新疆准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气勘探开发进展及启示

白家海凸起侏罗系煤是国内深部煤层气直井产量很早取得突破的地方,为准噶尔盆地的重要靶区。煤储层为特低灰、低水分、中高挥发性煤,孔渗系统较好。具有“古生新储”和“自生自储”两种成藏模式,煤层含气量高、游离气占比高、含气饱和度高,为优质煤层气储层。历经多年的勘探开发证明:多数直井试采无需排水降压即可快速见气(2~5 d),排采初期日产气量较高(2100~9890 m^(3)),日产水量少甚至不产水(<5 m^(3)),可自喷生产,返排率低,长期试采压力均衡下降,且具有一定的稳产期(25~60 d);煤层射孔层厚度、压裂液体系、压裂加砂比均可影响煤层气试气效果,其中冻胶、胍胶体系优于活性水-清洁压裂液体系。最新施工的彩探1H水平井试采表现出压裂开井后即高产,试采最高日产气量5.7万m^(3),日产水量少(0.5~3.0 m^(3)),表现出常规天然气特征,随后衰减稳定,表现为吸附气与游离气共同产出;与直井对比,水平井产量高、稳产时间长、压降速率小。基于研究区储层特征和含气性特征,及勘探开发历程,得到3方面启示。一是深部多类型气藏富集规律再认识:需重视油气运聚圈闭的成藏演化研究,重视深部位气水空间分配和富集规律的研究。二是深部中低阶煤储层可压性评价:针对凸起高部位孔渗系统好的中低煤阶储层,需形成适合的压裂工艺体系。三是深部多类型气藏开发方式优化:针对游离气占比高的气藏,实现游离气-吸附气的接续产出,保持降压面积稳定扩展,排采控制尤为关键。

准噶尔盆地白家海地区西山窑组深部煤岩储层孔隙结构表征及发育主控因素

深部煤岩储层孔隙结构特征对深层煤层气勘探开发十分重要,为了明确深部煤岩储层孔隙结构特征及发育主控因素,以准噶尔盆地白家海凸起及周缘侏罗系西山窑组煤层为研究对象,运用覆压孔渗、扫描电镜、高压压汞、低温液氮吸附、二氧化碳等温吸附等多种试验方法,对西山窑组煤岩储层特征进行研究。结果表明:西山窑组煤岩演化程度低,显微组分以镜质组和惰质组为主,具有低水分、特低灰和低挥发分的特点;西山窑组煤岩储层发育孔缝双重介质储集空间,储层物性好;西山窑组煤岩储层可以划分为3种类型,Ⅰ类储层储集性能好,但渗透性能差,Ⅱ类储层是研究区主要储层类型,进一步分为Ⅱ_(1)类和Ⅱ_(2)类,Ⅱ_(1)类储层具有中等储集性能和良好渗透性能,Ⅱ_(2)类储层与Ⅲ类储层均以微孔为主,物性较差;西山窑组煤层孔隙结构主要受灰分质量分数、镜质组体积分数、惰质组体积分数和埋深控制。

准噶尔盆地白家海凸起侏罗系西山窑组煤岩气“甜点”储层智能综合预测技术

为了解决准噶尔盆地白家海凸起侏罗系西山窑组煤岩厚度小、气源断裂垂向断距小导致的地震资料信噪比低及煤岩气“甜点”储层预测难度大的问题,提出了“五步法”逐级控制的测井-地质-地震一体化智能综合预测方法。研究结果表明:①“五步法”是利用构造保边去噪和谐波高频恢复处理技术提高叠前CRP道集的信噪比和分辨率;通过调谐厚度法和分频智能反演法相结合定量预测煤岩厚度分布;利用深度学习智能断裂检测技术预测气源断裂展布特征;基于煤岩流体替换对不同含气饱和度时的AVO特征进行分析,通过含气饱和度预测含气分布范围;采用叠合分析法预测“甜点”储层,即位于断鼻(或断块)、煤岩厚度大,存在气源断裂及含气饱和度高于50%的叠合部位。②研究区“甜点”主要分布在北部走滑断裂的南北两侧断鼻或断块圈闭中,共发育31个煤岩气“甜点”区,累计面积达231.9 km^(2),其中走滑断裂北侧的5个“甜点”储层勘探潜力更大。③依据“五步法”部署的预探井与实钻井考核指标的吻合率达92%;对部署的水平井井轨迹进行了优化设计和动态监控,提高了单井产能。

