按其产出状态尚划出构造（骨架）粘土和结构（填隙）粘土，并定量分析出构造粘土和结构粘土含量在多数层段分别为20％以上与10％～18％。依据自然γ能谱测井分析采用多元线性逐步回归分析法，查明各粘土矿物含量同Th，U，K质量分数之间的相关系数都大于0．85，建立了粘土矿物定量计算模型X=a-b×Th＋c×U＋d×Th／K还对储层中粘土矿物进行预测及粘土矿物的纵向分布特征分析。

杭锦旗探区储层致密化与天然气成藏的关系

杭锦旗地区储层主要为低孔低渗的致密砂岩储层.通过对储层特征的描述及致密化原因的分析认为,硅质胶结物、钙质胶结物和黏土矿物的生成是影响储层致密化的主要因素,最后一期胶结物——方解石是导致储层最终致密化的主要原因.根据方解石形成时的包裹体测温和氧同位素计算出的温度判断,早白垩世晚期是储层最终致密化的时间.结合生烃模拟研究及成藏期次的分析认为,研究区天然气藏分为2种类型,即常规圈闭气藏和根缘气藏,分别在中侏罗世晚期之前和早白垩世晚期之后成藏,主体上分别分布在以三眼井—泊尔江海子断裂为界的北部地区和南部地区.

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区不整合结构类型及运移特征

杭锦旗地区地处鄂尔多斯盆地北部边缘,存在上古生界-下古生界、上古生界-元古生界、上古生界-太古界3个不整合面。根据已钻井测井响应特征以及岩心观察和岩屑录井资料,对研究区不整合空间结构特征进行了详细研究,同时结合不整合面上下岩性结构的输导作用以及气藏分布等因素,分析了不整合结构类型的运移特征,指出了优势运移通道的分布区域。研究表明,杭锦旗地区存在9种不整合结构类型:砂-泥-砂、砂-泥-灰、砂-泥-变、砂-变、砂-灰、泥-泥-砂、泥-泥-灰、泥-泥-变和砂-泥-泥结构类型。同时存在3种运移通道类型:双运移通道Ⅰ型、单运移通道Ⅱ1型和单运移通道Ⅱ2型。双运移通道Ⅰ型是优势运移通道,主要分布在3个区域:最大区域位于中东部,其目标圈闭是断裂南侧的十里加汗东圈闭以及断裂北侧的什股壕圈闭,其次是位于西部的新召东圈闭,东部阿镇圈闭面积最小;十里加汗西圈闭双运移通道相对不发育,有利于天然气就近富集成藏。