新疆准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气孔渗系统特征

【目的】新疆深部煤层气资源丰富,其中准噶尔盆地白家海凸起侏罗系煤层是深部煤层气勘探开发的有利目标区。深部煤层气孔渗系统直接决定了深部煤层气的可采性。【方法】以新疆油田2023年最新施工的彩煤2-004H评价井为基础,基于扫描电镜观察,压汞–低温液氮–二氧化碳吸附、低场核磁共振、CT扫描,变温压孔渗实验,结合数学建模,深入研究了本区侏罗系西山窑组煤的孔渗系统。【结果和结论】结果表明:(1)研究区深部煤储层孔隙类型以植物组织孔和气孔为主,孔裂隙发育,形态多为板状和狭缝状,孔裂隙连通性好,多为开放型孔。(2)全孔径表征结果显示,超微孔最为发育,其次为中孔和过渡孔,各类型孔隙发育较为均匀,总孔比表面积和总孔容较大,接近于贫煤和无烟煤,暗示了其吸附性和储集能力较强,其主要地质原因在于其煤层为特低灰分(平均灰分在5%左右)煤、煤岩显微组分中主要为丝质体和结构腐殖体,且处于构造高部位的煤储层断裂发育。(3)考虑温度和有效应力对孔隙率和渗透率的影响,建立了研究区孔隙率和渗透率与埋深的关系式。与鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块深部煤相比,不论是常规孔渗结果,还是模拟原位储层条件下的孔渗系统,白家海凸起深部煤储层孔隙率和渗透率均较大,原位储层条件下孔隙率介于8.60%~10.21%,渗透率介于(0.04~0.21)×10^(-3)μm^(2)。即本区深部煤储层孔渗系统,不仅储气能力较强,同时其导流能力也较好。

深层煤岩气水平井压裂关键技术——以准噶尔盆地白家海地区侏罗系为例

目前准噶尔盆地白家海地区侏罗系煤层具有弹性模量低、泊松比高以及硬度低的特性,直井水力压裂过程中存在加砂困难和产气量低等问题。为此,确定了“验证+探索”的技术路线,现场验证簇间是否干扰,探索不同压裂液的增产效果。研究结果表明:①通过直井现场试验表明,优先选择煤层作为水平井钻进的目标层,可以获得更好的开发效果;②簇间距、排量、黏度、支撑剂粒径与加砂规模是解决加砂困难和改造体积的重要参数,建议采用大排量、高黏度和组合加砂的压裂工艺;③经现场应用,冻胶压裂液造长缝和水平井细分切割体积改造是实现准噶尔盆地白家海地区侏罗系深层煤岩气效益增产的有效工艺措施,并取得了显著效果。研究的成功为深层煤岩气的勘探和开发提供了技术上的突破和支持,对准噶尔盆地煤岩气资源开发具有重要意义。

准噶尔盆地深部煤层气赋存状态分析

准噶尔盆地腹部白家海凸起深部煤层气测试取得了较高产气量,通过分析该区煤层气试采情况,结合钻孔岩芯含气量测试、等温吸附试验及煤岩煤质分析化验数据,确定准噶尔盆地深部煤层气以游离气为主,吸附气次之,计算出游离气量占总气量的53.9%。并通过反推等温吸附曲线,发现解吸曲线平缓,排水降压12 MPa以上,仅解吸3~4 m3甲烷,解吸难度大,而游离气产气速度快,产量大。在此基础上,提出了准噶尔盆地深部煤层气勘探应以游离气为主,吸附气次之,并且煤层气应与常规气有机结合的综合勘探新思路。

准噶尔盆地白家海地区侏罗系三角洲沉积体系

为认识三角洲成因机制、分类描述及其与油气生成聚集的关系,以准噶尔盆地白家海地区侏罗系地层为例,在中期基准面旋回框架内采用岩心观察描述、测井相分析方法,以沉积体系域为成图单元,从古地理背景、构造背景、形态特征、沉积构造发育特征、岩性及相组合等方面对侏罗系时期发育的不同类型三角洲沉积体系进行分类描述与成因机制研究.结果表明:3种类型三角洲沉积体系具有很大差异性,并决定其发育砂体类型与分布的各自特征.

准噶尔盆地白家海凸起深部含煤层气系统储层组合特征

准噶尔盆地东部白家海凸起发育较稳定的侏罗系煤层,埋深大于1 500 m。以往该区西山窑组和八道湾组煤层气试采取得了较好的效果,显示了白家海凸起深层煤层气具有较好的勘探前景。由于区内以常规油气开发为主,丰富的煤层气资源有待勘探开发。基于此,分析了区内侏罗系深部煤层赋存特征、热演化程度、煤层含气量及煤层顶底围岩等成藏地质条件,认为西山窑组煤层气为独立含煤层气系统,八道湾组煤层及其顶底砂岩组合为统一含煤层气系统。八道湾组源内型、源外型含煤层气系统成藏条件优越,煤层气及煤系砂岩气资源丰富,具有较大的共采潜力。

白家海凸起—阜北斜坡八道湾组储层特征研究

利用岩石薄片、铸体薄片鉴定、X–衍射、扫描电镜和压汞等资料,对白家海凸起—阜北斜坡侏罗系八道湾组的储层特征进行了研究,分析了储层的成岩作用类型、成岩演化序列、成岩作用对孔隙结构的影响及孔隙演化史。研究结果表明:八道湾组储层以岩屑砂岩为主储集空间以粒内溶孔和粒间溶孔为主,孔隙度经历了多期的演化过程,由原始的高孔隙度演化为现今低孔隙度。

白家海凸起油气成藏机理及其主控因素

从油气来源、输导体系、古构造演化等方面探讨白家海凸起成藏的主控因素。油气主要是源于二叠系烃源岩、侏罗系煤系烃源岩以及两者的混源;断裂、构造脊-砂体是其有利的输导体系;白家海凸起古构造高点在地质历史时期发生多次迁移和变迁,现在的油气藏主要沿古构造高点展布。烃源岩生、排烃时,处于开启状态的断裂和砂体为油气运移的优势通道,油气沿着此通道运移至古构造高点,后期的构造运动对古圈闭影响较小,因此,造成现今的油气藏沿古构造高点分布的特点。

准噶尔盆地白家海凸起二叠系、三叠系油气来源及成藏模式

准噶尔盆地白家海凸起北临东道海子凹陷,南靠阜康凹陷,东接五彩湾凹陷,是油气聚集的有利指向区。通过对比研究区周缘生烃凹陷的烃源岩和原油地球化学特征,并结合流体包裹体分析和盆地模拟技术,对白家海凸起二叠系、三叠系油气的来源、成藏期次以及成藏模式进行了探讨。结果表明白家海凸起二叠系、三叠系油气主要来自于北部的东道海子凹陷二叠系平地泉组烃源岩。油气发生过两期充注:第一期从白垩纪早期持续到白垩纪末期,第二期从白垩纪末期持续到第四纪,为油气充注高峰期。综合研究区构造特征和油气成藏过程,建立了二叠系和三叠系近源充注、断裂高效输导、先油后气充注、晚期调整成藏的油气成藏模式。

准噶尔盆地彩南地区头屯河期河流变迁与砂体展布

准噶尔盆地白家海凸起头屯河组为典型的河流—泛滥平原沉积,由于其河流变迁与砂体展布规律一直缺乏深入研究,直接制约着彩南地区头屯河组的油气勘探与开发。通过野外露头观察与实测,明确了头屯河期的古河流类型与沉积序列,并建立了相应的沉积模式;结合测井、地震属性的综合分析,研究了彩南地区彩9—彩10井区古河流的识别特征、沉积演化及砂体展布规律。研究区头屯河期的古河流分布与演化主要受控于地形坡度和物源供给2大因素,在横切物源方向,河流沉积主要受控于地形坡度,在顺物源方向,物源供给则为主要的控制因素,砂体在研究区东西两侧集中发育,优势砂体展布方向以南北向为主。

准噶尔盆地白家海地区侏罗系聚煤作用与层序地层

煤层在层序划分与对比中具有十分重要的参考意义。以准噶尔盆地白家海地区侏罗系为例,通过对该地区几个聚煤时期的碎屑物质的供应程度、古地貌格局、湖平面变化(基准面变化)、气候及古植物等内在与外在因素的分析,并结合侏罗系高分辨率层序地层研究,认为该地区侏罗系煤层受多种因素控制,并主要发育于基准面稳定上升的早期,且与层序的时空演化存在着有机联系。

白家海凸起—阜北斜坡中下侏罗统成岩演化特征

通过岩心、薄片、扫描电镜和X衍射等资料,对白家海凸起—阜北斜坡侏罗系的岩石特征、成岩作用类型、成岩作用序列和孔隙演化特征等进行了研究。结果表明:白家海凸起—阜北斜坡中下侏罗统岩石碎屑成分以石英、长石为主,颗粒间以凸凹接触和缝合线接触为主,具有较低的结构成熟度和成分成熟度;主要处于成岩阶段的中成岩期A亚期;随着成岩演化,经过机械压实、黏土环边胶结和石英长石次生加大胶结、方解石(浊沸石)胶结等作用,使储集层原始孔隙度从35%～38%降低至3%～5%,而溶蚀作用使孔隙度有一定提高。

准噶尔盆地白家海凸起湖相原油与烃源岩芳烃地球化学特征

位于准噶尔盆地东部白家海凸起上的彩南油田，其原油芳烃地球化学特征与阜康凹陷原油具有同源性，与该区中、下侏罗统湖相烃源岩有密切关系。原油及烃源岩中芴含量相对较高（35％～55％），氧芴次之（25％～45％），硫芴低（6％～35％），反映为淡水湖相环境沉积生烃。芳烃馏分中菲和苊菲系列的含量最高，平均原油为32．45％，烃源岩为30．08％；萘系列原油平均为22．16％，烃源岩为22．25％。白家海原油DBT／P值比海相原油低，Pr／Ph值比海相原油高，油源来自湖相淡水沉积。研究表明，二苯并噻吩化合物愈高，菌解无定形体含量愈低。白家海凸起湖相烃源岩二苯并噻吩均低于8．5％，为微生物的生存与活动创造了一个良好的生境，有利于细菌降解有机质及类脂物富集。从甲基菲参数看，烃源岩演化程度较低，与实测Ro值（0．53％～0．64％）相近，为低成熟阶段生油。在准噶尔及其它盆地，寻找来自侏罗系湖相烃源岩的低熟油藏颇具潜力，为丰富和发展陆相早期生油理论提供了重要依据。

准噶尔盆地白家海凸起下侏罗统三工河组沉积演化及油气勘探意义

准噶尔盆地白家海凸起西南部地区三工河组沉积相展布及其演化规律缺少系统的研究。为了指导该区油气勘探开发,揭示其沉积演化规律,在区域沉积背景分析基础上,结合高分辨层序地层所划分的3个中期基准面旋回,利用野外露头、岩心、测井及地震资料,重点对三工河组沉积演化规律进行研究,认为三江河组主要发育辫状河三角洲和湖泊两种沉积相类型,MSC1、MSC2以辫状河三角洲前缘亚相为主,MSC3主要发育滨浅湖沉积,且受湖平面的变化影响,储集砂体厚度及分布存在差异。研究结果表明:Ⅰ类储层有利区、Ⅱ类储层有利区分布于MSC1和MSC2辫状河三角洲前缘;MSC3浅湖沙坝为Ⅲ类储层有利区。三工河组沉积演化规律的研究不仅丰富了白家海凸起侏罗系勘探开发成果,同时基于有利区的划分,指明了下步油气勘探的主要方向,拓展了找油新领域。

准噶尔盆地白家海凸起三工河组岩性油气藏勘探

根据岩心、测井、测试及三维地震资料,采用"井点分析—联合反演/地层切片—砂体解释模型—砂岩圈闭追踪—圈闭优选"的技术思路,对白家海凸起下侏罗统三工河组开展了岩性圈闭预测及优选研究。综合利用JASON稀疏脉冲反演与ISIS全局模拟退火反演各自优势,构建起砂体识别模型,在三工河组一段共识别出13个岩性圈闭,圈闭多分布在西南斜坡区及鼻隆两侧,成藏位置有利。在多成藏控制要素综合分析基础上,优选出8、9号岩性圈闭,提交白家2井、白家3井井位,并获得了良好的钻探效果。

准噶尔盆地白家海凸起侏罗系顶部剥蚀厚度恢复

地层剥蚀厚度的准确恢复对建立沉积盆地原始沉积-构造演化史、热史及油气生、排、运、聚史和定量评价油气资源潜力至关重要。目前,虽有很多传统方法应用于沉积盆地地层剥蚀厚度的恢复,但这些方法都具有局限性。在充分结合白家海凸起构造演化特征的基础上,依据实际地层情况和资料条件,采取一种更新的沉积速率比值法对白家海凸起侏罗系顶部剥蚀厚度进行了恢复。研究认为,白家海凸起石树沟群剥蚀现象普遍,但总的剥蚀量较小,最大剥蚀厚度在彩16井附近,约为280m.

白家海凸起北缘油气成藏主控因素研究

白家海凸起位于准噶尔盆地中央坳陷东部,是夹持于阜康凹陷、东道海子凹陷和五彩湾凹陷之间的一个形成较早的继承性古隆起,总面积约4000km^2,油气成藏条件优越,油气资源丰富,目前发现的油气主要分布于凸起北部侏罗系,石炭系、二叠系和白垩系见油气发现,石油探明地质储量逾50 Mt。

准噶尔盆地白家海凸起侏罗系油气成藏模式与勘探方向

白家海凸起是准噶尔盆地东部重要的油气聚集区。经过多年的油气勘探,在该区侏罗系地层中已发现多个油藏。通过对侏罗系油气藏的精细解剖,对油气藏特征、油气来源进行了总结;综合本区构造特征和油气成藏过程,运用盆地模拟等手段,建立了侏罗系"两期充注、晚期调整"的油气成藏模式。在此基础上,认为构造脊线上低幅度构造油气藏、构造岩性油气藏,以及斜坡区岩性油气藏是下一步勘探的主要方向。